蔡建偉

建筑工程中大體積混凝土分層澆筑的應(yīng)用

蔡建偉

在大體積混凝土分層澆筑的過(guò)程中，施工人員需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析，并選取最理想的施工方式進(jìn)行，以保證大體積混凝土的澆筑質(zhì)量。本文先是對(duì)分層澆筑法的分類(lèi)進(jìn)行概述，又分別詳細(xì)闡述了分層澆筑具備的優(yōu)點(diǎn)、大體積混凝土的分層澆筑的溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)特點(diǎn)，最后對(duì)施工過(guò)程中需要注意事項(xiàng)的控制以及施工完成后對(duì)混凝土的保養(yǎng)工作進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

建筑工程；大體積混凝土；分層澆筑；應(yīng)用

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，建筑功能的要求也較為多變，大體積混凝土施工在建筑施工中較為普遍，而大體積混凝土常以大區(qū)段為一體繼續(xù)進(jìn)行施工建設(shè)，體積較為厚重，因此水泥中存在的水化熱不易進(jìn)行散發(fā)，導(dǎo)致混凝土溫度上升太高，而混凝土的抗拉能力又相對(duì)較小，因此混凝土出現(xiàn)裂縫的幾率較高。因此在大體積混凝土施工的過(guò)程中，如果大體積混凝土的厚度大于1.3m的話，就需要進(jìn)行分層澆筑，以保證大體積混凝土的澆筑質(zhì)量，有效降低混凝土的裂縫出現(xiàn)幾率。本文筆者通過(guò)對(duì)大體積混凝土分層澆筑的應(yīng)用進(jìn)行分析，以求能夠推動(dòng)分層澆筑法在我國(guó)大體積混凝土澆筑中的發(fā)展。

1　分層澆筑法的分類(lèi)

一般情況下，大體積混凝土澆筑過(guò)程中使用的分層澆筑法包括5種，施工人員可以根據(jù)大體積混凝土的實(shí)際情況選擇不同的分層澆筑法使用，以保證大體積混凝土的順利澆筑。

1.1全面分層澆筑法

是指根據(jù)基礎(chǔ)厚度的要求將大體積混凝土分成相應(yīng)的層數(shù)，然后進(jìn)行水平方向的澆筑，而在混凝土澆筑的過(guò)程中，需要先從較短的一邊進(jìn)行澆筑，逐漸過(guò)渡到長(zhǎng)邊。而在進(jìn)行逐層澆筑時(shí)，需要施工人員注意縮短相鄰兩層之間的間隔時(shí)間，且第二層混凝土澆筑開(kāi)始時(shí)，第一層混凝土已經(jīng)結(jié)束初凝，不然的話，兩層混凝土之間的區(qū)域需要根據(jù)施工縫的方法進(jìn)行。在大體積混凝土澆筑過(guò)程中，需要按照順序進(jìn)行逐層澆筑，施工人員應(yīng)注意避免不平現(xiàn)象的出現(xiàn)。

1.2分段分層澆筑法

如果大體積混凝土的長(zhǎng)度非常長(zhǎng)的話，而澆筑現(xiàn)場(chǎng)的施工設(shè)備非常有限，但大體積混凝土的厚度不大，因此就需要對(duì)其使用分段分層澆筑法進(jìn)行澆筑，對(duì)于混凝土的供應(yīng)量需求較小，與全面分層澆筑法存在較大區(qū)別。

1.3斜面分層法

沿長(zhǎng)邊方向進(jìn)行，從一端澆筑到另一端，如果混凝土自動(dòng)流淌的話，傾斜度在8～10°之間，不會(huì)超過(guò)30°，需要使用振動(dòng)棒進(jìn)行振搗，且在振搗的過(guò)程中，為了保證兩層混凝土之間的連接性，振搗棒需要進(jìn)入下層混凝土中5cm左右，如果有水的沁出的話，則需要使用集水井或者是排水口抽出。

1.4對(duì)稱(chēng)分層澆筑法

對(duì)稱(chēng)分層澆筑法是指從混凝土中間開(kāi)始向兩邊推進(jìn)行澆筑操作，或者是兩邊開(kāi)始澆筑，向中間聚攏，但是如果在對(duì)稱(chēng)分層澆筑的應(yīng)用過(guò)程中，一旦出現(xiàn)供料不及時(shí)的現(xiàn)象，比較容易出現(xiàn)裂縫，因此需要施工人員注意施工時(shí)間，以保證混凝土澆筑的質(zhì)量。

1.5斜面交錯(cuò)與分層分段混合使用的澆筑法

在斜面交錯(cuò)與分層分段混合使用的澆筑法使用的過(guò)程中，需要施工人員實(shí)現(xiàn)將澆筑基礎(chǔ)板分為2m/段，高度控制在0.25～ 0.35m之間，從一端向另一端進(jìn)行施工，要保證前一層混凝土澆筑還為初凝，后一層混凝土就需要澆筑完成，保證混凝土澆筑的質(zhì)量。

2　分層澆筑具備的優(yōu)點(diǎn)

2.1溫度裂縫的有效控制

在建筑施工的過(guò)程中，混凝土的導(dǎo)熱性能較差，因此如果混凝土澆筑的厚度過(guò)大的話，混凝土內(nèi)部出現(xiàn)的水化熱現(xiàn)象就會(huì)導(dǎo)致混凝土的溫度大大上升，與混凝土外界的溫差較大，導(dǎo)致混凝土裂縫的出現(xiàn)。分層澆筑能夠有效減少混凝土澆筑的厚度，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度裂縫的有效控制。

2.2支模系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性高

在大混凝土澆筑的過(guò)程中需要使用整板結(jié)構(gòu)，而在傳統(tǒng)支模過(guò)程中，下層的樓面需要承受很高的荷載，對(duì)下層結(jié)構(gòu)造成了破壞。分層澆筑方案在混凝土澆筑中的使用，第一層支?？梢詫?duì)澆板荷載的承受，有效降低了支模系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)支出，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

2.3方便組織施工

大體積混凝土分層澆筑法能夠有效降低混凝土中的溫度，為施工提供了便利。在分層澆筑的過(guò)程中，工作人員需要弄清溫度立場(chǎng)與分層澆筑之間的關(guān)系，以便于分層澆筑的順利進(jìn)行。

3　大體積混凝土的分層澆筑的溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)特點(diǎn)

在對(duì)大體積混凝土所具備的溫度應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要對(duì)熱傳導(dǎo)理論、結(jié)構(gòu)溫度以及結(jié)構(gòu)的瞬時(shí)溫度等進(jìn)行計(jì)算，就可以確定力場(chǎng)。大體積混凝土需要對(duì)熱彈性力學(xué)進(jìn)行詳細(xì)的考慮。

3.1溫度場(chǎng)邊界條件

大體積混凝土中所說(shuō)的溫度場(chǎng)也就是常說(shuō)的熱傳導(dǎo)。在大體積混凝土施工過(guò)程中，受到水泥水化的影響，會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱的現(xiàn)象，因此溫度場(chǎng)的邊界不固定，隨時(shí)發(fā)生變化，因此在大體積混凝土中也存在著瞬態(tài)溫度場(chǎng)的問(wèn)題需要計(jì)算和解決。分層澆筑法在大體積混凝土澆筑中的應(yīng)用，導(dǎo)致相鄰兩層混凝土之間存在著間隙，因此混凝土表面會(huì)接觸到空氣，比較方便混凝土澆筑的散熱，因此手算的理論在分層澆筑大體積混凝土中不適用。

3.2溫度應(yīng)力場(chǎng)邊界條件

凝土分層澆筑過(guò)程中相鄰兩層的混凝土約束需要根據(jù)巖石地基進(jìn)行考慮，并將混凝土都當(dāng)做是新澆混凝土來(lái)考慮，由于存在著收縮與松弛的現(xiàn)象，對(duì)第一層混凝土澆筑層所對(duì)應(yīng)的溫度應(yīng)力進(jìn)行了有效緩解。由于分層，位于底層或者是中層的混凝土澆筑層，就對(duì)溫度應(yīng)力產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，而在中層混凝土降溫的過(guò)程中，底層混凝土無(wú)法進(jìn)行自由收縮，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)向外的拉力，也就是常說(shuō)的溫度拉應(yīng)力，反之，底層混凝土層就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)向內(nèi)的拉力，也就是中層混凝土施加給底層混凝土的一個(gè)約束力，導(dǎo)致底層混凝土發(fā)生收縮現(xiàn)象，屬于較為有利的方面。在混凝土分層澆筑的過(guò)程中，由于溫差導(dǎo)致混凝土發(fā)生收縮，且收縮量與齡期之間存在反比關(guān)系，例如在混凝土澆筑的過(guò)程中，底層混凝土先進(jìn)行澆筑，且澆筑的時(shí)間要對(duì)中層混凝土早，因此中層混凝土所具備的收縮量會(huì)大于底層混凝土，且兩層混凝土之間的收縮不同步，中層混凝土?xí)饔糜诘讓?，與地面產(chǎn)生的拉應(yīng)力實(shí)現(xiàn)了抵消，因此有效減少了貫穿性裂縫的發(fā)生。

4　施工過(guò)程的控制措施和混凝土的護(hù)養(yǎng)

施工過(guò)程中需要對(duì)混凝土的出機(jī)和澆筑溫度進(jìn)行控制。在實(shí)際的研究中發(fā)現(xiàn)，降低出機(jī)溫度的最有效方法是對(duì)碎石溫度的降低，在溫度較高時(shí)，需要在砂石堆上鋪設(shè)遮陽(yáng)棚來(lái)避免陽(yáng)光的直接照射，另外在條件允許的情況下可以在混凝如攪拌用水中加入碎冰塊，并在攪拌結(jié)束前確保冰塊完全融化，在運(yùn)輸中需要提高運(yùn)輸效率從而縮短運(yùn)輸時(shí)間。

在進(jìn)行澆筑時(shí)為加大澆筑強(qiáng)度，可以用分層澆筑或分塊澆筑：分層澆筑可以對(duì)母層的厚度起到良好控制，根據(jù)實(shí)際的混凝土澆筑能力來(lái)進(jìn)行，同時(shí)在進(jìn)行下層澆筑時(shí)要保證上層混凝土還未初凝或未喪失重塑性，如果出現(xiàn)下層混凝土施工無(wú)法在上層初凝前完成的情況，那就需要4～7d的間歇，在上層混凝土已經(jīng)達(dá)到一定強(qiáng)度后再進(jìn)行下層的澆筑，最后對(duì)兩層間的毛邊和雜質(zhì)進(jìn)行清理；分塊澆筑是在截面面積超過(guò)100m2且前層混凝土未初凝時(shí)，對(duì)下層澆筑振搗的完成，分塊澆筑的每塊平均面積大于50m2，高度不大于1.5m，這樣可以使分塊區(qū)域有合理的分布，對(duì)于分塊之間的空隙需錯(cuò)開(kāi)并做成企口，按照施工縫進(jìn)行處理。

在施工完成后，因?yàn)榇篌w積的混凝土很容易受到陽(yáng)光曝曬和雨水沖刷等自然環(huán)境的影響，而造成表面溫度與內(nèi)部溫度的不均勻形成裂縫。所以對(duì)混凝土要進(jìn)行一定的護(hù)養(yǎng)：在澆筑完成后，適當(dāng)?shù)奶砑痈采w物和進(jìn)行灑水，確保冷卻水的供應(yīng)充足；并且盡可能的減小室內(nèi)外的溫度差，在混凝土的表面和內(nèi)部均可以設(shè)置溫度觀測(cè)儀器，對(duì)溫度的變化加強(qiáng)觀測(cè)，盡量控制混凝土的內(nèi)外溫差小于25℃，這對(duì)混凝土今后的使用壽命和安全性都有很大程度的提高。

5　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑功能多樣化的發(fā)展便，對(duì)于建筑的施工技術(shù)也提出多樣的要求，因此建筑施工技術(shù)也需要隨著時(shí)代的發(fā)展而不斷發(fā)生變化，以解決施工建設(shè)中存在的問(wèn)題，推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。分層澆筑在大體積混凝土澆筑的過(guò)程中應(yīng)用時(shí)，不僅能夠有效降低混凝土中溫度裂縫的發(fā)生率，而且還能減少資金成本的投入，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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2015-5-25