張昌波

摘要：大體積混凝土施工質(zhì)量對(duì)于整個(gè)工程質(zhì)量影響重大，因此有效管控大體積混凝土施工品質(zhì)十分必要。本文對(duì)當(dāng)前影響大體積混凝土施工質(zhì)量原因進(jìn)行分析，并就實(shí)際工程提出了有效改善大體積混凝土溫度應(yīng)力、避免開裂提高施工質(zhì)量相關(guān)措施。希望可以為相關(guān)單位提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：大體積;混凝土;質(zhì)量控制;策略分析;

引言

我國在大體積混凝土施工質(zhì)量控制管理依然處于探索階段，包括水化熱的管控、混凝土內(nèi)部溫度分布變化情況研究、大體積混凝土的開裂因素以及預(yù)防開裂措施等均是當(dāng)下需要解決的問題。此次依據(jù)筆者多年相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，綜合考量工程設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工、質(zhì)量管控等幾個(gè)方面，提出相關(guān)應(yīng)對(duì)措施。

1.大體積混凝土溫度變化特性分析

實(shí)際混凝土內(nèi)部溫度的反應(yīng)情況受制于混凝土自身所儲(chǔ)備的熱能。當(dāng)絕熱環(huán)境下，位于混凝土內(nèi)部的溫度主要包括澆筑時(shí)的溫度以及水泥水化時(shí)所釋放的溫度。由于環(huán)境溫度在不斷變化，因此對(duì)于任何大體積混凝土其內(nèi)部與外部之間均會(huì)存在一定溫差，混凝土同時(shí)也會(huì)與周邊環(huán)境產(chǎn)生熱交換情況。包括環(huán)境溫度、內(nèi)部溫度以及養(yǎng)護(hù)的情況等均會(huì)使得原本貯存于混凝土內(nèi)部的熱能發(fā)生變化。實(shí)際一些大體積混凝土即便在設(shè)計(jì)階段其尺寸以及施工階段混凝土內(nèi)外溫差控制接近，但如若結(jié)構(gòu)物的約束條件存在差異，結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力不同，則在該混凝土澆筑完成后存在的開裂形式也會(huì)存在較大不同。因此務(wù)必對(duì)混凝土內(nèi)部溫度變化規(guī)律建立有效的分析模型。

2.混凝土開裂機(jī)理分析

溫差僅是導(dǎo)致混凝土開裂的主要原因之一，除此之外包括干縮應(yīng)力以及鋼筋施工技術(shù)不到位等均有可能進(jìn)一步引發(fā)混凝土開裂。但就某一方面進(jìn)行分析實(shí)際所得到的結(jié)果勢(shì)必存在一定片面性，因此需要結(jié)合可能影響因素進(jìn)行綜合分析，從而確保最終結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性。下面就干縮應(yīng)力以及鋼筋施工技術(shù)兩方面展開討論。

2.1干縮應(yīng)力造成開裂

在對(duì)混凝土進(jìn)行拆模時(shí)，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)物外表面失去保護(hù)水分，從而使得溫度發(fā)生改變，原本位于混凝土內(nèi)部的各個(gè)要素之間的約束關(guān)系逐漸失去，進(jìn)而產(chǎn)生干縮應(yīng)力，最終導(dǎo)致開裂形成。由于濕度的傳導(dǎo)效率遠(yuǎn)低于熱度，因此通常該形式的開裂主要發(fā)生于混凝土的外面表附近。除此之外，如若混凝土未能有效徹底覆蓋，空氣中存在的二氧化碳則會(huì)和混凝土表面附近的氫氧化鈣進(jìn)行反應(yīng)，最終生成碳酸氫鈣。以上兩種因素實(shí)際對(duì)大體積混凝土所產(chǎn)生的影響并不嚴(yán)重，但實(shí)際產(chǎn)生的裂痕相對(duì)較多且存在交錯(cuò)情況，因此在拆模時(shí)比較多，容易被發(fā)現(xiàn)。

2.2鋼筋施工技術(shù)不到位

待混凝土徹底澆筑完畢后，部分混凝土可能會(huì)沿著鋼筋走向出現(xiàn)剝離以及一些細(xì)小裂縫。究其原因主要是鋼筋混凝土施工技術(shù)不達(dá)標(biāo)造成的。在混凝土澆筑期間未有構(gòu)建合理的工作平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員直接接觸鋼筋，導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)形變，整個(gè)混凝土的抗拉能力進(jìn)一步下降，最終導(dǎo)致大量無規(guī)則以及細(xì)小交錯(cuò)的混凝土裂縫;此外，位于鋼筋外的保護(hù)層過小，混凝土極易被碳化，進(jìn)而使得鋼筋被進(jìn)一步腐蝕，而實(shí)際鋼筋生銹是一個(gè)體積慢慢變大的過程，整個(gè)過程會(huì)使得鋼筋外側(cè)的混凝土發(fā)生巨大的拉應(yīng)力，誘使鋼筋周邊出現(xiàn)開裂;鋼筋之間的距離設(shè)置不合理，當(dāng)間距過大時(shí)也有可能造成裂縫。過大的鋼筋間設(shè)置間距，可能造成鋼筋與混凝土粘結(jié)力過小，無法基于該粘結(jié)力將拉力傳遞至整個(gè)混凝土中，從而也無法有效的對(duì)混凝土回縮以及體積變化進(jìn)行管控。

3.大體積混凝土施工質(zhì)量管控策略探討

3.1合理設(shè)計(jì)混凝土配合比

首先在原材料的選擇上，水泥的使用量對(duì)于后期水化熱所釋放的熱量與混凝土的溫度變化情況密切相關(guān)。通常大體積混凝土應(yīng)當(dāng)盡量選用水化熱較低的水泥，包括低熱礦渣硅酸鹽水泥以及中熱硅酸鹽水泥等等，同時(shí)對(duì)于水泥的用量也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把控。細(xì)骨料可以選用II區(qū)中砂，相較于細(xì)砂，中砂可以大大降低水與水泥的用量。泵送允許條件下，粗骨料應(yīng)當(dāng)盡量采用粒徑在5-20毫米左右的連續(xù)級(jí)配石子，從而降低混凝土收縮形變。采用粉煤灰技術(shù)進(jìn)行料的摻和，可以有效降低水化熱的熱量，提高混凝土與易性，此外可以大大增加混凝土后期的輕度，延緩溫升峰值的出現(xiàn)點(diǎn)。減水劑一類的外加劑，如SF-1、膨脹劑等也有一定的效果。相關(guān)研究表明，在混凝土中適當(dāng)?shù)脑黾右徊糠峙蛎泟梢允沟没炷羶?nèi)部膨脹應(yīng)力大大降低，由此可以消除一部分混凝土收縮應(yīng)力情況，大大改善整個(gè)混凝土的抗裂強(qiáng)度。

3.2現(xiàn)場(chǎng)溫度管控

首先可以借助計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)大體積混凝土施工階段的溫度變化與溫差進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)模擬，從而對(duì)未來溫度變化情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，以便于相關(guān)措施的落實(shí)。基于計(jì)算機(jī)的模擬分析，可以有效提供結(jié)構(gòu)隨著厚度方向的溫度變化情況以及混凝土齡期變化的情況，制定混凝土在施工階段規(guī)避開裂的有效措施，對(duì)其進(jìn)行必要的溫度保養(yǎng)。其次，可以在混凝土澆筑方案進(jìn)行優(yōu)化。降溫梯度以及延緩溫差梯度均是目前較為有效的措施。在澆筑施工前預(yù)先進(jìn)行計(jì)算安排，對(duì)澆筑的厚度、寬度以及長(zhǎng)度進(jìn)行綜合分析，前后澆筑的銜接時(shí)間順序等也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行合理安排。嚴(yán)格依據(jù)施工技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)混凝土入模時(shí)的溫度以及振搗時(shí)間、插入深度與移動(dòng)距離進(jìn)行管控，確保振搗的實(shí)度，避免漏振與過振情況。施工現(xiàn)場(chǎng)務(wù)必做好協(xié)調(diào)與組織管理工作，科學(xué)合理安排現(xiàn)場(chǎng)人力與物力資源，確保整個(gè)施工工作順利進(jìn)行。在澆筑完成后，有必要對(duì)表面較厚的水泥漿進(jìn)行一定的處理，筒倉在澆筑完成后的3至4小時(shí)左右，采用木長(zhǎng)刮尺進(jìn)行刮平，在初凝前在用鐵滾筒進(jìn)行反復(fù)的碾壓，隨后用木抹子進(jìn)行壓實(shí)搓平處理，從而避免表面出現(xiàn)裂縫，待混凝土澆筑完畢后，應(yīng)當(dāng)立即采取有效的控溫措施。

3.3溫度監(jiān)測(cè)與水冷處理

在混凝土的內(nèi)側(cè)以及外側(cè)均設(shè)置多個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過現(xiàn)場(chǎng)溫度數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度采集處理。對(duì)每一測(cè)點(diǎn)的溫度變化情況、各個(gè)測(cè)點(diǎn)的中心點(diǎn)測(cè)點(diǎn)和表層測(cè)點(diǎn)的溫差情況進(jìn)行實(shí)時(shí)收集，并將其作為數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)傳遞至中控設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，避免混凝土出現(xiàn)裂縫。此外為了可以進(jìn)一步客觀的反饋溫控的變化情況，可適當(dāng)?shù)脑诓糠只炷翆又蓄A(yù)先敷設(shè)應(yīng)變檢測(cè)設(shè)備，對(duì)溫度應(yīng)變情況進(jìn)行有效檢測(cè)，應(yīng)變計(jì)按照水平方向布置，對(duì)水平方向的應(yīng)力情況進(jìn)行檢測(cè)。通水冷卻的措施，主要是指基于薄壁鋼管對(duì)一些混凝土澆筑分層中帶設(shè)冷卻管。預(yù)先對(duì)冷卻管進(jìn)行試水處理，避免管道出現(xiàn)漏水以及堵塞情況，依據(jù)混凝土內(nèi)部溫度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)冷卻管內(nèi)水量以及溫度情況進(jìn)行管控。

4.大體積混凝土防開裂措施探討

設(shè)計(jì)階段應(yīng)當(dāng)對(duì)其結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從而降低工程數(shù)量，避免水化熱情況。常見比如可以依據(jù)懸索橋錨定受力情況，設(shè)計(jì)挖空非關(guān)鍵受力部分的混凝土體積，基于土方壓重方式降低混凝土的結(jié)構(gòu)體積。、

此外大體積混凝土體積往往較大，因此在施工周期上耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，根據(jù)結(jié)構(gòu)受力變化的不同可以科學(xué)的判斷出混凝土評(píng)定驗(yàn)收齡期，規(guī)避常規(guī)28天的標(biāo)準(zhǔn)，將其變?yōu)?個(gè)月甚至更多天標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)定驗(yàn)收齡期應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合混凝土的后期強(qiáng)度變化情況，從而降低設(shè)計(jì)的標(biāo)號(hào)，降低混凝土水泥用量，以達(dá)到降低水化熱的目標(biāo)。

5.結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度越來越快，對(duì)于工程建設(shè)質(zhì)量要求也越來越高。在工程施工期間，唯有更好的把握施工工藝、嚴(yán)格把控施工材料、完善現(xiàn)場(chǎng)施工管理，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件、氣溫變化情況等，進(jìn)行科學(xué)合理的綜合設(shè)計(jì)才可以有效提高大體積混凝土的施工質(zhì)量，避免出現(xiàn)裂縫以及其它安全隱患。

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