浅谈大体积混凝土建筑施工论文

冯仁文
【摘要】大体积混凝土，具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土用量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。施工技术要求比较高，特别在建筑施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝，影响结构安全和正常使用。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作，才能保证大体积混凝土顺利施工。
关键字：大体积混凝土 裂缝 施工 控制
论文引言：
现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。
一、 大体积混凝土的定义、特点
1.定义。大体积混凝土指的是最小断面尺寸大于1m以上的混凝土结构，其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力并控制裂缝开展的砼结构。
2.特点。大体积混凝土结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂，施工技术要求高，水泥水化热较大（预计超过25度），易使结构物产生温度变形。大体混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。
二、 大体积混凝土的建筑施工技术
1.大体积混凝土的配制。
大体积混凝土所选用的原材料应注意以下几点：
（1）.粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂。
（2）.外加剂宜采用缓凝剂、减水剂；掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等。
（3）.大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以降低单方混凝土的水泥用量。
（4）.水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。 但是，水化热低的矿渣水泥的析水性比其它水泥大，在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水现象，不仅影响施工速度，同时影响施工质量。因析出的水聚集在上下两浇筑层表面间，使混凝土水灰比改变，而在掏水时又带走了一些砂浆，这样便形成了一层含水量多的夹层，破坏了混凝土的粘结力和整体性。混凝土泌水性的大小与用水量有关，用水量多，泌水性大；且与温度高低有关，水完全析出的时间随温度的提高而缩短；此外，还与水泥的成分和细度有关。所以，在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种，并应在混凝土中掺入减水剂，以降低用水量。在施工中，应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处，用振捣器振实后，再继续浇筑上一层混凝土。
2. 大体积混凝土的浇筑。
浇筑方案，除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，常采用的方法有以下几种：
（1）.全面分层： 即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。采用这种方案，适用于结构的平面尺寸一般不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。
（2）.分段分层：
混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，不象第一种方案那样集中。这种方案适用于结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。
（3）.斜面分层：要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。
3.大体积混凝土裂缝的产生原因及处理。
（1）.裂缝的分类。
①微观裂缝。也称为肉眼不可见裂缝，宽度一般在0.05mm以下，主要有三种:沿着骨料周围出现的骨料与水泥粘结面上粘着裂缝飞分布于骨料之间水泥浆中的水泥裂缝;骨料本身的裂缝。
②宏观裂缝。宽度不小于0.05mm 的裂缝是肉眼可见的裂缝，称为宏观裂缝，它是微观裂缝扩展的后果
（2）.裂缝产生的原因。
①水泥水化热。水泥在水化过程中要产生大量的热量，是大体积混凝土内部热量的主要来源。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，使混凝土内部的温度升高。混凝土内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3-5d，当混凝土的内部与表面温差过大时，就会产生温度应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝，这就是大体积混凝土容易产生裂缝的主要原因。
②约束条件。结构在变形变化时，会受到一定的抑制而阻碍变形，该抑制即为约束，大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，当温度上升时产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力。由于混凝土的弹性模量小，蠕变和应力松驰度大，使混凝土与地基连接不牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会出现垂直裂缝。
③外界气温变化。大体积混凝土在施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土的开裂有重大影响。混凝土内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和混凝土的散热温度三者的叠加。外界温度越高，混凝土的浇筑温度也越高;外界温度下降，尤其是骤降，大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，产生温差应力，造成大体积混凝土出现裂缝。
④混凝土的收缩变形。混凝土的拌合水中，只有约20%的水分是水泥水化所必需的，其余80%要被蒸发。混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，就会产生收缩应力而出现裂缝。
（3）.在不同情况控制裂缝的措施。
因在大体积混凝土设计中，产生裂缝的原因很多，本文主要介绍两个方面产生的裂缝并提出了应对措施。
①防止因温度变化而引起的墙体裂缝。由于大体积混凝土结构的截面尺寸较大，由外荷载引起裂缝的可能性很小，但水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，会产生较大的温度应力和收缩应力，这将成为大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。可以在屋面加设保温层可以有效减小屋盖与墙体的温差，保温层必须具有一定的厚度，且应设隔气层、保护层、透气孔等。当房屋较长、体型较复杂时，应合理设置伸缩缝。当纵墙两端开间内设有较大洞口，可以在洞口两侧设置砼构造柱，与上、下圈梁拉结，既可以加强该开间的刚度，又可以阻止裂缝发展。还有就是提高顶层砌体强度，以加强墙体抗温应力的能力。并且合理安排屋面施工时间及施工工序，施工时尽量避开高温或寒冷季节，加强屋面养护，必要时设置后浇带，以解决砼施工中的内应力问题。
②因设计原因而引起的墙体裂缝。应该对局部软弱地基应作加强处理，同时应加强上部结构刚度，对膨胀土、湿陷性黄土应作特殊处理。相邻建筑物间基础应留有一定间隙，同时应计算相邻基础应力叠加时产生的沉降量，使该沉降量与整个建筑物沉降量相同。在计算时，认真进行不利荷载组合；设计中，注明使用荷载值，认真验算砌体强度、验算砌体局部承压，当局部承压不足时应设置砼垫块。还有各构件刚度应满足规范规定的变形要求，对较长的房屋，其顶层的房屋端开间应加强刚度。最后还要做好屋面保温层设计。
4. 大体积混凝土测温
据规范规定，大体积混凝土内外温差超过25℃时，将产生温度裂缝，因而只有将混凝土内外温差测量准确，才能采取行之有效的措施。测量工作包括人员配备、测温点布置和温度测量。测温人员要责任心强，采取值班制度。测温工作开始前，由工程技术人员进行技术交底，测温人员3h测量一次，并随时比较温差是否大于25℃。做到及时汇报，以便及时采取措施，同时做好测温记录。
5.大体积混凝土的养护
混凝土养护有两个目的：一是创造使水泥得以充分水化的条件，加速混凝土硬化；二是防止混凝土成型后因日晒、风吹、干燥、寒冷等自然因素的影响而出
现超出正常范围的收缩、裂缝及破坏等现象。混凝土的标准养护条件为温度(20± 3)℃，相对湿度保持90％以上，时间28d。在实际工程中一般无法保证标准养护条件，而只能采取措施在经济实用条件下取得尽可能好的养护效果。混凝土养护从大的范围可分为自然养护与加热养护两类。混凝土的自然养护就是利用平均气温高于+5℃的自然条件，用适当的材料对混凝土表面加以覆盖并浇水，使混凝土在一定的时间内保持水泥水化作用所需要的适当温度和湿度条件，正常增长强度。混凝土自然养护的方法及要点如下： 　
①应在浇筑完毕后的12h内对混凝土加以覆盖和浇水，具体而言，初凝后可以覆盖，终凝后开始浇水。混凝土强度未达到1．2N／m㎡以前不得上人踩踏或安装模板及支架。 　
②覆盖物可用麻袋片、草帘、竹帘、锯末、砂及炉渣等，浇水次数以使混凝土保持湿润为准，养护用水应与拌制用水相同。大面积结构如地坪、楼板、屋面等可以蓄水养护。当日平均气温低于5℃时不得浇水。 　
③混凝土的浇水养护时间，对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥拌制的混凝土不少于7d；对掺用缓凝型外加剂、有抗渗性要求、掺加矿渣及粉煤灰拌制的混凝土不少于14d，时间长一点更好。
④有条件时可以采用塑料布覆盖养护，混凝土敞露的表面应全部覆盖严密，并保持塑料布内有凝结水。
⑤在缺水地区或混凝土表面不便浇水或覆盖塑料布时，可涂刷薄膜养生液，以防止混凝土内部水分蒸发，以此进行养护。薄膜养生液是一类可成膜的溶液，涂刷在混凝土表面上，溶剂挥发后凝结成一层膜，隔断混凝土内水分的蒸发路径，达到养护目的。
⑥混凝土在养护过程中，如发现遮盖不全，浇水不足，以致表面泛白或出现细小干缩裂缝时，应立即仔细遮盖，充分浇水，加强养护，并延长浇水日期加以补救。
三、 论文结束语
实践证明，在优化配合比设计，改善建筑施工工艺，提高施工质量，做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效技术措施，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制好大体积混凝土质量以及温度裂缝和施工裂缝的发生，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
四、 参考文献：
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[2] 孟照亮.唐凯.大体积混凝土施工[J].经济技术协作信息，2005,（3）.
[3] 叶林昌.沈义. 大体积混凝土施工. 北京：中国建筑工业出版社，1994
[4] 王铁梦. 工程结构裂缝控制. 北京：中国建筑工业出版社，1997
[5] 胡世德.等. 高层建筑施工. 北京：中国建筑工业出版社，1991
 

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