土木工程中大體積混凝土結構施工技術分析

摘要:本文結合作者工作經驗對土木工程大體積混凝土結構施工技術中影響混凝土自縮的因素、施工方案設計和施工技術措施三方面進行了論文。

關鍵詞:土木工程 大體積混凝土 施工技術

0 引言

隨著建筑行業的迅速發展，在土木工程大體積混凝土結構施工中，尤其是高效減水劑和礦物摻合料在混凝土中的廣泛應用，混凝土的水灰比(或水膠比)大大降低，這種低水灰比的混凝土(水灰比不大于0.40)有很高的強度和很低的滲透性，在不發生裂縫的前提下是十分耐久的，但在低水灰比的情況下，強烈的水化會促使混凝土中毛細管彎月面快速向內推進和相對濕度的很快下降，在混凝土中出現自干燥現象，引起混凝土的自縮，混凝土自縮裂縫的控制是一個很重要的課題。

1 影響混凝土自縮的因素

1.1 水泥對自縮的影響

不同種水泥凈漿的自縮能力是不同的，鋁酸鹽水泥和早強水泥的自縮值較大，而中熱、低熱水泥的自縮值較小，礦渣水泥后期的自縮值較大(21d齡期時的自縮值大于普通水泥的自縮值)。水泥的細度對自縮值也有影響，較細的水泥在早期表現出較大的自縮速度。

1.2 外加劑對自縮的影響

摻加高效減水劑來增大流動度時，高效減水劑可稍微降低自縮值，但不同類型、不同摻加量的高效減水劑對自縮的作用差別很小。干縮減少劑可減小自縮值50%，這可能與干縮減少劑可減小毛細水的表面張力有關。膨脹劑對自縮的作用取決于它的種類，某些氧化鈣型的膨脹劑可以減小自縮;而其他類型的膨脹劑雖在早期有膨脹，但隨后的收縮速度與空白樣相同。引氣劑對混凝土的自縮沒有影響。

1.3 礦物摻合料對自縮的影響

在水泥中加入比表面積在400平方米/千克以上的礦渣時，其120d的自縮值隨礦渣的摻量(不大于70%)增大而增大;而在水泥中加入比表面積為338平方米/千克的礦渣時，其120d的自縮值不隨礦渣的摻量(不大于70%)改變而增大。在水泥中摻加硅灰將使混凝土的自縮值增大;硅灰的摻量越大，水泥漿自縮值越大。混凝土的自縮值隨粉煤灰摻量的增大而降低，特別是早期自縮值降低得非常明顯。3d齡期后摻加粉煤灰混凝土的自縮增長速度高于空白混凝土。粉煤灰摻量超過20%后，減小自縮的效果并不顯著。在水泥中加入偏高嶺土，在偏高嶺土(比表面積為12平方米/克)含量為10%時，水泥漿(水膠比為0.55)的自縮值最大。

在水泥中加入經過防水處理的粉末，可以減少自縮。經過防水處理的偏高嶺土對自縮的減小作用在后期消失了;而經過防水處理的硅質粉末對自縮的減小作用能保持很長時間，其取代量為10%時就對自縮有明顯的減小作用。

1.4 其他因素對自縮的影響

溫度對水泥漿體的自縮影響很大，在15～40℃范圍內，水泥漿體的自縮值和自縮速度隨溫度的增加而增加。水灰比對自縮值的影響比較大，隨水灰比減小，混凝土的自縮值和自縮速度增大。隨養護齡期的增加，自縮值逐漸增大，早期自縮值增加得非常快，以后發展比較緩慢引。混凝土中骨料的含量對混凝土自縮值的影響很大，隨著骨料的含量增加，混凝土的自縮值減小。骨料的種類對混凝土的自縮也有影響，人工輕骨料混凝土的自縮值比普通混凝土小，且輕骨料混凝土的自縮值隨著輕骨料的含水率和干密度的增加而減小。在混凝土中摻加6%體積分量的鋼纖維，可以降低自縮值20%左右。

2 施工方案設計

2.1 設計機理以摻加ZY膨脹劑的補償收縮混凝土為基本材料，以加強帶取代后澆帶連續澆筑超長混凝土結構。根據混凝土結構無縫設計的要求，將廣場的底板進行了分塊:后澆帶將整個底板分成4塊，形成4個澆筑單元，塊中又設有膨脹加強帶，將其再分成4塊，整個底板分成了16塊。底板的分塊確定后，墻板與頂板與底板相同的部位留設后澆帶及加強帶，其留設的方法與底板相同。膨脹加強帶寬2米，邊緣每側設密孔鐵絲網用鋼筋加固，防止加強帶外混凝土流入加強帶內。混凝土澆筑時，先澆帶外混凝土，澆到加強帶時改用摻量ZY膨脹劑混凝土施工。考慮到膨脹作用會使強度降低，膨脹加強帶的混凝土強度等級應該提高，并加大膨脹劑用量，用這樣的方法循環施工達到超長無縫結構的目的。

2.2 補償收縮混凝土根據“混凝土外加劑應用技術規范”的規定，產生0.2至0.7MPa以下自應力混凝土為補償收縮混凝土。為了實測出限制膨脹率，實驗室進行了摻加ZY試件的限制膨脹率試驗，試驗證實摻加ZY確實可獲得微膨脹性，摻量的大小對膨脹率的大小是有直接影響的。

2.3 配合比的設計砼材料的選擇:①水泥:采用42.5Mpa普通硅酸鹽水泥;②砂:選用長江中砂，細度模數Mx=2.6～2.8，表觀密度2.64克/立方厘米，松散密度1410千克/立方米，緊密密度1550千克/立方米，含泥量≤3%;③石:選用湖州石子，粒徑為5～ 31.5毫米連續級配，壓碎指標8%～9.8%，含泥量≤3%;④膨脹劑:ZY膨脹劑;⑤摻合料:選用中成電廠的Ⅱ級粉煤灰。

3 施工技術措施

3.1 后摻少量減水劑的預備措施混凝土澆筑正值7～8月份高溫季節，易造成混凝土坍落度損失加大，降低混凝土工作度方面的要求，加之可能出現的運輸途中堵車或施工中出現臨時需處理的問題，使澆搗速度減緩，延誤了混凝土的入模時間，因時間延長造成混凝土坍落度損失加大，致使不能滿足泵送要求，此時應嚴禁加入生水，而應采取二次摻少量的FDN2I減水劑的后摻法，補償和恢復混凝土的坍落度損失。在配合比中FDN2I減水劑量為0.8%，一般該減水劑的摻量最高為1%，在后摻減水劑時只考慮在0.2%以內。后摻法比先摻法或同摻法在相同摻量下減水作用顯著提高，是能補償坍落度損失的。但應注意凡后摻減水劑的運輸車，應快速攪拌30轉或1分鐘以上，其摻量和攪拌時間由專人負責跟蹤實施。

3.2 地下室墻體混凝土配合比及澆筑的措施在墻板混凝土配合比設計試配，確定設計配合比階段，采取了降低水灰比的措施，底板與墻板同為C30、P12，底板的水灰比為0.47，而墻板的水灰比為0.41，混凝土的坍落度指標底板為18--20厘米，墻板坍落度指標控制在14～16厘米。采取該措施的目的在于減少用水量、降低混凝土的收縮。在混凝土澆筑階段，采用二次振搗的工藝，即在混凝土初凝前進行二次振搗，避免混凝土因自身沉降收縮而引起的裂縫。

3.3 地下室頂板的混凝土澆筑的控制按照地下室超大型長無縫混凝土的施工方案。地下室頂板的澆筑順序是，澆筑完地下一層墻板至地下室頂板梁下口后，進行地下室頂板的混凝土澆筑。在頂板的澆筑過程中，主要是要控制好早期裂縫的產生，從混凝土收縮裂縫的形成時間看，裂縫往往發生在混凝土初凝到終凝這段時間內。在施工方案討論過程中，將頂板二次或三次搓平、抹壓，特別是初凝抹壓作為控制早期收縮裂縫的一項重要控制措施，這對于彌合部分早期裂縫是不可缺少的工藝。

3.4 地下室混凝土的養護地下室底板、墻板、頂板全部采用了摻加ZY膨脹劑的混凝土。按照養護制度，在混凝土抹壓后，能上人時，即鋪上麻袋片或草席，用水澆濕保養，混凝土硬化3～4小時后，底板與頂板均筑堰蓄水3～5厘米進行養護，墻板采取不間斷淋水保溫，采用這些養護方法不得少于14天，墻板側模的拆除也不少于7天。以上養護措施的實施對地下室應用超長無縫結構的成功起到了非常重要的作用。

大體積混凝土施工技術已經在多個工程施工中進行了嘗試，經過嚴格按照制定的施工方案進行施工，所有已建或在建工程至今都未發現裂縫。