淺析大體積混凝土無縫施工方案及控制措施

梁云瀅　朱潔

摘 要：建筑工程中常常遇到大體積混凝土施工，如大型設備基礎和高層樓房基礎。而混凝土裂縫影響建筑的結(jié)構(gòu)安全及正常使用。文章結(jié)合工程實際，分析了混凝土的無縫施工技術及控制措施。

關鍵詞：大體積混凝土；施工方案；裂縫處理

1 大體積混凝土簡述

大體積混凝土在我國的工程建設中非常普遍，它的體積大，表面系數(shù)小。并且大體積混凝土集中釋放水化熱，內(nèi)部溫度很快上升，造成混凝土有較大的內(nèi)外溫差，就形成了溫度裂縫，直接影響建筑結(jié)構(gòu)的安全。

2 大體積混凝土的裂縫

根據(jù)裂縫在大體積混凝土中出現(xiàn)的深度不同，裂縫有貫穿裂縫和深層裂縫以及表面裂縫。通常只要裂縫不超過規(guī)定的最大允許值是不會給建筑結(jié)構(gòu)安全帶來嚴重的影響。一般，正常的室內(nèi)環(huán)境下最大裂縫寬度規(guī)定在0.3毫米，室內(nèi)高濕度或者露天的環(huán)境下，最大裂縫寬度值為0.2毫米。混凝土裂縫對于地下結(jié)構(gòu)包括半地下結(jié)構(gòu)的影響主要是反水性能方面，如果裂縫在0.1～0.2毫米，早期可能會有輕微的滲水現(xiàn)象，但是裂縫會在一段時間后自愈；一旦裂縫寬度超過0.2～0.3毫米，裂縫寬度增加直接會導致滲水量迅速加大，因此，地下工程的橫穿斷面寬度不要超過0.3毫米，大于0.3毫米寬度的裂縫會嚴重影響結(jié)構(gòu)使用，若真的出現(xiàn)這種裂縫必須通過化學灌漿來進行加固處理。

大體積混凝土在施工過程中出現(xiàn)的溫度裂縫通常來自兩方面因素的影響，一是由內(nèi)外溫差引起的混凝土的內(nèi)部因素；二是其外部因素，當結(jié)構(gòu)外部和混凝土的各質(zhì)點間所產(chǎn)生的約束會阻止混凝土收縮變形，在溫度應力作用下，由收縮變形產(chǎn)生的拉應力超出混凝土的抗拉強度時，混凝土就會出現(xiàn)裂縫。在允許的寬度限值內(nèi)出現(xiàn)的裂縫，不會給結(jié)構(gòu)強度造成很大的影響，但是卻影響著結(jié)構(gòu)的耐久性，需要加大重視程度，以便嚴格控制。

3 無縫施工方案設計過程（以大體積地下室混凝土底板、墻板、頂板施工為例）

大體積混凝土無縫施工設計原理：目前大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工無縫設計是以摻加ZY膨脹劑的補償收縮混凝土為基本材料，以設置加強帶取代后澆帶，達到連續(xù)澆筑超長大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術。

根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)無縫設計的要求，在施工方案設計時，將地下室混凝土底板、墻板及頂板進行分塊設計以形成多個施工澆筑的單元，每個施工塊中均設置有加強帶。混凝土墻板、頂板的分塊與底板的分塊相對應設置后澆帶和加強帶。

膨脹加強帶寬設置要根據(jù)擬澆筑的大體積混凝土的實際工程特點合理設置，邊緣每側(cè)設密孔鐵絲網(wǎng)并用鋼筋加固定位，以防止加強帶外混凝土流入加強帶內(nèi)。

大體積混凝土澆筑施工時應先澆帶外混凝土，當施工澆筑到加強帶時改用摻量ZY膨脹劑混凝土施工。考慮到外加劑膨脹作用會使混凝土強度降低，所以應該對膨脹加強帶的混凝土強度等級進行適當?shù)奶岣撸⒓哟笈蛎泟┯昧浚眠@樣的方法循環(huán)施工達到超長無縫結(jié)構(gòu)混凝土的目的。

補償收縮混凝土設計。根據(jù)《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》的規(guī)定進行對摻加ZY的試件的限制膨脹率進行試驗，設計并驗證補償收縮混凝土試件的微膨脹性。

4 施工方案及控制措施

無縫施工首先要從澆筑工作開始，保證在初凝前每處的混凝土都能被上層新的混凝土所覆蓋，同時進行搗實這一環(huán)節(jié)。另外，需要充分考慮建筑結(jié)構(gòu)的大小和鋼筋的疏密程度，以及管道預埋情況和地腳螺栓留設情況，還有水化熱因素和混凝土供應方面的影響。主要的方法有以下幾方面。

4.1 全面分層

當完成第一次的全面澆筑任務后，第一層的混凝土還沒有初凝，進行第二層的澆筑，逐層地連續(xù)澆筑到工程完成。這種施工方案多在平面尺寸不大的建筑結(jié)構(gòu)中使用，在施工中要求從短邊開始進行，沿著長邊推進。方案分成兩種進行，一是從中間向兩端澆筑，二是從兩端向中間進行澆筑。

4.2 分段分層

澆筑混凝土時，由底層澆筑開始，進行到一定距離再澆筑第二層，以此逐漸對其他各層進行澆筑。當完成頂部的澆筑后，由于較多的層數(shù)導致第一層的末端混凝土還沒有形成初凝，這樣就從第二段依次進行分層澆筑。此方案不像全面分層要求大量的混凝土，在單位時間內(nèi)的混凝土需求量較少，適合用在厚度不大面積或長度卻比較大的結(jié)構(gòu)工程中。

4.3 斜面分層

要求斜面的坡度不大于1/3，適用于結(jié)構(gòu)的長度大大超過厚度3倍的情況。混凝土從澆筑層下端開始，逐漸上移。

加強施工過程控制：降溫曲線確定。混凝土水化熱升溫時間很短，大約在澆筑后的2～5d，混凝土的彈性模量很低，基本上處于塑性及彈塑性狀態(tài)，約束應力很低。降溫階段，彈性模量迅速增加，約束拉應力也隨時間增加，在超過抗拉強度時便出現(xiàn)貫穿性裂縫。實踐中偏安全地以截面中部的最高溫度降溫曲線代替平均降溫曲線；嚴格控制混凝土的入模溫度，使其在30℃以下；埋設冷卻管，在第一批混凝土開始初凝時由專人負責往冷卻管內(nèi)注入涼水降溫，通過冷卻排水，帶走混凝土內(nèi)的熱量；澆筑混凝土時，采用薄層澆筑，控制混凝土的澆筑高度，避免混凝土拌和物之間的過大高差，混凝土的分層厚度控制在20～30cm；如結(jié)構(gòu)物厚度較厚，一次澆筑混凝土方量較大時，采用分層澆筑，通過增加表面系數(shù)，利于混凝土內(nèi)部散熱，分層厚度1.5m左右，層間間隔時間5～14d之間；加強振搗，以期獲得密實的混凝土，提高密實度和抗拉強度，澆筑后，及時排除表面積水，進行一次抹面，防止早期收縮裂縫的出現(xiàn)；混凝土澆筑后，搭設遮陽棚，避免陽光曝曬承臺表面；混凝土澆筑后，混凝土表面上用工布覆蓋保溫，并灑水養(yǎng)護，使其緩慢降溫、緩慢干燥，減少混凝土內(nèi)外溫差。

澆筑地下室的頂板時，要根據(jù)無縫混凝土相關施工方案的要求，通過一定的順序?qū)Φ叵率翼敯暹M行澆筑，從地下一層到地下室的頂板梁依次完成澆筑工作。頂板澆筑的主要目的是避免早期裂縫的出現(xiàn)，由于裂縫多發(fā)生在混凝土的初凝至終凝階段，所以，在澆筑過程中，要將頂板進行二到三次的搓平和抹壓，尤其在初凝階段更要重視抹壓這一程序，以此控制早期裂縫的發(fā)生。

5 混凝土的養(yǎng)護

選用合格的混凝土，根據(jù)養(yǎng)護制度的要求，抹壓混凝土后，在能上人的情況下在混凝土上鋪草席或者麻袋片，再澆濕進行養(yǎng)護。頂板和底板在混凝土硬化3、4個小時后，通過筑堰蓄水進行養(yǎng)護，對墻板不間斷地淋水，養(yǎng)護至少兩周，墻板側(cè)模至少一周后再拆除。

6 結(jié)束語

大體積混凝土比常規(guī)混凝土更容易存在裂縫，大體積混凝土的存在裂縫會嚴重影響混凝土的滲透性。一旦發(fā)生混凝土的開裂滲透，就會加速混凝土的裂變進程，造成嚴重的安全事故和質(zhì)量問題。通常裂縫在初凝階段開始出現(xiàn)，所以，我們在研究裂縫原因時要及時提高預防措施，采用合理的施工技術避免發(fā)生大體積混凝土裂縫問題。

參考文獻

[1]馮廣淵.建筑施工技術[M].冶金工業(yè)出版社.

[2]嚴喜康.土木工程施工[M].中國建材出版社.