大體積混凝土配比優(yōu)化設(shè)計及裂縫控制技術(shù)

戴濤

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升以及城市化進(jìn)程的加快，各種工程的建設(shè)規(guī)模也越來越大，這就使得大體積混凝土的應(yīng)用越發(fā)廣泛，但是，在實際施工過程中，大體積混凝土很容易出現(xiàn)滲漏、裂縫等質(zhì)量問題，顯然，這對工程的順利建設(shè)來說是非常不利的，因此，攪拌站必須進(jìn)一步優(yōu)化大體積混凝土的配比設(shè)計，并采取適當(dāng)?shù)牧芽p控制技術(shù)。本文就針對大體積混凝土配比優(yōu)化設(shè)計及裂縫控制技術(shù)進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；配比優(yōu)化；裂縫控制技術(shù)

在當(dāng)前的工程施工實踐中，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是比較常見的一種現(xiàn)象，尤其是大體積混凝土，與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，大體積混凝土具有原材料用量大、外形體積大、結(jié)構(gòu)偏厚等特點(diǎn)，而且施工技術(shù)難度也相對比較大，要求在實際施工中不僅要滿足一般混凝土結(jié)構(gòu)在耐久性、強(qiáng)度等方面的要求，同時也必須加強(qiáng)對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制，科學(xué)分析其裂縫產(chǎn)生的原因，進(jìn)而對混凝土配比方案進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)和優(yōu)化。

1 工程概況

以某工程項目為例，該工程的筏板基礎(chǔ)厚度為2.3米，長度為76.6米，寬度為37.0米，中間部位設(shè)有800mm寬度的后澆帶，混凝土結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度等級為C35，后澆帶部位混凝土的強(qiáng)度等級為C40，整個建筑施工過程中所需用到的混凝土總量為6000m3以上，由于施工時間處于冬季，現(xiàn)場的日平均氣溫約為20攝氏度，為確保施工質(zhì)量，設(shè)計方案中明確要求基礎(chǔ)混凝土部位的施工必須具有連續(xù)性和整體性，盡量一次性澆注成型，并注重混凝土結(jié)構(gòu)的防腐、防滲以及抗裂等功能，從本工程中混凝土的基本概況可以看出，其屬于典型的大體積混凝土結(jié)構(gòu)。為了避免本工程施工中大體積混凝土出現(xiàn)裂縫，對混凝土的配比設(shè)計方案進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化，并制定了科學(xué)的裂縫防控技術(shù)方案，以下是具體分析。

2 大體積混凝土配比優(yōu)化設(shè)計

（一）優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計的基本原則

由于大體積混凝土具有一定的特殊性，因此，不能僅僅將水化熱溫度升高的幅度作為參考標(biāo)準(zhǔn)，同時也不能和一般混凝土一樣，將28D抗壓強(qiáng)度作為單一的參考依據(jù)，因為大體積混凝土的構(gòu)造比較復(fù)雜，它不僅需要考慮到短時期內(nèi)由于水化熱而導(dǎo)致溫度應(yīng)力的矛盾，同時還需要認(rèn)識到結(jié)構(gòu)的耐久性和完整性等多方面的問題。所以，在實際設(shè)計的時候必須堅持整體性的原則。當(dāng)前，我國所提出的比較科學(xué)的有關(guān)大體積混凝土配合比的設(shè)計方法是將混凝土的耐久性、絕熱溫升、工作性等多方面的功能綜合在一起進(jìn)行處理，最終計算出其總功效系數(shù)，該系數(shù)越大，則說明混凝土的性能越佳。經(jīng)實際研究發(fā)現(xiàn)，各類可能對混凝土的整體性能產(chǎn)生影響的因素，按照其影響程度從低到高依次為水泥類型、添加劑、粗骨料類別、水泥加入量、粉煤灰加入量和水膠比。所以，攪拌站在開展大體積混凝土配比設(shè)計工作的時候，必須嚴(yán)格堅持下列原則：首先，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整粗骨料的顆粒級配以及骨料粒徑大小，以實現(xiàn)混凝土自身抗裂性能的提升，按照混凝土結(jié)構(gòu)的泵管直徑以及最小斷面特征，盡量采用粒徑較大的粗骨料。比如，在本工程中，選用粒徑為5～25mm 與選用5～31.5mm的連續(xù)級配碎石混凝土相比，前者應(yīng)比后者增加用水量6～8kg/m3，并同時增加水泥用量15kg每立方米，因此，采用粒徑較大的粗骨料最終達(dá)到降低水化熱、收縮及泌水等現(xiàn)象的發(fā)生幾率。其次，應(yīng)在符合混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，最大限度減少膠凝材料，當(dāng)膠凝材料的用量保持穩(wěn)定時，應(yīng)盡量利用混合材料來代替水泥。最后，應(yīng)利用科學(xué)的方法來說減小水膠比，水膠比應(yīng)盡量控制在0.5以內(nèi)，這樣才能有效確保大體積混凝土的綜合性能。

（二）骨料的選取

在進(jìn)行骨料選取的時候，最好將含泥量較低、熱膨脹系數(shù)不是很高的骨料作為優(yōu)先選擇對象，并注重骨料的連續(xù)級配，之所以采用這種方法，主要有兩個方面的原因，第一是因為骨料自身的強(qiáng)度本來就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出水泥膠體的強(qiáng)度，第二是因為選取連續(xù)級配的骨料能大幅提升骨料在混凝土中占據(jù)的空間比例，進(jìn)而減少水泥用量，間接實現(xiàn)減小水化熱的目的。在本工程的大體積混凝土澆筑過程中，必須尤其注重對骨料的選取，嚴(yán)格控制好粗骨料和細(xì)骨料所占比例，這樣才能確保混凝土的配比設(shè)計質(zhì)量。

（三）水泥的選取

為確保大體積混凝土的內(nèi)部最高溫處于合理的范圍之內(nèi)，就必須將低水化熱的水泥作為優(yōu)先考慮對象，大幅度地減少水泥用量，同時，還應(yīng)當(dāng)添加一些必備的混凝土摻和原料，以延遲混凝土的終凝時間。根據(jù)本工程的實際情況，可選擇礦渣水泥作為最主要的水泥類型，但同時必須考慮到礦渣水泥水具有的收縮量偏高等特征，除此之外，必須注重對水泥總量的控制，必要的話可增加粉煤灰的添加量，從而使混凝土的和易性、強(qiáng)度等滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在混凝土的凝結(jié)時間方面，考慮到混凝土初凝以前不會因內(nèi)部熱量而出現(xiàn)溫度應(yīng)力，所以可適當(dāng)拖延初凝時間，一般情況下，應(yīng)將其控制在12小時以上。

（四）外加劑和配合比的確定

總結(jié)以往的實踐經(jīng)驗，攪拌站應(yīng)在進(jìn)行大體積混凝土配比設(shè)計的時候，適當(dāng)添加一些礦物外加劑，并注重對水膠比的合理確定，如此一來，便可降低水泥用量，達(dá)到減小水化熱的目的，同時還能在一定程度上降低混凝土硬化過程中出現(xiàn)的收縮拉應(yīng)力，將混凝土的防滲性能提升。在符合施工設(shè)計強(qiáng)度的前提下，為了最大限度降低單位用水量，必須添加一定比例的高效減水劑，其主要作用是提升混凝土的早期、后期強(qiáng)度及其和易性。除此以外，還必須注重粉煤灰的添加量，粉煤灰的主要作用是減小混凝土的水膠比，促進(jìn)早期水化熱的大幅降低，大量實踐已經(jīng)證明，粉煤灰添加量越大，水泥水化熱也就越低，但添加量不能過多，應(yīng)把握好度。

3 大體積混凝土的裂縫控制技術(shù)

（一）選擇合理的施工方式

在本工程的施工中，考慮到筏板基礎(chǔ)的特征，最終決定采用整體推移連續(xù)澆筑法進(jìn)行施工，在跳倉間距的確定上，應(yīng)綜合分析混凝土的厚度、溫度應(yīng)力要求以及筏板基礎(chǔ)的限制條件等因素，嚴(yán)格根據(jù)計算出的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值確定。

（二）加強(qiáng)對施工配比和原材料質(zhì)量的控制

攪拌站的相關(guān)工作人員必須準(zhǔn)確把握原材料的所有要求，包括水泥等級、規(guī)格、類型等；外加劑、粗骨料、細(xì)骨料的相關(guān)要求；摻合料的用量、細(xì)度、類別和等級等。此外，大體積混凝土的配置還必須滿足溫控指標(biāo)的相關(guān)要求，適當(dāng)添加摻合料。

（三）嚴(yán)格落實混凝土的保溫和養(yǎng)護(hù)工作

應(yīng)按照大體積混凝土的溫控條件，嚴(yán)格落實好澆筑完工后的保溫和養(yǎng)護(hù)工作，通過保溫養(yǎng)護(hù)，可降低混凝土表面的熱量散發(fā)，減小內(nèi)外部溫度的差距，進(jìn)而提升混凝土的水化程度，增強(qiáng)其抗拉性能，最大限度避免溫度應(yīng)力可能對其產(chǎn)生的不良影響。

4 結(jié)語

綜上所述，大體積混凝土比普通混凝土具有更高的施工難度，在施工過程中很容易受到各種因素的影響而發(fā)生滲漏、裂縫等問題，為了避免這些問題的發(fā)生，攪拌站就必須對大體積混凝土的設(shè)計方案進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，嚴(yán)格控制水泥、骨料、外加劑的選擇等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在裂縫控制技術(shù)方面，應(yīng)選擇科學(xué)合理的施工方式，加強(qiáng)對施工配比以及原材料質(zhì)量的控制，并嚴(yán)格落實混凝土澆筑后期的保溫養(yǎng)護(hù)工作，這樣才能從根本上確保大體積混凝土的施工質(zhì)量。

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