超大體積混凝土施工及裂縫控制技術(shù)研究

朱平旭

摘要：穩(wěn)扎根系超大體積混凝土一次性澆筑施工的難點(diǎn)，以及超大體積混凝土施工中出現(xiàn)裂縫的成因，針對(duì)不同的因素提出了超大體積混凝土施工裂縫的控制技術(shù)措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：超大體積混凝土施工；裂縫；控制技術(shù)

1引言

在目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，我國(guó)的工程建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量也在不斷增多且規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。與此同時(shí)使得目前大體積甚至是超大體積混凝土一次性澆筑施工工程也比較常見。但是針對(duì)近年來(lái)超大體積混凝土工程技術(shù)進(jìn)行總結(jié)可知，其裂縫為題成為影響其結(jié)構(gòu)耐久性和安全性的主要因素，因此裂縫控制成為此種類型混凝土施工中的重點(diǎn)。需要在對(duì)超大體積混凝土裂縫成因進(jìn)行分析的同時(shí)，通過有效的技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其裂縫問題的預(yù)防和控制。

2超大體積混凝土一次性澆筑施工難點(diǎn)分析

由于在超大體積混凝土施工中需要通過有效的連續(xù)混凝土澆筑和振搗來(lái)防止混凝土澆筑過程中出現(xiàn)冷縫問題，而且還要通過對(duì)混凝土內(nèi)外溫差的控制來(lái)對(duì)有害的溫差裂縫進(jìn)行控制，因此，在超大體積混凝土一次性澆筑施工中，對(duì)裂縫的預(yù)防和控制成為施工中的技術(shù)難點(diǎn)和重點(diǎn)。

3超大體積混凝土施工中的裂縫成因分析

3.1溫度和溫度效應(yīng)

在某個(gè)時(shí)刻混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部以及表面各點(diǎn)的溫度狀態(tài)就是混凝土結(jié)構(gòu)物體的溫度分布。而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度變化的主要因素主要有其自身反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水化熱因素、外界溫度因素以及太陽(yáng)輻射等因素，這就會(huì)導(dǎo)致在不同的上述因素下出現(xiàn)不同的溫度狀態(tài)。

3.2外界溫度的影響

由于混凝土施工是處于外界環(huán)境中，因此環(huán)境中的溫度也成為影響其裂縫產(chǎn)生的因素之一。不僅是由于在不同的季節(jié)中施工時(shí)會(huì)存在不同的氣象因素，而且在同一天的不同時(shí)刻也會(huì)存在不同的外界溫度，而這些因素就會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)中的最大溫差的產(chǎn)生。

3.3水化熱的影響

超大體積混凝土在澆筑完成之后的內(nèi)部會(huì)在發(fā)生水泥水化反應(yīng)時(shí)釋放出大量的熱量，這就會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部溫度的升高并導(dǎo)致內(nèi)外溫差的出現(xiàn)，這是對(duì)混凝土溫度分布造成影響的主要因素。而且由于超大體積混凝土由于具有較大的體積還具有較差的導(dǎo)熱能力。而且尺寸和厚度越大則需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)將熱量向外界散發(fā)。而且由于其體積大和厚度較大，在外界溫度發(fā)生變化時(shí)其內(nèi)部的溫度變化要比外表面的溫度變化慢的多，甚至?xí)谄浜穸冗_(dá)到2m時(shí)其中心部位幾乎處于絕熱的狀態(tài)。這就會(huì)由于單位厚度的熱量較小而出現(xiàn)煤層混凝土所得到的熱量或擴(kuò)散的熱量存在較大的差異，從而使得在混凝土結(jié)構(gòu)中的壁板厚度方向出現(xiàn)不均勻的溫度狀態(tài)。

4超大體積混凝土施工裂縫的控制技術(shù)措施

4.1設(shè)計(jì)方面的技術(shù)措施

從超大體積混凝土設(shè)計(jì)方面對(duì)裂縫問題的預(yù)防，首先就是通過滑動(dòng)層的設(shè)置來(lái)對(duì)約束條件進(jìn)行改變，具體地說(shuō)就是在基礎(chǔ)墊層和基礎(chǔ)之間進(jìn)行三氈四油防水層的設(shè)置來(lái)對(duì)地基對(duì)基礎(chǔ)約束的減少。其次就是進(jìn)行構(gòu)造鋼筋的設(shè)置。就是在其內(nèi)部進(jìn)行溫度配筋的設(shè)置，而且在截面突變以及轉(zhuǎn)角位置、孔洞轉(zhuǎn)角和周邊來(lái)進(jìn)行斜向構(gòu)造配筋的增加，通過對(duì)集中應(yīng)力的改善來(lái)對(duì)于裂縫進(jìn)行預(yù)防。再次就是針對(duì)容易出現(xiàn)裂縫的邊緣部位來(lái)進(jìn)行暗梁的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)此位置配筋率的提升。最后就是進(jìn)行后澆帶的合理設(shè)置，而且要保持時(shí)間在60d以上。確保后澆帶內(nèi)梁中鋼筋連續(xù)通過，板中鋼筋斷開，而且在二次澆筑混凝土之前按照規(guī)范要求來(lái)對(duì)板中普通鋼筋進(jìn)行連接。

4.2施工材料方面的技術(shù)措施

首先是針對(duì)施工材料的中的水泥來(lái)說(shuō)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)其溫度應(yīng)力的減少，可以對(duì)混凝土內(nèi)外溫差T值進(jìn)行減少。這就需要合理選擇和控制水泥的細(xì)度，并且對(duì)其早期強(qiáng)度進(jìn)行確保來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫的預(yù)防。二是針對(duì)礦物摻合料來(lái)說(shuō)，可以通過將其中的部分水泥使用20～40%的粉煤灰進(jìn)行代替來(lái)對(duì)其水化熱產(chǎn)生的高溫峰值進(jìn)行減弱，并且還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其內(nèi)部結(jié)垢進(jìn)行優(yōu)化以及對(duì)其早期強(qiáng)度進(jìn)行提高的作用。三是針對(duì)其中的集料來(lái)說(shuō)。由于其在混凝土中的占比比較高，其起到在成型階段的導(dǎo)熱作用，這就需要在對(duì)其進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)重點(diǎn)選擇具有較高導(dǎo)熱系數(shù)和較強(qiáng)熱傳導(dǎo)能力的集料來(lái)對(duì)混凝土內(nèi)外溫差T值進(jìn)行降低。而且可以通過在混凝土制備時(shí)的降溫處理來(lái)減少其水化熱。最后就是針對(duì)外加劑的控制，通常所選擇的外加劑就是緩凝劑和減水劑，主要起到對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間和硬化性能進(jìn)行調(diào)節(jié)作用。通過對(duì)凝結(jié)時(shí)間的延緩來(lái)實(shí)現(xiàn)降溫散熱時(shí)間的增加，減少其內(nèi)外溫度T值。

4.3施工過程中的技術(shù)措施

首先是針對(duì)混凝土的澆筑方法來(lái)說(shuō)，需要在澆筑過程中對(duì)其表面的浮漿以及軟弱混凝土層、松動(dòng)的石子等進(jìn)行消除，確保粗骨料的均勻露出。而且在對(duì)上層混凝土進(jìn)行澆筑之前需要對(duì)混凝土表面進(jìn)行沖洗和濕潤(rùn)，并且在采用非泵送以及低流動(dòng)度的混凝土澆筑時(shí)還需要在對(duì)上層混凝土進(jìn)行澆筑時(shí)進(jìn)行接漿措施的應(yīng)用。

其次是采取二次投料和二次振搗的方式。通過此種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)混凝土極限抗拉強(qiáng)度的提升。前者就是在混凝土拌制時(shí)將水和水泥攪拌1min之后加入砂子和石子來(lái)對(duì)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善以及避免出現(xiàn)入模時(shí)的離析問題，在節(jié)約水泥的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的提高。而后者就是在混凝土澆筑完成之后沒有初凝之前且達(dá)到振動(dòng)界限時(shí)進(jìn)行二次振搗，這樣可以實(shí)現(xiàn)在粗骨料以及水平鋼筋下部生產(chǎn)的水分和空隙進(jìn)行排除，實(shí)現(xiàn)水平鋼筋握裹力和豎向鋼筋抗拔力的提升、水密性的增大以及混凝土抗壓強(qiáng)度的提升。但是在此方法應(yīng)用時(shí)需要在混凝土經(jīng)過振搗之后還能恢復(fù)到塑性狀態(tài)的時(shí)間應(yīng)用，確保在達(dá)到上述效果的同時(shí)不會(huì)對(duì)已經(jīng)成型的混凝土造成損傷。通常需要控制在混凝土澆筑之后的1～3h范圍之內(nèi)。

最后就是通過冷卻水管在混凝土內(nèi)的埋設(shè)來(lái)實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部的低溫水荀懷，其主要作用就是將其內(nèi)部大量的熱量排出來(lái)降低其溫度，滿足對(duì)施工要求比較高的工程建設(shè)要求。

4.4溫度監(jiān)測(cè)方面的技術(shù)措施

一是在進(jìn)行混凝土澆筑過程中，需要對(duì)其澆筑溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，避免其澆筑之后的溫度升高峰值超出其規(guī)定要求，而且還需要對(duì)混凝土攪拌、運(yùn)輸以及混凝土原材料的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。二是做好養(yǎng)護(hù)過程中的溫度監(jiān)測(cè)。在混凝土澆筑完成之后需要做好混凝土內(nèi)部、表面、底部溫度以及環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)，并用于來(lái)對(duì)混凝土降溫速度以及內(nèi)外部溫差的控制以及對(duì)混凝土中溫度應(yīng)力的計(jì)算。通過上述計(jì)算來(lái)對(duì)混凝土抗拉強(qiáng)度控制在混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力之下來(lái)對(duì)裂縫問題進(jìn)行有效放樣。而且在施工現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)上述監(jiān)測(cè)和反饋數(shù)據(jù)來(lái)采取相應(yīng)的施工技術(shù)措施，也就是作為技術(shù)人員開展溫控對(duì)策的主要依據(jù)。

5結(jié)語(yǔ)

針對(duì)超大體積混凝土施工的特點(diǎn)以及施工中容易出現(xiàn)裂縫的施工難點(diǎn)和控制重點(diǎn)，由于超大體積混凝土施工中的溫度以及溫度效應(yīng)還有水化熱等因素都會(huì)導(dǎo)致裂縫問題的出現(xiàn)。因此就需要在超大體積混凝土施工中，從設(shè)計(jì)、原材料控制以及施工和施工之后的溫度監(jiān)測(cè)與養(yǎng)護(hù)方面來(lái)做好裂縫的預(yù)防和控制工作，保證超大體積混凝土的施工質(zhì)量。

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（作者單位：中國(guó)水利水電第十四工程局）