建筑工程基础大体积混凝土施工技术研究

建筑工程基础大体积混凝土施工技术研究作者：杨胜冯茂祥
来源：《科技资讯》 2011年第27期
杨胜1 冯茂祥2
(1.中煤建筑安装工程公司河北邯郸 056002; 2.中煤建设集团有限公司北京 102218)
摘要:为了有效地控制建筑工程中基础大体积混凝土有害裂缝的出现和发展,必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条
件和设计构造等多方面因素综合考虑,并结合实际采取必要措施,确保工程质量。

关键词:建筑工程大体积混凝土施工技术
中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1672-
3791(2011)09(c)-0075-01
1 大体积混凝土施工产生裂缝的原因
1.1 水泥在水化过程中释放大量的热量
水泥颗粒与水接触时,其表面的熟料矿物立即与水发生水解或水化作用,生成新的水化产物
并放出一定热量。

水泥在水化过程中释放大量的热量,会使混凝土内部的温度升高在600℃左右,甚至更高。

每克水泥释放出的热量达502.42J/g,因而使混凝土内部的温度升高,在混凝土施工
的前1d～3d内释放出的热量是总热量的50%。

混凝土内部的最高温度多发生在浇筑后3d～5d 内,当混凝土内部与表面温差过大时,就会产生温度应力和温度变形,温度应力与温度成正比,体
积膨胀也与温度成正比。

而混凝土内部的温度与混凝土及水泥单体积容量有关,即混凝土结构尺寸越大,温度应力也越大,体积膨胀比也越大,待温度释放结束后体积收缩率也越大,因而引起裂
缝的可能性也越大,当这种温度应力超过混凝土内外的约束力时,就会产生裂缝。

因此,防止混凝土出现裂缝的关键就是控制混凝土内部与表面的温差。

1.2 混凝土内外约束条件的影响
混凝土内部由于水泥水化热中心温度高,热膨胀,因而在中心产生压应力,在表面产生拉应力。

当拉应力超过混凝土的抗拉强度值和钢筋的约束作用时,会产生裂缝。

如果大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起,当温度变化时,受到下部地基的限制,因而产生外部约束力。

混凝土在早期温度上升时,混凝土的弹性模量小,徐变和抗拉应力松弛度大。

混凝土的徐变会显著影响结构或构件
的受力性能,如局部应力集中可因徐变得到缓和,支座沉陷引起的应力及温度湿度力,也可由于徐变得到松弛,徐变可使受弯构件的挠度增大2～3倍,使长柱的附加偏心距增大,还会导致预应力
构件的预应力损失。

但当温度下降,产生较大的拉应力,若超过混凝土的抗拉强度,混凝土会产生垂直裂缝。

混凝土内部由于水泥的水化热而形成中心温度高,热膨胀大,因而在中心产生压应力,在表产生拉应力。

当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束作用时,同样会产生裂缝。

1.3 外部环境温度变化的影响
温度是影响混凝土徐变的主要外部因素之一。

在大体积混凝土结构中,即使外界气温不变,
其内部仍有周期性温度变化。

一般来说,温度升高,使混凝土的粘性降低,也使其弹性模量降低,
即弹性提高。

徐变速率随温度的升高(约达70℃)而提高,此时徐变速率约为21℃时的3.5倍。

而温度在70℃～96℃之间,徐变速率降低为21℃时的1.7倍。

这特性可能是由于水分从凝胶体
表面上解除吸附,使凝胶体本身逐渐变成承受分子扩散和剪切流变的单相物质,从而使徐变速率
降低。

混凝土内部温度是由于水泥水化热的绝对温度、浇筑温度和混凝土的散热温度三者的叠加。

其中浇筑温度与外界气温有直接关系。

外界气温越高,浇筑温度也越高。

当温度下降快,会
大大增加外层与内部混凝土的温度梯度。

从而产生温差和温度应力,使大体积混凝土出现裂缝。

因此控制混凝土表面温度与外界气温温差,也是防止裂缝的重要一环。

2 大体积混凝土施工技术与对策
大量的实践与研究表明,大体积混凝土结构施工过程中的温度裂缝是不可避免的,重要的是
采用合理的措施来防治和控制裂缝产生和发展,防止大体积混凝土出现温度裂缝主要从两个方面注意控制。

一方面从各环节控制温度入手,从改善约束力方面控制,即以减小温度应力为重点;另一方面应尽可能设法提高混凝土抗裂能力,改善混凝土自身性能,但这些措施不是孤立的,而是相互联系、相互制约,必须结合施工现场实际情况,全面考虑,合理利用,综合控制大体积混凝土温度裂缝。

(1)合理选择原材料,优化混凝土的配合比。

选择混凝土原材料,优化混凝土配合比的目的就是让混凝土具有较强的抗裂能力,大原则就是要求混凝土的绝对水化热温升较小,抗拉强度较大,极限拉伸变形能力较大,热强比较小,自生体积变形为微膨胀、低收缩。

(2)合理控制过程温度。

对大体积混凝土主要控制入模温度,最高温度和养护温度:一是对大体积混凝土入模温度的控制取决于各种原材料的初始湿度,主要方法是施工时要适当加冷水拌合、骨料、水泥。

选用外界气温较低时浇筑混凝土;二是最高温度控制。

在混凝土内预埋水管,利用
冷却水管内水的流通制冷来带走和吸收混凝土内部积聚的水泥水化热,消减浇筑层水化热的温升;三是养护温度的控制和精心管理。

(3)采取分层、分段、分缝式区域交错浇筑,大体积混凝土浇筑方案应根据整体连续性浇筑
的要求,结构物的整体大小,钢筋疏密,混凝土运输供应条件等具体情况科学的确定。

一是分面、分层浇筑,做到第一层全面浇筑完毕后,在第一层混凝土还未初凝时,且中间有部分时间释放热量后,在开始浇筑第二层,如此逐层进行,直至浇筑完成。

这种施工方案适用于结构物厚度和体积大的工程,浇筑时宜从结构物的短边开始,沿长边推进;二是分段分层浇筑,混凝土浇筑时,可分为两段或多段,从中间向两段或从两端向中间同时推进,这种方案适用于结构物厚度不大,而长度较长的大体积混泥土工程。

(4)采用先进的施工工艺,参照成熟经验,合理组织施工。

在加强混凝土质量控制的同时,应
积极推广新技术、新材料和新工艺的应用,做好施工技术资料收集、整理与事后总结。

同时还要在施工过程中针对施工现场情况,周围环境,天气气温及变化情况,精心安排混凝土一天时间中最有利的施工时间,并总结应用降温和保湿方法,从材料质量、施工技术,环境等方面采取措施,综
合各方面条件,控制大体积混凝土裂缝,使结构工程、经济、合理、安全、实用、可靠。

3 结语
对于大型建筑施工中大体积混凝土裂缝问题,应以预防为主,科学应对。

为此需要从设计、
原材料选用、施工管理、科学预防、后期管理等多方面控制,要掌握大型混凝土结构的基本知识,并根据实际采取有较措施,这样施工质量得到很好的保证是客观的。

大型混凝土结构预防裂缝必须是设计和施工相互结合、全面考虑、合理采用现代技术,才能起到良好的效果。

坚持严谨的施工组织管理,有效控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生。

参考文献
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