高层建筑大体积混凝土工程施工新工艺

【摘要】本文主要从大体积混凝土裂缝的产生原因及危害、大体积混凝土对原材料的要求、大体积混凝土的施工措施这三个方面进行论述。

【关键词】高层建筑；大体积混凝土；施工工艺

大体积混凝土结构是指现浇混凝土结构的几何尺寸较大,且必须采用技术措施以避免水泥水化热及体积变化引起裂缝的结构。目前,随着经济建设的发展,为了充分利用有限的土地资源,高层建筑结构应用已日渐广泛,对建筑施工技术带来新的挑战。随着建筑高度越来越高,高层建筑底板厚度越来越厚,在工程施工中,底板由于温度应力极易产生裂缝,为此,应采取有效措施防止裂缝的产生和发展。在这样的情况下,由于大体积混凝土在施工灌注时采取阶梯式的平面和跑道式的灌注方法,可有效地降低大体积混凝土的升温,克服了混凝土中产生的冷缝现象。因此,本文将重点谈谈高层建筑大体积混凝土施工工艺。

1 大体积混凝土裂缝的产生原因及危害

1.1 裂缝产生的原因

1.1.1 混凝土内部因素:当混凝土浇筑后,水泥在水化过程中产生大量的热量,使混凝土温度升高,内部和表面散热条件不同,中心温度高,表面温度低,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土抗拉强度时,混凝土表面就会产生裂缝。

1.1.2 混凝土的外部因素:混凝土浇筑初期,由于结构的外部约束和混凝土各质点间的约束,阻止混凝土收缩变形,混凝土抗压强度较大,但抗拉能力却很小,所以温度应力超过抗拉强度时,混凝土的整个截面就会产生贯穿裂缝。

1.2 危 害

1.2.1 降低了建筑结构的刚度,如出现贯穿性裂缝,则会使结构(比如基础筏板)的刚度降低,从而影响到结构物功能的正常发挥。

1.2.2 影响混凝土的耐久性,裂缝的出现使侵蚀性介质容易进入混凝土内部,使钢筋锈蚀,混凝土腐蚀、碳化,损坏混凝土的表面,使混凝土的强度降低,进而影响混凝土的耐久性。

1.2.3 影响建筑物的防水性,裂缝的出现,则会使建筑物出现渗漏问题;且一旦出现渗漏,不但处理困难、花费巨大,还拖延了工程交付时间,降低了结构的使用功能。

2 大体积混凝土对原材料的要求

2.1 水 泥

考虑到普通水泥水化热较高,应用与大体积混凝土时,大量水泥水化热不易散发,因此,大体积混凝土的水泥则选用水化热低,安全性好的矿渣水泥,如矿渣硅酸盐水泥,其凝结硬化速度慢,早期强度低,释放水化热速度慢,利于水泥热量较均匀放出,可推迟放热高峰。并且在满足设计要求前提下,尽量减少水泥用量,一般水泥用量控制在450 kg/m3以下。

2.2 粗骨料

粗骨料的粒径选择除按结构断面尺寸和钢筋间距选择外,粗骨料宜选用连续级配,因连续级配粗骨料有较好的和易性,抗压强度较高,可同时减少用水量与水泥用量,从而使水泥水化热减少,降低混凝土温升,从而可减少混凝土的泌水与收缩;粗骨料粒径为5 mm～25 mm,最大粒径尽量选用较大尺寸,严格控制尖片状含量,含泥量≤l %,并不能混有其他有机杂质和使用海砂。

2.3 细骨料

细骨料的平均粒径>0.5 mm,含泥量≤5 %;当选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土时,应减少相应的用水量和水泥用量,以减少水泥水化热,降低混凝土温升,从而减少混凝土收缩。

2.4 粉煤灰

由于粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利,因此,当采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时,其粉煤灰取代水泥的最大限量为25%,以降低水泥水化热,并便于混凝土的浇筑。但考虑到掺加粉煤灰的混凝土会影响混凝土的抗渗抗裂功能,则粉煤灰采用外掺法,即不减少配合比中的水泥用量,按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。

2.5 外加剂

在混凝土拌制的过程中,可每立方米混凝土掺入2 kg减水剂,以减少水泥用量,降低水化热峰值,对混凝土收缩有补偿功能,可提高混凝土的抗裂性;可掺入缓凝剂延长混凝土的终凝时间,以减少水化热的集中产生,但要注意缓凝时间过长会对早期长度不利。另外,大体积混凝土使用的各种原材、掺合料、外加剂均应具有产品合格证书和性能检测报告;其品种、规格、性能必须符合现行国家产品标准和地方建设主管部门颁发的相关规定,同时应符合施工组织设计的规定。

3 大体积混凝土的施工措施

3.1 控制混凝土的浇筑温度

降低浇筑温度不但能降低混凝土中的最高温升,也能直接影响到新旧混凝土间的温差。因此,高层建筑大体积混凝土施工时,应控制混凝土拌合物的出机温度(由碎石、砂、水及水泥实际温度、比热、通过热交换计算测得),其中,碎石与水的温度对混凝土出机温度影响最大,在实际施工时,可采取温水或冰水搅拌混凝土,对骨料喷冷水或冷气进行预冷,或对骨料进行护盖或设置遮阳装置,避免日光直晒,运输工具如果具备条件也可搭设避阳措施;另外,应尽量缩短混凝土拌合物的运输时间和缩减转料次数,可边浇筑边覆盖隔热被,也可在工作面现场采用凉棚并喷雾降低工作面气温,以达到混凝土拌合物的入模温度。

3.2 在混凝土硬化过程中进行人工控温

人工控温包括保温和降温。保温,是指为避免已浇筑的混凝土内外温差不宜过大,在混凝土表面覆盖保温层或者洒温水养护,以提高混凝土表面的温度。降温,是指在混凝土表面洒水降温,以使混凝土表面温度接近(甚至低于)环境温度;或是指在混凝土底板埋入循环水水管降温。以水管冷却进行内部降温的方法,不仅可降低混凝土内的最高温升和平均温度,还能有效减小内外温差,从而直接减少了温度应力。

3.3 浇筑工艺

大体积混凝土的浇筑工艺,应根据施工现场混凝土体积的大小,钢筋疏密,混凝土供应条件等具体情况而定。在一般情况下,对于结构尺寸不太大的混凝土构件可采用分层连续浇筑法,从短边开始沿长边方向进行;对于厚度不大而面积较大的构件,宜采用分层分段踏步式推进的斜面浇筑方法;对于长度大大超过厚度的混凝土构件,一般采用斜面分层法。分层浇筑时振动棒插入下层5 cm 左右,以消除两层之间的接缝。在大体积混凝土施工中,常遇到混凝土泌水问题,泵送混凝土及使用矿渣水泥在施工中均易产生大量泌水,应将多余水分集中后用专门的软轴泵或隔膜泵抽水排出。

混凝土浇筑时,应保证不出现冷缝;采用薄层浇筑,层间结合按施工缝处理;应控制好层间间歇时间,即已浇筑混凝土温度降为一定值后,新浇筑混凝土温升倒加到已浇筑混凝土中后,已浇筑混凝土温度回升值不大于原混凝土最高温度,这样即可避免因间歇时间过长,已浇筑的混凝土弹性模量增长过高,约束过大,导致新老混凝土结合面出现裂缝,间歇时间过短时,已浇筑的混凝土表面温度较高时就被覆盖,则致使混凝土块体的温升有可能超过允许的最高温升,从而导致裂缝出现。

3.4 加强混凝土的养护

混凝土浇筑后,应及时进行养护,以控制和缩小内外温差,并避免结构失去水分。首先,待混凝土浇筑成型后,用蓄水、洒水或喷水等方法,使其表面温度适当降低;覆盖一层塑料薄膜,然后再覆盖一层保温材料进行养护;夜间保温材料要覆盖严密;中午气温较高时应揭开保温材料适当散热。其次,要注意混凝土的补水,如底层塑料布下预设补水软管,根据底板表面湿润情况向管内注水;混凝土泌水结束、初凝前,应进行多次搓压;对墙、柱插筋部位、钢柱等部位应尽可能覆盖,避免出现“冷桥”现象。最后,混凝土浇筑完成12 h,严禁上人踩踏;浇筑完成24 h内,除检测测温设备及覆盖材料外,不得上人踩踏;待混凝土达到要求强度,及表面温度与环境温度差

综上所述,高层建筑大体积混凝土施工中,应控制好其对原材料的要求,选择适宜的水泥、粗细骨料、粉煤灰及外加剂,并在此基础上,采用科学的施工措施,严格控制好混凝土的浇筑温度,加强混凝土的养护等。只要这样,才能防止高层建筑大体积混凝土出现裂缝,并可保证工程的施工质量。

参考文献：

[1]许运阁.浅谈高层建筑大体积混凝土施工[J].河北煤炭,2008(4)

[2]王 东.某高层建筑大体积混凝土施工[J].山西建筑,2004.30(13)

作者简介：

李孝民 男 1927年生，学历本科 ，职称工程师，研究方向工程管理