大体积混凝土结构施工的监理控制

期刊目录网项目管理论文发表2011-03-11 09:31关注(1)

　　
　　摘要：简要介绍大体积混凝土在建筑施工中结构裂缝产生的原因；在施工监理的质量控制环节，通过近年来的本人监理经验，提出在大体积混凝土结构施工过程中监理控制的一些有效措施。
　　关键字：大体积混凝土，有害缝，质量控制
　　一、前言
　　随着社会经济的迅猛发展，建筑形式呈多样性，复杂性发展，高层、超高层建筑越来越多，传统的砼技术并不能完全满足建筑结构工艺的需要。大体积混凝土以它较大长、宽、厚度尺寸以及良好的整体性，在今天的大型建筑项目、高层建筑中的桩基承台或基础底板得到了良好的运用。其特点是，混凝土的浇筑面和浇筑量大，整体性要求比较高，一般不允许留施工缝。因此对混凝土施工技术要求较高，特别在施工中混凝土浇筑后水泥的水化热量大且聚集在构件内部，水泥水化热会产生的较大温度变化和收缩作用，容易造成混凝土表面产生收缩有害裂缝等，因此必须在各个环节均要做好质量控制的工作。
　　大体积混凝土在施工监理的控制中的主要内容，就是浇筑混凝土因水化热和内外温差过大所引起的一系列质量问题而采取的技术措施。在施工过程中，从控制混凝土的水化升温、减小混凝土收缩、延缓降温速率、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件等方面全面考虑，以此有效地控制有害裂缝的出现和发展。一是选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土。二是在大体积混凝土选用中粗砂或粗砂。三是掺一定量粉煤灰外加剂可代替部分水泥，且能改善混凝土粘塑性。改善可泵性，降低混凝土水化热，改善后期强度。四是大体积混凝土的养护和内部温度进行监控，测定浇筑后的混凝土表面温度和内部温度，通过技术措施将温差控制在设计要求的范围以内，当设计无具体要求时温差不宜超过25℃。
　　二、大体积混凝土结构产生有害裂缝的成因
　　（一）温度应力引起裂缝
　　目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。温差可分为以下三种：大体积混凝土结构在施工期间，外界温度变化对施工有着很大的影响。混凝土浇筑温度与外界气温有着直接关系，浇筑温度又影响着混凝土内部温度。大体积由于混凝土是热的不良导体，造成其内部温度可以高大90度以上，而表面温度与外界温度一致，而且持续时间长。温度应力是由温差引起的变形所造成的，外界气温骤降，会加大混凝土的温度梯度，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，此时有害缝便会出现；另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生；当混凝土内部达到最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值就是内部温差；这三种温差都会产生温度裂缝。在这三种温差中，较为主要是由水化热引起的内外温差。
　　（二）内外约束条件
　　大体积混凝土与地基浇筑在一起，当温度变化时受到地基的限制，因而产生外部的约束应力。混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀变形受到约束面的约束而产生压应力，此时混凝土的弹性模量很小，而徐变和应力松弛较大，与基层连接不太牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，则产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，则会出现垂直裂缝。在全约束条件下，混凝土结构的变形是温差与其线膨胀系数的乘积，即ε=△T•a，当ε超过混凝土的极限拉伸εp时，结构便出现裂缝。工程实践证明，当混凝土的内外温差小于25℃时，也可能不产生裂缝。由此可见，降低混凝土的内外温差和改善约束条件，是防止大体积混凝土产生裂缝的重要措施。
　　
　　（三）混凝土收缩
　　混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支承条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化（塑性收缩变形），后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形（干燥收缩变形）。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。
　　掺入混凝土中的拌合水，约有20％的水分是水泥水化反应所必需的，其余80％都要被蒸发，失去的自由水不引起混凝土的收缩变形，而吸附水的逸出就会引起混凝土的干燥收缩。除干燥收缩外，还会产生碳化收缩。
　　
　　三、防止大体积混凝土出现有害缝的有效措施
　　（一）材料选择
　　1、水泥：普通水泥水化热高，是不适合用在大体积混凝土的施工中的。因此要尽量采取早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数，硅酸盐水泥的矿物组成主要有：C3S、C2S、C3A和C4AF，试验表明：水泥中铝酸三钙（C3A）和硅酸三钙（C3S）含量高的，水化热较高，所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中C3A和C3S的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率。
　　2、掺加粉煤灰
　　由于大体积混凝土的浇筑方式一般为泵送，为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，我们可以适量掺加粉煤灰按照规范要求，粉煤灰取代水泥的用量最大限量为25%，掺入粉煤灰主要有以下作用：①由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀；②由于粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀；③同时，粉煤灰的火山灰反应进一步改善了混凝土内部的孔结构，使混凝土中总的孔隙率降低，孔结构进一步的细化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减少。但掺加粉煤灰的混混凝土早期极限抗拉极限均值有所降低，对混凝土抗渗抗裂不利。因此粉煤灰控制在10%以内，按配合比计算外掺粉煤灰用量。采用外掺法，不减少配合比水泥的用量。
　　3、粗骨料、细骨料
　　①粗骨料：尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有利。一般采用碎石，粒径5-25mm，含泥量不大于5%。
　　②细骨料：宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗沙。一般采用中砂，平均粒径大于0.5mm，含泥量不大于5%。
　　4、外加剂
　　可以比较过去工程，根据实际需要，添加2kg左右减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，提高抗裂性。
　　（二）采用合理的施工方法
　　1、为了确保混凝土的质量，我们定期对搅拌机的计量系统进行检测，把混凝土的原材料称量偏差控制在规范允许范围内。
　　2、为了确保混凝土搅拌均匀，所以加强搅拌时间控制，把搅拌时间控制在不低于90s。
　　3、在混凝土的搅拌过程中，定期对骨料的含水量、塌落度、出盘温度进行检测，从而及时调整配合比来保证混凝土的和易性，避免拌和物出现较大波动，影响混凝土的质量。
　　4、采用混凝土泵送技术，保证混凝土在泵送过程中的质量；控制混凝土下料时的自由下落高度不大于1．5m。
　　5、混凝土浇筑成型6-18小时后，要及时养护藩护期内始终使混凝土表面保持湿润，避免出现表面收缩裂缝。养护时间不得小于14天。
　　（三）温控控制
　　混凝土的温度升降速度及其内外温差是决定混凝土是否开裂的关键因素,所以做好施工过程中的温度控制至关重要。1、降低混凝土的出站温度通过在搅拌站内的搅拌筒上搭设遮阳棚;在混凝土拌合用水的水池中加冰块降温;堆高砂、石骨料,从砂堆、石堆底层取料;提前1天用水喷淋石子降温;有效地降低了混凝土的出站温度。2、降低混凝土的浇注温度为降低混凝土浇注温度,采取了浇注前对钢筋、模板表面洒水降温;罐车在遮阳棚完成混凝土的出罐;对罐车的罐和泵车的泵管淋水降温;避免模板和新浇注混凝土受阳光直射;尽量利用气温较低的傍晚和晚上进行浇注等措施,取得了较好的效果。3、加快运输和入仓速度浇注过程中加快运输和入仓速度,每个仓采用2台泵车同时浇注,减少了混凝土在运输和浇注过程中的温度回升。4、减小上下层温差，施工中控制浇筑时间间歇期不超过7d，最大不超过10d。
　　
　　结语
　　在结构工程的设计与施工中，对于大体积混凝土结构，为防止其产生温度裂缝，除需要在施工前进行认真计算外，还要做到在施工过程中采取一系列有效的技术措施。以上各项技术措施并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的，全面考虑、合理采用，才能做好大体积混凝土施工监理的质量控制工作。
　　参考文献
　　（1）GB50204-2002.混凝土结构工程施工质量验收规范[S].
　　（2）JGJ52-92.普通混凝土用砂质量标准及检验方法[S].
　　（3）李继业.新型混凝土技术〔M〕.香港：世界华人出版社，2000.?
　　（4）王铁梦.建筑物的裂缝控制〔M〕.上海：上海科技出版社,1997.
　　
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