讨论土木建筑工程中大体积混凝土结构的施工技术

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  【摘 要】 当前,大体积混凝土施工技术的应用是十分广泛的,为确保其应有结构性能的发挥,必须着眼于施工方案及各管理措施,来保证最为稳定的大型混凝土结构。本文对土木建筑工程中大体积混凝土结构的施工技术进行了分析探讨,仅供参考。
  【关键词】 土木工程建筑;大体积混凝土;裂缝;施工技术
  一、土木建筑工程大体积混凝土要点与分析
  大体积混凝土施工中骨料等掺合物的质量控制,其中要选中粗砂为宜,使砂率控制在43%以内。同时必须严格控制碎石针片状颗粒。掺加原状或磨细粉煤灰能够降低混凝土中水泥水化热,影响混凝土的温度变化。
  对水泥质量严格控制,我国的水泥品种品类很多,所具有的用途和性能也是有区别的。一般在建筑工程中大多数会选通用水泥,包括普通硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥以及粉煤硅酸盐水泥。要明确水泥的品种的强度等级,在施工中要选择散装的水泥,但是不能将不同品种或批号的水泥混装。在运输过程中要注意防潮通风,以便保存和使用。
  搅拌,在搅拌之前要首先检查机器的性能,以免工作中出现故障影响施工效率。再搅拌过程中要调整混凝土的配合比,要确保充分的搅拌时间和均匀的搅拌速度。在添加外加剂时要延长搅拌时间,使掺和物充分融合。
  大体积混凝土在浇注时注意分段分层进行,并插入振动器进行振动,保持平整性和密实性。使用振动器的时候要按照操作说明认真执行,确保振荡均匀。这一系列操作要保持连续性,减少不必要的间歇,以免出现施工缝。建筑混凝土在施工过程中要进行预留孔洞,模板钢筋,预埋件的检查。
  二、混凝土的裂缝原因
  塑性收缩,水泥的活性大,加上混凝土的温度高,或者是在水灰比较低的条件下会加剧引开裂缝。表面的水分会随着蒸发不能及时得到补充,凝土尚处于塑性状态,稍稍接受一些外力,混凝土就会出现分布不均匀的的裂缝。温度应力,温度裂缝产生原因是由于温差造成的,而水化热引起的温差是最主要的原因。水泥水化热的影响,水化热过程中会放出大量的热,而且主要集中在浇灌后的7d左右,一般每克水泥用量放出350~550J左右的热量,但是如果以水泥用量350~550kg每立方米来计算,每立方米混凝土将放出17500~27500kJ的热量,从而使混凝土内部的温度升高,最高可达到70℃左右,甚至更高。因为其内部和表面散热的条件不同,就会形成温度梯度,使混凝土内部产生压应力。
  三、大体积混凝土结构施工技术在土木工程建筑中的应用分析
  1、控制温度应力的技术
  首先,作强制降温处理。在情况较为特殊时,就需要采用强制性对策来降低混凝土温度,如采用在混凝土内部预埋水管的方式,将冷水排入观众,就可有效降低混凝土内部的温度;其次,减少水泥用量。水泥水花现象的出现是土木工程中的一个不良现象,因此,需要合理减少水泥用量。相应的,减少了水泥用量,就需要添加一些其他材料,以此来形成互为辅助的施工标准强度。如可适量条件减水剂和混合材料,这里搅拌技术是一个适宜的选择,不但维持了混凝土内部热量的散发,也有着良好的搅拌效果。就当前的来看,地热水泥是市场的主流,如大坝水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等均能够有效改善混凝土温度;最后,有效控制浇筑温度。气温变化对于混凝土浇筑温度是有着一定的制约性的,提升浇筑温度,对混凝土温度应力的影响是不利的。因此,在土木建筑工程中,进行大体积混凝土的浇筑时,应当避开炎热夏天,如施工时间必须定在正午时,适当的材料降温措施是十分必要的,通过合理冷却方式的应用,来有效降低浇筑的温度。
  2、提升抗裂性能的技术
  首先,合理控制混凝土的材料配比。混凝土在進行材料配比的过程中不能存在随意性,有必要依照领先的技能方法来获取。施工的准备期间,主要的技能人员需求展开混凝土材料的配比验证和试验流程,要通过屡次的相互对比,才能够将对比合理的配比确定。这样的方法,能够让混凝土的强度契合土木工程的施工与规划需求,让混凝土的构造强度得到确保。并且,搅拌的期间要详尽的依据相应的规章程序展开工作流程,要让混凝土的材料确保充沛的交融在一起,让离析的表象得到防止。其次,恰当增加配筋。配筋若在混凝土中恰当增加,能够将混凝土的抗裂功能有用提升。如果配筋在运用的过程中,显示出较小的散布距离、较小的直径,那么在抗裂的作用上就会愈加的显着。例如:9cm是配筋散布的距离,在混凝土中的裂缝宽度上就能够在0.005em上有效操控。因为大体积混凝土,在土木建筑工程中所产生的构造配筋是十分少的,能够将温度筋相应的在中心增加,让单薄的有些增强其办理与操控;最终,恰当掺加增加剂。混凝土的自缩性想要得到有用操控,一定要运用恰当的对策对混凝土的缩短有所操控,让混凝土所产生的自缩性能够保持在适宜的领域当中。所以,需求严厉的依据混凝土的外加剂,运用相对标准的办法进行操控。对约束的膨胀率想要得知,需求在展开试验的过程中一起展开约束膨胀率的试验。约束膨胀率只有运用领先的技能方法,才能够让抗裂功能得到保障。
  3、合理添加增强材料
  增强材料,顾名思义,指的就是能够提升混凝土抗拉强度的材料。金属纤、有机纤维、无机纤维等均是典型的增强材料。土木工程建筑大体积混凝土结构中增强材料的更多应用,可以达到明显增强混凝土抗拉强度的效果。此外,除了上述四类技术外,还需要对一些其他因素给予足够的重视,如骨料配比、水灰比、骨料种类等。且需要注意,砂砾的大小和光滑度等因素,也直接影响着大体积混凝土结构的强度。
  四、工程概况
  某工程建筑面积100000m2,建筑高度90.5m,框架剪力墙结构。工程主体结构混凝土设计强度等级C30,其中C50,C55级高强混凝土180000m3,主体结构混凝土使用商品混凝土。在施工过程中结构的强度高、体积大、施工时泵送混凝土没有留有施工缝,一次性浇筑的混凝土对表面整体性、光洁度、裂缝的要求高,施工难度大,大体积混凝土的裂缝控制难度高。在施工前我们对大体积混凝土的浇筑进行了可行性研究报告,对于大体积基础底板的整体温度应力和抗裂进行了理论的验算,并制定了控制钢筋混凝土底板水化热温度及变形处理等一整套的施工措施。   1、裂缝的产生
  1.1抗拉强度低
  大体积混凝土结构通常具有以下特点:1)混凝土材料本身是一种脆性材料,抗拉强度只有抗压强度的1/10。2)大体积混凝土构件截面尺寸大,受水泥水化热影响混凝土内部温度大幅度上升;而表面散热情况不同,在混凝土内部形成很大的不均匀应力。3)在大体积混凝土结构中配筋一般只在外围配置,内部钢筋少或没有钢筋,在内部应力的作用下,拉应力主要靠混凝土自身来承担。
  1.2温度的变化所引起的裂缝
  大体积混凝土中受混凝土内外温差影响导致混凝土表面开裂状况尤为普遍。大体积混凝土在施工阶段产生的温度裂缝,注意是由于结构内外温差所产生的应力、应变造成;另一方面与结构的外部约束和混凝土内部各质点间的约束,相互间产生应力应变。当温度应力超过当时混凝土抗拉强度时,即会出现裂缝。这种裂缝一般不会影响结构强度,但对结构耐久性会造成一定影响,且不需加以重视和控制,否则存在结构性变化的可能,进而影响结构受力,成为结构受力裂缝。
  1.3塑性裂缝
  塑性裂缝大多出现在养护条件不好,混凝土表面暴露在空气中的大体积混凝土上。塑性收缩裂缝受外界影响明显,一般多在春秋季干燥多风天气下产生,结构裂缝多表现为中间宽、两端窄的特性,且裂缝长短不一,互不连贯,较短的裂缝长度在20cm左右,较长的裂缝可以达到3m,宽度在1mm~5mm,混凝土在浇筑完成后没有达到预定强度前,受温度或大风影响,结构表面水分蒸发过快,导致结构表面收缩加剧,结构混凝土抗拉强度尚不足以抵抗其本身收缩应力,故导致混凝土表面开裂,一般为表面裂缝,缝浅,分布广,应注意养护。
  1.4外荷载引起的裂缝
  一般状况下,大体积混凝土结构裂缝以上述裂缝为主;不过部分构件因为结构设计不合理、荷载漏算、受力假设与实际状况不符等状况导致结构开裂破损;另外,施工中由于混凝土强度尚未满足提前增载;或因施工过程不注意,随意堆放机具、材料;不按图施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式等均会造成结构破损开裂。
  2、裂缝控制的措施
  本工程属于大体积混凝土工程,水化热形成的温升高,施工在初冬季节混凝土整体内外温差大。
  配合比的设计措施。本工程混凝土强度等级要求为C30,抗渗标号为P8。为满足设计要求结合当地实际施工情况采用当地生产的42.5级矿渣硅酸盐水泥。掺入缓凝减水剂US和UEA膨胀剂、粉煤灰。
  原材料措施。降低水泥用量来降低水泥水化热,这样就可以达到降低水泥内部温度上升过快、过高的问题,也可以降低混凝土整体保温难度,从而降低部分费用。水泥用量最好不超过380kg/m3。水泥:选用水化热较低的矿渣水泥配制大体积混凝土。骨料应选用粒径较大的为宜,在水灰比一样的情况下,水泥用量少了,用水量小了,混凝土整体的收缩变形也就减小了。砂子也应当选用粒径较大的粗砂为宜。事实证明,选用细度模数为2.79的中粗砂,比使用细度模数为2.12的细砂每立方米混凝土用水量减少20kg~25kg,同理可以减少混凝土的用水量,降低混凝土的水化热温度。
  外加剂选用。在大体积混凝土中,采用各种外加剂目的是减少水泥用量,从而降低混凝土升温。常用外加剂包括:减水剂、缓凝剂及多功能复合剂(减水、缓凝、引气等)。其目的是減少大体积混凝土中水的用量,降低混凝土中自由态水的总量;缓凝剂能有效的延长水泥的硬化时间,避免了大体积混凝土一次浇筑水泥在浇筑过程中发生硬化,延长混凝土的凝结时间还可以降低水泥水化热的温度,从而延缓水泥水化放热速度,减少混凝土因温度引起的裂缝。
  入模温度控制:体积较大的混凝土构件应尽量降低它的入模温度,在实际施工中可以使用冰屑水、深井水等温度较低的水源进行混凝土的搅拌,从而降低混凝土的温度。也可以加入降温添加剂实现混凝土的降温工作。对于体型较大的混凝土构件还可以在构件内部预留降温用的预埋管,在浇筑混凝土完成后进行通冷水降温。这些方法都可以有效的降低混凝土的温度。
  施工控制:关键在于加强初期养护。混凝土表面裂缝多数发生在浇筑的初凝阶段,主要由于混凝土内外温度不同而导致混凝土表面开裂。加强混凝土初凝阶段的表面养护保护工作,以减小内外温差。延长拆模时间。木模板具有较好的保温性能,推迟木模板的拆除时间能有效的降低低温冲击对大体积混凝土表面的伤害。一般情况下中午拆模,模板拆除后立即对混凝土表面施加覆盖养护,防止温度突降影响导致混凝土开裂。如气温差异明显应全程加强保温养护。通常用草帘、麻袋覆盖等保温措施,其效果很明显。
  五、结束语
  综上所述,影响大体积混凝土的养护与裂缝的因素很多,也较为复杂,在我国,建筑工程在不断地扩大,大体积混凝土应用趋势也在不断地增加,裂缝的存在将严重地影响其他设施的正常使用,本文对大体积混凝土裂缝的控制问题进行了探究,并且所得出的结论运用到具体的工程当中,取得了很好的效果。但是仍有许多的问题需要进一步地研究和探讨,相关的规范需要进一步地改善。
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