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摘要:随着现代建筑规模的扩大,大体积混凝土越加常见,为确保施工质量,应加强对裂缝等质量通病的控制,采取科学的无缝施工技术。本文首先针对大体积混凝土及裂缝问题展开论述,其后详细探讨了大体积混凝土无缝施工技术方法,最后围绕工程案例加以分析,以期可供参考。
关键词:大体积混凝土;无缝技术;建筑工程;膨胀加强带;跳仓法
近年来,大体积混凝土在我国工程领域得到了广泛应用,由于由于一次性连续浇筑的方量较大,超长大体积混凝土结构内部水化放热量大,极易出现裂缝情况。为保障大体积混凝土的质量,必须加强对裂缝的控制,尤其是随着各种新材料、新技术的发展,无缝成为可能,本文主要围绕大体积混凝土无缝技术展开详细分析。
1 大体积混凝土及裂缝问题
大体积混凝土目前在建筑工程领域得到了较多的应用,体积大是其显著的特征,长宽可达到 1m 以上。由于大体积混凝土的表面系数相对较小,且水泥水化反应发生之后会产生大量热量,这些热量在混凝土结构内发生聚集,而外部温度较低,使得内外温差较大,从而导致裂缝的发生。
大体积混凝土的裂缝一般情况下由多种因素共同作用而导致的,但混凝土收缩、温度应力是最为主要的两个原因。工程经验发现,大体积混凝土出现干缩裂缝的几率较高,这与混凝土内部、外部的水蒸发速度差异较大密切相关,混凝土内部由于水泥水化热现象的存在散发较慢,变形幅度较小,而外部水分会在短时内大量散去,变形也随着时间越来越明显,导致表面干缩问题突出,再受到混凝土内部的约束,便会产生较大拉应力,导致裂缝的发生。干缩裂缝多呈网状形或者是平行线分布,且集中出现在混凝土平面处。裂缝是影响大体积混凝土应用效果、建筑工程建设质量的主要问题之一。鉴于此,大体积混凝土施工中,应采取科学的施工技术,加强裂缝控制,实现大体积混凝土无缝施工,提升建筑工程的整体建设质量。
2 大体积混凝土无缝施工技术方法
2.1合理划分施工区域
施工前,应做好施工现场勘查工作,并要充分考虑设计要求,合理划分施工区域,划分为若干个施工段,制定完善的温度管控机制,指派专门的监管员全程监测、控制每个施工段的内外温差。严格遵循提前设计的施工流程,分段浇筑混凝土,避免先浇筑的混凝土、后浇筑的混凝土间出现接缝。同时,有坡度的情况下,还要根据坡度,分层浇筑,从而保证大体积混凝土的施工质量、施工安全。
2.2合理运用膨胀加强带
在大体积混凝土现浇施工时,为防止混凝土收缩开裂,多采用后浇带处理方法,虽可基本解决混凝土收缩开裂问题,但需二次浇注,工期相对较长,后浇带两侧存在施工冷缝,极易出现渗漏水问题。基于膨胀剂混凝土补偿收缩原理,以“膨胀加强带”替代后浇带(图 1),不仅有效缩短了工期,也避免了施工缝的出现,具体方法如下:①选用补偿收缩混凝土,有效控制混凝土拉应力,确保整个结构外形尺寸稳定;②结构长向按设计需要分块,采用高一强度等级混凝土,采用大掺量膨胀剂的膨胀混凝土,进行“加强带”施工;③加强带交接位置,以密孔铁丝网隔断,铁丝网两侧同时或间歇浇注不同配比膨胀剂混凝土。
2.3加强施工过程控制
根据建筑工程的实际情况,对工程量、工期、所用材料与设备进行全面分析,制定科学合理的施工方案、工程计划。为确保大体积混凝土的质量,减少裂缝,应对混合料配合比进行优化,降低水灰比,减少用水量,以减轻混凝土收缩现象。混凝土浇筑的时候,应充分考虑混凝土状态,在初凝前进行二次振捣,从而减轻混凝土发生的收缩沉降问题,减少裂缝的出现。
3 实例探析大体积混凝土无缝技术在建筑施工中的应用
3.1工程概况
某工程建筑面积约37.93万m2,平面采用“T”字型布局,分为D区大厅、A区(南指廊)、B区(中指廊)、C区(北指廊)三条指廊。其中,A、C区指廊平面尺寸约402m×(69~112)m,B区指廊平面尺寸为213m×(109~80)m,D区大厅平面尺寸为522m×(107~324)m,属于典型的超长结构体系。对于梁板A~C指廊采用C35高耐久性补偿收缩混凝土,D区大厅采用C40高耐久性补偿收缩混凝土。
为解决混凝土收缩及温度应变对结构的不利影响,设计院原本在上部结构布置了59条3~6m宽的施工后浇带,且要求最多60天后进行封闭。经设计计算,结构浇筑后第60天封闭后浇带,混凝土残余应变值约为160με。同时,还要求混凝土水中14天限制膨胀率应大于2.5×10-4;同条件养护条件下混凝土总收缩率应不小于4×10-4,后浇带封闭后混凝土收缩率应小于1.6×10-4。考虑到工期及质量,采用“补偿收缩混凝土”进行“跳仓法”施工,也需满足后仓封闭时残余应变不大于160με的要求。
3.2大體积混凝土无缝施工技术
3.2.1补偿收缩混凝土技术
应用于超长无缝施工中的补偿收缩混凝土技术,其设计思路是“抗放兼备、以抗为主”,即采用膨胀剂配制补偿收缩混凝土作为结构材料。采用与项目施工所用材料来源高度一致的原材料,氧化镁膨胀剂技术指标按CBMF19-2017《混凝土用氧化镁膨胀剂》的要求进行控制。根据C40抗压强度进行试配,确定混凝土配合比见表1。
3.2.2跳仓法施工
(1)跳仓分区:本工程中,根据原设计的伸缩缝和后浇带的位置及平面布置图进行分仓,跳仓距离必须小于框架现浇结构的变形缝最大间距;各分仓相互独立,只要不相邻的分仓便可以同时平行展开施工;封仓必须达到跳仓时间方能进行,相邻仓位之间混凝土浇筑保证间隔不少于7d;分仓的长度及宽度控制在40m内,最多不超过45m。其分仓如图2所示。其中相邻仓位浇筑时间差见表2。
3.2.3楼板控裂措施
(1)钢筋绑扎:钢筋的配置需严格按图施工,位置正确。保护层厚度偏差易导致混凝土裂缝甚至开裂,钢筋间距过大也易引起裂缝。 (2)混凝土浇筑:严格控制混凝土的坍落度及配合比,浇筑宜选在一天中天气较低时间进行,避开高温大风天气;浇筑时,及时移动混凝土布料管,避免出料口处混凝土过于集中;采用二次振捣二次抹压工艺,减少裂缝的形成。
(3)养护:“跳仓法”施工的重点在于混凝土的质量,其中养护是重要的一项。本工程采用喷淋养护,以40m×40m为标准养护区域,养护喷头喷洒半径5m,布置如图9所示。混凝土浇筑完3d内,浇水频率白天2h/次,夜间至少2次;3d后,浇水频率为6h/次,养护时间不少于14d。
对于喷淋养护系统无法覆盖的区域,采用人工覆膜养护。在混凝土浇筑完毕12h内进行洒水养护,洒水频率与喷淋养护系统一致。
3.3实体监测结果
为监测实体结构混凝土实际的受力情况,保证“跳仓法”施工过程及施工完毕后结构的混凝土收缩性能满足设计要求,有效控制裂缝的产生,同时验证前期试验成果的可靠性,通过在关键部位埋设应变计进行长期监测,实时在线连续记录结构的应变变化信息。
在L2层D区仓块内选择跨度最大、截面最大的梁,在其跨中截面形心处布置应变传感器。确定浇筑混凝土时刻数据为初始值并通过设备参数计算得到应力数值,如图3所示,得到测点的应力值无较大突变值,均处于3MPa范围内,且受力平缓。
4 结语
综上所述,大体积混凝土工程为实现整体裂缝控制,可采用设置膨胀加强带的施工方法,掺入膨胀剂增强混凝土的膨胀应力补偿混凝土的收缩,以膨胀加强带代替传统后浇带实现整体浇筑,保证结构整体性。在实际施工中,通过跳仓法、喷淋+人工养护以及全面监测,切实保证大体积混凝土施工质量可靠,获得良好的裂缝控制效果。
參考文献
[1]叶金贵.房建施工中大体积混凝土无缝技术分析[J].产业科技创新,2019,1(28):35-36.
[2]陈卫,蒋英锐,孟金生,等.超长大体积混凝土基础底板无缝施工技术[J].建筑技术,2019,50(02):162-164.
[3]余小明.大体积混凝土建筑工程无缝施工技术探讨[J].四川建材,2019,45(01):233+235.
[4]韩亚新,单宏伟,谢良兵,等.“跳仓法”在大体积混凝土无缝施工中的应用研究[J].施工技术,2018,47(S1):1439-1442.
[5]黄胜方.大体积混凝土结构施工技术的应用研究[J].山西能源学院学报,2018,31(06):143-146.
作者简介:刘观平(1982.09-),男,汉族,湖南茶陵人,大学本科,工程师,主要从事项目管理工作。
关键词:大体积混凝土;无缝技术;建筑工程;膨胀加强带;跳仓法
近年来,大体积混凝土在我国工程领域得到了广泛应用,由于由于一次性连续浇筑的方量较大,超长大体积混凝土结构内部水化放热量大,极易出现裂缝情况。为保障大体积混凝土的质量,必须加强对裂缝的控制,尤其是随着各种新材料、新技术的发展,无缝成为可能,本文主要围绕大体积混凝土无缝技术展开详细分析。
1 大体积混凝土及裂缝问题
大体积混凝土目前在建筑工程领域得到了较多的应用,体积大是其显著的特征,长宽可达到 1m 以上。由于大体积混凝土的表面系数相对较小,且水泥水化反应发生之后会产生大量热量,这些热量在混凝土结构内发生聚集,而外部温度较低,使得内外温差较大,从而导致裂缝的发生。
大体积混凝土的裂缝一般情况下由多种因素共同作用而导致的,但混凝土收缩、温度应力是最为主要的两个原因。工程经验发现,大体积混凝土出现干缩裂缝的几率较高,这与混凝土内部、外部的水蒸发速度差异较大密切相关,混凝土内部由于水泥水化热现象的存在散发较慢,变形幅度较小,而外部水分会在短时内大量散去,变形也随着时间越来越明显,导致表面干缩问题突出,再受到混凝土内部的约束,便会产生较大拉应力,导致裂缝的发生。干缩裂缝多呈网状形或者是平行线分布,且集中出现在混凝土平面处。裂缝是影响大体积混凝土应用效果、建筑工程建设质量的主要问题之一。鉴于此,大体积混凝土施工中,应采取科学的施工技术,加强裂缝控制,实现大体积混凝土无缝施工,提升建筑工程的整体建设质量。
2 大体积混凝土无缝施工技术方法
2.1合理划分施工区域
施工前,应做好施工现场勘查工作,并要充分考虑设计要求,合理划分施工区域,划分为若干个施工段,制定完善的温度管控机制,指派专门的监管员全程监测、控制每个施工段的内外温差。严格遵循提前设计的施工流程,分段浇筑混凝土,避免先浇筑的混凝土、后浇筑的混凝土间出现接缝。同时,有坡度的情况下,还要根据坡度,分层浇筑,从而保证大体积混凝土的施工质量、施工安全。
2.2合理运用膨胀加强带
在大体积混凝土现浇施工时,为防止混凝土收缩开裂,多采用后浇带处理方法,虽可基本解决混凝土收缩开裂问题,但需二次浇注,工期相对较长,后浇带两侧存在施工冷缝,极易出现渗漏水问题。基于膨胀剂混凝土补偿收缩原理,以“膨胀加强带”替代后浇带(图 1),不仅有效缩短了工期,也避免了施工缝的出现,具体方法如下:①选用补偿收缩混凝土,有效控制混凝土拉应力,确保整个结构外形尺寸稳定;②结构长向按设计需要分块,采用高一强度等级混凝土,采用大掺量膨胀剂的膨胀混凝土,进行“加强带”施工;③加强带交接位置,以密孔铁丝网隔断,铁丝网两侧同时或间歇浇注不同配比膨胀剂混凝土。
2.3加强施工过程控制
根据建筑工程的实际情况,对工程量、工期、所用材料与设备进行全面分析,制定科学合理的施工方案、工程计划。为确保大体积混凝土的质量,减少裂缝,应对混合料配合比进行优化,降低水灰比,减少用水量,以减轻混凝土收缩现象。混凝土浇筑的时候,应充分考虑混凝土状态,在初凝前进行二次振捣,从而减轻混凝土发生的收缩沉降问题,减少裂缝的出现。
3 实例探析大体积混凝土无缝技术在建筑施工中的应用
3.1工程概况
某工程建筑面积约37.93万m2,平面采用“T”字型布局,分为D区大厅、A区(南指廊)、B区(中指廊)、C区(北指廊)三条指廊。其中,A、C区指廊平面尺寸约402m×(69~112)m,B区指廊平面尺寸为213m×(109~80)m,D区大厅平面尺寸为522m×(107~324)m,属于典型的超长结构体系。对于梁板A~C指廊采用C35高耐久性补偿收缩混凝土,D区大厅采用C40高耐久性补偿收缩混凝土。
为解决混凝土收缩及温度应变对结构的不利影响,设计院原本在上部结构布置了59条3~6m宽的施工后浇带,且要求最多60天后进行封闭。经设计计算,结构浇筑后第60天封闭后浇带,混凝土残余应变值约为160με。同时,还要求混凝土水中14天限制膨胀率应大于2.5×10-4;同条件养护条件下混凝土总收缩率应不小于4×10-4,后浇带封闭后混凝土收缩率应小于1.6×10-4。考虑到工期及质量,采用“补偿收缩混凝土”进行“跳仓法”施工,也需满足后仓封闭时残余应变不大于160με的要求。
3.2大體积混凝土无缝施工技术
3.2.1补偿收缩混凝土技术
应用于超长无缝施工中的补偿收缩混凝土技术,其设计思路是“抗放兼备、以抗为主”,即采用膨胀剂配制补偿收缩混凝土作为结构材料。采用与项目施工所用材料来源高度一致的原材料,氧化镁膨胀剂技术指标按CBMF19-2017《混凝土用氧化镁膨胀剂》的要求进行控制。根据C40抗压强度进行试配,确定混凝土配合比见表1。
3.2.2跳仓法施工
(1)跳仓分区:本工程中,根据原设计的伸缩缝和后浇带的位置及平面布置图进行分仓,跳仓距离必须小于框架现浇结构的变形缝最大间距;各分仓相互独立,只要不相邻的分仓便可以同时平行展开施工;封仓必须达到跳仓时间方能进行,相邻仓位之间混凝土浇筑保证间隔不少于7d;分仓的长度及宽度控制在40m内,最多不超过45m。其分仓如图2所示。其中相邻仓位浇筑时间差见表2。
3.2.3楼板控裂措施
(1)钢筋绑扎:钢筋的配置需严格按图施工,位置正确。保护层厚度偏差易导致混凝土裂缝甚至开裂,钢筋间距过大也易引起裂缝。 (2)混凝土浇筑:严格控制混凝土的坍落度及配合比,浇筑宜选在一天中天气较低时间进行,避开高温大风天气;浇筑时,及时移动混凝土布料管,避免出料口处混凝土过于集中;采用二次振捣二次抹压工艺,减少裂缝的形成。
(3)养护:“跳仓法”施工的重点在于混凝土的质量,其中养护是重要的一项。本工程采用喷淋养护,以40m×40m为标准养护区域,养护喷头喷洒半径5m,布置如图9所示。混凝土浇筑完3d内,浇水频率白天2h/次,夜间至少2次;3d后,浇水频率为6h/次,养护时间不少于14d。
对于喷淋养护系统无法覆盖的区域,采用人工覆膜养护。在混凝土浇筑完毕12h内进行洒水养护,洒水频率与喷淋养护系统一致。
3.3实体监测结果
为监测实体结构混凝土实际的受力情况,保证“跳仓法”施工过程及施工完毕后结构的混凝土收缩性能满足设计要求,有效控制裂缝的产生,同时验证前期试验成果的可靠性,通过在关键部位埋设应变计进行长期监测,实时在线连续记录结构的应变变化信息。
在L2层D区仓块内选择跨度最大、截面最大的梁,在其跨中截面形心处布置应变传感器。确定浇筑混凝土时刻数据为初始值并通过设备参数计算得到应力数值,如图3所示,得到测点的应力值无较大突变值,均处于3MPa范围内,且受力平缓。
4 结语
综上所述,大体积混凝土工程为实现整体裂缝控制,可采用设置膨胀加强带的施工方法,掺入膨胀剂增强混凝土的膨胀应力补偿混凝土的收缩,以膨胀加强带代替传统后浇带实现整体浇筑,保证结构整体性。在实际施工中,通过跳仓法、喷淋+人工养护以及全面监测,切实保证大体积混凝土施工质量可靠,获得良好的裂缝控制效果。
參考文献
[1]叶金贵.房建施工中大体积混凝土无缝技术分析[J].产业科技创新,2019,1(28):35-36.
[2]陈卫,蒋英锐,孟金生,等.超长大体积混凝土基础底板无缝施工技术[J].建筑技术,2019,50(02):162-164.
[3]余小明.大体积混凝土建筑工程无缝施工技术探讨[J].四川建材,2019,45(01):233+235.
[4]韩亚新,单宏伟,谢良兵,等.“跳仓法”在大体积混凝土无缝施工中的应用研究[J].施工技术,2018,47(S1):1439-1442.
[5]黄胜方.大体积混凝土结构施工技术的应用研究[J].山西能源学院学报,2018,31(06):143-146.
作者简介:刘观平(1982.09-),男,汉族,湖南茶陵人,大学本科,工程师,主要从事项目管理工作。