浅析土木工程中大体积混凝土结构施工技术

　　摘要：本文结合笔者多年工作实践，对土木工程大体积混凝土结构施工技术中影响混凝土自缩的因素、施工方案设计和施工技术措施三方面进行了探讨。
　　关键词：土木工程；大体积混凝土；施工技术
　　随着建筑行业的迅速发展，在土木工程大体积混凝土结构施工中，尤其是高效减水剂和矿物掺合料在混凝土中的广泛应用，混凝土的水灰比(或水胶比)大大降低，这种低水灰比的混凝土(水灰比不大于0.40)有很高的强度和很低的渗透性，在不发生裂缝的前提下是十分耐久的。但在低水灰比的情况下，强烈的水化会促使混凝土中毛细管弯月面快速向内推进和相对湿度的很快下降，在混凝土中出现自干燥现象，引起混凝土的自缩，混凝土自缩裂缝的控制是一个很重要的课题。
　　1影响混凝土自缩的因素
　　1.1水泥对自缩的影响
　　不同种水泥净浆的自缩能力是不同的。铝酸盐水泥和早强水泥的自缩值较大，而中热、低热水泥的自缩值较小，矿渣水泥后期的自缩值较大(21d龄期时的自缩值大于普通水泥的自缩值)。水泥的细度对自缩值也有影响，较细的水泥在早期表现出较大的自缩速度。
　　1.2外加剂对自缩的影响
　　掺加高效减水剂来增大流动度时，高效减水剂可稍微降低自缩值，但不同类型、不同掺加量的高效减水剂对自缩的作用差别很小。干缩减少剂可减小自缩值50%，这可能与干缩减少剂可减小毛细水的表面张力有关。膨胀剂对自缩的作用取决于它的种类，某些氧化钙型的膨胀剂可以减小自缩；而其他类型的膨胀剂虽在早期有膨胀，但随后的收缩速度与空白样相同，引气剂对混凝土的自缩没有影响。
　　1.3矿物掺合料对自缩的影响
　　在水泥中加入比表面积在400㎡/kg以上的矿渣时，其120d的自缩值随矿渣的掺量(不大于70%)增大而增大；而在水泥中加入比表面积为338㎡/kg的矿渣时，其120d的自缩值不随矿渣的掺量(不大于70%)改变而增大。在水泥中掺加硅灰将使混凝土的自缩值增大；硅灰的掺量越大，水泥浆自缩值越大。混凝土的自缩值随粉煤灰掺量的增大而降低，特别是早期自缩值降低得非常明显。3d龄期后掺加粉煤灰混凝土的自缩增长速度高于空白混凝土．粉煤灰掺量超过20%后，减小自缩的效果并不显著．在水泥中加入偏高岭土，在偏高岭土(比表面积为12㎡/g)含量为10%时，水泥浆(水胶比为0.55)的自缩值最大。
　　在水泥中加入经过防水处理的粉末，可以减少自缩。经过防水处理的偏高岭土对自缩的减小作用在后期消失了；而经过防水处理的硅质粉末对自缩的减小作用能保持很长时间，其取代量为10%时就对自缩有明显的减小作用。
　　1.4其他因素对自缩的影响
　　温度对水泥浆体的自缩影响很大，在15～40℃范围内，水泥浆体的自缩值和自缩速度随温度的增加而增加。水灰比对自缩值的影响比较大，随水灰比减小，混凝土的自缩值和自缩速度增大。随养护龄期的增加，自缩值逐渐增大，早期自缩值增加得非常快，以后发展比较缓慢引。混凝土中骨料的含量对混凝土自缩值的影响很大，随着骨料的含量增加，混凝土的自缩值减小。骨料的种类对混凝土的自缩也有影响，人工轻骨料混凝土的自缩值比普通混凝土小，且轻骨料混凝土的自缩值随着轻骨料的含水率和干密度的增加而减小。在混凝土中掺加6%体积分量的钢纤维，可以降低自缩值20%左右。
　　2施工方案设计
　　(1)设计机理以掺加ZY膨胀剂的补偿收缩混凝土为基本材料，以加强带取代后浇带连续浇筑超长混凝土结构。根据混凝土结构无缝设计的要求，将广场的底板进行了分块：后浇带将整个底板分成4块，形成4个浇筑单元，块中又设有膨胀加强带，将其再分成4块，整个底板分成了16块．底板的分块确定后，墙板与顶板与底板相同的部位留设后浇带及加强带，其留设的方法与底板相同。膨胀加强带宽2m，边缘每侧设密孔铁丝网用钢筋加固，防止加强带外混凝土流人加强带内．混凝土浇筑时，先浇带外混凝土，浇到加强带时改用掺量ZY膨胀剂混凝土施工．考虑到膨胀作用会使强度降低，膨胀加强带的混凝土强度等级应该提高，并加大膨胀剂用量，用这样的方法循环施工达到超长无缝结构的目的。
　　(2)补偿收缩混凝土根据“混凝土外加剂应用技术规范”的规定，产生0.2至0.7MPa以下自应力混凝土为补偿收缩混凝土。为了实测出限制膨胀率，实验室进行了掺加ZY试件的限制膨胀率试验，试验证实掺加ZY确实可获得微膨胀性，掺量的大小对膨胀率的大小是有直接影响的。
　　(3)配合比的设计砼材料的选择：①水泥：采用42.5Mpa普通硅酸盐水泥；②砂：选用长江中砂，细度模数Mx=2.6～2.8，表观密度2.64g/cm3，松散密度1410kg/m3，紧密密度1550kg/m3，含泥量≤3%；③石：选用石子粒径为5～31.5mm连续级配，压碎指标8%～9.8%，含泥量≤3%；④膨胀剂：ZY膨胀剂；⑤掺合料：选用中成电厂的Ⅱ级粉煤灰。
　　3施工技术措施
　　(1)后掺少量减水剂的预备措施混凝土浇筑正值7～8月份高温季节，易造成混凝土坍落度损失加大，降低混凝土工作度方面的要求，加之可能出现的运输途中堵车或施工中出现临时需处理的问题，使浇捣速度减缓，延误了混凝土的入模时间，因时间延长造成混凝土坍落度损失加大，致使不能满足泵送要求，此时应严禁加入生水，而应采取二次掺少量的FDN2I减水剂的后掺法，补偿和恢复混凝土的坍落度损失。在配合比中FDN2I减水剂量为0.8%，一般该减水剂的掺量最高为1%，在后掺减水剂时只考虑在0.2%以内。后掺法比先掺法或同掺法在相同掺量下减水作用显著提高，是能补偿坍落度损失的，但应注意凡后掺减水剂的运输车，应快速搅拌30转或1分钟以上，其掺量和搅拌时间由专人负责跟踪实施。
　　(2)地下室墙体混凝土配合比及浇筑的措施在墙板混凝土配合比设计试配，确定设计配合比阶段，采取了降低水灰比的措施。底板与墙板同为C30、P12，底板的水灰比为0.47，而墙板的水灰比为0.41，混凝土的坍落度指标底板为18～20cm，墙板坍落度指标控制在14～16cm。采取该措施的目的在于减少用水量、降低混凝土的收缩．在混凝土浇筑阶段，采用二次振捣的工艺，即在混凝土初凝前进行二次振捣。避免混凝土因自身沉降收缩而引起的裂缝。
　　(3)地下室顶板的混凝土浇筑的控制按照地下室超大型长无缝混凝土的施工方案，地下室顶板的浇筑顺序是，浇筑完地下一层墙板至地下室顶板梁下口后，进行地下室顶板的混凝土浇筑。在顶板的浇筑过程中，主要是要控制好早期裂缝的产生。从混凝土收缩裂缝的形成时间看，裂缝往往发生在混凝土初凝到终凝这段时间内。在施工方案讨论过程中，将顶板二次或三次搓平、抹压，特别是初凝抹压作为控制早期收缩裂缝的一项重要控制措施，这对于弥合部分早期裂缝是不可缺少的工艺。
　　(4)地下室混凝土的养护地下室底板、墙板、顶板全部采用了掺加ZY膨胀剂的混凝土。按照养护制度，在混凝土抹压后，能上人时，即铺上麻袋片或草席，用水浇湿保养．混凝土硬化3～4h后，底板与顶板均筑堰蓄水3～5cm进行养护，墙板采取不间断淋水保温，采用这些养护方法不得少于14d，墙板侧模的拆除也不少于7d。以上养护措施的实施对地下室应用超长无缝结构的成功起到了非常重要的作用。
　　大体积混凝土施工技术已经在多个工程施工中进行了尝试，经过严格按照制定的施工方案进行施工，所有已建或在建工程至今都未发现裂缝。
　　参考文献：
　　[1]GB50119-2003，混凝土外加剂应用技术规范.
　　[2]GBJ10-89，混凝土结构设计规范.
　　[3]GB50496-2009，大体积混凝土施工规范.

《浅析土木工程中大体积混凝土结构施工技术》

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