試論大體積砼的施工技術及防裂縫對策
General 更新 2024年05月26日
【論文關鍵詞】大體積砼 施工技術
【論文摘要】在砼施工中合理選用材料，對砼配合比，供應進行優化，選用科學的施工方法，加強砼養護及砼裂縫的預防與控制等方面介紹了大體積砼施工技術。
0.前言
近幾年，隨著建行業的迅速發展，高層建築物，高聳結構及大型裝置基礎大量的出現大體積砼已經被廣泛應用，大體積砼與普通鋼筋砼相比，具有結構厚，體形大，鋼筋密，砼數量多，工程條件複雜等特點。
1.材料的選用
1.1水泥的選用
砼主要考慮抗裂縫效能好，兼顧低熱和高強兩方面的要求，部分表層砼，除抗裂效能外，還要求抗凍融性，耐磨性，抗蝕性，強度高及幹縮較小，故此施工一般可用低熱礦渣水泥，中，高標號的中低熱矽酸水泥，此外，採用的水泥應對其品種，級別，包裝和散裝倉號，出廠日期等進行檢查，並應對其強度，安定性及其他必要的效能進行復檢，其質量必須符合現行國家標準的規定方可使用。
一般選用結構緻密，並有足夠強度的優良骨料，符合有關的標準，規範的要求，此外，還應注意以下幾點（1）粗骨料要求潔淨，不含雜質。估傷腦筋大粒徑的卵石或碎石，含泥量小於等於1%。（2）細骨料建議採用中砂，含泥量小於等於3%。
1.3礦物拌合料
在砼中摻加磨細礦物拌合料後，可以起到降低溫升，改善和易性。增進後期強度，改善砼內部結構，提高耐磨性，並可代替部分水泥，節省資源，起到抑制鹼，骨料反應的作用。常用粉煤灰，高爐礦渣，沸石粉等。
拌制砼宜採用飲用水，當採用其他水源時，水質應符合國家現行標準《砼用水標準》JGJ63的規定。外加劑：不同品種外加劑的摻加通常可起到改善砼拌合物的流動性，調節砼凝結時間，硬化效能，改善砼的耐久性等作用。外加劑的選用應根據設計和施工的要求通過試驗及技術經濟比較確定，不同品種的外加劑複合使用時，應注意其相容性及對砼效能的影響，使用前應進行試驗，滿足要求方可使用。
2.砼配合比的確定與優化
（1）水泥初凝時間不少於6小時。（2）砂率控制在35-40%。（3）砼中的最大氧離子含量為0.06%。（4）砼中的最大鹼含量為3.0KG/M3。（5）水泥中鋁酸三鈣含量小於8%。
3.優化砼的供應
大體積砼應由商品砼攪拌站供應。原材料計量要準確，保證配合比的準確性。
3.1計量
要求使用檢定過的計量器具，保證計量正確。
3.2拌制
控制原材料投入攪拌機順序，不採用“外摻”、“後摻”的作法，嚴格控制拌制時間，攪拌完成後裝入運輸車時，即測定坍落度，同時觀察砼的和易性，不得存在離析，分層等現象，坍落度不符合要求的砼不能出站。
3.3運輸
根據路線的比對，交通的狀況，隨時增減車輛，保證砼的正常供應，砼運輸時間不得大於180MIN，砼運輸車輛離開攪拌站後不得摻加任何材料，包括水、外加劑等。
4.大體積混凝土的施工工藝
4.1分塊分層的澆築混凝土，有利於錯開拌合物內各層的水化時刻，分散混凝土的放熱峰值。一般在第一層混凝土還未初凝時，澆注上一層。
4.2在振搗上一層時，振動棒應插入下一層50-100MM，以消除兩層之間的接縫，振動時間不宜過長，防止石子下沉造成混凝土結構不均勻。
4.3在澆築完畢到混凝土初凝前，粗抹面一次，混凝土接近終凝時，應用木模第二次抹光，消除混凝土表面的龜裂紋。
4.4採取措施控制澆築溫度，如拌和用水以碎冰形式加進混凝土拌合物中，使新拌混凝土的溫度被限制在4-6度，在施工現場搭建遮陽蓬，防止烈日暴晒混凝土表面等。
4.5必要時可以預埋冷卻水管，用迴圈水進行人工導熱，以降低混凝土的內部溫度。
泌水及表面處理。砼在澆築，振搗過程中，上湧的泌水和浮漿順砼坡面下流到坑底，通過側模底部開孔將泌水排出基坑，當砼大坡面的坡角接近頂端模板時，改變砼澆築方向。及時用刮板將表層的泌水水分刮出，以提高砼質量，減少表面裂縫。
5.大體積混凝土易裂的原因
5.1水化溫升高，體積變化大
混凝土體積越大，水泥總用量相對大，水泥水化產生的熱量越不易散發，溫升越高，引起的體積變化也越大，大體積混凝土澆注後，內部溫度遠較外部高，形成較高的溫差，造成內漲外縮，使構件表面產生很大的拉應力以至開裂。
5.2受約束，產生拉應力
不受約束的混凝土是不會產生內就歷程的，體積變化受約束才產生內應力。約束條件有兩種，即外約束和內約束，外約束是指結構物的邊界條件，一般指基礎或其他外界因素對結構物的約束，水泥水化後期，散發熱量大於放熱量，構件溫度降低，體積收縮，受邊界條件約束，產生拉應力。
抗拉能力低。混凝土是脆性材料，抗壓能力較高，抗拉能力較低，抗拉強度僅為抗壓強度的1/10左右；極限拉伸也很小，大體積混凝土溫度變形受約束時產生的拉應變很容易產生裂縫。以上三方面同時存在，並達到相當程度必然會發生裂縫，缺少其中一個，或其中一個沒有達到相當程度，裂縫可能不會發生，大體積混凝土裂縫產生的最根本原因是水化溫升的引起的體積變化。
6.大體積混凝土防裂的措施
分析大體積混凝土裂縫的成因和工程實踐表明：控制水化熱，改變約束條件，提高混凝土極限拉伸能力等措施都有效的防止裂縫的形成。
6.1原材料選擇及配合比設計
水泥。不同品種水泥水化所釋放的熱量各異，大體積混凝土宜選用水化熱低，凝結時間長的水泥，在滿足水泥混凝土和易性，力學效能和耐久性的條件下，儘量使水泥用量降低至最小限度，從文獻資料得知，減少水泥用量可以減少總的水化放熱量，從而可以降低混凝土內外溫差。
6.2活性摻合材料
在大體積混凝土中摻加活性摻合材料，既可以相應減少水泥用量，又可以降低混凝土水化溫升，目前在南方地區粉煤灰是最理想的活性摻合材料。摻加粉煤灰能大幅度降低混凝土的水化熱，粉煤灰火山灰反應進展比較尺緩，發熱的速度較低。試驗資料表明，用粉煤灰取代20%的水泥，用使7D內的水化熱下降11%，取代30%的水泥時下降25%。
6.3外加劑
大體積混凝土宜選用高效緩凝型減水劑。外加劑的緩凝的作用可使水泥水化放熱速率減慢，有利於熱量消散，能使混凝土內部溫升降低。高效緩凝型減水劑還具有一定的引氣作用。混凝土中引入一定量的微小封閉氣泡，能有效地減小骨料間的摩阻力，使混凝土拌合物的和易性和硬化混凝土內部的孔結構得到改善，也有利於提高混凝土的抗滲性和抗凍性等耐義指標。高效減水作用能大幅度地減少混凝土用水量，保持水灰比不變，可大幅度減少混凝土中的水泥用量，亦即降低總的水化熱。另外，在大體積混凝土中也可採用膨脹劑來控制裂縫的產生，膨脹劑具有膨脹效應，它不但可補償混凝土的收縮，而且能降低混凝土的整體溫度，但是膨脹劑的成本較高且質量參左不齊，應通過試驗慎重選用。
7.結束語
大體積混凝土施工，只要選好原材料，確定配合比，並在施工組織和施工技術上採取必要的措施，就能控制溫度裂縫的產生。
【參考文獻】
［１］建築施工手冊編寫組.建築施工手冊第四版縮印本.中國建築工業出版社.2003,9.
［２］丁士昭等.建築工程管理與實務.中國建築工業出版社.2007.3.
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【論文摘要】在砼施工中合理選用材料，對砼配合比，供應進行優化，選用科學的施工方法，加強砼養護及砼裂縫的預防與控制等方面介紹了大體積砼施工技術。
0.前言
近幾年，隨著建行業的迅速發展，高層建築物，高聳結構及大型裝置基礎大量的出現大體積砼已經被廣泛應用，大體積砼與普通鋼筋砼相比，具有結構厚，體形大，鋼筋密，砼數量多，工程條件複雜等特點。
1.材料的選用
1.1水泥的選用
砼主要考慮抗裂縫效能好，兼顧低熱和高強兩方面的要求，部分表層砼，除抗裂效能外，還要求抗凍融性，耐磨性，抗蝕性，強度高及幹縮較小，故此施工一般可用低熱礦渣水泥，中，高標號的中低熱矽酸水泥，此外，採用的水泥應對其品種，級別，包裝和散裝倉號，出廠日期等進行檢查，並應對其強度，安定性及其他必要的效能進行復檢，其質量必須符合現行國家標準的規定方可使用。
一般選用結構緻密，並有足夠強度的優良骨料，符合有關的標準，規範的要求，此外，還應注意以下幾點（1）粗骨料要求潔淨，不含雜質。估傷腦筋大粒徑的卵石或碎石，含泥量小於等於1%。（2）細骨料建議採用中砂，含泥量小於等於3%。
1.3礦物拌合料
在砼中摻加磨細礦物拌合料後，可以起到降低溫升，改善和易性。增進後期強度，改善砼內部結構，提高耐磨性，並可代替部分水泥，節省資源，起到抑制鹼，骨料反應的作用。常用粉煤灰，高爐礦渣，沸石粉等。
拌制砼宜採用飲用水，當採用其他水源時，水質應符合國家現行標準《砼用水標準》JGJ63的規定。外加劑：不同品種外加劑的摻加通常可起到改善砼拌合物的流動性，調節砼凝結時間，硬化效能，改善砼的耐久性等作用。外加劑的選用應根據設計和施工的要求通過試驗及技術經濟比較確定，不同品種的外加劑複合使用時，應注意其相容性及對砼效能的影響，使用前應進行試驗，滿足要求方可使用。
2.砼配合比的確定與優化
（1）水泥初凝時間不少於6小時。（2）砂率控制在35-40%。（3）砼中的最大氧離子含量為0.06%。（4）砼中的最大鹼含量為3.0KG/M3。（5）水泥中鋁酸三鈣含量小於8%。
3.優化砼的供應
大體積砼應由商品砼攪拌站供應。原材料計量要準確，保證配合比的準確性。
3.1計量
要求使用檢定過的計量器具，保證計量正確。
3.2拌制
控制原材料投入攪拌機順序，不採用“外摻”、“後摻”的作法，嚴格控制拌制時間，攪拌完成後裝入運輸車時，即測定坍落度，同時觀察砼的和易性，不得存在離析，分層等現象，坍落度不符合要求的砼不能出站。
3.3運輸
根據路線的比對，交通的狀況，隨時增減車輛，保證砼的正常供應，砼運輸時間不得大於180MIN，砼運輸車輛離開攪拌站後不得摻加任何材料，包括水、外加劑等。
4.大體積混凝土的施工工藝
4.1分塊分層的澆築混凝土，有利於錯開拌合物內各層的水化時刻，分散混凝土的放熱峰值。一般在第一層混凝土還未初凝時，澆注上一層。
4.2在振搗上一層時，振動棒應插入下一層50-100MM，以消除兩層之間的接縫，振動時間不宜過長，防止石子下沉造成混凝土結構不均勻。
4.3在澆築完畢到混凝土初凝前，粗抹面一次，混凝土接近終凝時，應用木模第二次抹光，消除混凝土表面的龜裂紋。
4.4採取措施控制澆築溫度，如拌和用水以碎冰形式加進混凝土拌合物中，使新拌混凝土的溫度被限制在4-6度，在施工現場搭建遮陽蓬，防止烈日暴晒混凝土表面等。
4.5必要時可以預埋冷卻水管，用迴圈水進行人工導熱，以降低混凝土的內部溫度。
泌水及表面處理。砼在澆築，振搗過程中，上湧的泌水和浮漿順砼坡面下流到坑底，通過側模底部開孔將泌水排出基坑，當砼大坡面的坡角接近頂端模板時，改變砼澆築方向。及時用刮板將表層的泌水水分刮出，以提高砼質量，減少表面裂縫。
5.大體積混凝土易裂的原因
5.1水化溫升高，體積變化大
混凝土體積越大，水泥總用量相對大，水泥水化產生的熱量越不易散發，溫升越高，引起的體積變化也越大，大體積混凝土澆注後，內部溫度遠較外部高，形成較高的溫差，造成內漲外縮，使構件表面產生很大的拉應力以至開裂。
5.2受約束，產生拉應力
不受約束的混凝土是不會產生內就歷程的，體積變化受約束才產生內應力。約束條件有兩種，即外約束和內約束，外約束是指結構物的邊界條件，一般指基礎或其他外界因素對結構物的約束，水泥水化後期，散發熱量大於放熱量，構件溫度降低，體積收縮，受邊界條件約束，產生拉應力。
抗拉能力低。混凝土是脆性材料，抗壓能力較高，抗拉能力較低，抗拉強度僅為抗壓強度的1/10左右；極限拉伸也很小，大體積混凝土溫度變形受約束時產生的拉應變很容易產生裂縫。以上三方面同時存在，並達到相當程度必然會發生裂縫，缺少其中一個，或其中一個沒有達到相當程度，裂縫可能不會發生，大體積混凝土裂縫產生的最根本原因是水化溫升的引起的體積變化。
6.大體積混凝土防裂的措施
分析大體積混凝土裂縫的成因和工程實踐表明：控制水化熱，改變約束條件，提高混凝土極限拉伸能力等措施都有效的防止裂縫的形成。
6.1原材料選擇及配合比設計
水泥。不同品種水泥水化所釋放的熱量各異，大體積混凝土宜選用水化熱低，凝結時間長的水泥，在滿足水泥混凝土和易性，力學效能和耐久性的條件下，儘量使水泥用量降低至最小限度，從文獻資料得知，減少水泥用量可以減少總的水化放熱量，從而可以降低混凝土內外溫差。
6.2活性摻合材料
在大體積混凝土中摻加活性摻合材料，既可以相應減少水泥用量，又可以降低混凝土水化溫升，目前在南方地區粉煤灰是最理想的活性摻合材料。摻加粉煤灰能大幅度降低混凝土的水化熱，粉煤灰火山灰反應進展比較尺緩，發熱的速度較低。試驗資料表明，用粉煤灰取代20%的水泥，用使7D內的水化熱下降11%，取代30%的水泥時下降25%。
6.3外加劑
大體積混凝土宜選用高效緩凝型減水劑。外加劑的緩凝的作用可使水泥水化放熱速率減慢，有利於熱量消散，能使混凝土內部溫升降低。高效緩凝型減水劑還具有一定的引氣作用。混凝土中引入一定量的微小封閉氣泡，能有效地減小骨料間的摩阻力，使混凝土拌合物的和易性和硬化混凝土內部的孔結構得到改善，也有利於提高混凝土的抗滲性和抗凍性等耐義指標。高效減水作用能大幅度地減少混凝土用水量，保持水灰比不變，可大幅度減少混凝土中的水泥用量，亦即降低總的水化熱。另外，在大體積混凝土中也可採用膨脹劑來控制裂縫的產生，膨脹劑具有膨脹效應，它不但可補償混凝土的收縮，而且能降低混凝土的整體溫度，但是膨脹劑的成本較高且質量參左不齊，應通過試驗慎重選用。
7.結束語
大體積混凝土施工，只要選好原材料，確定配合比，並在施工組織和施工技術上採取必要的措施，就能控制溫度裂縫的產生。
【參考文獻】
［１］建築施工手冊編寫組.建築施工手冊第四版縮印本.中國建築工業出版社.2003,9.
［２］丁士昭等.建築工程管理與實務.中國建築工業出版社.2007.3.
試論大面積水泥砼路面的排水設計及施工