大型混凝土构件浇筑的几个问题 |
| 作者：宋晓宇,胡珠寿 文章来源：转载 点击数： 更新时间：2006-4-10 |
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【摘 要】文章就大型混凝土构件浇筑、施工机械设备的准备、非荷载裂缝的控制、大型构件浇注的施工工艺等几个方面进行了探讨。
【关键词】施工机械设备；裂缝的控制；施工工艺
【中图分类号】 TU755.6 【文献标识码】 A 【文章编号】 1008-1151(2006)05-0007-01 随着我国经济的不断发展，大型基础设施建设日益扩大，大型混凝土构件日渐增多，而且多为现场浇注预制构件，在浇注过程中也需要解决一些新问题。
一、施工机械设备的准备
在大型混凝土构件浇注时，必须选择合适的施工机械设备，否则容易对混凝土的内在质量及表面观感产生不良影响。保证混凝土的单位时间生产总量能够及时满足现场需求，是衡量现场搅拌机械是否满足开工条件的首要标准。如在某预制构件现场，夏季施工，温度高，湿度大，混凝土的初凝时间为2.5h，所浇54ｍ大跨Ｔ型梁每片体积为162m2，所需搅拌机生产总量应不小于64m2/h，以在混凝土初凝前完成浇注。从而使整个构件整体性保持良好，同时构件外观不会产生较大色差。
其次要选择合理的振捣设备。振捣设备按照施工工艺要求，必须能够振捣到构件的每个部位，同时不宜选择附着式振捣设备。大型混凝土构件体积大，浇注时间长，在高温高湿环境下初凝时间短。附着式振捣为整体振动，对已完成初凝或即将完成初凝的混凝土继续振动会导致该部分混凝土颜色发黑，整片构件色差较大，影响观感。
二、非荷载裂缝的控制
非荷载裂缝产生的原因，较常见的有温度变化及混凝土收缩。混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内部产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝区别其他裂缝的主要特征是随温度变化而变化。
在大型混凝土构件浇注中，水化热产生温度变化尤其要引起注意。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，（当水泥用量在350～550kg/m3，每立方米混凝土将释放出17500～27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高）。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到25℃～26℃时，混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力）。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
施工中应根据实际情况，尽量选择水化热低的水泥品种，选择合适的掺合料、缓凝减水剂，通过试配选定混凝土配合比，限制水泥单位用量，减少骨料入模温度，减低内外温差，并缓慢降温，必要时可采用循环冷却系统进行内部散热，或采用薄层连续浇注以加快散热，解决水化热造成的温度裂缝。预制大型T梁之间横隔板安装，支座预埋钢板与调平钢板焊接时，若焊接措施不当，铁件附近混凝土容易烧伤开裂。采用电热张拉法张拉预应力构件时，预应力钢材温度可升高至350℃，混凝土构件也容易开裂。实验研究表明，由火灾等原因引起高温烧伤的混凝土强度随温度的升高而明显降低，钢筋与混凝土的粘结力随之下降，混凝土温度达到300℃后抗拉强度下降50%，抗压强度下降60%，光圆钢筋与混凝土的粘结力下降80%；由于受热，混凝土体内游离水大量蒸发也可产生急剧收缩。
在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因。
塑性收缩。塑性收缩是指混凝土在混凝土浇注后４～５小时左右，凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现析水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，成为塑性收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底版交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长20～30cm，较长的裂缝可达2～3ｍ，宽1～5mm。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇注。
缩水收缩（干缩）。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。
为避免或减少收缩产生的裂缝，要控制混凝土保护层厚度不得超厚，表层分布钢筋的间距尽可能小于150mm，严格控制混凝土坍落度，绝不允许现场加水，尽可能延长拆模时间，浇水养护时间应大于３０d。 (下转第32页）
（上接第7页）
三、大型构件浇筑的施工工艺
大型混凝土构件在浇注过程中，容易因温度变化和收缩产生裂缝，在施工中应选用合理的材料、掺合料、添加剂及混凝土配合比。混凝土最高绝热温度升高值与每方混凝土的水泥用量成线形正比关系，在保证混凝土强度的前提下，通过掺加高性能磨细矿粉、粉煤灰、硅灰和沸石粉等，取代部分水泥以减少水泥用量。需要注意的是，沸石粉需水量较大，掺入后增加混凝土泌水性，对混凝土收缩裂缝不易控制。选择与水泥适应性好、减水率高的优质添加剂，使混凝土的初凝时间满足施工要求，保证混凝土性能完全满足设计和施工要求。
混凝土下料振捣时按“分层、分段、连续不断的薄层浇筑”的原则进行，混凝土浇筑至设计标高后，用长刮尺刮平，清除残余浮浆后用铁板打光，混凝土收水后用铁板反复压光，压闭混凝土表面毛细孔，提高混凝土防水性能和表面观感。
浇筑大型混凝土构件，养护措施极为重要。为防止混凝土内外温差超过限值产生温度裂缝，在混凝土内布置测温点，掌握内部实际温度变化情况，监视温差波动，以指导养护工作。可以覆盖保温材料，提高表面温度以降低温差，并浇水湿润，并根据温控数据确定覆盖材料的增减。 |
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