工业建筑中大体积混凝土施工质量控制.pdf

问题研究 第3 0 卷2 0 1 2 年第5 期( 总第 1 6 1 期) 问题 研 究 工业建筑中大体积混凝土施工质量控制 张宇 ( 马钢 第二钢轧总厂 马鞍 山2 4 3 0 0 0 ) 【 摘要】 对大体积混凝土施工中常见质量问题产生的原因进行 了分析 ， 并重点对施工质量控制要点进行 了 阐述 。 【 关键词】 大体积混凝土徐变水化热裂缝控制 Bi g Vo l u me C o n c r e t e C o n s t r u c t i o n Qu a l i t y Co n t r o l i n t he I nd us t r i a l Bui l di n g s ZHANG YU 0 V o 2 R o l l i n g P l a n t o fMa a n s h a n I r o n&S t e e l C o ， L t d ， Ma a n s h a n 2 4 3 0 0 0 ) 【 A b s t r a c t 】 A n a l y z e t h e r e a s o n s o f t h e c o m m o n q u a l i ty p r o b l e m s i n t h e b i g v o lu m e c o n c r e t e c o ns t r u c t i o n a n d e l a bo r a t e t he k e y p o i n t s o f c o n t r o l l i n g t h e c o n s t ru c t i o n q u a l i t y 【 Ke y w o r d s 】 B i g v o l u m e c o n c r e t e ， c r e e p ， h e a t o f h y d r a t io n ， c r a c k c o n t r o l 1 建筑工程中大体积混凝土的界定 大体积混凝土指 的是实体最小断面尺寸大于 或者等于 l m， 它在施工时必须采取相应 的技术措 施 ， 妥善处理水化热引起 的混凝土 内外温度差 ， 合 理解决温度应力并控制裂缝展开 的混凝土结构 。 其施工特点是整体性要求 比较高 ， 要求连续浇筑 ； 结 构的体量较大 ， 浇筑混凝土后形成较大 的内外 温差和温度应力 ； 大体积混凝土工程结构较厚 ， 体 形较 大 、 钢筋较 密 ， 混凝土数量较多 ， 施工条件较 为复杂 ， 施 工技术要求 高 ， 必须 同时满足强度 、 刚 度 、 整体性和耐久性要求。 2 大体积混凝土施工 中的质量 问题及影响因素 工 业建筑混凝土结构 的裂缝是 不可避免 的， 但科学的研究就是将其有害程度控制在允许范围 之 内。工 业建筑的裂缝控制是指裂缝的预测 、 预 防和处理 工作 。根据有 关资料 ， 混凝 土早期 裂缝 8 0 左右由施工因素造成 的， 1 5 左右 因混凝土材 料方面的原因造成 ， 5 左右因设计不 当造成 。因 此 ， 混凝土产生裂缝 的原因主要有以下几方面： 2 1 混凝土本身的影响 ( 1 ) 混凝土 的体积稳定性 ： 混凝土的体积稳定 性是指混凝 土在抵抗 物理 、 化学作用下 产生变形 的能力 。体积稳定 性不好致使混凝土的抗渗性能 降低 ， 溶液性 的物质渗透于混凝 土中， 造成混凝土 的耐久性能下降。 ( 2 ) 混凝土 的收缩 ： 收缩是混凝土本身所 固有 的一种重要特性 。在没有 负载的情况下 ， 混凝土 的开裂往往由于收缩变形而导致。 ( 3 ) 混凝土 的徐变 ： 在任意荷载作用下 ， 混凝 土结 构除了发生弹性变形外 ， 还产生一种随时间 缓慢增加 的非弹性变形 ， 称为“ 徐变变形 ” 。徐变 能降低 大体 积混凝土结构 的温度应力 ， 减少收缩 裂缝 ， 但结构的徐变也有不利的一面 ， 比如徐变会 不 断加大结构 的变形 。在预应力混凝土结构中 ， 徐 变还会 引起 预应力 的损失等 ， 所 以应综合考虑 徐变的影响。 ( 4 ) 混凝土所用材料的影响 ： 水泥和水 。混 凝土结构开裂主要是由于本身收缩受到约束而产 生的拉应力超过其抗拉强度 。混凝土产生 的收缩 值及强度值 因水泥种类 、 水泥用量拌制不 同而不 同。水泥 的细度 问题是需要特别关注的 ， 水泥 的 细度越细 ， 混凝土越容易开裂 。砂 、 石骨料。混 凝土骨料 的含泥量越高越容易开裂 。这是 由于骨 料表面所带 的泥份妨碍了骨料与水泥浆之间的咬 合粘结， 弱化了界面结构， 因而降低了混凝土的抗 栏 目编辑 ： 孙维宁 一 51 第3 O 卷2 0 1 2 年第5 期( 总第 1 6 1 期) 问 题研究 拉强度 。外加剂和掺合料 。试验表 明掺化学外 加剂的混凝 土干缩值较大。使用一般化学外加剂 比使用促凝性A E 减水剂的干缩值低。混凝土的 初期干缩值在使 用外加剂 的情况下较大 ， 不掺外 加 剂 比使 用促 凝性 A E减水 剂混 凝 土 的干缩 值 低。混凝土掺加膨胀剂时养护的要求更高， 在早期 养护不好时 ， 膨胀混凝土更容易发生裂缝。 2 2 其他 因素的影响 在 实际工程 中 ， 可 以通过理论计算来控制裂 缝 ， 通常采用构造设计来 对变形作用 引起 的裂缝 加 以控制 。结构计算时 ， 要 先假 定结构物 的受力 体系有关参数 ， 而常规 的计算模 型与很 多结构物 的实际工作状态有一定的差别， 使得内力计算的 结果 与实际结果相差很大 ， 这些未考虑到的可 能 内力一 般会 引起结 构裂缝 。对于约束 条件 的影 响 ， 结构在变形变化时 ， 会受到一定 的抑制而阻碍 其 自由变形 ， 该抑制即称为“ 约束” 。 3 大体积混凝土施工技术质量控制要点 大体 积混凝 土产生 裂缝是 由多种 原 因造 成 的 ， 其 主要原 因是温 度应力 引起 的应变造成 的 。 要想避免大体积混凝土 的质量 问题也应进行综合 治理 。 3 1 大体 积混凝 土设 计 的构造要 求 ( 1 ) 大体积混凝 土基 础的工程设计除应满足 设计规范及生产工艺的要求外 ， 还宜符合要求有 ： 混凝 土设 计 强 度 等 级宜 在 C 2 5C 4 0的范 围 内。配置承受温度应力及控制温度裂缝展开的 构造钢筋 。 当大体积混凝土置于岩石类地基上 时 ， 宜在混凝土垫层 上设置滑动层 。设计 中应 尽可能减少大体积混凝土外部约束。设计单位 应提出温度场和应变的相关测试要求 。大块式 基础及其他筏式、 箱体基础不宜设置永久变形缝 及竖向施工缝。大体积混凝土应根据混凝土浇 筑过程 中温度裂缝控制 的要求设置水平施工缝。 ( 2 ) 大体积混凝土工程施工前 ， 应验算浇筑体 的温度 、 温度应力及收缩应力 ， 确定施工阶段升温 峰值 、 内外温差及降温速率的控制指标， 制定温控 的技术措施 。一般情况下 ， 混凝土入模温度绝热 温升值最大值不超过4 5 ， 内外温差不超过 3 0 ， 降温速率为 2 0 o C d 。 ( 3 ) 大体积混凝土施工前 ， 应掌握近期气象情况 ( 如高温、 严寒等) 。在冬期施工时， 应制定相应措施。 ( 4 ) 大体积混凝土模板宜采用钢模板 、 木模板 一 5 2一 或钢木混合模板。 3 2大体 积混 凝 土拌 制 ( 1 ) 根据资 料表 明 ， 重要结 构温差 应控制 在 2 0 ， 一般结构温差应控制 在 3 0 。所 以在混凝 土拌合水 中加入适量的较小 的碎冰块进行 降温 ， 可有效防止水化热过高。 ( 2 ) 选用水化热低 的水泥 ， 细骨料选用细度模 数在 2 4以上 、 含泥量小子 2 的中粗砂 ， 粗骨料选 用粒径在 54 0 ra m。坍落度应控制在 35 c m， 并 且在混凝土 中加人适量 的缓凝剂 、 减水剂 、 粉煤灰 ( 用来减少水泥用量 ) 和降低混凝土的水灰 比等方 法来降低和延缓混凝土内部水化热。 3 3大体积 混凝 土的 浇筑 ( 1 ) 混凝土 的浇筑方法可采用分层连续 浇筑 或推移式连续浇筑 ， 不得随意留施工缝 ， 并符合下 列规定： 分层连续浇筑或推移式连续浇筑 ， 其层 间的间隔时间应尽量缩短 。对于工程量较大 、 浇 筑面积也大 、 一次连续浇筑层厚度一般不超过 3 m， 且浇筑能力不足时的混凝土工程 ， 宜采用推移式 连续 浇筑法 。 为确保混凝 土浇注 的速度 和质 量 ， 宜采用两个施工段一起浇注 、 分步压槎 、 薄层 浇注 、 连续浇注到顶的施工方法 ， 混凝土分层厚度 不应大于 3 0 0 ra m。分层压槎 、 压槎搭接时间绝对 不许超过初凝时间， 分层的坡度宜采用 1 ： 3 。在每 层混凝土用振捣棒均匀振捣后 ， 在混凝土初凝前 ， 立 即浇注上层。振捣上层混凝 土时 ， 振捣棒再插 入下层 4 05 0 m m， 这样做法是为了提高混凝土密 实度和增加混凝土抗拉强度。为 了避免混凝土产 生冷缝和保证混凝土质量 ， 在浇注混凝土时应采 用不间断连续浇注的施工方法 。在混凝土凝 固前 水泥和骨料下沉， 泌水上升使混凝土表面产生大 量浮浆 ， 将影响混凝土各层之间的粘结力 ， 在施工 时将泌水 向一处集 中并随时排 出 ， 泌水排 出后应 立 即用木抹子将混凝 土压实抹平 。在混凝 土浇注 到顶 时 ， 先用振捣棒震振捣两遍 ， 将 泌水排 出后 ， 用木抹子反复搓平压实。 ( 2 ) 大体积混凝 土施 工采 取分层浇筑混凝土 时 ， 水平施工缝的处理应符合下列规定： 清除浇 筑表面的浮浆、 软弱混凝土层及松动的石子。 在上层混凝土浇筑前 ， 应用压力水 冲洗混凝土表 面的污物 ， 充分湿润， 但不得有积水。对非泵送 及低流动度混凝土 ， 在浇筑上层混凝土时， 应采取 接浆措施 。 ( 3 ) 混凝 土的拌制 、 运输必须满 足连续浇筑施 问题研究 第 3 0 卷 2 0 1 2 年第 5 期( 总第 1 6 1 期 ) 工 以及尽量 降低 混凝 土出罐 温度等方面的要 求 ， 并应符合下列规定： 当炎热季节浇筑大体积混凝 土时， 混凝土搅拌场( 站) 宜对砂 、 石骨料采取遮阳 或降温措施。当采用 自 备搅拌站时， 搅拌站应尽 量靠近混凝土浇筑地点 ， 以缩短水平运输距离。搅 拌运输车的数量应满足混凝土连续浇筑的要求。 ( 4 ) 在混凝土浇筑过程 中， 应及时清除混凝士 表面 的泌水 。因为泵送混凝土的水灰 比一般 比较 大 ， 泌水现象也 比较严重 ， 不及时清除 ， 将会 降低 结构的混凝土质量 。 3 4大体积混凝土的养护 ( 1 ) 在每次混凝土浇筑完毕后 ， 应及时按温控 技术措施的要求进行保温养护， 并应符合下列规定： 保温养护措施 ， 应使混凝上浇筑块体的内外温差 及降温速度满足温控指标 的要求。保温养护 的 持续时间， 应根据温度应力加以控制 、 确定 ， 但不得 少于 7 d 。保温覆盖层的拆除应分层逐步进行 。 保温养护过程中， 应保持混凝土表面的湿润。 盖 混凝 土 和模 板 ， 在寒 冷季 节可 搭设 挡风 保 温 棚。覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算 。 ( 4 ) 在大体积混凝土施工时 ， 可因地制宜地采 用保温性能好而又便宜的材料用作保温养护。 ( 5 ) 混凝土浇筑后第二天水化热最高 ， 在 1 0 3 0 d内是其开裂的危险期 ， 所 以在混凝土浇筑完毕 后 测温工作应在第二天开始 ， 在关键时期应采取 2 4 h 测 温 。 4结束语 对设备基础等大体积混凝土施工， 要做好详 细 的施工方案 ， 并对混凝土 的配置 、 浇筑 、 养 护等 各个环节随时做好记录检测 ， 并按方案要求做好 工作 ， 就能有效 地预防大体积混凝土施工时 出现 的通病 ， 保证施工质量。 参考文献 1 建筑施工手册 中国建筑工业出版社， 2 0 0 3 。 孝 。 ! 要 出 现 舯国2 建G B舡 5 0 2业0 4 出- 版 祖2 0 0 2 撇姥 雠 鼢 塑 性 裂 ， 委 璺 二 警 三 量 ： 一 混 凝 土 结 构 设 计 规 范 ( 3 ) 塑 料 薄 膜 、草袋锯末等可作为保温材料覆 ( 2 0 1。 1 - 0 。 7 1 1 收稿 ) 末架轧 机 飞 剪 (二二 、 I 日 。 _ I 1 图3 倍尺长度校对示意 再安装一个热金属检测器 ， 它到剪刃重合点 的距 离是一个定值 ， 当轧件最前端经过它的检测 口时 ， 将这一数值与 编码器 A的计数值进行 比较 ， 即可 ， 校正编码器计数的偏差。 在生产过程 中飞剪前的检测元件容易受到水 蒸气和其他光源的影响 ， 产生假信号而造成误动作 ， 使倍尺长度计算不准确 ， 出现实际倍尺偏长或偏短 ， 甚至不剪切， 严重影响生产节奏和成材率。因此， 为 了减小水蒸气等对检测元件的影响 ， 将热金属检测 器 H MD移到飞剪后面 ， 同时要确保 日常维护。 4 补偿与校正 为了提高定尺精度， 增加了测量校正与补偿 措施 。编码器 A得到的计数值并不完全表示轧件 的实际行程 ， 由于成 品轧机在轧制过程 中造成 的 前滑和后滑影 响 ， 使得轧辊 的线速度与轧件实 际 运动速度不 一定完全相等 ， 使编码器 A得 到的成 品轧件长度不准确 。应当在软件的计算 中进行补 偿 ， 如果通过计算来 进行补偿 ， 则影响计算的因素 太多 ( 如轧件截 面积 、 辊缝 、 轧制速度 、 轧制温度 等) ， 很难得到准确数值。 一 个简单的方法就是在飞剪 以后 ( 冷床 区域 ) 5 结束语 成品飞剪经过更新后使用效果非常理想， 剪 切精度可以达到 3 0 m m以内， 保证了飞剪工作的 稳定性 ， 大大提高了钢材的成材率。 参考文献 【 1 】 李中兴 轧钢 自动化生产线飞剪控制 系统的研究 河 北工业 大学， 2 0 0 8 ( 2 0 1 1 0 9 1 9 收稿 ) 一 53