大体积混凝土的施工技术分解.doc

一、大体积混凝土的施工技术 李潘武 大体积混凝土是指结构断面最小尺寸大于800mm，同时水化热产生的内部最高温度与大气的温差超过250C以上的混凝土。 1、大体积混凝土的特点 大体积混凝土在现代工程建设中占有重要地位，它不仅用于水利水电工程，也大量被使用在建筑等工程中。由于它具有下列特点，所以，大体积混凝土的施工与管理显得特别重要。 1）、由于混凝土是脆性材料，所以其抗拉强度只有抗压强度的1/10左右。同时，其拉伸变形能力也很小。另由于大体积混凝土结构断面大、水泥用量也就大，在混凝土浇筑以后，由于水泥在熟化时释放出大量的水化热，导致混凝土内部温度急剧上升。同时，由于大体积混凝土内部的散热条件有限，所以，其水化热基本上积蓄在混凝土的内部，从而使水化热产生的内部最高温度与室外温度之差常常在25oC以上。此时，在升温阶段，必将引起混凝土体积的变化即温度变形，另由于混凝土的弹性模量很小，徐变较大，且伴随有较大的温度变形，但升温引起的压应力并不大；而在日后温度逐渐降低时，弹性模量比较大，徐变较小，在一定的约束条件下会使混凝土不能自由伸缩，这时将产生相当大的拉应力（如在大体积混凝土底部的桩基础及地基土等的约束下，在底部混凝土开始收缩时，将产生很大的拉应力），当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土将出现开裂，从而造成混凝土的抗拉强度降低和混凝土的渗漏问题。 2）、建筑用大体积混凝土主要用于基础工程，混凝土的标号一般较高。同时，施工往往在建筑基坑内，所以施工期间混凝土内部的散热较慢；另外，由于基础内部的配筋量不仅大，而且复杂，钢筋的直径也较大，而其变形模量与混凝土相差又较大。所以，在混凝土收缩时极易引起钢筋表面的辐射性裂缝。 3）、由于混凝土是由骨料、水泥石、气体、水份等所组成的非均质材料，在温度、湿度的变化条件下，混凝土逐步硬化，同时产生体积变形。这种变形是不均匀的：水泥石收缩较大，骨料收缩较小；水泥石热膨胀系数大，骨料较小。它们之间的变形不是自由的，从而产生了相互之间的约束应力，这种约束应力可引起粘着微裂和水泥石微裂。 4）、在大体积混凝土的结构设计中，由于结构构件的断面尺寸和受力有差异，从而引起了构件的刚度差异、配筋量差异及内部的温度应力的差异，使大体积混凝土经常在差异处出现断裂。 5）、在水泥水化热产生的温度应力（包括热量倒灌产生的温度应力）长时间作用及和上部结构荷载产生的应力共同作用下，可能引起的拉应力过大，从而产生开裂。 2、国内外关于大体积混凝土施工的研究现状 目前，国内外关于大体积混凝土施工的研究主要体现在以下两个方面： 1）早期为了防止大体积混凝土构件过长，致使构件底部（对放置于地基土上的构件而言）或者是构件的部分断面（受竖向构件约束的大体积混凝土梁板）在收缩过程中产生过大的约束应力，及当这种应力超过混凝土的在此龄期时的抗拉强度时，混凝土将产生裂缝，而特意将一个构件用伸缩缝分成若干段。伸缩缝间距研究也就成为大体积混凝土结构的主要研究对象。又为了防止大体积混凝土在施工过程中，由于过快的混凝土灌注速度而造成大量的热量堆积，采用分层间歇浇灌散热的方法使混凝土的内部温度与表面温度差值小于产生裂缝的温差。同时，还有以减少混凝土内部约束等为主要研究内容的施工技术的研究，如施工期采用将结构用后浇带分隔施工的方法等。以上所述内容所解决的主要问题是简单大体积混凝土结构的施工技术问题。而对于复杂的大体积混凝土结构，比如结构不许留伸缩缝及后浇带，或多台大型设备同时施工、却又无法进行分层间歇浇灌时，上述方法就无法保证施工。此时，由于混凝土内部堆积的热量不能及时消散，致使混凝土内部温度过高，从而有可能引起混凝土的开裂。 2）为了解决前面研究理论不能解决的主要问题，在大体积混凝土的设计及施工的后期研究过程中，主要表现在混凝土组成材料的物理、化学性能（如水泥水化热的释放速度和水化热的热容量大小，砂、石粒径及组成成分，矿物质的温度对混凝土内部温度的影响，各种外加剂的性能等）和混凝土的配比，保温、养护及绝热、降温等方法的研究。 3.大体积混凝土结构由于施工造成开裂的主要原因 1） 在大体积混凝土的施工过程当中，由于混凝土的标号高，水泥用量大，所以，在混凝土的熟化过程中，水泥放出大量的水化热，使混凝土的内部温度升高。在混凝土的初期升温阶段，混凝土的上表面开始产生拉应力，下部由于受到地基的约束而承受压应力。其后，下部及中下部由于降温而出现拉应力，并且中下部降温度梯度较上表面大，故上部表面反而出现压应力，最终在结构的中下部和下部有可能出现拉应力。当拉应力大于混凝土在此龄期时的抗拉强度时，就存在由里向外开裂的可能，且里边的宽度大于外表面的宽度。 2） 当大体积混凝土结构在长度方向有断面的突变和刚度的变化时，