浅谈工业建筑中大体积混凝土的工程施工
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摘要：随着我国经济建设和建筑行业的迅猛发展，大体积混凝土在建筑施工中使用的越来越广泛，如高层楼房基础、工业建筑大型设备基础、水利大坝等。但是由于施工技术和工艺的控制不严格，施工队伍素质的良莠不齐等因素导致很多建筑在进行大体积混凝土的施工时，施工质量得不到良好的保障，从而为建筑物结构安全埋下隐患，本文从建筑施工中钢筋绑扎和大体积混凝土浇灌工作的实际出发，对冬季和雨季施工的质量控制进行讨论。
关键词：大体积混凝土 钢筋 浇筑工艺 冬、雨季施工
引言
工业建筑荷载比较大，并且动荷载比较大，因此对其基础结构一般要求具有较强的稳定性、耐久性和结构强度，所以大体积混凝土结构基础就为建筑的整体性和稳固性奠定了良好的基础。但是由于受到施工技术或者施工季节的影响，经常会出现建成后建筑质量出现问题的现象，因此对大体积混凝土的施工的质量控制以及重视冬季和雨季大体积混凝土的养护，作用不可小觑。
一、大体积混凝土在施工过程中常见的裂缝问题分析
大体积混凝土结构的截面尺寸较大，裂缝一般在混凝土浇注短期内形成。由于水泥的水化作用是放热反应，而且产生的热能是巨大的，大体积混凝土自身又具有一定的保温性能，而面部混凝土裸露于空气中，因此其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多，而在混凝土升温峰值过后的降温过程中，内部降温速度又比其表层慢得多，在这些过程中，混凝土各部分有了温差，形成温度变形及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的温度应力，是相当复杂的，一旦温度应力超过混凝土所能承受的临界拉应力限值时，混凝土就会出现裂缝。
1)由于水泥水化热所产生的裂缝：水泥水化过程中放出大量的热量，且主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量350Kg/m3～550 Kg/m3来计算，每m3混凝土将放出17500KJ～27500KJ的热量，从而使混凝土内部温度升高(可达70℃左右，甚至更高)。尤其对于大体积混凝土来讲，结构截面大，水泥用量多，这种现象更加严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同，外低内高，这样就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。【1】
2)由于混凝土收缩应力所产生的裂缝，混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时(支承条件、钢筋等)，将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
3)由于外界温度、湿度变化所产生的裂缝，大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高;如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。
4)由于其他因素导致的混凝土开裂的影响，建筑物基础的不均匀沉降也会产生裂缝，这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大，待地基下沉稳定后，将不会变化。混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝，一般是混凝土配合比中，粗骨料级配不连续、数量不够，砂率及水灰比不当所造成的裂缝。【2】
二、大体积混凝土的浇筑施工和特殊季节质量控制
浇筑方案，除应满足每一处混凝土在初凝前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响。大体积混凝土浇筑常采用的方法有以下三种：
1.全面分层。这种方法的原理就是逐层展开浇筑，在第一层全面浇筑完毕进行第二层的浇筑，直至完工为止。采用全面分层浇筑时，施工时从短边开始，然后沿长边推进。在必要时将长边分成两段，按照从中间向两端或从两端向中间的顺序进行浇筑。
2.分段分层。浇筑的方式具体做法是在先从底层开始浇筑，至一定距离后浇筑第二层，然后再进行其他各层的依次浇筑。如果出现总的层数较多，导致浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝的情况，则可以从第二段依次分层浇筑。
3.斜面分层。当斜面得坡度小于300，且结构长度大大超过厚度3倍的情况下就可以采用斜面分层浇筑。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。混凝土的振捣也要和斜面分层浇筑工艺相适应，一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处，下面一道振动器布置在近坡脚处，上部的一道用来保证混凝土的捣实，下一道来保持下部混凝土密实。
大体积混凝土施工过程中最易出现的是裂缝问题。混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格(如碱骨料反应)，模板变形，基础不均匀沉降等。在雨季和冬季寒冷季节裂缝很容易出现，因此更要做好混凝土的施工控制工作。
雨季混凝土的施工要根据具体的天气状况做好下列工作：1.砂石料场的排水设施应畅通无阻;2.运输工具应有防雨及防滑措施;3.浇筑仓面仓面应有防雨措施并备有不透水覆盖材料;4.增加骨料含水率的测定次数，及时调整拌和用水量;5.中雨、大雨、暴雨天气不得进行混凝土施工，有抗冲、耐磨和有抹面要求的混凝土不得在雨天施工;6.在浇筑过程中，如遇中雨、大雨、暴雨，应将已入仓混凝土振捣密实，立即停止浇筑，并遮盖混凝土表面。雨后必须先排除仓内积水，对受雨水冲刷的部位应立即处理，如停止浇筑的混凝土尚未超过允许间歇时间或还能重塑时，应加铺至少与混凝土同标号砂浆后方可复仓浇筑，否则应停仓并按施工缝处理。
冬季施工，做好混凝土灌注工作的温度控制，是防止裂缝出现的有效措施。首先，优先采用低水化热的水泥品种，或混凝土中掺加一定比例矿渣等掺合料，从源头上减少水泥水化热的产生。对于30m—60m的中等截面混凝土结构，可以采取保温蓄热法使混凝土在冬季处于正常温度。根据施工要求，要严格检查混凝土保温措施落实情况。【3】混凝土浇捣过程以及养护期间内，应严密监测混凝土内温度的变化情况，采用保温，保湿及缓慢降温的技术措施对混凝土进行养护，当浇筑厚度大于3dm时，就要考虑在大体积混凝土内部设置冷却水循环降温措施，可以通过冷却水珠和温度检测来控制混凝土中心与表面的温度。冬季大体积混凝土施工的拆模时间也要考虑到混凝土温度与气温的差别。对大体积混凝土的施工来说，温差是控制拆模时间的首要因素。如果大体积混凝土的内部温度达到最高后，降温速度要低于15～20℃/天，要在混凝土的温度与最低气温之差小于15～20℃时进行拆模。当进行混凝土二次浇注时，也应考虑新旧混凝土间的温差，防止温差过大而产生裂缝。通过冬季混凝土工程试验证明，硫铝酸盐水泥混凝土中心温度不宜超过30℃，两面散热的结构物厚度要小于60cm，每节浇筑的长度要控制在6m之内。
结束语
大体积混凝土的施工好坏是决定工业类建筑设备基础质量的关键，可以通过优化各个环节工艺，采用科学的施工方法，严格施工管理，同时加强大体积混凝土养护，做好特殊季节的施工，就能够在保证施工进度正常的情况下，确保施工质量。
参考文献：
[1] 牛紫龙，大体积混凝土施工问题浅析，工程建设，2010
[2] 朱伯芳，土木工程材料，武汉理工大学出版社，2009.
[3] 刘海成等，考虑温度影响的大体积混凝土应力场分析方法，大连理工大学学报，2005年01期.
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