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土木工程中大体积混凝土结构施工技术关键点分析
摘 要
为提高土木工程结构质量与稳定性,本文选择商业核心区的商业建筑A为对象,分析大体积混凝土结构施工技术在应用中的关键点。通过介绍大体积混凝土结构以及特征、影响因素,了解该结构在土木工程施工中的应用优势。随之阐述该项目实际情况,分别在大体积混凝土材料配比、大体积混凝土结构温度以及施工技术实操要点三个方面进行论述,结合项目实际提出针对性的大体积混凝土结构施工策略。结合该项目施工实际情况与效果,明确认识到大体积混凝土结构具有坚固耐用、施工效率高、成本低、维护操作简单等优势,是提高土木工程结构稳定性、耐久性的重要方法,希望能通过本文对大体积混凝土结构施工技术的讨论,为其他相似项目施工提供一些参考与借鉴。
关键词:土木工程;大体积混凝土结构;施工技术;裂缝
Abstract
In order to improve the quality and stability of civil engineering structures, this article selects commercial building A in the commercial core area as the object, and analyzes the key points of the application of large volume concrete structure construction technology. By introducing the structure, characteristics, and influencing factors of large volume concrete, understand the application advantages of this structure in civil engineering construction. Subsequently, the actual situation of the project will be elaborated on, including the material ratio of large volume concrete, the temperature of large volume concrete structures, and the key points of construction technology operation. Based on the actual situation of the project, targeted construction strategies for large volume concrete structures will be proposed. Based on the actual construction situation and effect of the project, it is clearly recognized that large volume concrete structures have advantages such as durability, high construction efficiency, low cost, and simple maintenance operation, which are important methods to improve the stability and durability of civil engineering structures. It is hoped that through the discussion of construction technology for large volume concrete structures in this article, some references and inspirations can be provided for the construction of other similar projects.
Keywords: Civil Engineering; Large volume concrete structures; Construction technology; crack
目 录
土木工程中大体积混凝土结构施工技术关键点分析
学位论文版权使用授权书
摘 要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究目的与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.1.2 国内研究现状
1.3研究方法
第2章 大体积混凝土结构施工技术概述
2.1 大体积混凝土结构
2.2大体积混凝土结构特征
2.3质量影响因素
(1)原材料质量
(2)水化热
第3章 项目概况与施工技术应用关键点
3.1项目概况
3.2 大体积混凝土材料配比
3.3 大体积混凝土结构温度
3.4施工技术实操要点
3.4.1原材料进场检验
3.4.2混凝土拌合
3.4.3混凝土浇筑
3.4.4混凝土振捣
3.4.5混凝土养护
第4章 结论与展望
4.1 结论
4.2 展望
参考文献
致 谢
第1章 绪论
1.1 研究目的与意义
现代化城市建设中土木建筑工程是重要组成元素,当土木工程建设规模扩大,工程结构也越来越复杂,对施工技术提出更高的要求。为了满足土木工程建设施工要求,大体积混凝土结构凭借承载性、稳定性等优势得到业内广泛关注与应用[1]。但是这种建筑结构施工技术的灵活应用存在诸多挑战,特别是大体积混凝土结构的体积大、结构也比较厚实,难免会在施工中出现质量问题。为避免上述问题,土木工程施工中如果选用大体积混凝土结构施工技术,除了要选择技术水平高的施工人员,还要对相应的施工技术进行严格控制,总结技术关键点[2]。如此,有利于提高大体积混凝土结构和土木工程的整体质量,保证建筑项目安全,理论层面也能为现代土木工程建筑的发展提供支持。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
国外关于大体积混凝土结构的应用,最早是在水利工程大坝施工中出现,即1915年在美国爱德华州建成的箭石坝,这是世界上首座高度达到100m以上的混凝土坝箭石坝,只是当时对大体积混凝土没有比较系统的认知,所以大坝的设计、施工有一些限制性因素,坝体后续养护也有大量破坏性裂缝出现[3]。也是由此开始,关注大体积混凝土结构裂缝问题,成为行业的一个重点。后续美国垦务局在分析大坝结构时,先后提出了一系列治理措施,例如装配式预制混凝土块和分缝分块,提出的措施被应用在其他大坝的大体积混凝土结构的施工中,经观察并未发现有贯通性裂缝,为水坝建设施工以及后期项目质量、安全提供了保障。
1955年,Dolmatov.A.P参与位于俄罗斯的克拉斯诺亚尔斯克水电站项目建设,采取冷却水管降低温度,根据该项目施工发现,冷却水管使大坝内的峰值温度有明显下降,而且也因此缓解了裂缝问题,使预埋水管在业内成为一种裂缝防控的可行方法。
自从计算机在国外出现,很多业内学者展开计算机和大体积混凝土结构组合的研究,E.L.Wilson于1968 年研发了有限元仿真程序——DOT-DICE,该程序在分期施工过程中,可以对内部温度场进行模拟,经德沃夏克坝项目施工验证了该程序在温度场模拟中的可行性。Hiroki为有效应对大体积混凝土结构施工中出现的裂缝,2018年提出了理论计算法,并在试验中展开关于“温度变化是否影响混凝土材料参数”的研究,试验中先后测验了混凝土抗拉强度、热学性能参数,认为抗拉强度和时间有直接关系,并整理了估算公式和针对大体积混凝土结构抗拉强度的检测方法,为该结构在土木工程中的高质量应用奠定了基础。
1.1.2 国内研究现状
我国关于大体积混凝土结构的研究相比于其他国家起步较晚,最早追溯到二十世纪50年代,水工结构专家朱伯芳对水工大体积混凝土进行研究中,提出了整套温度控制理论,并探究复杂状态下大体积混凝土结构温度应力是否出现变化、水泥水化后绝对温升与混凝土入模温度的影响,为现如今大体积混凝土结构测算、施工等打下了基础。
陈智勇(2021)以厦门SM商业城(三期)项目为例,探究地下室这一空间施工中超大体积混凝土的施工技术。因为该项目的地下通道和地下车库相连,所以在通道施工中,三期一侧依然在主体结构施工,也因此增加了暗挖通道连接口部位的施工难度。针对该问题,采取复合式衬砌工艺,并在初期支护阶段应用钢筋网、喷射混凝土以及工字钢架联合支护的方式,二衬选用防水的钢混结构,解决了渗漏问题。
于振,付新超,赵有平,等(2021)对超深基坑钢栈桥工程施工中,应用的超厚底板大体积混凝土展开浇筑施工组织技术的探究,结合项目实际编制施工方案,实现了钢栈桥和房建工程的结合。
宫宝军,华建飞(2022)在“大体积混凝土结构温控防裂技术研究与应用”中,专门针对大体积混凝土结构,提出温度控制防裂技术的应用要点,为预防温度裂缝提供借鉴。
池福军(2024)选择应用跳仓法,对超长大体积混凝土结构进行施工,从原材料选择、混凝土配比与温控、施工缝构造、大体积混凝土施工、施工验收等方面,阐述跳仓法优势,也为今后相关单位使用此方法开展施工提供参考。
李杰锋(2024)采用虚拟仿真技术,从混凝土结构裂缝、收缩变形、温度应力等维度进行物理场数值模拟,构建流变模型,为土木工程混凝土结构施工提供了理论和实践方面的借鉴。
综上,通过国内外已有的研究成果,土木工程中的大体积混凝土结构施工中选择并熟练应用施工技术非常重要。但考虑到现有研究成果中关于土木工程的内容仍然比较有限,所以此次分析选择位于商业核心区的商业建筑(下文简称“A建筑”)展开分析,总结大体积混凝土结构施工技术关键点。
1.3研究方法
(1)案例分析法。结合A建筑实际情况,探讨大体积混凝土结构特征、质量影响因素,结合项目实际总结施工技术关键点。
(2)资料研究法。此次研究过程中使用知网、万方以及百度文库等检索了关于大体积混凝土结构的资料,为此次研究提供借鉴。
第2章 大体积混凝土结构施工技术概述
2.1 大体积混凝土结构
大体积混凝土是现代土木工程的施工中是一种比较常见的结构,其中大体积混凝土根据我国《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018,是指“混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土,称之为大体积混凝土[4]。”在此基础上土木工程的施工中形成的结构即为大体积混凝土结构。
要想在施工中获得满意的施工效果,施工人员必须对项目区域内的环境、混凝土浇筑过程、温度变化条件进行监测。结合土木工程实际,水泥材料、水发生接触后,会有水化热反应形成,该反应释放出热量。鉴于混凝土结构本身有一些缺陷,所以大体积混凝土结构应力高,这也对施工技术、材料等提出高要求。
2.2大体积混凝土结构特征
(1)体积大。这是大体积混凝土结构的关键特征,而且在浇筑混凝土时同样体现出体积大的特点,导致后续养护和普通混凝土有区别。
(2)温控实施难度高。借鉴大体积混凝土结构的施工经验,发现在凝固、硬化两个阶段有热量产生,若控制不及时会在结构内外产生温差,在温度应力的作用下形成裂缝。所以,大体积混凝土结构在土木工程的施工中温度控制非常关键[5]。
(3)控制收缩应力。土木工程施工中,大体积混凝土的硬化产生收缩,若收缩应力的控制不及时便会形成裂缝。特别是混凝土初凝环节,也会有较大的收缩应力,必须加以控制。
(4)施工技术要求高。大体积混凝土结构现场施工期间,一方面需严格按操作规程进行,另一方面还需合理配置材料、加强温控,保证大体积混凝土施工有序进行。
(5)投入高额成本。大体积混凝土结构在现场的施工难度大,人工、材料需要较大的成本,加之施工过程可能形成裂缝,也需要额外投入加固与维修等的资金,导致整体成本增加。
(6)长施工周期。鉴于大体积混凝土硬化、固化两个环节速度较缓,加之养护所需时间长,从而延长了整体施工周期。
(7)质控难度高。大体积混凝土结构具有特殊的性质,增加了质控工作的实施难度。施工人员需要对大体积混凝土每一项指标进行检测,保证结构质量符合规范。
2.3质量影响因素
大体积混凝土结构施工中有众多影响因素,其中温度变化最为常见,这是指大体积混凝土施工中结构内外温差过大,导致结构强度受到影响,从而形成裂缝,此质量问题也会影响土木工程整体质量,缩短使用寿命[6]。从这一点切入尝试分析所有可能对大体积混凝土结构质量造成影响的因素,主要有两点:
(1)原材料质量
第一,个别单位在组织土木工程的施工中,盲目追求建设效率与效益,商用混凝土的生产环节不会过于严格的要求材料配比,导致混凝土质量下降。针对这一点,为保证混凝土质量,配比环节严格遵循规范十分必要,检查大体积混凝土结构所有材料比例能满足要求,使混凝土性能、强度等指标的优势发挥到最大。若配比不合理,必然会在混凝土硬化阶段形成裂缝,而且也会对外界温湿度变化表现出较大的敏感性。
第二,材料质控不严格,也会影响混凝土质量。例如砂石、水泥均是组成混凝的核心成分,质量的稳定性差会直观影响混凝土的性能。若原材料在前期运输、现场储存两个环节未严格管理,导致杂质、湿度增加等问题,同样会引发混凝土质量缺陷。
第三,个别单位主要考虑减少成本,主观层面减少材料的检验频率,从而在此环节给材料后期的使用埋下风险。与此同时,材料质量监管不到位,即使材料自身并不存在问题,同样可能会引起因其他问题面临质量隐患。
(2)水化热
借鉴当前大体积混凝土结构的施工经验,比较常见的质量影响因素的水化热,而且一旦面临水化热问题,混凝土应力、结构以及内部温度分布等均会出现波动。导致水化热的原因是胶凝材料与水之间形成了水化反应,并因此释放出热量,在此期间因形成了化学键,所以混凝土强度也会不断下降[7]。对比普通混凝土,水化热问题更高频率的发生于大体积混凝土结构中。这主要是因为大体积混凝土结构本身尺寸大,体积和表面积比例小,热量全部集中在结构内不能及时散发。当热量大量累积,混凝土内部温度骤然升高,出现了内外温差[8]。
一段结构内外温差悬殊,势必会有温度应力形成,当这种应力大于抗拉强度,便会形成裂缝。结构裂缝的出现,一方面会降低大体积混凝土结构美观性,另一方面也会快速水分渗透,使钢筋以较快的速度遭到腐蚀,缩短大体积混凝土结构使用寿命,降低了承载力。综上,土木工程的施工中,大体积混凝土结构必须控制水化热。
第3章 项目概况与施工技术应用关键点
3.1项目概况
A建筑的位置在所在城市的核心商务区,基本信息见表3.1。该项目现场施工选择应用大体积混凝土结构,为全面提升整体施工质量,现就A建筑现场施工实际,总结大体积混凝土结构施工技术的关键点。
表3.1 A建筑基本信息
项目 信息
总用地面积 8500㎡
总建筑面积 4.2万㎡
层数结构 地下2层+地上15层
地下2层 停车场及设备用房
地上15层 1-5层:商业裙楼6-15层:办公塔楼和屋顶花园
建筑高度 68m
建筑结构体系 大体积混凝土结构
抗震设防烈度 7度
设计使用年限 50年
结构设计 基础形式 筏板基础结合预应力管桩
持力层 中风化花岗岩
桩径 800mm
有效桩长 25m
单桩承载力特征值 4500kN
主体结构 框架柱 C50混凝土
截面尺寸 800×800mm~1200×1200mm
混凝土强度等级 C40-C35
图3.1 大体积混凝土结构施工技术流程
3.2 大体积混凝土材料配比
A建筑为大体积混凝土结构,观察施工过程发现存在水化热现象,并因此形成了温度裂缝。所以,施工人员为解决该问题,着手对配合比进行优化设计。该项目混凝土的原材料如下:(1)PO42.5级硅酸盐水泥;(2)Ⅱ级粉煤灰;(3)5~31.5mm 级配碎石;(4)0~5mm 机制砂,且机制砂的细度模数是2.9;(5)聚羧酸高性能减水剂,型号为HPWR·R[9]。施工现场先后共进行了4组配合比试验,整理试验数据见表3.2。
根据表3.2中整理的试验数据,如果配比中的胶凝材料使用量调整为358kg/m3,粉煤灰掺入量在35%~45% 之间,此时混凝土坍落度、扩展性符合规范。当粉煤灰掺入量开始增多,混凝土性能也不断优化,总结关键原因是粉煤灰本身存在的滚珠效应。但是粉煤灰会降低混凝土强度,掺入量增加至40%~45%,此时混凝土7d抗压强度是4.3MPa,28d抗压强度则下降至6.6MPa[10]。
配比试验中不断优化混凝土性能,提升抗压强度,解决水化热问题,最终在四组方案中选择第三组数据。经测试第三组数据符合大体积混凝土结构的施工要求,且抗压强度有富余,观察得出水化热也比较小,能获得良好施工效果[11]。
表3.2 大体积混凝土材料配比试验(单位:kg)
组别 胶凝材料用量 水泥 粉煤灰 细集料 粗骨料 水
第一组 400 235 155 788 1085 160
第二组 390 229 152 790 1085 160
第三组 390 200 162 790 1085 160
第四组 358 240 133 799 1085 155
3.3 大体积混凝土结构温度
大体积混凝土结构温差是A建筑施工的重要防范内容,以免在施工中出现温度裂缝,施工人员专门对大体积混凝土结构进行了温度分析。温度分析标准为《大体积混凝土施工标准》GB 50496-2018,并参考此标准计算得到绝热温升温度[12]。与此同时,施工人员选用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)保温层,该保温层厚度为3 mm。经计算与观察,发现混凝土浇筑时间已经达到66 h之后,此时的温度为65.12℃,为最大值。升温速率是0.53℃/h[13]。另外观察24 h以内的混凝土表面温度,统计峰值是41.98℃,而75 h内的大体积混凝土结构内外温差,经计算是 24.05 ℃,这与规范中提出内外温差限值(25 ℃)相符,代表选择的第三组配比数值和优化方法能控制温度,并避免降低温度裂缝的形成[14]。
3.4施工技术实操要点
3.4.1原材料进场检验
A建筑现场施工的重要环节之一是对所有进场原材料进行检验,从这个环节发现质量问题可及时联系供应商更换,以免问题材料进入现场,影响大体积混凝土结构的施工质量。该施工技术在正式应用之前,施工人员需要参考A建筑的实际情况,掌握大体积混凝土原材料进场检验的标准,严格按标准实施检验。
混凝土原材料有水泥、砂、水、石和外加剂,此类原材料的质量和最终大体积混凝土结构的质量、性能息息相关[15]。所以,原材料未进场时施工人员就需要对其展开检验。
①水泥。施工人员观察水泥颜色可确定稳定性以及凝结时间,若发现颜色有异常,需及时组织对水泥材料的化学分析,或测试物理性能,保证选购水泥质量和项目要求相符。
②砂石。施工人员根据砂石的批次,仔细查看质量证明文件,并按文件中的内容对照品种、含泥量、粒径、级配等关键指标[16]。随后,施工人员检查砂石的外观,主要有颜色、含杂质量,若发现异常同样要测试物理性能[17]。
③水。作为混凝土原材料中非常关键的一部分,进场检验环节施工人员主要展开水质分析,测试关键指标是否符合要求,例如pH值、氯离子、硫酸盐。经测验水质满足A建筑施工规范,对混凝土质量有保证[18]。
④外加剂。外加剂是大体积混凝土结构施工的重要组成部分,进场检验时对外加剂的质量检验,施工人员需按批次查看质量证明文件,了解A建筑使用外加剂种类、掺加量、性能指标等关键指标的规范性[19]。若有异常,同样可采用化学分析或者是测试物理性能的方式加以验证。
基于以上对混凝土原材料进场检验的要求,A建筑在此环节主要采取宏、微观检验的方法。宏观检验要求施工人员以目视、触摸、量化检测的方式,判断原材料质量。微观检验相比宏观检验更深入,选择原材料检验样品,采用化学分析法、光学显微镜检验法、电子显微镜观测法,均能得到原材料质量[20]。
3.4.2混凝土拌合
鉴于A建筑中的地下室空间面积有限,而且混凝土浇筑量不大,所以现场主要准备了2 台搅拌机,支持在施工现场临时拌合,以保证混凝土的及时供应。考虑到混凝土质量、现场施工效率等因素,施工人员在拌和混凝土时采取精细化管理方法。
(1)混凝土所有原材料按照试验设计选择的第三组数值进行配比,并精准投料。此环节施工人员在称重时必须精准控制砂石料的重量,要求偏差不超过10kg,而水泥、粉煤灰重量偏差不超过5kg,减水剂偏差要在50g以内[21]。采用高精度计量方法,可保证混凝土配比和设计配比相同,增强混凝土在施工中的质量稳定性。
(2)拌合混凝土的时间要达到 60s以上,确保胶凝材料完全包住骨料,以及混凝土的均匀性、一致性。
(3)施工人员在混凝土出料时,马上测试坍落度,要求合理的坍落度为160~200 mm。
3.4.3混凝土浇筑
A建筑对混凝土浇筑提出了分层浇筑、分区浇筑两项要求,其中分层浇筑最佳控制是200~300 mm,有利于增强混凝土整体密实性,而分区浇筑则要控制好宽度,最佳范围是2.0~3.0 m,为施工管理以及大体积混凝土结构的质量控制提供帮助。大体积混凝土浇筑方法如图3.2。
正式浇筑混凝土过程中,施工人员需从以下几个方面做好准备:
(1)提前在模板上洒水,以达到湿润的效果,而且湿润后模板还能和混凝土保持亲密的接触,以免模板过于干燥出现跑、漏浆问题[22]。
(2)安装模板与钢筋后,施工人员仔细查看安装质量,要求模板稳定且没有变形的迹象,钢筋安装的位置精准,不会发生偏移。与此同时,规范性的检查还能有效消除安装质量隐患可能造成的影响,保证大体积混凝土结构施工中的浇筑质量。
(3)浇筑混凝土期间,施工人员必须严格控制落料高度,最高为2.0 m,以免落料高度超出标准出现混凝土离析的问题,并因此降低混凝土均匀性以及强度[23]。这就需要施工人员按照实际使用最适合的浇筑方法,A建筑施工中的混凝土浇筑环节用到溜槽和串筒,有效控制了落料高度。
(4)混凝土浇筑过程不能中断,分层浇筑环节,施工人员观察下层混凝土,要求在未初凝时浇筑上层混凝土,如此便可防止出现层间冷缝,而且也能增强混凝土耐久性。
(5)浇筑过程中时刻观察混凝土表面,如果有沁水问题,施工人员马上采取紧急处理措施。根据大体积混凝土结构整体的坡向方向,经汇集后施工现场形成了集水坑,施工人员观察并确认汇水深度达到20 mm 以上,此时可操作抽水泵将其抽出。如此可以维持混凝土表面干燥性,并且有效规避水分的影响[24]。
图3.2 大体积混凝土浇筑方法
3.4.4混凝土振捣
大体积混凝土结构施工进行到振捣阶段,施工人员根据不同部位选择设备。其中常规部位混凝土振捣,采用插入式振捣棒(Ф50 mm),该设备能增强振捣的密度。钢筋密度高的部位,鉴于空间本身比较受限,所以A建筑选择插入式振捣棒(Ф30 mm)。振捣施工过程中,为保证作业效果,现场设置振捣点时,主要布置在斜坡顶部、中部、坡脚三个位置,使混凝土每个部位的振捣都能符合要求[25]。另外,施工人员在下层混凝土中插入振捣棒,要求插入深度大于50 mm,很好的消除了层间冷缝(如图3.3)。
图3.3混凝土层间冷缝
开始振捣后,施工人员对现场布设的所有振捣点,严格控制每个点的振捣时间达到30 s以上。观察振捣过程中混凝土情况,如果振捣点表面已经有明显的泛浆状况,而且无气泡冒出,代表此时混凝土经振捣后密度已经达到要求。
混凝土振捣还需保证均匀性,要求施工人员控制振捣点之间的距离,具体需要参照振捣棒作用半径,振捣点间距需小于1.4倍,而振捣棒、模板的间距查验标准则是小于0.5倍。当混凝土振捣进行到钢筋密集度比较高的区域,施工人员需重点查看钢筋、预埋件等,严禁因碰撞造成偏移。如此能进一步提升混凝土振捣质量,增强大体积混凝土结构稳定性。
混凝土的浇筑已经进行到顶部后,此时施工人员需重点查看大体积混凝土表面,其一是要做好收光,其二则是要消除表面的裂缝。为做到这两点,施工人员在混凝土初凝之前,以木抹子对混凝土表面进行了2遍以上的抹压处理。查看混凝土表面,抹压后的表面平整、光滑,有利于提升大体积混凝土结构最终的成型效果,以及结构稳定性、耐久性。
3.4.5混凝土养护
A建筑大体积混凝土结构施工中进行到养护阶段,此环节至关重要,很大程度上决定了工程施工质量。通过科学合理的养护管理,使混凝土硬化环节能达到规定的强度以及耐久性。
(1)养护环节施工人员尽可能的减少水化热,延迟放热高峰形成时间。具体在养护施工环节,A建筑以粉煤灰代替了一些水泥,这主要考虑到粉煤灰这一材料的水化反应不快,可以达到推迟放热高峰的目的。另外,A建筑养护环节还额外加入了外加剂,以此减少水泥、水两个用量,还能对水化热进行有效控制。因此项目施工时间在夏季,所以现场施工中提出了一系列降温措施,包括冰水拌合混凝土、在砂石料场放置遮阳设施、混凝土输送管道以冷水覆盖,很好的控制了出机、入模时的混凝土温度。
(2)对大体积混凝土结构进行保温、保湿养护,其主要目标是增强温度的稳定性,以免结构内外温差过于悬殊导致裂缝。其中A建筑对保湿养护的措施是在硬化时控制水分,以免水分不足形成裂缝。养护时间要求达到14 d以上,施工人员根据现场混凝土强度、环境可随时调整。
(3)养护过程中A建筑施工现场在混凝土表面覆盖了塑料薄膜,薄膜上有大量小孔,以保证透气性,避免混凝土湿度高形成裂缝或者被腐蚀。
(4)养护阶段A建筑采用分层分段法,前期混凝土振捣的分层振捣很好的增强了密实度,配合分层分段养护方法,使水化热能以最快的速度消散,降低温度裂缝发生率。要想提高混凝土密实度,建议在养护阶段进行二次振捣,此方法也能优化混凝土抗裂性。
(5)借鉴现有的大体积混凝土结构养护经验,施工人员在此环节需测量混凝土温度。以定期测温的方式,及时发现混凝土温度异常,以免温度不符合标准形成质量隐患。
(6)组织养护过程中,混凝土的检测、维护必不可少。施工人员需对混凝土温湿度、表面质量等进行检查,要求养护阶段的混凝土在养护阶段能始终保持在最佳条件。如果养护阶段发现裂缝、颜色异常等问题,可以马上修复,确保大体积混凝土结构的施工质量。
第4章 结论与展望
4.1 结论
本文以A建筑为背景,分析土木工程中大体积混凝土结构施工技术关键点。介绍大体积混凝土结构以及该施工技术的特征、影响因素,结合A建筑实际情况总结各个环节的施工要点,说明大体积混凝土结构施工技术的重要性,
根据A建筑施工的分析,得出如下结论:
(1)前期确定混凝土材料配比时组织试验,经四组对比,得出最佳混凝土材料配比参数为:胶凝材料用量390kg,水泥200kg,粉煤灰162kg,细集料790kg,粗骨料1085kg,水160kg。经验证此配比符合预期。
(2)混凝土原材料进场检验采用宏观与微观检验两种方法,确定A建筑施工选择的所有原材料质量达标,无质量问题。
(3)浇筑混凝土时现场准备2台搅拌机,并进行精细化管理。根据选定的混凝土原材料配比方案,设置砂石料、水泥和粉煤灰、减水剂的秤量偏差依次是小于10kg、5kg、50g,拌合时间大于60s,坍落度160~200 mm。
(4)混凝土振捣阶段采用Ф30 mm、Ф50 mm两种振捣棒,插入深度在50mm以上,经现场施工效果验证消除了层间冷缝。
(5)养护管理环节A建筑将部分水泥替换为粉煤灰,增加了外加剂,减少了水泥和水的用量。施工现场采取降温措施,对出机、入模时的混凝土温度进行了有效控制。另外,养护环节应用分层分段法,配合混凝土的分层振捣快速消散了水化热,并有效防止形成裂缝。
4.2 展望
本文对A建筑的大体积混凝土结构的施工进行总结分析,鉴于时间比较有限,所以难免会有一些不足。
(1)A建筑现场建筑施工期间,因施工周期较长,所以所采集的数据并未精确到更低,所以相关数据可能会有误差。
(2)因为大体积混凝土结构较大,所以对施工技术关键点的分析考虑到的影响因素不能做到更全面,而且该结构比较复杂,可能存在的影响因素更多。
(3)大体积混凝土在施工中相关参数的峰值更多是在混凝土养护早龄期出现,增加了施工人员的工作量。
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2025年04月14日 01点04分
1
摘 要
为提高土木工程结构质量与稳定性,本文选择商业核心区的商业建筑A为对象,分析大体积混凝土结构施工技术在应用中的关键点。通过介绍大体积混凝土结构以及特征、影响因素,了解该结构在土木工程施工中的应用优势。随之阐述该项目实际情况,分别在大体积混凝土材料配比、大体积混凝土结构温度以及施工技术实操要点三个方面进行论述,结合项目实际提出针对性的大体积混凝土结构施工策略。结合该项目施工实际情况与效果,明确认识到大体积混凝土结构具有坚固耐用、施工效率高、成本低、维护操作简单等优势,是提高土木工程结构稳定性、耐久性的重要方法,希望能通过本文对大体积混凝土结构施工技术的讨论,为其他相似项目施工提供一些参考与借鉴。
关键词:土木工程;大体积混凝土结构;施工技术;裂缝
Abstract
In order to improve the quality and stability of civil engineering structures, this article selects commercial building A in the commercial core area as the object, and analyzes the key points of the application of large volume concrete structure construction technology. By introducing the structure, characteristics, and influencing factors of large volume concrete, understand the application advantages of this structure in civil engineering construction. Subsequently, the actual situation of the project will be elaborated on, including the material ratio of large volume concrete, the temperature of large volume concrete structures, and the key points of construction technology operation. Based on the actual situation of the project, targeted construction strategies for large volume concrete structures will be proposed. Based on the actual construction situation and effect of the project, it is clearly recognized that large volume concrete structures have advantages such as durability, high construction efficiency, low cost, and simple maintenance operation, which are important methods to improve the stability and durability of civil engineering structures. It is hoped that through the discussion of construction technology for large volume concrete structures in this article, some references and inspirations can be provided for the construction of other similar projects.
Keywords: Civil Engineering; Large volume concrete structures; Construction technology; crack
目 录
土木工程中大体积混凝土结构施工技术关键点分析
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摘 要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究目的与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.1.2 国内研究现状
1.3研究方法
第2章 大体积混凝土结构施工技术概述
2.1 大体积混凝土结构
2.2大体积混凝土结构特征
2.3质量影响因素
(1)原材料质量
(2)水化热
第3章 项目概况与施工技术应用关键点
3.1项目概况
3.2 大体积混凝土材料配比
3.3 大体积混凝土结构温度
3.4施工技术实操要点
3.4.1原材料进场检验
3.4.2混凝土拌合
3.4.3混凝土浇筑
3.4.4混凝土振捣
3.4.5混凝土养护
第4章 结论与展望
4.1 结论
4.2 展望
参考文献
致 谢
第1章 绪论
1.1 研究目的与意义
现代化城市建设中土木建筑工程是重要组成元素,当土木工程建设规模扩大,工程结构也越来越复杂,对施工技术提出更高的要求。为了满足土木工程建设施工要求,大体积混凝土结构凭借承载性、稳定性等优势得到业内广泛关注与应用[1]。但是这种建筑结构施工技术的灵活应用存在诸多挑战,特别是大体积混凝土结构的体积大、结构也比较厚实,难免会在施工中出现质量问题。为避免上述问题,土木工程施工中如果选用大体积混凝土结构施工技术,除了要选择技术水平高的施工人员,还要对相应的施工技术进行严格控制,总结技术关键点[2]。如此,有利于提高大体积混凝土结构和土木工程的整体质量,保证建筑项目安全,理论层面也能为现代土木工程建筑的发展提供支持。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
国外关于大体积混凝土结构的应用,最早是在水利工程大坝施工中出现,即1915年在美国爱德华州建成的箭石坝,这是世界上首座高度达到100m以上的混凝土坝箭石坝,只是当时对大体积混凝土没有比较系统的认知,所以大坝的设计、施工有一些限制性因素,坝体后续养护也有大量破坏性裂缝出现[3]。也是由此开始,关注大体积混凝土结构裂缝问题,成为行业的一个重点。后续美国垦务局在分析大坝结构时,先后提出了一系列治理措施,例如装配式预制混凝土块和分缝分块,提出的措施被应用在其他大坝的大体积混凝土结构的施工中,经观察并未发现有贯通性裂缝,为水坝建设施工以及后期项目质量、安全提供了保障。
1955年,Dolmatov.A.P参与位于俄罗斯的克拉斯诺亚尔斯克水电站项目建设,采取冷却水管降低温度,根据该项目施工发现,冷却水管使大坝内的峰值温度有明显下降,而且也因此缓解了裂缝问题,使预埋水管在业内成为一种裂缝防控的可行方法。
自从计算机在国外出现,很多业内学者展开计算机和大体积混凝土结构组合的研究,E.L.Wilson于1968 年研发了有限元仿真程序——DOT-DICE,该程序在分期施工过程中,可以对内部温度场进行模拟,经德沃夏克坝项目施工验证了该程序在温度场模拟中的可行性。Hiroki为有效应对大体积混凝土结构施工中出现的裂缝,2018年提出了理论计算法,并在试验中展开关于“温度变化是否影响混凝土材料参数”的研究,试验中先后测验了混凝土抗拉强度、热学性能参数,认为抗拉强度和时间有直接关系,并整理了估算公式和针对大体积混凝土结构抗拉强度的检测方法,为该结构在土木工程中的高质量应用奠定了基础。
1.1.2 国内研究现状
我国关于大体积混凝土结构的研究相比于其他国家起步较晚,最早追溯到二十世纪50年代,水工结构专家朱伯芳对水工大体积混凝土进行研究中,提出了整套温度控制理论,并探究复杂状态下大体积混凝土结构温度应力是否出现变化、水泥水化后绝对温升与混凝土入模温度的影响,为现如今大体积混凝土结构测算、施工等打下了基础。
陈智勇(2021)以厦门SM商业城(三期)项目为例,探究地下室这一空间施工中超大体积混凝土的施工技术。因为该项目的地下通道和地下车库相连,所以在通道施工中,三期一侧依然在主体结构施工,也因此增加了暗挖通道连接口部位的施工难度。针对该问题,采取复合式衬砌工艺,并在初期支护阶段应用钢筋网、喷射混凝土以及工字钢架联合支护的方式,二衬选用防水的钢混结构,解决了渗漏问题。
于振,付新超,赵有平,等(2021)对超深基坑钢栈桥工程施工中,应用的超厚底板大体积混凝土展开浇筑施工组织技术的探究,结合项目实际编制施工方案,实现了钢栈桥和房建工程的结合。
宫宝军,华建飞(2022)在“大体积混凝土结构温控防裂技术研究与应用”中,专门针对大体积混凝土结构,提出温度控制防裂技术的应用要点,为预防温度裂缝提供借鉴。
池福军(2024)选择应用跳仓法,对超长大体积混凝土结构进行施工,从原材料选择、混凝土配比与温控、施工缝构造、大体积混凝土施工、施工验收等方面,阐述跳仓法优势,也为今后相关单位使用此方法开展施工提供参考。
李杰锋(2024)采用虚拟仿真技术,从混凝土结构裂缝、收缩变形、温度应力等维度进行物理场数值模拟,构建流变模型,为土木工程混凝土结构施工提供了理论和实践方面的借鉴。
综上,通过国内外已有的研究成果,土木工程中的大体积混凝土结构施工中选择并熟练应用施工技术非常重要。但考虑到现有研究成果中关于土木工程的内容仍然比较有限,所以此次分析选择位于商业核心区的商业建筑(下文简称“A建筑”)展开分析,总结大体积混凝土结构施工技术关键点。
1.3研究方法
(1)案例分析法。结合A建筑实际情况,探讨大体积混凝土结构特征、质量影响因素,结合项目实际总结施工技术关键点。
(2)资料研究法。此次研究过程中使用知网、万方以及百度文库等检索了关于大体积混凝土结构的资料,为此次研究提供借鉴。
第2章 大体积混凝土结构施工技术概述
2.1 大体积混凝土结构
大体积混凝土是现代土木工程的施工中是一种比较常见的结构,其中大体积混凝土根据我国《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018,是指“混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土,称之为大体积混凝土[4]。”在此基础上土木工程的施工中形成的结构即为大体积混凝土结构。
要想在施工中获得满意的施工效果,施工人员必须对项目区域内的环境、混凝土浇筑过程、温度变化条件进行监测。结合土木工程实际,水泥材料、水发生接触后,会有水化热反应形成,该反应释放出热量。鉴于混凝土结构本身有一些缺陷,所以大体积混凝土结构应力高,这也对施工技术、材料等提出高要求。
2.2大体积混凝土结构特征
(1)体积大。这是大体积混凝土结构的关键特征,而且在浇筑混凝土时同样体现出体积大的特点,导致后续养护和普通混凝土有区别。
(2)温控实施难度高。借鉴大体积混凝土结构的施工经验,发现在凝固、硬化两个阶段有热量产生,若控制不及时会在结构内外产生温差,在温度应力的作用下形成裂缝。所以,大体积混凝土结构在土木工程的施工中温度控制非常关键[5]。
(3)控制收缩应力。土木工程施工中,大体积混凝土的硬化产生收缩,若收缩应力的控制不及时便会形成裂缝。特别是混凝土初凝环节,也会有较大的收缩应力,必须加以控制。
(4)施工技术要求高。大体积混凝土结构现场施工期间,一方面需严格按操作规程进行,另一方面还需合理配置材料、加强温控,保证大体积混凝土施工有序进行。
(5)投入高额成本。大体积混凝土结构在现场的施工难度大,人工、材料需要较大的成本,加之施工过程可能形成裂缝,也需要额外投入加固与维修等的资金,导致整体成本增加。
(6)长施工周期。鉴于大体积混凝土硬化、固化两个环节速度较缓,加之养护所需时间长,从而延长了整体施工周期。
(7)质控难度高。大体积混凝土结构具有特殊的性质,增加了质控工作的实施难度。施工人员需要对大体积混凝土每一项指标进行检测,保证结构质量符合规范。
2.3质量影响因素
大体积混凝土结构施工中有众多影响因素,其中温度变化最为常见,这是指大体积混凝土施工中结构内外温差过大,导致结构强度受到影响,从而形成裂缝,此质量问题也会影响土木工程整体质量,缩短使用寿命[6]。从这一点切入尝试分析所有可能对大体积混凝土结构质量造成影响的因素,主要有两点:
(1)原材料质量
第一,个别单位在组织土木工程的施工中,盲目追求建设效率与效益,商用混凝土的生产环节不会过于严格的要求材料配比,导致混凝土质量下降。针对这一点,为保证混凝土质量,配比环节严格遵循规范十分必要,检查大体积混凝土结构所有材料比例能满足要求,使混凝土性能、强度等指标的优势发挥到最大。若配比不合理,必然会在混凝土硬化阶段形成裂缝,而且也会对外界温湿度变化表现出较大的敏感性。
第二,材料质控不严格,也会影响混凝土质量。例如砂石、水泥均是组成混凝的核心成分,质量的稳定性差会直观影响混凝土的性能。若原材料在前期运输、现场储存两个环节未严格管理,导致杂质、湿度增加等问题,同样会引发混凝土质量缺陷。
第三,个别单位主要考虑减少成本,主观层面减少材料的检验频率,从而在此环节给材料后期的使用埋下风险。与此同时,材料质量监管不到位,即使材料自身并不存在问题,同样可能会引起因其他问题面临质量隐患。
(2)水化热
借鉴当前大体积混凝土结构的施工经验,比较常见的质量影响因素的水化热,而且一旦面临水化热问题,混凝土应力、结构以及内部温度分布等均会出现波动。导致水化热的原因是胶凝材料与水之间形成了水化反应,并因此释放出热量,在此期间因形成了化学键,所以混凝土强度也会不断下降[7]。对比普通混凝土,水化热问题更高频率的发生于大体积混凝土结构中。这主要是因为大体积混凝土结构本身尺寸大,体积和表面积比例小,热量全部集中在结构内不能及时散发。当热量大量累积,混凝土内部温度骤然升高,出现了内外温差[8]。
一段结构内外温差悬殊,势必会有温度应力形成,当这种应力大于抗拉强度,便会形成裂缝。结构裂缝的出现,一方面会降低大体积混凝土结构美观性,另一方面也会快速水分渗透,使钢筋以较快的速度遭到腐蚀,缩短大体积混凝土结构使用寿命,降低了承载力。综上,土木工程的施工中,大体积混凝土结构必须控制水化热。
第3章 项目概况与施工技术应用关键点
3.1项目概况
A建筑的位置在所在城市的核心商务区,基本信息见表3.1。该项目现场施工选择应用大体积混凝土结构,为全面提升整体施工质量,现就A建筑现场施工实际,总结大体积混凝土结构施工技术的关键点。
表3.1 A建筑基本信息
项目 信息
总用地面积 8500㎡
总建筑面积 4.2万㎡
层数结构 地下2层+地上15层
地下2层 停车场及设备用房
地上15层 1-5层:商业裙楼6-15层:办公塔楼和屋顶花园
建筑高度 68m
建筑结构体系 大体积混凝土结构
抗震设防烈度 7度
设计使用年限 50年
结构设计 基础形式 筏板基础结合预应力管桩
持力层 中风化花岗岩
桩径 800mm
有效桩长 25m
单桩承载力特征值 4500kN
主体结构 框架柱 C50混凝土
截面尺寸 800×800mm~1200×1200mm
混凝土强度等级 C40-C35
图3.1 大体积混凝土结构施工技术流程
3.2 大体积混凝土材料配比
A建筑为大体积混凝土结构,观察施工过程发现存在水化热现象,并因此形成了温度裂缝。所以,施工人员为解决该问题,着手对配合比进行优化设计。该项目混凝土的原材料如下:(1)PO42.5级硅酸盐水泥;(2)Ⅱ级粉煤灰;(3)5~31.5mm 级配碎石;(4)0~5mm 机制砂,且机制砂的细度模数是2.9;(5)聚羧酸高性能减水剂,型号为HPWR·R[9]。施工现场先后共进行了4组配合比试验,整理试验数据见表3.2。
根据表3.2中整理的试验数据,如果配比中的胶凝材料使用量调整为358kg/m3,粉煤灰掺入量在35%~45% 之间,此时混凝土坍落度、扩展性符合规范。当粉煤灰掺入量开始增多,混凝土性能也不断优化,总结关键原因是粉煤灰本身存在的滚珠效应。但是粉煤灰会降低混凝土强度,掺入量增加至40%~45%,此时混凝土7d抗压强度是4.3MPa,28d抗压强度则下降至6.6MPa[10]。
配比试验中不断优化混凝土性能,提升抗压强度,解决水化热问题,最终在四组方案中选择第三组数据。经测试第三组数据符合大体积混凝土结构的施工要求,且抗压强度有富余,观察得出水化热也比较小,能获得良好施工效果[11]。
表3.2 大体积混凝土材料配比试验(单位:kg)
组别 胶凝材料用量 水泥 粉煤灰 细集料 粗骨料 水
第一组 400 235 155 788 1085 160
第二组 390 229 152 790 1085 160
第三组 390 200 162 790 1085 160
第四组 358 240 133 799 1085 155
3.3 大体积混凝土结构温度
大体积混凝土结构温差是A建筑施工的重要防范内容,以免在施工中出现温度裂缝,施工人员专门对大体积混凝土结构进行了温度分析。温度分析标准为《大体积混凝土施工标准》GB 50496-2018,并参考此标准计算得到绝热温升温度[12]。与此同时,施工人员选用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)保温层,该保温层厚度为3 mm。经计算与观察,发现混凝土浇筑时间已经达到66 h之后,此时的温度为65.12℃,为最大值。升温速率是0.53℃/h[13]。另外观察24 h以内的混凝土表面温度,统计峰值是41.98℃,而75 h内的大体积混凝土结构内外温差,经计算是 24.05 ℃,这与规范中提出内外温差限值(25 ℃)相符,代表选择的第三组配比数值和优化方法能控制温度,并避免降低温度裂缝的形成[14]。
3.4施工技术实操要点
3.4.1原材料进场检验
A建筑现场施工的重要环节之一是对所有进场原材料进行检验,从这个环节发现质量问题可及时联系供应商更换,以免问题材料进入现场,影响大体积混凝土结构的施工质量。该施工技术在正式应用之前,施工人员需要参考A建筑的实际情况,掌握大体积混凝土原材料进场检验的标准,严格按标准实施检验。
混凝土原材料有水泥、砂、水、石和外加剂,此类原材料的质量和最终大体积混凝土结构的质量、性能息息相关[15]。所以,原材料未进场时施工人员就需要对其展开检验。
①水泥。施工人员观察水泥颜色可确定稳定性以及凝结时间,若发现颜色有异常,需及时组织对水泥材料的化学分析,或测试物理性能,保证选购水泥质量和项目要求相符。
②砂石。施工人员根据砂石的批次,仔细查看质量证明文件,并按文件中的内容对照品种、含泥量、粒径、级配等关键指标[16]。随后,施工人员检查砂石的外观,主要有颜色、含杂质量,若发现异常同样要测试物理性能[17]。
③水。作为混凝土原材料中非常关键的一部分,进场检验环节施工人员主要展开水质分析,测试关键指标是否符合要求,例如pH值、氯离子、硫酸盐。经测验水质满足A建筑施工规范,对混凝土质量有保证[18]。
④外加剂。外加剂是大体积混凝土结构施工的重要组成部分,进场检验时对外加剂的质量检验,施工人员需按批次查看质量证明文件,了解A建筑使用外加剂种类、掺加量、性能指标等关键指标的规范性[19]。若有异常,同样可采用化学分析或者是测试物理性能的方式加以验证。
基于以上对混凝土原材料进场检验的要求,A建筑在此环节主要采取宏、微观检验的方法。宏观检验要求施工人员以目视、触摸、量化检测的方式,判断原材料质量。微观检验相比宏观检验更深入,选择原材料检验样品,采用化学分析法、光学显微镜检验法、电子显微镜观测法,均能得到原材料质量[20]。
3.4.2混凝土拌合
鉴于A建筑中的地下室空间面积有限,而且混凝土浇筑量不大,所以现场主要准备了2 台搅拌机,支持在施工现场临时拌合,以保证混凝土的及时供应。考虑到混凝土质量、现场施工效率等因素,施工人员在拌和混凝土时采取精细化管理方法。
(1)混凝土所有原材料按照试验设计选择的第三组数值进行配比,并精准投料。此环节施工人员在称重时必须精准控制砂石料的重量,要求偏差不超过10kg,而水泥、粉煤灰重量偏差不超过5kg,减水剂偏差要在50g以内[21]。采用高精度计量方法,可保证混凝土配比和设计配比相同,增强混凝土在施工中的质量稳定性。
(2)拌合混凝土的时间要达到 60s以上,确保胶凝材料完全包住骨料,以及混凝土的均匀性、一致性。
(3)施工人员在混凝土出料时,马上测试坍落度,要求合理的坍落度为160~200 mm。
3.4.3混凝土浇筑
A建筑对混凝土浇筑提出了分层浇筑、分区浇筑两项要求,其中分层浇筑最佳控制是200~300 mm,有利于增强混凝土整体密实性,而分区浇筑则要控制好宽度,最佳范围是2.0~3.0 m,为施工管理以及大体积混凝土结构的质量控制提供帮助。大体积混凝土浇筑方法如图3.2。
正式浇筑混凝土过程中,施工人员需从以下几个方面做好准备:
(1)提前在模板上洒水,以达到湿润的效果,而且湿润后模板还能和混凝土保持亲密的接触,以免模板过于干燥出现跑、漏浆问题[22]。
(2)安装模板与钢筋后,施工人员仔细查看安装质量,要求模板稳定且没有变形的迹象,钢筋安装的位置精准,不会发生偏移。与此同时,规范性的检查还能有效消除安装质量隐患可能造成的影响,保证大体积混凝土结构施工中的浇筑质量。
(3)浇筑混凝土期间,施工人员必须严格控制落料高度,最高为2.0 m,以免落料高度超出标准出现混凝土离析的问题,并因此降低混凝土均匀性以及强度[23]。这就需要施工人员按照实际使用最适合的浇筑方法,A建筑施工中的混凝土浇筑环节用到溜槽和串筒,有效控制了落料高度。
(4)混凝土浇筑过程不能中断,分层浇筑环节,施工人员观察下层混凝土,要求在未初凝时浇筑上层混凝土,如此便可防止出现层间冷缝,而且也能增强混凝土耐久性。
(5)浇筑过程中时刻观察混凝土表面,如果有沁水问题,施工人员马上采取紧急处理措施。根据大体积混凝土结构整体的坡向方向,经汇集后施工现场形成了集水坑,施工人员观察并确认汇水深度达到20 mm 以上,此时可操作抽水泵将其抽出。如此可以维持混凝土表面干燥性,并且有效规避水分的影响[24]。
图3.2 大体积混凝土浇筑方法
3.4.4混凝土振捣
大体积混凝土结构施工进行到振捣阶段,施工人员根据不同部位选择设备。其中常规部位混凝土振捣,采用插入式振捣棒(Ф50 mm),该设备能增强振捣的密度。钢筋密度高的部位,鉴于空间本身比较受限,所以A建筑选择插入式振捣棒(Ф30 mm)。振捣施工过程中,为保证作业效果,现场设置振捣点时,主要布置在斜坡顶部、中部、坡脚三个位置,使混凝土每个部位的振捣都能符合要求[25]。另外,施工人员在下层混凝土中插入振捣棒,要求插入深度大于50 mm,很好的消除了层间冷缝(如图3.3)。
图3.3混凝土层间冷缝
开始振捣后,施工人员对现场布设的所有振捣点,严格控制每个点的振捣时间达到30 s以上。观察振捣过程中混凝土情况,如果振捣点表面已经有明显的泛浆状况,而且无气泡冒出,代表此时混凝土经振捣后密度已经达到要求。
混凝土振捣还需保证均匀性,要求施工人员控制振捣点之间的距离,具体需要参照振捣棒作用半径,振捣点间距需小于1.4倍,而振捣棒、模板的间距查验标准则是小于0.5倍。当混凝土振捣进行到钢筋密集度比较高的区域,施工人员需重点查看钢筋、预埋件等,严禁因碰撞造成偏移。如此能进一步提升混凝土振捣质量,增强大体积混凝土结构稳定性。
混凝土的浇筑已经进行到顶部后,此时施工人员需重点查看大体积混凝土表面,其一是要做好收光,其二则是要消除表面的裂缝。为做到这两点,施工人员在混凝土初凝之前,以木抹子对混凝土表面进行了2遍以上的抹压处理。查看混凝土表面,抹压后的表面平整、光滑,有利于提升大体积混凝土结构最终的成型效果,以及结构稳定性、耐久性。
3.4.5混凝土养护
A建筑大体积混凝土结构施工中进行到养护阶段,此环节至关重要,很大程度上决定了工程施工质量。通过科学合理的养护管理,使混凝土硬化环节能达到规定的强度以及耐久性。
(1)养护环节施工人员尽可能的减少水化热,延迟放热高峰形成时间。具体在养护施工环节,A建筑以粉煤灰代替了一些水泥,这主要考虑到粉煤灰这一材料的水化反应不快,可以达到推迟放热高峰的目的。另外,A建筑养护环节还额外加入了外加剂,以此减少水泥、水两个用量,还能对水化热进行有效控制。因此项目施工时间在夏季,所以现场施工中提出了一系列降温措施,包括冰水拌合混凝土、在砂石料场放置遮阳设施、混凝土输送管道以冷水覆盖,很好的控制了出机、入模时的混凝土温度。
(2)对大体积混凝土结构进行保温、保湿养护,其主要目标是增强温度的稳定性,以免结构内外温差过于悬殊导致裂缝。其中A建筑对保湿养护的措施是在硬化时控制水分,以免水分不足形成裂缝。养护时间要求达到14 d以上,施工人员根据现场混凝土强度、环境可随时调整。
(3)养护过程中A建筑施工现场在混凝土表面覆盖了塑料薄膜,薄膜上有大量小孔,以保证透气性,避免混凝土湿度高形成裂缝或者被腐蚀。
(4)养护阶段A建筑采用分层分段法,前期混凝土振捣的分层振捣很好的增强了密实度,配合分层分段养护方法,使水化热能以最快的速度消散,降低温度裂缝发生率。要想提高混凝土密实度,建议在养护阶段进行二次振捣,此方法也能优化混凝土抗裂性。
(5)借鉴现有的大体积混凝土结构养护经验,施工人员在此环节需测量混凝土温度。以定期测温的方式,及时发现混凝土温度异常,以免温度不符合标准形成质量隐患。
(6)组织养护过程中,混凝土的检测、维护必不可少。施工人员需对混凝土温湿度、表面质量等进行检查,要求养护阶段的混凝土在养护阶段能始终保持在最佳条件。如果养护阶段发现裂缝、颜色异常等问题,可以马上修复,确保大体积混凝土结构的施工质量。
第4章 结论与展望
4.1 结论
本文以A建筑为背景,分析土木工程中大体积混凝土结构施工技术关键点。介绍大体积混凝土结构以及该施工技术的特征、影响因素,结合A建筑实际情况总结各个环节的施工要点,说明大体积混凝土结构施工技术的重要性,
根据A建筑施工的分析,得出如下结论:
(1)前期确定混凝土材料配比时组织试验,经四组对比,得出最佳混凝土材料配比参数为:胶凝材料用量390kg,水泥200kg,粉煤灰162kg,细集料790kg,粗骨料1085kg,水160kg。经验证此配比符合预期。
(2)混凝土原材料进场检验采用宏观与微观检验两种方法,确定A建筑施工选择的所有原材料质量达标,无质量问题。
(3)浇筑混凝土时现场准备2台搅拌机,并进行精细化管理。根据选定的混凝土原材料配比方案,设置砂石料、水泥和粉煤灰、减水剂的秤量偏差依次是小于10kg、5kg、50g,拌合时间大于60s,坍落度160~200 mm。
(4)混凝土振捣阶段采用Ф30 mm、Ф50 mm两种振捣棒,插入深度在50mm以上,经现场施工效果验证消除了层间冷缝。
(5)养护管理环节A建筑将部分水泥替换为粉煤灰,增加了外加剂,减少了水泥和水的用量。施工现场采取降温措施,对出机、入模时的混凝土温度进行了有效控制。另外,养护环节应用分层分段法,配合混凝土的分层振捣快速消散了水化热,并有效防止形成裂缝。
4.2 展望
本文对A建筑的大体积混凝土结构的施工进行总结分析,鉴于时间比较有限,所以难免会有一些不足。
(1)A建筑现场建筑施工期间,因施工周期较长,所以所采集的数据并未精确到更低,所以相关数据可能会有误差。
(2)因为大体积混凝土结构较大,所以对施工技术关键点的分析考虑到的影响因素不能做到更全面,而且该结构比较复杂,可能存在的影响因素更多。
(3)大体积混凝土在施工中相关参数的峰值更多是在混凝土养护早龄期出现,增加了施工人员的工作量。
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