大體積混凝土的施工工藝

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大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等，其主要特點(diǎn)是體積大，表面小，水泥水化熱釋放較集中，內(nèi)部溫升較快。當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用，所以必須從根本上加以分析，來保證施工的質(zhì)量。

　　大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度的不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫3種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害性較嚴(yán)重。而深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)斷面，也有一定危害性。表面裂縫一般危害性較小，但也影響外觀質(zhì)量。出現(xiàn)裂縫并不是絕對(duì)地影響結(jié)構(gòu)安全，它有一個(gè)最大允許值。處于室內(nèi)正常環(huán)境的一般構(gòu)件最大裂縫寬度≤0.3毫米；處于露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境的構(gòu)件最大裂縫寬度≤0.2毫米。對(duì)于地下或半地下結(jié)構(gòu)，混凝土的裂縫主要影響其防水性能。一般當(dāng)裂縫寬度在0.1～0.2毫米時(shí)，雖然早期有輕微滲水，但經(jīng)過一段時(shí)間后，裂縫可以自愈。如超過0.2～0.3毫米，則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中應(yīng)盡量避免超過0.3毫米貫穿全斷面的裂縫。如出現(xiàn)這種裂縫，將大大影響結(jié)構(gòu)的使用，必須進(jìn)行化學(xué)灌漿加固處理。

　　大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，一方面是混凝土內(nèi)部因素：由內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的；另一方面是混凝土的外部因素：結(jié)構(gòu)的外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束，阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強(qiáng)度較大，但抗拉能力卻很小，所以溫度應(yīng)力一旦超過混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內(nèi)，一般不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，但卻對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性有所影響，因此必須予以重視和加以控制。而產(chǎn)生裂縫的主要原因有水泥水化熱、外界氣溫變化和混凝土的收縮等造成。如何控制這幾方面對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的影響呢？

　　一、大體積混凝土的配合比設(shè)計(jì)

　　1.水泥的選用：應(yīng)盡量選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥，優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。

　　2.粗細(xì)骨料：粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配，細(xì)骨料宜采用中砂。大體積混凝土在保證混凝土強(qiáng)度及坍落度要求的前提下，應(yīng)提高摻合料及骨料的含量，以降低單方混凝土的水泥用量。

　　3.減水劑：為滿足和易性和減緩水泥早期水化熱發(fā)熱量的要求，宜在混凝土中摻入適量的緩凝型減水劑。除加入減水劑外，有些混凝土還要根據(jù)需要加入其他外加劑，如引氣劑、膨脹劑、泵送劑等。4.除以上3點(diǎn)外，還要適當(dāng)降低原材料的溫度。

　　二、大體積混凝土的澆筑與振搗

　　澆筑方案，除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實(shí)完畢外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、預(yù)埋管道和地腳螺栓的留設(shè)、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響，常采用的方法有以下幾種：

　　1.全面分層。即在第一層全面澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時(shí)應(yīng)使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。這種方案適用于結(jié)構(gòu)平面尺寸不太大，施工時(shí)從短邊開始，沿長(zhǎng)邊推進(jìn)比較合適。必要時(shí)可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行澆筑。

　　2.分段分層?；炷翝仓r(shí)，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數(shù)較多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆筑。這種方案適用于單位時(shí)間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少，結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長(zhǎng)度較大的工程。

　　3.斜面分層。要求斜面坡度不大于1/3，適用于結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度大大超過厚度3倍的情況?；炷翉臐仓酉露碎_始，逐漸上移?；炷恋恼駬v也要適應(yīng)斜面分層澆筑工藝，一般在每個(gè)斜面層的上、下各布置一道振動(dòng)器。上面的一道布置在混凝土卸料處，保證上部混凝土的搗實(shí)。下面一道振動(dòng)器布置在近坡腳處，確保下部混凝土密實(shí)。隨著混凝土澆筑的向前推進(jìn)，震動(dòng)器也相應(yīng)跟上。

　　三、混凝土的溫控措施

　　1.水化熱溫升控制措施

　　混凝土升溫時(shí)間較短，根據(jù)工程實(shí)踐，一般在澆筑后的二至三天內(nèi)，混凝土彈性模量低、基本處于塑性與彈塑性狀態(tài)，約束應(yīng)力很低。當(dāng)水化熱溫升至峰值后，水化熱能耗盡，繼續(xù)散熱引起溫度下降，隨著時(shí)間逐漸衰減，延續(xù)10余天至30余天。作為工程預(yù)控指標(biāo)，可采取保溫與降溫措施的有：1）采用冰水配制混凝土，或混凝土廠址配置有深水井，采用冰涼的井水配置；2）粗細(xì)骨料均搭設(shè)遮陽(yáng)棚，避免日光曝曬；3）選用低水化熱的P.O.普硅水泥，并利用摻合料減少水泥單方用量。

　　2.混凝土拆模時(shí)，混凝土的溫差不超過20℃。其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。

　　3.采用內(nèi)部降溫法降低混凝土內(nèi)外溫差。內(nèi)部降溫法是在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管，通入冷卻水，降低混凝土內(nèi)部最高溫度。冷卻在混凝土剛澆筑完時(shí)就開始進(jìn)行，還有常見的投毛石法，均可有效控制因混凝土內(nèi)外溫差而引起的混凝土開裂。

　　4.保溫法是在結(jié)構(gòu)外露的混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料（如草袋、鋸木、濕砂等），在緩慢的散熱過程中，使混凝土獲得必要的強(qiáng)度，以控制混凝土的內(nèi)外溫差小于20℃。

　　大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)與措施直接關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能，如何采取更好的方法來降低混凝土的水化熱，摻和料的用量該如何控制，混凝土原材料的溫度是否可以再降低？這些都有待于在施工實(shí)踐中進(jìn)一步積累經(jīng)驗(yàn)，采取有效措施，使大體積混凝土澆筑中出現(xiàn)的開裂問題能得到更好的解決。
 
 

工作，固定鋼束的井字架位置不準(zhǔn)確或不按照規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)定的間距布設(shè)，必然造成鋼束位置與設(shè)計(jì)不符、有的還會(huì)在曲線變化段產(chǎn)生急彎（半徑太?。┗蚩椎谰植科钸^大。目前仍有小部分隊(duì)伍使用人工進(jìn)行穿束，尤其對(duì)多根鋼絞線的長(zhǎng)束重量很大，人工穿束費(fèi)時(shí)費(fèi)力，容易造成工人轉(zhuǎn)動(dòng)鋼束穿進(jìn)，使鋼絞線互相纏絞在一起。**市某快速干道（高架橋）工程四標(biāo)段共有九聯(lián)連續(xù)梁，施工時(shí)固定鋼束用的井字架間距為1米，梁高1.6米，因此豎彎變化量不大，間距滿足要求，但是施工時(shí)由于工人工作不認(rèn)真使井子架坐標(biāo)不準(zhǔn)確，并且采用人工穿束，束長(zhǎng)在100米到120米不等。張拉時(shí)發(fā)現(xiàn)大部分鋼束的伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值不符（有的比理論值少11%），張拉過程中經(jīng)常聽到內(nèi)部鋼束纏絞在一起后被拉開的聲音，當(dāng)時(shí)立即對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢定，在設(shè)備沒有問題的情況下設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位和施工單位開始對(duì)問題進(jìn)行分析，其中鋼絞線計(jì)算伸長(zhǎng)值時(shí)采用實(shí)測(cè)彈性模量，μ、κ取值按規(guī)范推薦值。 設(shè)計(jì)單位對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新驗(yàn)算，最后確定在保證張拉力的情況下，伸長(zhǎng)值誤差保證在12%以內(nèi)，無(wú)疑降低了結(jié)構(gòu)安全系數(shù)。

　　沈大高速公路蘇家屯互通立交D匝道為4孔一聯(lián)的曲線連續(xù)梁，梁長(zhǎng)220米，曲線半徑55米，因此鋼束既有平彎又有豎彎，井字架按照50cm間距布設(shè)而且坐標(biāo)準(zhǔn)確，采用人工配合機(jī)械穿束（將鋼絞線束固定在一個(gè)錐形的牽引裝置上，用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引錐形牽引裝置），在廣州南部快速路工程14標(biāo)馬克特大橋2聯(lián)100米連續(xù)梁施工中，同樣使用以上方法，由于特別注意控制孔道坐標(biāo)和孔道線形圓順，并且很好的避免了鋼絞線間的互相纏絞，張拉過程中以上兩項(xiàng)工程鋼束伸長(zhǎng)值均滿足要求。

　　二、預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉

　　1、張拉控制應(yīng)力與伸長(zhǎng)值 ： 張拉控制應(yīng)力能否達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定值直接影響預(yù)應(yīng)力效果，因此張拉控制應(yīng)力是張拉中質(zhì)量控制的重點(diǎn)，張拉控制應(yīng)力必須達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定值，但是不能超過設(shè)計(jì)規(guī)定的最大張拉控制應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力值過大，超過設(shè)計(jì)值過多，雖然結(jié)構(gòu)抗裂性較好，但因抗裂度過高，預(yù)應(yīng)力筋在承受使用荷載時(shí)經(jīng)常處于過高的應(yīng)力狀態(tài)，與結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫時(shí)的荷載接近，往往在破壞前沒有明顯的預(yù)兆，將嚴(yán)重危害結(jié)構(gòu)的使用安全。因此為了準(zhǔn)確把握預(yù)應(yīng)力的施加情況，以應(yīng)力控制方法張拉時(shí)必須以伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核。因此能夠提供準(zhǔn)確的理論伸長(zhǎng)值顯得尤為重要，必須對(duì)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）中理論伸長(zhǎng)值的計(jì)算有個(gè)正確理解：

　?、兕A(yù)應(yīng)力孔道坐標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求、曲線孔道圓順的情況下，孔道局部偏差和預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁間的摩擦系數(shù)對(duì)理論伸長(zhǎng)值大小的影響不大，均可按照規(guī)范取中值。

　?、阡摻g線的彈性模量Ep取值對(duì)理論伸長(zhǎng)值大小的影響較大，應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)值進(jìn)行計(jì)算。

　?、跮的取值：計(jì)算平均張拉力時(shí)應(yīng)按照孔道長(zhǎng)度計(jì)算，計(jì)算伸長(zhǎng)值時(shí)L的取值應(yīng)加上錨墊板至工具夾片的前端的距離。另外在比較理論伸長(zhǎng)值與實(shí)際伸長(zhǎng)值時(shí)應(yīng)以初應(yīng)力到控制應(yīng)力部分的值為準(zhǔn)進(jìn)行比較，因?yàn)閺牧愕匠鯌?yīng)力的伸長(zhǎng)值是推算的，并且測(cè)量次數(shù)多，產(chǎn)生累積誤差較大。

　　2、模板支架的影響：由于施加預(yù)應(yīng)力，砼必然產(chǎn)生彈性變形，同時(shí)產(chǎn)生軸向變形和上下方向的撓曲。張拉時(shí)如果約束其軸向收縮和撓曲，就會(huì)使砼產(chǎn)生預(yù)想不到的裂縫，重則出現(xiàn)質(zhì)量事故。因此，張拉前必須拆除對(duì)梁體軸向收縮有約束作用的梁側(cè)模板，拆除支座周圍對(duì)活動(dòng)支座在順橋方向的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)、以及對(duì)固定支座的旋轉(zhuǎn)有約束作用的模板和支架。我們對(duì)廣州南部快速路工程14標(biāo)馬克特大橋2聯(lián)100米連續(xù)梁張拉前后梁長(zhǎng)進(jìn)行觀測(cè)，結(jié)果表明每米梁長(zhǎng)約縮短0.2mm.鑒于以上實(shí)踐，如果不拆除各種約束，很可能造成梁體局部裂縫或支座變形。其中在廣東東莞某高架橋120m連續(xù)梁施工中，由于張拉預(yù)應(yīng)力前支座周圍鋼底模未拆除，張拉后發(fā)現(xiàn)底模板大部分變形，固定盆式支座發(fā)生側(cè)翻。

　　3、張拉要點(diǎn)：

　?、?gòu)埨樞颍簭埨樞驊?yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行，若設(shè)計(jì)沒有規(guī)定應(yīng)避免使構(gòu)件截面呈過大的偏心受力狀態(tài)，不使構(gòu)件邊緣產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力。尤其對(duì)曲線橋梁更應(yīng)注意，張拉時(shí)不能使曲線梁內(nèi)、外邊緣產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，而使梁腹產(chǎn)生裂縫。張拉時(shí)必須先張拉靠近截面形心的鋼束，如果有多排鋼束，必須對(duì)稱進(jìn)行。

　?、趶埨L(zhǎng)度：連續(xù)梁鋼束長(zhǎng)度較大，提倡兩端同時(shí)張拉。如果設(shè)備不足，可先固定一端、張拉另一端，然后再?gòu)埨潭ǘ搜a(bǔ)足應(yīng)力。尤其對(duì)曲線預(yù)應(yīng)力筋更應(yīng)如此。一端張拉時(shí)，雖然張拉端達(dá)到了控制應(yīng)力，但由于孔道長(zhǎng)度大，導(dǎo)致鋼束轉(zhuǎn)角θ增大，摩擦力增大，使得預(yù)應(yīng)力由張拉端向固定端逐漸減小，固定端附近預(yù)應(yīng)力明顯不足。**市某快速干道（高架橋）工程120米預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁采用一端張拉，另一端扎花錨固于梁體內(nèi)，張拉時(shí)伸長(zhǎng)值不能滿足要求，主要原因在于孔道摩阻損失太大（受孔道轉(zhuǎn)角θ值太大和孔道長(zhǎng)度的影響）。一端張拉長(zhǎng)束鋼絞線的做法是失敗的，一方面，一旦出現(xiàn)事故（如斷絲等）將很難處理；另一方面，由于鋼束給結(jié)構(gòu)施加的預(yù)應(yīng)力不足，危害結(jié)構(gòu)使用安全。

　　4、斷絲、滑絲的處理：施工過程中，由于操作失誤或千斤頂壓力不準(zhǔn)確或錨具安裝誤差、夾片質(zhì)量差等原因，有時(shí)會(huì)發(fā)生斷絲和滑絲的情況，當(dāng)斷絲或滑絲數(shù)不超過規(guī)范值時(shí)，可采用超張拉方式補(bǔ)足應(yīng)力，若超過規(guī)范值必須卸錨，更換鋼束。對(duì)此處理時(shí)必須慎重，必須質(zhì)量和安全。

　?。?）、補(bǔ)足應(yīng)力處理：根據(jù)斷絲數(shù)確定應(yīng)力損失值，通過提高其它鋼絲應(yīng)力補(bǔ)足斷絲造成的應(yīng)力損失，但在任何情況下都不得使鋼絞線應(yīng)力達(dá)到0.8Rb，否則必須更換鋼束。

　?。?）、更換鋼束的處理方法：

　?、?、絲束放松。將千斤頂按張拉狀態(tài)裝好，并將鋼絲在夾盤內(nèi)楔緊。一端張拉，當(dāng)鋼絲受力伸長(zhǎng)時(shí)，錨塞稍被帶出。這時(shí)立即用鋼釬卡住錨塞螺紋（鋼釬可用φ5mm的鋼絲、端部磨尖制成，長(zhǎng)20～30cm）。然后主缸緩慢回油，鋼絲內(nèi)縮，錨塞因被卡住而不能與鋼絲同時(shí)內(nèi)縮。如千斤頂行程不夠可如此反復(fù)進(jìn)行至錨塞退出為止。然后拉出鋼絲束更換新的鋼絲束和錨具。

　?、凇胃z單根補(bǔ)拉。將滑進(jìn)的鋼絲楔緊在卡盤上，張拉達(dá)到應(yīng)力后頂壓楔緊。

　?、?、人工滑絲放松鋼絲束。安裝好千斤頂并楔緊各根鋼絲。在鋼絲束的一端張拉到鋼絲的控制應(yīng)力仍拉不出錨塞時(shí)，打掉一個(gè)千斤頂卡盤上鋼絲的楔子，迫使1~2根鋼絲產(chǎn)生抽絲。這是錨塞與錨圈的錨固力就減少了，再次拉錨塞就容易拉出。

　　　　②、水泥漿的水灰比、泌水率、膨脹率和稠度等指標(biāo)符合規(guī)范要求。

　?、?、壓漿前檢查孔道是否暢通。

　　④、壓漿順序正確。按孔道由低向高的順序進(jìn)行。

　?、荨?yán)格控制壓漿壓力和速度。

　?、蕖⒉捎谜婵諌簼{技術(shù)。

　　預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁一般都是作為全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確的建立預(yù)應(yīng)力度極為重要。但是實(shí)際施工中常有由于以上原因造成預(yù)應(yīng)力不足、梁體產(chǎn)生裂縫、支座破壞等問題，因此施工過程中必須嚴(yán)格控制影響預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。