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高層建筑基礎(chǔ)承臺(tái)大體積混凝土的施工及質(zhì)量控制建筑工程論文
摘 要：文章介紹大體積混凝土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因，結(jié)合工程案例詳細(xì)分析大體積混凝土的施工技術(shù)及質(zhì)量控制。
關(guān)鍵詞：建筑工程；基礎(chǔ)承臺(tái)；大體積混凝土；施工；質(zhì)量控制
1 工程案例
某大樓工程建筑面積約17260.2m2（其中地下室面積約為8612.7m2），本工程主體地下3層，主體地上5層。建筑物呈不規(guī)則四邊形，長69.3m，寬47.6m；工程為天然基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層為強(qiáng)風(fēng)化巖層，地基承載力特征值為500kN/m2，為框架抗震墻結(jié)構(gòu)。本工程設(shè)計(jì)標(biāo)高±0.00相當(dāng)于珠基高程25.70m，建筑高度22.7m，地下室天面標(biāo)高為為±0.00，地下3層總高12.9m，首層高4.2m，2層高 3.4m，3層高3.4m，4層高3.4m，5層高3.3m。地下1層4.5m，地下2層4.2m，地下3層4.2m。
2 大體積混凝土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
在進(jìn)行大體積混凝土施工時(shí)，混凝土中產(chǎn)生的水化熱很難散發(fā)，當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度和外界環(huán)境溫度的溫度差大于規(guī)定值后，就會(huì)在混凝土的表面產(chǎn)生裂縫。大體積混凝土結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)如下：
2.1 大體積混凝土的抗拉伸變形能力差。由于大體積混凝土的結(jié)構(gòu)面比較大，施工中使用的水泥量也很大。混凝土澆筑完成后，水泥凝固過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，這些熱能會(huì)不斷的在混凝土中集聚，混凝土內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土的表面就會(huì)出現(xiàn)開裂，使混凝土的抗拉強(qiáng)度降低，并出現(xiàn)嚴(yán)重的滲漏。
2.2 一般情況下，大體積混凝土多在基礎(chǔ)工程中應(yīng)用，而基礎(chǔ)工程中一般配置了比較多的鋼筋。由于混凝土變形模量和鋼筋變形模量差距較大，混凝土凝固過程中有可能導(dǎo)致鋼筋表面出現(xiàn)輻射性裂縫。
2.3 混凝土在凝固過程會(huì)有水化熱產(chǎn)生，并且因水化熱造成的溫度應(yīng)力會(huì)對混凝土結(jié)構(gòu)造成長期的影響，并且上部混凝土結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生比較大的應(yīng)力，在這些應(yīng)力的影響下，會(huì)因?yàn)槔瓚?yīng)力過大出現(xiàn)裂縫。
2.4 由于混凝土為非均質(zhì)材料，在混凝土硬化過程中，會(huì)出現(xiàn)不均勻的體積變化。例如，混凝土中骨料出現(xiàn)的收縮也許會(huì)比較小，而水泥石產(chǎn)生的收縮也許會(huì)很大，這些因素都導(dǎo)致混凝土的變形不夠均勻。也正是由于這些不均勻的變形，使得混凝土硬化過程中會(huì)有約束力出現(xiàn)，導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫。
3 混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因
在大體積混凝土施工過程中，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)裂縫的原因有很多，但是總的來說主要有兩方面因素：一方面是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形造成的裂縫，另一方面是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)荷載引起的裂縫。
3.1 水化熱裂縫。調(diào)查顯示，混凝土因不均勻沉降變形、收縮變形、溫度應(yīng)力影響出現(xiàn)裂縫的概率為82%，而結(jié)構(gòu)荷載所造成的裂縫只有18%。其中因溫差產(chǎn)生的裂縫尤為嚴(yán)重，不管是橋梁結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)、還是水工結(jié)構(gòu)，都有溫度裂縫存在。而水泥凝固過程中釋放的水化熱無法擴(kuò)散是造成裂縫出現(xiàn)溫度的一個(gè)關(guān)鍵因素。計(jì)算證明，水泥水化產(chǎn)生的熱量會(huì)使混凝土的內(nèi)部溫度升高至35℃～40℃，再加上混凝土澆筑過程中所產(chǎn)生的溫度，大體積混凝土的內(nèi)部溫度會(huì)升高至55℃～80℃。在劇烈的溫度應(yīng)力影響下，混凝土表面不可避免地會(huì)出現(xiàn)裂縫。
3.2 混凝土收縮變形。大體積混凝土收縮變形主要有干縮變形、硬化收縮變形和塑性收縮變形�；炷猎谀虝r(shí)，有很大一部分的水分會(huì)流失掉，從而造成收縮變形。一般澆筑完混凝土后，會(huì)在5h～15h 內(nèi)終凝，這段時(shí)間內(nèi)，水泥水化反應(yīng)劇烈，水分快速蒸發(fā)，出現(xiàn)嚴(yán)重的收縮、失水情況，致使混凝土的表面出現(xiàn)了大量形狀不規(guī)則的裂縫。
3.3 環(huán)境的濕度和溫度。在澆筑混凝土?xí)r，施工環(huán)境也會(huì)對水泥水化熱造成嚴(yán)重的影響。當(dāng)外界溫度比較高時(shí)，混凝土澆筑完成后的溫度也較高，當(dāng)外界環(huán)境溫度較低時(shí)，混凝土澆筑完成后表面的溫度會(huì)快速降低，而混凝土內(nèi)部溫度依然較高。由于內(nèi)外部溫差大，就會(huì)導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫。在澆筑時(shí)，澆筑的溫度、水泥水化熱、散熱速度都會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)裂縫。為了防止出現(xiàn)溫度裂縫，首先要解決混凝土內(nèi)部和外部環(huán)境之間的溫度差。
4 大體積混凝土的施工技術(shù)
本工程采用商品混凝土，商品混凝土由專業(yè)攪拌站提供�；炷辆從龝r(shí)間控制在4h左右。
4.1 混凝土的質(zhì)量要求。（1）商品混凝土進(jìn)場時(shí)應(yīng)有供方提供的每一運(yùn)輸車預(yù)拌混凝土的發(fā)貨單。（2）運(yùn)送時(shí)，運(yùn)輸車應(yīng)保持混凝土拌合物均勻性，不應(yīng)產(chǎn)生分層離析現(xiàn)象。（3）商品混凝土每車進(jìn)入現(xiàn)場時(shí)，試驗(yàn)員都要對其進(jìn)行塌落度的測量，以符合配合比設(shè)計(jì)要求，并認(rèn)真核對商品混凝土出槽后歷時(shí)數(shù)，確保不致超過初凝時(shí)間才允許使用。（4）水泥進(jìn)場時(shí)，應(yīng)有出廠合格證或試驗(yàn)報(bào)告，砂、石等材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。（5）澆筑前應(yīng)對模板澆水濕潤。
4.2 混凝土澆筑程序。梁板和柱混凝土澆筑，先澆筑柱的混凝土，待梁、板模支好、鋼筋綁扎好后，再澆筑梁、板混凝土。梁與柱的水平施工縫留置在梁底下5cm位置處。梁板混凝土澆筑按劃分的施工縫連續(xù)澆筑。如因特殊情況（如停水、暴雨等），其施工縫按規(guī)范可以留置在次梁跨中三分之一的范圍內(nèi)，并留成垂直縫。
4.3 混凝土振搗要求�；炷翐v固除樓板采用平板式振動(dòng)器外，其余柱、梁構(gòu)件均采用插入式振動(dòng)器。每一振點(diǎn)的振搗延續(xù)時(shí)間，應(yīng)使混凝土表面呈現(xiàn)浮漿和不再沉落；插入式振搗器的移動(dòng)間距不宜大于其作用半徑的1.5倍，振搗器與模板的距離，不應(yīng)大于其作用半徑的0.5倍，并避免碰撞鋼筋、模板等，注意要快插慢拔，不漏點(diǎn)，上下層混凝土搭接不少于50mm，平板振動(dòng)器移動(dòng)間距應(yīng)保證振動(dòng)器的平板能覆蓋已振實(shí)部分的邊緣。嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，防止砼離析。豎向構(gòu)件澆搗后應(yīng)及時(shí)清除上部乳漿。
4.4 混凝土施工縫處理。在施工縫處繼續(xù)澆筑混凝土?xí)r，已澆混凝土的強(qiáng)度（抗壓）不應(yīng)小于1.2N/mm2；在已硬化的混凝土表面上，清除水泥薄膜和松動(dòng)的石子以及軟混凝土層，并加以充分濕潤和沖洗干凈，且不得積水；在澆筑混凝土前，宜先在施工縫處鋪一層水泥漿或與混凝土內(nèi)成分相同的水泥砂漿；混凝土應(yīng)細(xì)致?lián)v實(shí)，使新舊混凝土緊密結(jié)合。
4.5 混凝土的找平及養(yǎng)護(hù)。（1）樓地面混凝土澆筑前，在柱處彈出標(biāo)高控制線，用平板振動(dòng)器振搗后，用3～4m雙人刮尺按控制標(biāo)高刮平，并使用一臺(tái)水準(zhǔn)儀復(fù)測整平；然后用長把拖抹平，保證混凝土面的平整，以便下道工序施工�；炷了綐�(gòu)件應(yīng)在收水前后進(jìn)行2次持平壓實(shí)。（2）混凝土應(yīng)在澆筑完畢后的12h 以內(nèi)對其進(jìn)行濕潤麻包覆蓋、18h 后即澆水養(yǎng)護(hù)，澆水護(hù)養(yǎng)時(shí)間不得少于14d。
4.6 混凝土溫度的監(jiān)控。在澆筑混凝土前，將上端和下端均封閉好的測溫管布置在測溫點(diǎn)的平面位置，并使用測溫組建在套管上進(jìn)行布置，然后利用熱電轉(zhuǎn)化的方式監(jiān)控各個(gè)結(jié)構(gòu)部位混凝土的溫度變化情況，收集好相關(guān)數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。按照混凝土澆筑施工的順序，在同一平面上布置測溫點(diǎn)，本工程分別在各個(gè)厚度的承臺(tái)基礎(chǔ)上布置了八個(gè)溫度測量點(diǎn)，并分別在各個(gè)測溫點(diǎn)均布置上、中、下三個(gè)溫度測量組件。其中下部溫度測量組件布置在混凝土底部10cm、左右的位置，中部組件布置在混凝土的中間位置，上部溫度測量組件布置在混凝土頂部10cm左右的位置。此工程溫度測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)的巡檢周期為30s，并且保證混凝土內(nèi)部和微機(jī)終端顯示溫度可以同時(shí)進(jìn)行變化，達(dá)到了溫度監(jiān)測要求。此外，工程還安排了工作人員在現(xiàn)場對溫度進(jìn)行監(jiān)控，并且要求混凝土升溫至溫度穩(wěn)定這段時(shí)間內(nèi)，每30min 提交一次監(jiān)測結(jié)果，混凝土溫度進(jìn)入下降時(shí)，每間隔60min提交一次監(jiān)測結(jié)果。當(dāng)有異常情況出現(xiàn)時(shí)，要立即聯(lián)系管理人員，并將記錄工作做好。
5 結(jié)語
本文結(jié)合實(shí)際施工案例，對高層建筑基礎(chǔ)承臺(tái)大體積混凝土的施工特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并對混凝土施工過程中出現(xiàn)裂縫的原因進(jìn)行了分析。然后對大體積混凝土的施工技術(shù)進(jìn)行了探討，對整個(gè)澆筑過程進(jìn)行了監(jiān)控。
參考文獻(xiàn)
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