CN101638940A - 大板块、大体积混凝土无缝施工方法 - Google Patents

Abstract

一种大板块、大体积混凝土无缝施工方法，不需要留设后浇带就能够形成无缝的大板块、大体积混凝土结构，包括如下步骤：(a)水泥选择步骤，使用低热或者中热的水泥；(b)掺加剂加入步骤，在水泥中加入FS－102掺加剂；(c)骨料选择步骤，在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂；(d)混凝土浇铸步骤，在一个施工段内，混凝土进行一次浇筑不留冷缝，并且依次振捣密实，同时在内部设置规定个数的测温孔和冷却水循环管；(e)混凝土保养步骤，在混凝土浇筑完毕后，及时覆盖保温层；(f)将混凝土的表面抹平搓毛两遍，并且喷水进行保养；(g)向上述已铺设的冷却水循环管中通入冷却水，降低混凝土内部的温度。

Description

大板块、大体积混凝土无缝施工方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土无缝施工方法，尤其涉及大板块、大体积的混凝土的无缝施工方法。

背景技术

通常，在进行建筑物的现浇钢筋混凝土的施工时，新浇混凝土在硬结过程中会收缩，已建成的结构受热要膨胀，受冷则收缩。混凝土硬结收缩的大部分将在施工后的头1～2个月完成，而温度变化对结构的作用则是经常的。当其变形受到约束时，在结构内部就产生温度应力，严重时就会在构件中出现裂缝。

为了解决上述问题，在施工中通常设置后浇带，即在过长的建筑物中，每隔30～40米设置宽度为700～1000毫米的缝，缝内钢筋采用搭接或直通加弯做法。留出后浇带后，施工过程中混凝土可以自由收缩，从而大大减少了收缩应力。混凝土的抗拉强度可以大部分用来抵抗温度应力，提高结构抵抗温度变化的能力。后浇带保留时间一般不少于一个月，在此期间，收缩变形可完成30％～40％。后浇带的浇筑时间宜选择气温较低(但应为正温度)时，可用浇筑水泥或水泥中掺微量铝粉的混凝土，其强度等级应比构件强度高一级，防止新老混凝土之间出现裂缝，造成薄弱部位。例如，在进行大面积地下室的施工时，一般情况下多采用横竖的两道后浇带，如图1所示。

但是，如果留设后浇带，不但施工速度慢，而且操作复杂、工序繁多，甚至根本无法进行后浇带处混凝土施工缝的凿毛、清理工作，无法保证混凝土的浇筑质量，有可能在后浇带处形成两道施工缝，成为渗水的最大隐患。再者，如果施工期赶上雨季，对后浇带处的防水及钢筋防锈蚀都极为不利。

因此，需要一种新的施工方法，即使不留设后浇带，也能够完成大板块、大体积的混凝土结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大板块、大体积的混凝土的无缝施工方法，在进行建筑物的现浇钢筋混凝土的施工时，不需要留设后浇带，一次浇筑成型，就能实现大面积的现浇混凝土结构。

为了实现上述发明目的，提供一种大板块、大体积混凝土无缝施工方法，不需要留设后浇带就能够形成无缝的大板块、大体积混凝土结构，其特征在于，包括如下步骤：(a)水泥选择步骤，使用低热或者中热的水泥，并且，在尽量降低混凝土中的水泥用量的同时，增加不大于30％重量比的活性细掺料替代水泥；(b)掺加剂加入步骤，在水泥中加入抑制早期收缩的FS-102掺加剂；(c)骨料选择步骤，在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，以便降低混凝土的干缩，减少水化热量；(d)混凝土浇铸步骤，在一个施工段内，混凝土进行一次浇筑不留冷缝，并且依次振捣密实，确保混凝土振捣质量，同时在内部设置规定个数的测温孔和冷却水循环管；(e)混凝土保养步骤，在混凝土浇筑完毕后，及时覆盖保温层，以降低混凝土内部与外部的温差，当混凝土温度与外界大气温度相差不大于20℃时，可以清除上述保温层；(f)在混凝土的浇铸完成之后、且底板混凝土终凝之前，将混凝土的表面抹平搓毛两遍，以防产生收缩裂缝；在混凝土终凝之后，喷水进行保养，浇水次数应能保持其表面湿润为宜；(g)向上述已铺设的冷却水循环管中通入冷却水，降低混凝土内部的温度。

此外，上述低热或者中热的水泥优选矿渣硅酸盐水泥或火山灰水泥。

另外，上述活性细掺料优选粉煤灰。

再者，在上述浇铸步骤中，在一个施工段内，混凝土进行一次浇筑不留冷缝，并且依次振捣密实；在此，根据泵送混凝土流淌自然形成的坡度，在每个浇筑带的前、中、后设置三道振动棒，第一道在混凝土的泵管卸料点，主要解决上部混凝土的捣实；第二道设置在中间，保证厚度的中间层混凝土振捣密实；第三道布置在混凝土坡脚处，保证下部混凝土的密实。

通过采用上述施工方法，在进行建筑物的现浇钢筋混凝土的施工时，有效地了大板块、大体积混凝土结构中的收缩裂缝、温度裂缝等各种裂缝的产生，不需要留设后浇带，一次浇筑成型，就能实现大面积的现浇混凝土结构。

附图说明

图1是表示留设有纵横两道后浇带的大板块、大体积混凝土结构施工方法的基础平面示意图。

图2是表示进行本发明涉及的未设置后浇带的大板块、大体积混凝土无缝施工方法的施工示意图。

图3是表示设置在混凝土结构中的测温孔和冷却水循环管的施工示意图。

图4是表示通过测温孔测量的混凝土结构内的上部、中部及下部的温度变化的曲线图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明涉及的大板块、大体积混凝土无缝施工方法的具体实施方式。

首先，本申请的发明人仔细分析了大面积混凝土结构产生裂缝的各种原因。

(1)混凝土的收缩裂缝

如果取消后浇带，就必须解决超出规范规定几何尺寸，混凝土可能产生裂缝的问题。引起混凝土开裂的极为复杂，主要可分为两大类作用，即外荷载作用和变形作用。我们把变形作用称为“变形荷载”，由此引起的裂缝约占80％以上。变形作用包括气温(日温差和年温差)生产热源，水泥水化热引起的温度变形作用；温度变形作用(收缩和膨胀变形)等。

以往，后浇带的设置主要解决的是混凝土收缩变形的问题，收缩是混凝土的一个重要性能，它对混凝土及钢筋混凝土结构的性能有很大的影响。在一般使用条件下，混凝土的收缩引起的应力，足以使结构产生变形、以至裂缝，从而降低了其强度和刚度。它还会使混凝土内部产生微裂缝，破坏混凝土的微观结构，降低混凝土的耐久性能。

通过以上对混凝土裂缝的物理力学性质的认识，我们认为通过选用一种合适的外加剂，改善混凝土的收缩性质，就能够补偿混凝土的全部或部分收缩。

(2)大体积混凝土的温度裂缝

在大体积混凝土结构的施工中，混凝土温度裂缝的控制是一个很重要的课题。由于大体积混凝土结构的截面尺寸较大，由外荷载引起裂缝的可能性很小。但是，水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，会产生较大的温度应力和收缩应力，这将成为大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。

水泥在水化过程中放出大量的热量，且主要集中在浇筑后的7天左右，一般每立方米混凝土将放出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)。对于大体积混凝土来讲，这种现象更为严重。由于混凝土内部和表面的散热条件不同，因此混凝土结构的中心温度会很高，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。

另外，我们把混凝土在空气中凝结时体积减小的现象称为混凝土收缩。在受到外部约束时(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的自由水分蒸发而引起的干缩变形。

在大体积混凝土结构的施工期间，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。

另外，混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝.一般情况下，当混凝土配合比中的粗骨料级配不连续、数量不够，砂率及水灰比不当，会造成裂缝。此外，水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应，也会产生裂缝。

在本发明中，针对如上所述的各种裂缝的产生原因，做出了包括如下各步骤的大板块、大体积的混凝土施工方法。

图2是表示进行本发明涉及的未设置后浇带的大板块、大体积混凝土无缝施工方法的施工示意图。

首先，为了消除大板块、大体积混凝土结构中可能产生的收缩裂缝，在水泥中加入了抑制早期收缩的FS-102掺加剂。该掺加剂会与水泥水化析出物发生化学反应，生成结晶体和凝胶体，减小混凝土的体积收缩，提高混凝土的抗裂性。同时，凝胶体在生成过程中，将水泥石中的孔隙填充和堵塞，切断毛细管道的连通，使混凝土内部的孔隙率变小，密实度和抗渗性提高。

再者，为了消除和抑制大体积混凝土的温度裂缝，采用了控制混凝土的温度升高和温度变化速度的措施。首先，在选择水泥的步骤，优选使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并且尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。减少水泥用量后，为了保证混凝土的强度和减少混凝土坍落度的损失，可适度增加粉煤灰等活性细掺料替代水泥。然后，在选择骨料的步骤，优先选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。这样做，既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，这样可降低混凝土的干缩，减少水化热量，对混凝土的裂缝控制有重要作用。

其次，在掺加外加料和外加剂的步骤，通过掺加适量的粉煤灰，可减少水泥用量，从而达到降低水化热的目的。但粉煤灰的掺加量不能大于30％。同时，如果掺加适量的减水剂，可有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而降低水化热，同时明显延缓水化热的释放速度。

此外，为了降低大体积混凝土的水化热，在混凝土的内部通入冷却循环水，采用循环法保温养护，以便加快混凝土内部的热量散发。

另外，在混凝土养护步骤，使混凝土结构保持适当的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，促进混凝土强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。当混凝土浇筑完毕后，在其顶面及时加以覆盖，要求覆盖严密，并经常检查覆盖保湿效果。其主要作用有二：一是蓄水保温，防止表面水分蒸发和抵抗受太阳辐射与刮风时温度骤变，二是保持内外温差的稳定。

此外，在浇铸步骤中，在一个施工段内，混凝土进行一次浇筑不留冷缝。并且，依次振捣密实，确保混凝土振捣质量。在此，根据泵送混凝土流淌自然形成的坡度，在每个浇筑带的前、中、后设置三道振动棒，第一道在混凝土的泵管卸料点，主要解决上部混凝土的捣实。第二道设置在中间，保证厚度的中间层混凝土振捣密实。第三道布置在混凝土坡脚处，保证下部混凝土的密实。

特别需要注意的是基础底板与外墙节点处，300mm高的外墙混凝土必须振捣密实，在浇筑振捣过程的同时，用木槌在模板外面轻敲击配合，以防拆模后出现峰窝、麻面等施工缺陷。外墙振捣密实后，严禁碰动止水钢板，混凝土浇筑到止水钢板中部(止水钢板400×4mm，中部距底板面为300mm)。

另外，混凝土的浇铸完成之后，在底板混凝土终凝之前，需要将混凝土的表面抹平搓毛两遍，以防产生收缩裂缝。

之后，在混凝土保温及养护阶段，混凝土浇筑结束之后，及时覆盖保温层，以降低内外温差。该覆盖的保温层材料可以使用毛毡。当混凝土温度与外界大气温度相差不大于20℃时，可以清除上述保温层。

此外，在混凝土终凝(约6小时左右)之后，喷水进行保养，浇水次数应能保持其表面湿润为宜。常温下，防水混凝土养护时间为14天。

另外，为了降低混凝土内部的绝对温度，减少温度应力，在混凝土厚度较大的部位设置循环冷却水管。图3是表示设置在混凝土结构中的测温孔和冷却水循环管的施工示意图。该冷却水管是在混凝土浇铸时同时铺设的，例如在水平方向布置直径为φ32的薄壁钢管，可以降低混凝土的内部温度。在此，采用循环水降温，冷水的水源例如可以是基坑外侧的集水坑积水或施工用自来水，排出的热水被排放在基坑附近的集水坑内。当混凝土内外温差超出23℃时，在进水口处用高压泵将冷水泵入水管；当混凝土内外温差少于23℃时，通水速度放慢。经过上述的冷却处理之后，通过设置在混凝土结构内的上部、中部及下部测温孔，连续测量了大体积混凝土结构的温度，其结果如图4所示。由该图可知，经过19天之后，混凝土结构内的上部、中部及下部间的温度差逐渐减小，可以有效地抑制温度引起的裂缝。

通过在大板块、大体积混凝土的施工过程中，采用如上所述的各步骤，可以完全控制大板块、大体积混凝土结构中的收缩裂缝、温度裂缝等各种裂缝的产生。

如上所述，虽然利用与具体的结构要素等相同的技术特征和限定的实施例及图说明了本发明，但这只是为了有助于更全面地理解本发明，本发明并没有限定于上述实施例。在本发明所属领域的一般技术人员均可通过上述记载进行多种变更及变形。

因此，本发明的思想并不限定于以上说明的实施例，本发明的思想范畴不仅包括权利要求书记载的范围，还包括与权利要求等同或者等价的变形。

Claims (4)

1、一种大板块、大体积混凝土无缝施工方法，不需要留设后浇带就能够形成无缝的大板块、大体积混凝土结构，其特征在于，包括如下步骤：

(a)水泥选择步骤，使用低热或者中热的水泥，并且，在尽量降低混凝土中的水泥用量的同时，增加不大于30％重量比的活性细掺料替代水泥；

(b)掺加剂加入步骤，在水泥中加入抑制早期收缩的FS-102掺加剂；

(c)骨料选择步骤，在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，以便降低混凝土的干缩，减少水化热量；

(d)混凝土浇铸步骤，在一个施工段内，混凝土进行一次浇筑不留冷缝，并且依次振捣密实，确保混凝土振捣质量，同时在内部设置规定个数的测温孔和冷却水循环管；

(e)混凝土保养步骤，在混凝土浇筑完毕后，及时覆盖保温层，以降低混凝土内部与外部的温差，当混凝土温度与外界大气温度相差不大于20℃时，可以清除上述保温层；

(f)在混凝土的浇铸完成之后、且底板混凝土终凝之前，将混凝土的表面抹平搓毛两遍，以防产生收缩裂缝；在混凝土终凝之后，喷水进行保养，浇水次数应能保持其表面湿润为宜；

(g)向上述已铺设的冷却水循环管中通入冷却水，降低混凝土内部的温度。

2、如权利要求1所述的大板块、大体积混凝土无缝施工方法，其特征在于，

上述低热或者中热的水泥是矿渣硅酸盐水泥或火山灰水泥。

3、如权利要求1所述的大板块、大体积混凝土无缝施工方法，其特征在于，

上述活性细掺料是粉煤灰。

4、如权利要求1所述的大板块、大体积混凝土无缝施工方法，其特征在于，

在上述浇铸步骤中，在一个施工段内，混凝土进行一次浇筑不留冷缝，并且依次振捣密实；

在此，根据泵送混凝土流淌自然形成的坡度，在每个浇筑带的前、中、后设置三道振动棒，第一道在混凝土的泵管卸料点，主要解决上部混凝土的捣实；第二道设置在中间，保证厚度的中间层混凝土振捣密实；第三道布置在混凝土坡脚处，保证下部混凝土的密实。

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