前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇混凝土技術論文范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。
關鍵詞:混凝土;裂縫;干縮;收縮;骨料;水灰比;硬化;添加劑
1.引言
大體積混凝土由于水泥凝結硬化過程中釋放出大量的水化熱,形成較大的內外溫差,當溫差較大超過25℃時,混凝土內部的溫度應力有可能超過混凝土的極限抗拉強度從而產生溫度裂縫,同時混凝土降溫階段如果降溫過快,由于厚板收縮,又受到強大的摩阻力,可能導致收縮貫穿裂縫。此外,混凝土本身的收縮也可能造成裂縫的產生。因此大體積混凝土存在的主要問題是裂縫的控制。
2.大體積混凝土的概念
目前國內對于大體積混凝土尚無一個明確的定義。我國有的規(guī)范認為,當基礎邊長大于20m,厚度大于1m,體積大于400m3時稱大體積混凝土;有的則認為混凝土結構物實體最小尺寸等于或大于1m,或預計會因水泥水化熱引起混凝土內外溫差過大,導致裂縫的混凝土為大體積混凝土。
3.大體積混凝土的主要類型
目前主要根據(jù)混凝土的種類和要求的性能進行分類。按照混凝土種類主要分為不含鋼筋的素混凝土、含鋼筋的鋼筋混凝土或摻入鋼纖維的鋼纖維混凝土;按照要求的性能主要分為干硬性混凝土、低流態(tài)混凝土、高流態(tài)混凝土和常態(tài)混凝土等。
4.大體積混凝土的特點及施工技術要求
大體積混凝土結構厚、體形大、鋼筋密、一次澆注量大、施工時間長、施工工藝要求高、受環(huán)境影響大,澆注完畢后,由于體積過大,造成混凝土水化熱大,溫度場梯度大,混凝土“內熱外冷”極易產生裂縫。工程實踐證明,大體積混凝土施工難度比較大,混凝土產生裂縫的機率較多。
5.大體積混凝土裂縫的主要類型
5.1干縮裂縫
混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。是混凝土內外水分蒸發(fā)程度不同而導致變形不同的結果:混凝土受外部條件的影響,表面水分損失過快,變形較大,內部濕度變化較小變形較小,較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束,產生較大拉應力而產生裂縫。
5.2塑性收縮裂縫
塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現(xiàn),裂縫多呈中間寬、兩端細,且長短不一,互不連貫狀態(tài)。常發(fā)生在混凝土板或比表面積較大的墻面上,較短的裂縫一般長20~30cm,較長的裂縫可達2~3m,寬1~5mm.從外觀分為無規(guī)則網(wǎng)絡狀和稍有規(guī)則的斜紋狀或反映出混凝土布筋情況和混凝土構件截面變化等規(guī)則的形狀,深度一般3~10cm,通常延伸不到混凝土板的邊緣。
5.3沉陷裂縫
沉陷裂縫的產生是由于結構地基土質不勻、松軟,或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致?;蛘咭驗槟0鍎偠炔蛔悖0逯伍g距過大或支撐底部松動等導致混凝土出現(xiàn)沉陷裂縫。特別是在冬季,模板支撐在凍土上,凍土化凍后產生不均勻沉降,致使混凝土結構產生裂縫。
5.4溫度裂縫
溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結構中?;炷翝沧⒑螅谟不^程中,水泥水化產生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大,大量的水化熱聚積在混凝土內部而不易散發(fā),導致內部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快,這樣就形成內外的較大溫差。較大的溫差造成混凝土內部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝土表面就會產生裂縫,這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。
6.大體積混凝土裂縫的材料控制技術
6.1水泥的合理選取
優(yōu)先選用收縮小的或具有微膨脹性的水泥。因為這種水泥在水化膨脹期(1~5d)可產生一定的預壓應力,而在水化后期預壓應力部分抵消溫度徐變應力,減少混凝土內的拉應力,提高混凝土的抗裂能力。
6.2骨料的合理選取
選擇線膨脹系數(shù)小、巖石彈性模量低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料,這樣可以獲得較小的空隙率及表面積,從而減少水泥的用量,降低水化熱,減少干縮,減小了混凝土裂縫的開展。
6.3盡可能減少水的用量
水對混凝土具有雙重作用,水化反應離不開水的存在,但多余水貯存于混凝土體內,不僅會對混凝土的凝膠體結構和骨料與凝膠體間的界面過度區(qū)相的結構發(fā)展帶來影響,而且一旦這些水分損失后,凝膠體體積會收縮,如果收縮產生的內應力超過界面過度區(qū)相的抗力,就有可能在此界面區(qū)產生微裂縫,降低混凝土內部抵抗拉應力的能力。再者,大體積混凝土一般強度都不是很高。
7.混凝土凝結硬化過程的控制
宏觀上,硬化混凝土在約束條件下,收縮變形會產生彈性拉應力,拉應力的近似值最初可假定為楊氏模量和變形的乘積,當誘導拉應力超過混凝土的抗拉強度時,混凝土材料就會開裂。但事實上,由于混凝土是一種兼具粘性和延展性(徐變)的復雜相組成的非均質材料,一些應力被徐變松弛所釋放,混凝土是否產生裂縫是徐變應力松弛后的殘余應力所決定。
8.外加劑與摻合材料的控制
8.1粉煤灰
混凝土中摻用粉煤灰后,可提高混凝土的抗?jié)B性、耐久性,減少收縮,降低膠凝材料體系的水化熱,提高混凝土的抗拉強度,抑制堿集料反應,減少新拌混凝土的泌水等。這些諸多好處均將有利于提高混凝土的抗裂性能。但是同時會顯著降低混凝土的早期強度,對抗裂不利。試驗表明,當粉煤灰取代率超過20%時,對混凝土早期強度影響較大,對于抗裂尤其不利。
8.2硅粉
(1)抗凍性:微硅粉在經過300~500次快速凍解循環(huán),相對彈性模量隆低10~20%,而普通混凝土通過25~50次循環(huán),相對彈性模量隆低為30~73%.(2)早強性:微硅粉混凝土使誘導期縮短,具有早強的特性。(3)抗沖磨、控空蝕性:微硅粉混凝土比普通混凝土抗沖磨能力提高0.5~2.5倍,抗空蝕能力提高3~16倍。
8.3減水劑
緩凝高效減水劑能夠提高混凝土的抗拉強度,并對減少混凝土單位用水量和膠凝材料用量,改善新拌混凝土的工作度,提高硬化混凝土的力學、熱學、變形等性能起著極為重要的作用。
8.4引氣劑
引氣劑除了能顯著提高混凝土抗凍融循環(huán)和抗侵蝕環(huán)境的能力外,能顯著降低新拌混凝土的泌水,提高混凝土的工作度,降低混凝土的彈性模量,優(yōu)化混凝土體內微觀結構,提高混凝土的抗凍性能。
9.結語
大體積混凝土結構裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的。各類裂縫產生的主要影響因素有幾種:一是結構型裂縫,由外荷載引起的。二是材料型裂縫,主要由溫度應力和混凝土的收縮引起的。目前控制和解決的重點是溫度應力引起的混凝土裂縫。
參考文獻:
關鍵詞:混凝土;冬季施工;技術;研究
在混凝土施工的過程中,尤其是新澆混凝土,當水泥與液相狀態(tài)的水發(fā)生化學反應以后,就會產生復合物,可以將砂石與鋼材等材料緊緊地結合在一起。但是一旦新澆混凝土處于低溫狀態(tài)下,就會造成這一化學速度減慢,甚至是混凝土強度的增長延緩。當水的溫度降至4℃以后,并持續(xù)降低時,就會出現(xiàn)水體積增加的現(xiàn)象,如果水泥在水化作用時所需要的水被凍結了,就會造成化學反應終止,這樣就會對水泥晶粒結構產生永久性的傷害。
1低溫環(huán)境對混凝土性能所產生的影響
1.1影響早期性能
混凝土一旦發(fā)生受凍現(xiàn)象,就會造成物理力學的性能發(fā)生改變。經過相關調查可以看出,在低溫環(huán)境下混凝土澆筑的初凝時間與終凝時間都會被延長,尤其是終凝時間延長比較明顯。且在低溫環(huán)境下,混凝土表面所產生的水蒸氣會結成水,這樣也就加大了水灰比,最終也就造成了混凝土強度雨季表面的抗?jié)B能力降低。由于混凝土發(fā)生了早期受凍的現(xiàn)象,因此也就造成了結構被破壞,降低了后期的強度,且如果結凍時間早,強度損失也就更大。
1.2降低混凝土的強度
在低溫狀態(tài)下,在一定程度上混凝土強度會增長,但是也會產出一定的水化作用。尤其是當溫度逐漸降低以后,強度的增長也就更加緩慢了。在溫度降至5℃左右時,水化作用減慢。當溫度降至0℃左右時,水化作用停止。在發(fā)生凍結以后,混凝土硬化程度就會受到溫度、水分以及空氣含量等因素的影響。且在混凝土中,所存在的游離水發(fā)生結冰現(xiàn)象,這樣水分體積就會出現(xiàn)膨脹,在其內部也就會產生出相應的凍脹應力,尤其是當早期強度不足以抵擋凍脹力時,其內部就會發(fā)生裂縫。這樣在鋼筋的周圍也就形成了一定的冰膜,減低了鋼筋與混凝土之間的粘結力,減少了強度。所以當溫度降低到5℃左右的過程中,施工人員應當要立即采取有效的保護措施,避免出現(xiàn)早期受凍的現(xiàn)象[1]。
1.3降低混凝土的耐久性
在低溫環(huán)境下,混凝土中的水分會發(fā)生結冰膨脹的現(xiàn)象,這樣也就造成了混凝土出現(xiàn)裂縫,尤其是在荷載作用逐漸加大的影響下,就會降低混凝土的抗裂、抗凍以及抗水滲等性能,這樣也就降低了混凝土的耐久性。
2混凝土冬季施工
2.1控制好水灰比
在冬季進行混凝土施工的過程中,要控制好水灰比,并根據(jù)實際要求適當提高水泥的實際使用量,同時還可以采用早強硅酸鹽水泥。通過相關調查可以看出,適當采用引氣外加劑與早強劑等可以有效縮短混凝土的凝結時間,這樣在一定程度上也就提高了混凝土的早期強度[2]。2.2保護好原材料的溫度在實際施工過程中,要適當對原材料進行保溫處理。水泥是不能直接進行加熱的,因此就可以將水泥放置在儲罐中,在也要包裹上保溫的棉氈。對于砂石來說,在冬季進行露天堆放很容易發(fā)生結霜與起冰等現(xiàn)象,因此必須要鋪蓋上塑料的篷布進行保溫,避免砂石表面發(fā)生結冰的現(xiàn)象。而對于攪拌用水來說,就可以采取底部生火加熱等方法來保證攪拌用水滿足溫度要求。
2.3改善混凝土拌制與澆筑
為了避免對混凝土進行拌制過程中熱量的損失,因此要對攪拌站進行封閉管理,同時還要適當采取保溫措施。此外,還可以采用容量較大的攪拌機來進行攪拌,以此來提高攪拌量,保證工作效率。另外,在進行投料的過程中,要嚴格遵守攪拌的順序,先加入骨料與水,這樣就可以利用水溫來溶解骨料上的冰霜,提高了骨料的溫度,當進行預攪拌以后,就可以加入水泥了,同時還要控制好攪拌的時間[3]。另外,為了保證混凝土在運輸過程中的溫度,還可以采用將罐車的儲罐外層包裹上保溫的帆布,或是用熱水清洗儲罐,在運送到施工區(qū)域以后,要立即進行澆筑施工,以此來降低溫度的損耗。
2.4做好混凝土澆筑后期的養(yǎng)護工作
為了保證混凝土澆筑的質量,可以采取分批澆筑或是暖棚綜合法進行養(yǎng)護。暖棚綜合法進行養(yǎng)護其實就是在磨房的周圍利用棉被進行封閉處理,這種棉被在北方極為常見,因此購買也比較便捷與經濟。此外在暖棚中還可以利用火爐或是暖風機等進行加熱,以此來保證棚內的溫度,達到保溫的效果。另外,為了避免混凝土溫度過高,就可以適當放置鋼板,以此來避免溫度的集中。或是可以采用無煙煤來保證混凝土表面的干凈。采用暖棚綜合法可以保證混凝土不發(fā)生凍害,在保證質量的同時,還提高了工作的效率。但是這種方法也存在一定的缺陷,就是經濟消耗大,費用高。加之搭建暖棚的過程中需要耗費大量施工材料與人力,因此也就延長了準備的時間。
3冬季混凝土施工要點
3.1施工的要求
在進入到冬季以前,施工企業(yè)就要制定出生產計劃,盡可能地避免在冬季進行施工,或是減少在冬季施工的工作量。其中要注意的是當不可避免需要在冬季進行施工時,要保證施工的安全與質量,同時還要注重施工圖紙的科學合理性,不僅可以避免能源與材料的過度消耗,還可以有效縮短工期。此外在進行冬季施工的過程中,還應當落實好各個環(huán)節(jié)的施工設備與材料,以此來保證可以在冬季中進行連續(xù)施工,或是要制定出科學的施工方法,以及質量安全監(jiān)管措施,同時還要提前采買好保溫材料與加熱設備等,保證保溫措施滿足實際要求。其次是要對施工人員進行相關的技術培訓工作,加強施工人員的冬季施工安全意識,同時還要規(guī)范好相關的施工要求,嚴格遵守施工方案進行施工,在保證人身安全的前提下保證施工的質量。最后是要做好技術交底工作,落實施工現(xiàn)場的安全責任人,及時記錄施工測溫數(shù)據(jù)等。且在進行施工時,還要嚴格遵守施工方案進行施工管理,并及時進行測溫,保證冬季混凝土的施工質量[4]。
3.2冬季混凝土施工技術要求
在冬季進行混凝土施工的過程中,可以選擇早強型的普通硅酸鹽水泥,這樣可以保證在混凝土發(fā)生初凝時不會受到凍害。其次是要選擇一天溫度最高的時間進行混凝土澆筑,同時要保證混凝土施工配比的科學合理性,并選擇一些適應性強的減水劑,以此來保證混凝土具備一定的抗凍能力,同時在進行攪拌的過程中,還應當要控制好投料的先后順序。此外還應當要避免混凝土在運輸過程中熱量的過度消耗,在運輸?shù)倪^程中,還要規(guī)劃好運輸?shù)穆肪€,減少運輸?shù)臅r間。此外還要及時清除鋼筋上的垃圾,只有保證溫度滿足最基本的要求以后,才可以進行澆筑。
4結束語
綜上所述,在冬季進行混凝土施工的過程中,必須要制定出詳細的施工方案,這樣才能加強對施工過程的管理,同時還應當及時采取有效的措施,減少冬季施工的風險。此外還要做好各個環(huán)節(jié)的施工控制工作,這樣才能保證混凝土的施工質量。
作者:唐鵬 陶毅 單位:江蘇鹽城水利建設有限公司
參考文獻:
[1]余春華,葉奎利,袁鳳友,等.新邳洪河閘隔水墻混凝土施工中的裂縫控制[J].水利建設與管理,2007(8):673-674.
[2]張?zhí)官t,呂西林,石家峰.一種經濟且可大幅提高梁補強量的加固方法—拉壓區(qū)同時用GFRP/鋼板加固梁的抗彎試驗研究與應用[J].四川建筑科學研究,2005(2):62-63.
1施工技術交底不完善
由于類似這樣的大體積混凝土工程比較常見,在混凝土施工過程前沒有對所有參建人員進行有針對性和詳細的施工技術交底,有些人員知道其中的內容,但是還有部分人員尤其是一線的施工人員都不怎么明白自己該做什么、怎么做、要達到什么要求以及什么是不能做的。這樣大家對大體積混凝土澆筑方法等施工技術沒有熟練掌握,就必然導致大體積混凝土施工中出現(xiàn)一些質量問題。
2混凝土配合比不當
在以往工程施工中,只是按照圖紙摻量的要求添加膨脹劑,沒有系統(tǒng)地對膨脹源進行選擇和規(guī)范的進行限制膨脹率的試驗,往往達不到補償收縮的效果,使混凝土產生收縮裂縫;有的配合比因為外加劑超量過高、砂率不合適造成混凝土離析,或者將設計試配的材料在建材廠里取樣,但實際用于工程中的原材料有變化,依舊參照原配合比進行配料,其質量變動較大(如砂石粒徑及含泥量、粉煤灰需水量比、外加劑減水率等),砂石含水不準確,外加劑摻量不準確,沒有及時進行調整,嚴重影響了大體積混凝土質量。
3養(yǎng)護期間測溫工作不到位
大體積混凝土在水化過程中會產生大量的水化熱,且熱量不易散發(fā),當內外溫差過大時,容易使混凝土產生溫度應力裂縫,破壞混凝土結構,由于測溫工作沒有做或者沒有嚴格按照測溫方案進行全方位、定時測溫,測溫工作不到位,就不能掌握外界溫度與混凝土內部溫度,也就不能對養(yǎng)護起指導作用,因內外溫差過大就會產生溫度裂縫,如果外界溫度下降過快,我們又不能及時掌握其內外溫差變化,養(yǎng)護也就跟不上,就會造成很大的溫度應力,極易引發(fā)混凝土的開裂,而勢必影響大體積混凝土的質量。
4混凝土養(yǎng)護不到位
大體積混凝土在養(yǎng)護期間必須嚴格控制其內外溫差,確保不出有害裂縫,因此養(yǎng)護是一項十分關鍵的工序。由于在混凝土澆筑完畢后12h內及其他時期沒有及時或者定期安排人員進行覆蓋并澆水養(yǎng)護,使混凝土水化反應不能充分進行,大大降低了混凝土的強度,同時養(yǎng)護不到位也造成混凝土表面受到暴曬、風吹、寒冷等條件而出現(xiàn)不正常的收縮、裂縫等破損現(xiàn)象,勢必影響大體積混凝土的質量。
二提高大體積混凝土施工質量的具體措施
1加強施工技術交底工作
首先,我項目部邀請公司總工、集團專家等專業(yè)技術人員編制了筏板基礎大體積混凝土結構施工作業(yè)指導書,在混凝土澆搗前以作業(yè)指導書的內容由項目總工對現(xiàn)場管理人員、施工班組和操作工人進行有針對性的詳細技術交底,明確質量控制措施及操作要點,針對安全施工、大體積混凝土澆筑工藝等方面進行培訓,確定了施工方法,明確了施工內容,保證操作人員理解無誤、操作無誤,交底內容有:(1)混凝土澆筑采用分層澆筑,分層厚度為40cm,每個澆筑點配3臺插入式振搗棒,振搗上層混凝土時,要插入下層混凝土內50mm左右;(2)為了防止混凝土表面因砂漿過多出現(xiàn)干縮裂縫,澆筑完的混凝土表面應加一層潔凈的石子,并增加壓面的數(shù)量;采用二次振搗,排除混凝土因泌水在粗集料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙,提高混凝土與鋼筋的握裹力,防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫,減少內部裂縫,增加混凝土的密實度,使混凝土抗壓強度提高,從而提高混凝土的抗裂性;(3)為了降低混凝土的入模溫度,混凝土的入模溫度應控制在15℃左右。當混凝土內外溫差小于25℃后方可拆除模板和保溫層,如拆模后,混凝土內外溫差大于25℃時,應及時覆蓋保溫材料,使其緩慢冷卻;(4)為確保新澆筑的混凝土有適宜的硬化條件,防止在早期由于干縮而產生裂縫,澆筑完畢后應在12h內覆蓋和灑水,養(yǎng)護時間不少于21d。(5)混凝土中的水泥在硬化過程中要放出大量的水化熱,明顯提高了混凝土的內部溫度,水泥水化熱的積聚引起混凝土的溫度裂縫,因此前3d的養(yǎng)護溫度要低些。
2優(yōu)化混凝土配合比
(1)在混凝土澆搗前,為了盡可能減少混凝土水化熱,項目部委托實驗室對混凝土配合比進行了優(yōu)化,在征得設計和滿足施工荷載要求的前提下,優(yōu)先選用低水化熱的水泥,并適當使用緩凝劑,各種材料取實際生產用的原材料進行試配,用量計算準確,混凝土配合比設計時盡量利用混凝土60d或90d的后期強度,盡可能減少水泥用量,以滿足減少水泥用量和水化熱的產生。(2)在保證混凝土設計強度等級的前提下,適當降低水灰比,配合比一般要求水泥用量不宜過小,含摻合料應≥320kg/m?,水灰比≤0.5,砂率控制在35%~45%。塌落度為100-140mm。混凝土試配時,材料計算一定要準確。(3)在優(yōu)化后的混凝土配合比中,摻加粉煤灰代替部分水泥,從而降低了單方混凝土的水泥用量,以達到降低混凝土水化熱的目的。如果配合比中使用膨脹劑,其單位用量應根據(jù)要求的限制膨脹率,采用實際工程使用的材料經配合比實驗確定。(4)混凝土配合比必須滿足設計所要求的強度、膨脹性、抗?jié)B性能、耐久性等技術指標和施工工作性要求,氯離子含量和堿含量不得大于相關標準和規(guī)范的要求。
3定時檢測混凝土溫度工作
為了防止筏板基礎大體積混凝土內外溫差超過限制而產生溫度裂縫,在施工過程中要采用科學的測溫技術,在混凝土澆筑前在混凝土中沿厚度方向分三個層次設置測溫孔(即底面上、頂面下各10cm處及中心部位各設一測溫孔),具置分布在梁及承臺中心部位,待混凝土澆筑完成后,指派專人負責掌握基礎內部實際溫度變化情況,在混凝土升溫階段,2~3h測一次,溫度下降階段,4~8h測一次,認真填寫測溫記錄表,嚴密監(jiān)視溫差變化情況,并根據(jù)測溫情況對容易出現(xiàn)裂縫的地方做出預警,以便指導重點養(yǎng)護工作,保證混凝土溫度下降速率控制在2~3℃/d,表里溫差≤25℃,并由項目質量負責人對測溫全過程進行監(jiān)控。
4加強混凝土的養(yǎng)護工作
在混凝土澆筑前制定一套切實可行的混凝土養(yǎng)護方案并嚴格按此方案執(zhí)行,并派項目管理人員督促檢查。(1)養(yǎng)護宜早不宜遲,為避免新澆筑的混凝土表面過快失水和表面溫度受氣溫影響快速下降,混凝土澆筑完畢后,按設計標高進行找平,用木杠刮平,初凝前,用鐵磙子碾壓兩遍,再用木抹子搓平,表面干硬后,緊貼一層塑料薄膜,以防止混凝土表面水分散失;然后覆蓋兩層麻袋,并及時澆水養(yǎng)護,時刻保證混凝土表面濕潤。(2)正常氣溫下10h內(炎熱氣溫2h內)開始對混凝土進行覆蓋和蓄水養(yǎng)護,板底蓄水深度不小于100mm,反梁采取麻袋覆蓋并人工澆水養(yǎng)護。(3)在養(yǎng)護過程中如發(fā)現(xiàn)遮蓋不全或局部澆水不足,以至表面泛白或出現(xiàn)細小干縮裂縫時,應立即仔細遮蓋,充分澆水,加強養(yǎng)護,并延長澆水日期加以補救。(4)養(yǎng)護時間不得小于14d。(5)養(yǎng)護期間并根據(jù)溫差變化趨勢及溫控數(shù)據(jù)確定覆蓋材料的增減和拆模時間,減少表面與中心溫差,將混凝土內外溫差控制在25℃范圍內。當晝夜溫差較大或氣象報告有暴雨時,現(xiàn)場備足保溫材料。(6)為了提高養(yǎng)護質量,項目部成立了專門的養(yǎng)護隊伍,派責任心強的人員進行養(yǎng)護,并由項目質量負責人監(jiān)督實施混凝土的養(yǎng)護工作。
三結論
疊合柱按照施工工藝分為同期施工和不同期施工。同期施工是指管內混凝土和管外混凝土同時澆筑;不同期施工是指先澆管內混凝土,待管內混凝土達到強度后,再澆管外混凝土。同期施工時,芯柱和管外混凝土同時承受豎向荷載,豎向荷載按構件軸向剛度分配。當不同期施工時,芯柱需超前承受部分豎向荷載,后澆筑管外混凝土的荷載再按照軸向剛度分配給芯柱和管外混凝土。因此,對于不同期施工的疊合柱,芯柱的抗壓承載力可以得到極大的利用,進而提高疊合柱的截面承載力。將芯柱超前承受的軸力與總軸力的比值定義為疊合柱的疊合比[9]。采用Midas軟件中施工階段聯(lián)合截面分析功能[10]對疊合柱的施工過程進行了數(shù)值模擬,分階段激活鋼管、鋼管內混凝土和管外混凝土,確定了合理的施工方法。計算結果表明,對16層及以上的疊合柱采取同期施工且對15層及以下的疊合柱采取不同期施工,可以滿足設計所要求的疊合比。當施工至19層時,開始從底層澆筑管外混凝土。理論上管外混凝土澆筑時間越晚則疊合柱的疊合比越大,因此管外混凝土澆筑速度不宜過快,原則上按照樓層每向上施工1層,管外混凝土向上澆筑2層的速度進行施工。疊合柱施工進度:①施工至19層時,下部疊合柱管外混凝土開始澆筑;②施工至22層時,下部疊合柱管外混凝土澆筑至第6層;③施工至24層時,下部疊合柱管外混凝土澆筑至11層;④施工至26層時,下部疊合柱管外混凝土澆筑至15層。疊合柱施工進度如圖5所示。按照上述施工進度計劃所得到的疊合比能夠保證設計所需的疊合柱性能。底層疊合柱疊合比約為0.3,向上逐漸降低。15層疊合柱疊合比為0.15~0.20。
2鋼管混凝土疊合柱施工技術
2.1鋼管立柱安裝技術工程中疊合柱的鋼結構包括東、西2座塔樓地下4層至地上22層的16根660mm和780mm的圓形鋼管以及南裙房地下2層至地上1層的6根邊長900mm的方形鋼管。鋼管柱安裝具體的工藝流程為:底板預埋柱腳鋼管立柱定位吊裝前準備工作(構件中心及標高標識、檢查吊裝設備工具、資料報驗)鋼管柱安裝校正鋼管柱驗收。東、西塔樓的鋼管柱按層分節(jié),最大分節(jié)質量為2.8t,采用C6024塔式起重機吊裝,臂長為60m,最大吊重為12t。南裙樓地下2層第1節(jié)和第2節(jié)鋼管分別重9.8t和8.6t,采用80t汽車式起重機在棧橋上吊裝。1層第3節(jié)鋼管疊合柱重15.52t,采用50t汽車式起重機(8m幅度/最大15.6t)就近吊裝,對汽車式起重機行走路線進行加固處理。所有鋼管構件及配件均在專業(yè)工廠加工制作,再運輸至現(xiàn)場安裝。鋼柱吊點設置在頂部,采用4根鋼絲繩進行吊裝。吊裝前對焊接結合面進行包裝保護,并對預埋件進行復測。首節(jié)鋼柱吊裝完畢后,通過墊鐵組調節(jié)鋼柱標高及垂直度,并及時對柱腳進行焊接及二次灌漿,灌漿混凝土為C60無收縮細石混凝土,厚度為50mm,如圖6所示。在首節(jié)鋼柱校正焊接完成之后才可繼續(xù)向上安裝上節(jié)鋼柱。首節(jié)鋼柱的頂面標高和軸線偏差、鋼柱扭曲值一定要控制在規(guī)范允許值以內,在上節(jié)鋼柱吊裝時要考慮進行反向偏移回歸原位的處理,逐節(jié)進行糾偏,避免造成累積誤差過大。鋼柱上、下節(jié)之間采用臨時連接耳板連接。鋼柱吊裝就位后,先調整軸線、標高,再調整扭轉,最后調整垂直度。鋼柱校正時,需考慮預留鋼柱焊接收縮量。工程中鋼管柱材質為Q345B,壁厚16~46mm,焊接質量等級為C級,焊縫等級為全熔透一級。
2.2鋼管外鋼筋及節(jié)點域鋼筋施工技術鋼管立柱安裝好之后綁扎鋼筋。綁扎前在鋼管上定位好箍筋間距,箍筋面與主筋垂直綁扎,并保證箍筋彎鉤在柱上四角相間布置。為防止柱筋在澆筑混凝土時偏位,在柱筋根部以及上、中、下部增設鋼筋定位卡。鋼筋接頭按照50%錯開相應距離,箍筋綁扎開口方向錯開。疊合柱混凝土模板采用槽鋼或鋼管進行加固,本工程柱尺寸最大為1100mm×1360mm,支模高度最大6.05m。柱模板采用18mm厚膠合板,外掛豎楞為50mm×100mm木方,間距200mm,柱箍采用槽鋼或鋼管配合14對拉螺桿,豎向間距為400mm(首步離柱腳200mm),具體加固方法如圖7所示。本工程中疊合柱節(jié)點采用穿筋節(jié)點。典型的節(jié)點如圖8所示。立柱鋼管在工廠加工時須按圖紙要求留置穿筋孔。施工工藝流程為:梁底筋、面筋從下至上穿鋼管孔、套筒接頭連接梁箍筋綁扎穿梁腰筋綁扎梁底筋、腰筋、面筋拆梁鋼筋支承架體。梁鋼筋穿過鋼管后不滿足錨固長度要求時,在縱筋與穿孔管壁之間的縫隙應進行手工補焊。節(jié)點域鋼筋綁扎好后現(xiàn)場施工如圖9所示。
2.3鋼管內、外及梁板混凝土澆筑技術疊合柱內的高強微膨脹混凝土采用汽車泵或塔式起重機配合澆筑。為了和下部混凝土更好連接,同時也為了避免澆筑混凝土時發(fā)生粗骨料彈跳現(xiàn)象,在澆筑前首先灌入約100mm厚的同強度等級水泥砂漿。管內混凝土澆筑時,采用導管下料,振搗棒直接振搗混凝土,每次振搗時間≥30s,確保一次澆筑高度≤2m。每節(jié)鋼管內混凝土澆筑至距管口500mm。為防止混凝土在澆筑時因自由落體高度過大導致混凝土出現(xiàn)離析問題,保證混凝土能準確進入所需澆筑的區(qū)域,布料桿在其泵管出料口增加1道5m布料軟管,軟管出料口與管內混凝土距離始終保持在1m左右,既方便澆筑過程中對混凝土落點的控制又方便軟管在混凝土連續(xù)澆筑的同時進行移動。為了實測混凝土澆筑時的溫度,在鋼管外壁開設鋼筋孔洞,插入8鋼筋,在鋼筋上布置溫度傳感器。溫度傳感器通過布置在鋼筋外側的無線數(shù)據(jù)發(fā)射器將溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔y溫設備中,實時測出管內混凝土的溫度,如圖10所示。由于疊合柱內混凝土強度等級與框架梁、板混凝土的等級不一樣,因此在澆筑時需設置鋼絲網(wǎng)片將兩側分開。對于同期施工的疊合柱,由于管外柱混凝土需等到管內混凝土、梁、結構樓板混凝土澆筑完成并達到一定強度等級后才能進行施工。對于不同期施工的疊合柱,管外混凝土需要達到設計要求的疊合比時方可澆筑??梢姴徽撌峭谑┕み€是不同期施工的疊合柱,管外混凝土均晚于管內和梁板混凝土的澆筑。因此,施工時預留121mm混凝土澆筑孔,鋼管外混凝土采用預留澆筑孔澆筑,澆筑時利用振搗棒進行插搗,如圖11所示。為確保鋼管外混凝土節(jié)點域澆筑密實度,在節(jié)點域分別設置注漿孔和排漿孔,采用高壓注漿技術對該部位進行補強。鋼管內混凝土澆筑后,采用覆蓋上部外露部分并澆水養(yǎng)護。管外混凝土澆筑后,采用覆蓋塑料薄膜養(yǎng)護,柱腳用廢舊模板進行保護。在冬期澆筑鋼管內混凝土時,入管混凝土的溫度應高于15℃。當室外氣溫低于5℃高于-10℃時,澆筑混凝土前應加熱鋼管并包裹覆蓋。
3結語
1.1襯砌混凝土技術的施工準備
水利工程作為系統(tǒng)化、綜合性比較強的工程,它涉及到多種工種的綜合施工,因此想要確保水利工程的順利施工,需要做好施工的組織設計。在施工中確定合理的工種,安排好供電和供水的工作,對于機械設備需要提前進行調試,確保機械設備具有穩(wěn)定的性能,并且需要安排技術人員對機械設備進行檢測,如果發(fā)現(xiàn)故障,應該及時的進行維修,這樣才能夠確保施工的順利進行。對施工人員需要進行培訓,讓施工人員了解施工的流程,而且需要聘請高級的技術人員對施工進行指導,這樣才能夠確保施工的質量。
1.2土方工程
渠道的土質一般比較疏松,這樣在施工中容易發(fā)生沉降,從而可能會造成水利工程的質量問題。因此在水利工程的施工中需要對渠道進行侵水,這樣可以充分的讓土進行預沉,如果發(fā)現(xiàn)土質依然不滿足襯砌技術的施工標準,就需要對土壤進行夯實,這樣才能夠確保土壤的密實度,從而滿足襯砌技術的施工要求。對于渠道的放樣需要首先確定在渠道的中線劃定控制線,然后每個50m設置中心樁,對于彎道處需要特別的注意,利用增加中心樁的密度來提高中心樁的精度。需要依據(jù)設計的要求對高程進行控制,最后需要依據(jù)中心線和高程控制點進行渠道的放樣。對于回填土方的施工,需要清理土層中的垃圾和石塊,這樣才能夠確保土層的密度的均勻。對于土層進行分層的夯實,一般是每隔30cm進行土層的夯實,這樣可以確保土層的密實度。對于含水量較低的土壤需要補充水分,可以采用灑水的措施,這可以提高土壤的濕度。最后需要利用打夯機對土層進行夯實,需要連續(xù)多次的夯實,并且需要仔細的檢查,確保土層夯實的密度。
1.3原材料和混凝土的配比
在水利工程的施工中需要依照施工設計的要求,選擇強度符合要求的水泥。在水利工程的施工需要考慮水泥的抗凍性,因此適宜選擇325和425的普通硅酸鹽水泥。又由于不同廠家的水泥的色澤不同,為了施工的美觀,需要選用同一生產廠商的水泥。需要選擇信譽良好、具有生產資格的水泥生產廠商,這樣才能夠確保水泥的質量。在渠道的施工具有抗凍和抗?jié)B的要求,因此在混凝土中添加外加劑,例如可以添加以松香皂和熱聚合物為主要成分的PC-2型引氣劑,它具有引氣、減水、提高混凝土的抗凍性和抗?jié)B性的功能。也可以添加入M型的減水劑,它的主要成分為木質素和碳酸鈣,具有減水和提高混凝土強度的功能。利用外加劑可以很好地提高混凝土的抗凍性和抗?jié)B性。混凝土的配比需要依照施工組織設計的要求進行設置,水灰比應該小于0.6,混凝土的坍落度需要控制在1~3cm,而且在低溫的季節(jié),混泥土的坍落度需要相應的減小,反之,需要相應的增大。混凝土在配置的時,需要滿足強度為C15,抗凍性為F50,抗?jié)B性為W4。另外需要準確的把握混凝土、水、碎石、砂的比例,這樣才能夠確保施工質量。
1.4混凝土渠道的澆筑
在混凝土渠道進行灌注時,需要平整施工的場地,安排供電系統(tǒng)和供水系統(tǒng)。還需要把發(fā)電機、攪拌機、推車、翻斗等機械準備就位,這樣可以隨著進行混凝土的澆筑施工。在進行混凝土的澆筑前需要澆筑模板的制作和安裝模板工程。通常采用定型槽鋼,而且依照施工設計圖紙進行模板設置,并且采用楔形三角鐵嵌入土中進行加固模板。模板在制作的過程中需要確保模板的線條垂直、板縫緊密,而且容易拆卸?;炷聊0宓陌惭b可以自10mm的范圍內的誤差。在施工完成后需要多對模具進行清理,便于以后的使用。在澆筑混凝土的時,如果渠床比較干燥,需要灑水進行濕潤,這樣可以避免砼板由于水分的蒸發(fā)而出現(xiàn)裂縫。在渠道的施工中通常采用伸縮分塊澆筑,而對于渠底、渠坡可以采用跳倉澆筑的方法。在具體的施工中需要依照一定的施工順序,依照渠坡、渠坡、渠道頂部的順序進行澆筑混凝土。這樣在在渠坡澆筑完成后可以立即進行渠底的施工,從而可以促使渠坡和渠底的無縫銜接。對于渠底的施工可以采用順序的分塊進行澆筑?;炷猎跐仓倪^程中需要利用機械的攪拌機,并且需要不停的旋轉,防止混凝土出現(xiàn)離析的現(xiàn)象,可以利用小推車把混凝土運送到施工的現(xiàn)場?;炷猎谛兜侥>咧行枰鶆虻臄備?,并且需要人工平倉。在混凝土依照模具的高度攤鋪滿倉面,整平表面,就可以開始進行混凝土的振搗。在振搗的施工中需要防止漏振和過振的現(xiàn)象出現(xiàn)。在渠道的振搗中施工人員需要從渠底,拉著平面振搗器自下而上的振搗,確保振搗的速度均勻,而且需要多次的振搗,直至表面泛漿為止。在混凝土渠道的澆筑過程中,需要在確保施工的質量的前提下,以最快的速度進行混凝土的灌注,否則可能會影響到混凝土的施工質量。需要注意的是在哦混凝土渠道的澆筑過程中嚴禁中斷施工,否則容易出現(xiàn)裂縫。收面是澆筑的重要工作,做好襯砌的收面工作,可以提高減少水的滲漏,提高輸水能力。在進行混凝土的收面時,需要利用磨光機抹平,直至泛漿為止。收面工作要求做到表面平整、沒有麻面、沒有石子。在混凝土達到初凝時,就可以進行拆模。拆模后需要對混凝土進行覆膜或者覆蓋草進行養(yǎng)護,這樣才可以確保混凝土的質量。
2結語