高层建筑施工环境-高层建筑施工（第3版）

2023-08-29 理论教育版权反馈

【摘要】：另外，对浇筑后的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水而在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土的抗压强度提高10%～20%，从而提高抗裂性。混凝土的收缩值和极限拉伸值，除与上述水泥用量、骨料品种级配、水胶比、骨料含泥量等有关外，还与施工工艺和施工质量密切相关。

1.混凝土浇筑与振捣

对于地下室墙体结构的大体积混凝土浇筑，除一般的施工工艺外，应采取一些技术措施，以减少混凝土的收缩，提高极限拉伸值，这对控制裂缝很有作用。

改进混凝土的搅拌工艺对改善混凝土的配合比、减少水化热、提高极限拉伸值有着重要的意义。传统的混凝土搅拌工艺在混凝土搅拌过程中水分直接润湿石子表面，并在混凝土成型和静置的过程中，自由水进一步向石子与水泥砂浆界面集中，形成石子表面的水膜层；在混凝土硬化以后，水膜层的存在使界面过渡层疏松多孔，削弱了石子与硬化水泥砂浆之间的黏结，形成了混凝土最薄弱的环节，从而对混凝土的抗压强度和其他物理力学性能产生不良的影响。为了进一步提高混凝土质量，采用二次投料的砂浆裹石或净浆裹石搅拌新工艺，可有效地防止水分向石子与水泥砂浆的界面集中，使硬化后界面过渡层的结构致密，黏结加强，从而使混凝土的强度提高10%左右，也提高了混凝土的抗拉强度和极限拉伸值；当混凝土的强度基本相同时，可减少7%左右的水泥用量。

另外，对浇筑后的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水而在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土的抗压强度提高10%～20%，从而提高抗裂性。

混凝土二次振捣的恰当时间是指混凝土经振捣后还能恢复到塑性状态的时间，一般称为振动界限，在实际工程中应由试验确定。由于采用二次振捣的最佳时间与水泥的品种、水胶比、坍落度、气温和振捣条件等有关，同时，在确定二次振捣时间时，既要考虑技术上的合理性，又要满足分层浇筑、循环周期的安排，在操作时间上要留有余地，避免失误造成“冷接头”等质量问题。

2.控制混凝土的出机温度和浇筑温度

为了降低大体积混凝土总温升和减少结构的内外温差，控制出机温度和浇筑温度同样很重要。

根据搅拌前混凝土原材料总热量与搅拌后混凝土总热量相等的原理，可得出混凝土的出机温度T0：

式中　cs、cg、cc、cw——砂、石、水泥和水的比热容[J/（kg·℃）]；

　　　ms、mg、mc、mw——每立方米混凝土中砂、石、水泥和水的用量（kg/m3）；

　　　Ts、Tg、Tc、Tw——砂、石、水泥和水的温度（℃）；

　　　ws、wg——砂、石的含水量（%）。

计算时一般取：

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由式（3-14）可以看出，混凝土的原材料中石子的比热较小，但其在每立方米混凝土中所占的质量较大；水的比热容大，但它的质量在每立方米混凝土中只占一小部分。因此，对混凝土的出机温度影响最大的是石子及水的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响很小。为了进一步降低混凝土的出机温度，最有效的办法就是降低石子的温度。在气温较高时，为防止太阳直接照射，可在砂、石堆场搭设简易遮阳装置，必要时须向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。

为了降低大体积混凝土总温升和减小结构的内外温差，控制混凝土的浇筑温度也很重要。混凝土中的骨料比热较小，其用量占混凝土的70%～80%；水的比热容很大，其用量仅占混凝土用量的很小部分，一般不超过10%。

3.降低混凝土降温速率

大体积混凝土浇筑后，为了减小升温阶段的内外温差，防止产生表面裂缝，使水泥顺利进行水化，提高混凝土的极限拉伸值，以及降低混凝土的水化热降温速率，减小结构计算温差，防止产生过大的温度应力和产生温度裂缝，对混凝土进行保温养护是必要的。

大体积混凝土表面保温材料的厚度，可根据热交换原理按下式计算：

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式中　δ——保温材料的厚度（m）；

　　　H——混凝土中心最高温度向边界散热的距离（m），取结构物厚度的1/2；

　　　h——结构物厚度（m）；

　　　λ——保温材料的导热系数[W/（m·℃）]；

　　　λc——混凝土的导热系数[W/（m·℃）]，可取2.3W/（m·℃）；

　　　T2——混凝土表面的温度（℃）；

　　　Tmax——混凝土中心的最高温度（℃）；

　　　Tg——混凝土达到最高温度（浇筑后3～5d）时的大气平均温度（℃）；

　　　K——传热系数的修正值（表3-8）。

表3-8　传热系数的修正值K

pagenumber_ebook=115,pagenumber_book=106

使用大体积混凝土结构进行蓄水养护也是一种较好的方法，我国一些工程曾采用过这种方法。

混凝土终凝后，在其表面蓄存一定深度的水。由于水的导热系数为0.58W/（m·℃），具有一定的隔热保温效果，这样可降低混凝土内部水化热的降温速率，缩小混凝土中心和混凝土表面的温差值，从而可控制混凝土的裂缝开展。

根据热交换原理，每立方米混凝土在规定时间内，内部中心温度降低到表面温度时放出的热量，等于混凝土在此养护期间散失到大气中的热量。此时混凝土表面的热阻系数可按下式计算：

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式中　R——混凝土表面的热阻系数（℃/W）；

　　　X——混凝土维持到指定温度的延续时间（h）；

　　　M——混凝土结构物的表面系数（1/m）；

　　　F——结构物与大气接触的表面面积（m2）；

　　　V——结构物的体积（m3）；

　　　Tmax——混凝土中心最高温度（℃）；

　　　T2——混凝土表面的温度（℃）；

　　　K——传热系数的修正值，蓄水养护时取1.3；

　　　700——混凝土的热容量，即比热与表观密度的乘积[kJ/（m3·℃）]；

　　　Tj——混凝土浇筑、振捣完毕开始养护时的温度（℃）；

　　　mc——每立方米混凝土中的水泥用量（kg）；

　　　Q——混凝土在指定龄期内水泥的水化热（kJ/kg）。

热阻系数与保温材料的厚度和导热系数有关，当采用水作为保温养护材料时，可按下式计算混凝土表面的蓄水深度：

式中　Hs——混凝土表面的蓄水深度（m）；

　　　R——热阻系数；

　　　λw——水的导热系数，取0.58W/（m·℃）。

此外，在大体积混凝土结构拆模后，宜尽快回填土，用土体保温避免气温骤变时产生有害影响，也可降低降温速率，避免产生裂缝。

4.减少混凝土收缩，提高混凝土的极限拉伸值

通过改善混凝土的配合比和施工工艺，可以在一定程度上减小混凝土的收缩和提高其极限拉伸值，这对防止产生裂缝也起到一定的作用。

混凝土的收缩值和极限拉伸值，除与上述水泥用量、骨料品种级配、水胶比、骨料含泥量等有关外，还与施工工艺和施工质量密切相关。

对浇筑后的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土脱落而出现的裂缝，减小内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土的抗压强度提高10%～20%，从而提高抗裂性。

混凝土二次振捣的恰当时间是指混凝土经振捣后尚能恢复到塑性状态的时间，一般称为振动界限。掌握二次振捣的恰当时间的方法一般有以下两种：

（1）将运转着的振动棒以其自身的重力逐渐插入混凝土中进行振捣，混凝土仍可恢复塑性的程度是使振动棒小心拔出时混凝土仍能自行闭合，而不会在混凝土中留下孔穴，这时可认为当时施加二次振捣是适宜的。

（2）为了准确地判定二次振捣的适宜时间，国外一般采用测定贯入阻力值的方法进行判定，即当标准贯入阻力值达到350N/cm2以前进行二次振捣是有效的，不会损伤已成型的混凝土。根据有关试验结果，当标准贯入阻力值为350N/cm2时，对应的立方体试块强度约为25N/cm2，对应的压痕仪强度值约为27N/cm2。

由于采用二次振捣的最佳时间与水泥品种、水胶比、坍落度、气温和振捣条件等有关，因此，在实际工程使用前做些试验是必要的。同时，在最后确定二次振捣时间时，既要考虑技术上的合理性，又要满足分层浇筑、循环周期的安排，在操作时间上要留有余地，避免这些失误造成“冷接头”等质量问题。

此外，改进混凝土的搅拌工艺也很有意义。传统混凝土搅拌工艺在混凝土搅拌过程中水分直接润湿石子表面，在混凝土成型和静置过程中，自由水进一步向石子与水泥砂浆界面集中，形成石子表面的水膜层。在混凝土硬化后，水膜的存在使界面过渡层疏松多孔，削弱了石子与硬化水泥砂浆之间的黏结，形成混凝土中最薄弱的环节，从而对混凝土抗压强度和其他物理力学性能产生不良影响。

为了进一步提高混凝土质量，可采用二次投料的砂浆裹石或净浆裹石搅拌新工艺，这样可有效地防止水分向石子与水泥砂浆界面集中，使硬化后的界面过渡层的结构致密，黏结加强，从而可使混凝土强度提高10%左右，也提高了混凝土的抗拉强度和极限拉伸值。当混凝土强度基本相同时，可减少7%左右的水泥用量。

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