大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制

楊怡泉

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450003）

JGJ55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》定義:混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸大于或等于1m時(shí),或預(yù)計(jì)會(huì)因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫的混凝土稱為大體積混凝土[1]。該定義描述了大體積混凝土的特點(diǎn):大體積混凝土在硬化過程中水泥產(chǎn)生大量的水化熱,水化熱引起的溫度應(yīng)力易導(dǎo)致混凝土開裂。

目前符合這個(gè)定義的大體積混凝土通常有兩大類，一類是水利工程中常見的大壩,這類混凝土一般強(qiáng)度等級較低（C20～C30），鋼筋含量少，但壩體厚度大，內(nèi)部溫升控制不高于 32℃，施工方法一般采用碾壓澆筑；另一類是建筑工程的大型設(shè)備基礎(chǔ)、高層建筑的筏板和承臺，這類混凝土工程通常強(qiáng)度等級在C30以上，如筏板要求達(dá)到C50，屬高強(qiáng)混凝土范疇，混凝土流動(dòng)性好，可泵送，體積大，鋼筋含量高，混凝土內(nèi)部溫升最高可達(dá)80～90℃。當(dāng)然。這兩類大體積混凝土工程都要求滿足混凝土強(qiáng)度等級，要有抗?jié)B能力（包括混凝土的抗?jié)B性能）和不產(chǎn)生有害裂縫特別是貫穿性裂縫。本文分析了大體積混凝土施工中存在的問題，提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制方法。

1 大體積混凝土施工中存在的問題

大體積混凝土在施工過程中，由于模板安裝、混凝土配料、拌和、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)等施工環(huán)節(jié)某些不符合規(guī)范要求的人為因素和混凝土水化放熱引起溫度裂縫及其收縮變形的客觀因素導(dǎo)致多種質(zhì)量缺陷。

1）人為因素:混凝土坍落度大，在運(yùn)輸過程中受振動(dòng)引起泌水；配合比有異常變化，拌和用水量過大引起泌水；混凝土拌和時(shí)間過短，拌和不充分，出料早；模板安裝或支撐不牢固，穩(wěn)定性差，澆筑混凝土過程中局部模板產(chǎn)生位移；模板局部加固不到位，大體積混凝土施工時(shí)，受混凝土自身壓力引起擠脹鼓包，混凝土表面凸凹不平；上下層混凝土澆筑間隔太長，在澆筑上層混凝土?xí)r，因混凝土水化熱作用產(chǎn)生伸脹使模板受到推力向外移動(dòng),而下層混凝土已初凝失去重塑能力,因而與模板間形成縫隙導(dǎo)致上層混凝土漿液向下流淌；模板拼裝不嚴(yán)密，有縫隙；振搗時(shí)間短，振搗不完全；未按配合比配料，水泥含量過少，水與骨料含量過多，振搗時(shí)間過長引起離析；拆模時(shí)間過早，混凝土未達(dá)到一定強(qiáng)度拆模，或混凝土澆筑完成后長時(shí)間滯留在模板內(nèi)不拆模、不養(yǎng)護(hù)等。

2）客觀因素:大體積混凝土由于水泥水化時(shí)放出大量的水化熱，而自身體積較厚，混凝土表面熱量直接向大氣中散發(fā)，表面溫度上升較少，而混凝土導(dǎo)熱性能差，水化熱積聚在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)；溫度上升較多，內(nèi)外溫差較大，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力。溫差越大，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力越大，混凝土越容易開裂。當(dāng)溫度應(yīng)力足夠大，裂縫會(huì)連續(xù)產(chǎn)生，甚至?xí)灤┱麄€(gè)截面，俗稱“貫穿裂縫”，給結(jié)構(gòu)帶來重大的損傷，嚴(yán)重地影響工程結(jié)構(gòu)安全。大體積混凝土在硬化過程中，水泥水化反應(yīng)激烈，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象，水分的蒸發(fā)會(huì)引起混凝土的體積收縮,這種收縮變形受到大體積混凝土內(nèi)外約束作用產(chǎn)生拉應(yīng)力,由于混凝土的抗拉強(qiáng)度低，當(dāng)其拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，大體積混凝土就會(huì)出現(xiàn)裂縫。高強(qiáng)、高性能混凝土硬化收縮值較大，更容易產(chǎn)生收縮裂縫，因此，大體積混凝土不宜采用高強(qiáng)、高性能混凝土。

2 大體積混凝土施工質(zhì)量控制

施工前應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，制定詳盡的施工方案，施工前技術(shù)交底，施工中嚴(yán)格管理，控制好質(zhì)量關(guān)。

2.1 混凝土澆筑

大體積混凝土澆筑時(shí)，為了保證結(jié)構(gòu)的整體性和施工的連續(xù)性，當(dāng)采用分層澆筑,即在下層混凝土初凝前將上層混凝土澆筑完畢。常用的分層澆筑方法包括全面分層、分段分層和斜面分層。全面分層法是在整個(gè)模板內(nèi)，將結(jié)構(gòu)分成若干個(gè)厚度相等的澆筑層,澆筑區(qū)的面積即為基礎(chǔ)平面面積。澆筑混凝土?xí)r從短邊開始，沿長邊方向進(jìn)行澆筑，澆筑完第一層混凝土后澆筑第二層。要求在逐層澆筑過程中，第二層混凝土要在第一層混凝土初凝前完成施工操作。這種方法適用于結(jié)構(gòu)的平面尺寸一般不宜太大,必要時(shí)也可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行澆筑。分段分層法是當(dāng)采用全面分層施工方案時(shí)，澆筑強(qiáng)度很大，現(xiàn)場混凝土攪拌機(jī)、運(yùn)輸和振搗設(shè)備均不能滿足施工要求時(shí)，可采用分段分層方案。澆筑混凝土?xí)r,將結(jié)構(gòu)沿長邊方向分成若干段，澆筑工作從底層開始，當(dāng)?shù)谝粚踊炷翝仓欢伍L度后，便回頭澆筑第二層；當(dāng)?shù)诙訚仓欢伍L度后，回頭澆筑第三層，以此類推向前呈階梯式推進(jìn)。分段分層方案適用于結(jié)構(gòu)厚度不大而面積或長度較大的施工段面情況。斜面分層法是對于澆筑長度較大的結(jié)構(gòu)，混凝土一次澆筑到頂，由于混凝土自然流淌而形成斜面。

2.2 施工振搗

混凝土采取振搗棒振搗,進(jìn)行二次振搗應(yīng)盡量減少混凝土泌水在粗集料、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，增加混凝土的密實(shí)度，提高混凝土的抗裂性。

2.3 施工養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)，采取溫度控制措施，使大體積混凝土內(nèi)外溫差、降溫速率均滿足裂縫控制要求。在盡量減少混凝土內(nèi)部水化熱引起溫升的前提下,認(rèn)真做好大體積混凝土保溫保濕養(yǎng)護(hù)工作。養(yǎng)護(hù)關(guān)鍵是保持適宜的溫度和濕度，讓大體積混凝土緩慢降溫，越慢越好，通過降低混凝土的降溫速率,充分發(fā)揮混凝土強(qiáng)度的潛力和使大體積混凝土內(nèi)部應(yīng)力充分松弛，達(dá)到強(qiáng)度增加、收縮減少的目的。對于大面積混凝土結(jié)構(gòu)可采用塑料薄膜養(yǎng)護(hù)。塑料薄膜養(yǎng)護(hù)是將塑料溶液噴涂在已凝結(jié)的混凝土表面上,待揮發(fā)后形成一層薄膜，使混凝土表面與空氣隔絕，水分不再蒸發(fā)，保持混凝土內(nèi)部處于濕潤狀態(tài)。為了確保新澆筑混凝土有一個(gè)適宜的硬化條件，防止由于早期干縮產(chǎn)生裂縫，大體積混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在12小時(shí)內(nèi)加以覆蓋和澆水。普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14天；礦渣水泥、火山灰等水泥拌制的混凝土，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于21天。澆水養(yǎng)護(hù)的次數(shù)應(yīng)以保證混凝土處于足夠的潤濕狀態(tài)為準(zhǔn)。養(yǎng)護(hù)初期，水泥的水化作用進(jìn)行較快，需水量也較多，澆水次數(shù)應(yīng)增多；當(dāng)氣溫較高時(shí)，應(yīng)增加澆水次數(shù)；養(yǎng)護(hù)用水的水質(zhì)與拌制混凝土?xí)r的用水相同。

2.4 混凝土原材料的選用

1）水泥

大體積混凝土宜選用水化熱低、水化放熱慢的水泥品種，并盡可能地減少用量。

2）骨料

為了減少水泥用量，降低水化熱，提高混凝土抗裂性，在滿足大體積混凝土的強(qiáng)度、和易性、施工泵送前提下，大體積混凝土通常選擇粒徑較大和用量較多的粗骨料,嚴(yán)格控制粗骨料的含泥量及粉料含量，選擇含泥量較低的中粗砂，砂子的細(xì)度模數(shù)在2.7～3.1范圍較好，有利于降低大體積混凝土中水泥用量。

3）用水量

大體積混凝土的用水量一般應(yīng)根據(jù)水泥品種、粗骨料品種與粒徑、施工所需要的坍落度等因素綜合確定。用水量適當(dāng)，會(huì)使水泥用量適當(dāng)降低，有利于降低大體積混凝土的放熱量，也有利于改善混凝土的耐久性，提高大體積混凝土的力學(xué)性能。

4）外加劑

使用有緩凝作用的高效減水劑和引氣劑,在保持混凝土工作性能不變的情況下,能夠顯著降低水灰比，改善和易性，并能減少水泥用量、降低水化熱、減緩水化速度、推遲初凝時(shí)間、減緩澆筑速度以利散熱，改善新拌混凝土的工作性，提高硬化混凝土的力學(xué)、熱學(xué)、抗變形和耐久性等適量摻入膨脹劑可有效防止和減少混凝土因收縮產(chǎn)生的裂縫。

5）礦物摻合料

混凝土中摻加礦渣超細(xì)粉或粉煤灰,可提高混凝土的抗?jié)B性、耐久性、減少收縮、降低水化熱、提高混凝土的抗拉強(qiáng)度、抑制堿集料反應(yīng)、減少新拌混凝土的泌水等，有利于提高混凝土的抗裂性能。

3 結(jié)語

認(rèn)真、切實(shí)地從施工過程的根本抓起，制定和采取先進(jìn)的施工工藝和正確的施工方法,才能有效地保證混凝土的內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量。

[1]JGJ55—2000,普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S]

[2]江昔平,王社良.超大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生機(jī)理分析與抗裂控制新對策[J].混凝土,2007,(12):98-102

[3]劉春.大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因及防治[J].山西建筑,2008,34(32):151-152