大體積混凝土施工質(zhì)量控制

周紅濤 梁 歡

（1、浙江電力建設(shè)監(jiān)理有限公司，浙江 杭州 310009 2、水利水電第一工程局有限公司第一分局設(shè)備租賃公司，吉林 132200）

1 大體積混凝土施工裂縫概述

溫度裂縫是大體積混凝土施工過程中最常出現(xiàn)的問題。大體積混凝土施工階段之所以會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫，是其內(nèi)外矛盾發(fā)展的結(jié)果。一方面混凝土由于內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度變形，另一方面是結(jié)構(gòu)物內(nèi)外的約束要阻止這種變形。一但溫度應(yīng)力超過混凝土所能承受的拉伸極限值時(shí)，即出現(xiàn)裂縫。除此之外，施工冷縫、混凝土實(shí)體幾何尺寸超差、地腳螺栓埋設(shè)偏差、墻體混凝土強(qiáng)度不均勻、未合理設(shè)置后澆帶、墻體根部蜂窩、麻面、模板接縫多、漏漿多等也是大體積混凝土施工過程中較為常見的問題。但所有這些質(zhì)量通病通過合理科學(xué)的施工、技術(shù)措施是可以控制甚至消除的。為了保證大體積混凝土施工質(zhì)量,必須認(rèn)真分析大體積混凝土各種質(zhì)量通病的原因,從原材料的選擇、外加劑的使用、配合比的設(shè)計(jì)、混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆筑、溫控、養(yǎng)護(hù)方法等方面著手,有針對(duì)性的采取技術(shù)保證、防范預(yù)控等措施,保證基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)品質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

2 大體積混凝土施工質(zhì)量控制

2.1 配合比設(shè)計(jì)

由于水泥的用量直接影響著水化熱的多少及混凝土溫升,大體積混凝土應(yīng)選用水化熱較低的水泥,如低熱礦渣硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥等，大體積混凝土施工所用水泥其3d天的水化熱不宜大于240kJ/kg，7d天的水化熱不宜大于270kJ/kg。并盡可能減少水泥用量。宜采用Ⅱ區(qū)中砂,因?yàn)槭褂弥猩翱蓽p少水及水泥的用量。在可泵送情況下,選用粒徑5～20mm連續(xù)級(jí)配石子,以減少混凝土收縮變形。在大體積混凝土中,粗細(xì)骨料的含泥量是要害問題,若骨料中含泥量偏多,不僅增加了混凝土的收縮變形,又嚴(yán)重降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度,對(duì)抗裂的危害性很大。因此,骨料必須現(xiàn)場取樣實(shí)測,石子的含泥量控制在1%以內(nèi)，應(yīng)選用非堿活性的粗骨料，砂的含泥量控制在3%以內(nèi)。所配制的混凝土拌合物，到澆筑工作面的坍落度不宜低于160mm。應(yīng)用添加粉煤灰技術(shù)，粉煤灰摻量不宜超過膠凝材料用量的40%；礦渣粉的摻量不宜超過膠凝材料用量的50%；粉煤灰和礦渣粉摻合料的總量不宜大于混凝土中膠凝材料用量的50%。在混凝土中摻用的粉煤灰不僅能夠節(jié)約水泥,降低水化熱,增加混凝土和易性,而且能夠大幅度提高混凝土后期強(qiáng)度,推移溫升峰值出現(xiàn)時(shí)間。外加劑的使用。采用減水劑,如SF-1緩凝高效減水劑;膨脹劑采用廣泛使用的U型膨脹劑,如無水硫鋁酸鈣或硫酸鋁,試驗(yàn)表明在混凝土添加了膨脹劑之后,混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力可以抵消一部分混凝土的收縮應(yīng)力,相應(yīng)地提高混凝土抗裂強(qiáng)度。在確定混凝土配合比時(shí)，應(yīng)根據(jù)混凝土的絕熱溫升、溫控施工方案的要求等，提出混凝土制備時(shí)粗細(xì)骨料和拌和用水及入模溫度控制的技術(shù)措施。

2.2 大體積混凝土澆筑

大體積混凝土的澆注方案，除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實(shí)完畢外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、預(yù)埋管道和地腳螺栓的留設(shè)、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響。大體積混凝土常采用的方法有三種：全面分層、分段分層、斜面分層。全面分層澆注大體積混凝土?xí)r，在第一層全面澆注完畢后，再回頭澆注第二層，此時(shí)應(yīng)使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆注，直至完工為止。采用這種方案，適用于結(jié)構(gòu)的平面尺寸一般不宜太大，施工時(shí)從短邊開始，沿長邊推進(jìn)比較合適。必要時(shí)可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行澆注。分段分層澆注大體積混凝土?xí)r，先從底層開始，澆注至一定距離后澆注第二層，如此依次向前澆注其他各層。由于總的層數(shù)較多，所以澆注到頂后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆注。這種方案適用于單位時(shí)間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少，不象第一種方案那樣集中。這種方案適用于結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長度較大的工程。斜面分層澆注大體積混凝土澆注時(shí)，要求斜面的坡度不大于1/3，適用于結(jié)構(gòu)的長度大大超過厚度3倍的情況?；炷翉臐沧酉露碎_始，逐漸上移。

加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，降低大體積混凝土塊體里外溫度差和減慢降溫速度來達(dá)到降低塊體自約束應(yīng)力和提高混凝土抗拉強(qiáng)度，以承受外約束應(yīng)力時(shí)的抗裂能力，對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)是非常重要的。在混凝土養(yǎng)護(hù)階段的溫度控制應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)：（1）混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應(yīng)小于20℃；當(dāng)結(jié)構(gòu)混凝土具有足夠的抗裂能力時(shí)，不大于25℃。（2）混凝土拆模時(shí)，混凝土的溫差不超過20℃。其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差；（3）采用內(nèi)部降溫法來降低混凝土內(nèi)外溫差。內(nèi)部降溫法是在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管，通入冷卻水，降低混凝土內(nèi)部最高溫度。冷卻在混凝土剛澆注完時(shí)就開始進(jìn)行，還有常見的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土內(nèi)外溫差而引起的混凝土開裂；（4）保溫法是在結(jié)構(gòu)物外露的混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料（如草袋、鋸木、濕砂等），在緩慢的散熱過程中，使混凝土獲得必要的強(qiáng)度，以控制混凝土的內(nèi)外溫差小于20℃；（5）混凝土表層布設(shè)抗裂鋼筋網(wǎng)片，防止混凝土收縮時(shí)產(chǎn)生干裂。

2.3 裂縫控制技術(shù)

施工常見的溫度裂縫有兩類。一類為內(nèi)約束裂縫，是由于混凝土內(nèi)外溫差過大引起。另一類為外約束裂縫，是由于平均降溫差過大引起的?？刂频谝活惐砻鏈囟攘芽p的基本方法是控制混凝土內(nèi)外溫差、表面與外界溫差，防止表面急劇冷卻。冬季采取保溫，緩拆模。加熱養(yǎng)護(hù)嚴(yán)格控制升溫速度，使溫差不大于10℃。注意緩慢揭蓋。及時(shí)脫模，脫模后緩慢降溫或加覆蓋，控制溫差不大于20℃?？刂频诙惤禍亓芽p可從控制混凝土人模溫度、溫升，減少溫差，改進(jìn)施工操作工藝，改善混凝土性能，改善結(jié)構(gòu)約束條件等方面人手來削減溫度應(yīng)力，一般措施有：a.選用低熱或中熱水泥(礦渣水泥、火山灰水泥等)。b.改善骨料級(jí)配，采用低流動(dòng)性混凝土，摻粉煤灰混合材料或減水劑，利用后期混凝土強(qiáng)度等以降低水泥用量，降低溫升。c.加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)和拆模時(shí)間，使混凝土緩慢冷卻；急需拆模，表面應(yīng)覆蓋草袋繼續(xù)澆水養(yǎng)護(hù)在具體的施工中，應(yīng)根據(jù)工程項(xiàng)目的平面形狀尺寸、厚度等不同情況,合理、經(jīng)濟(jì)地布設(shè)測溫點(diǎn)，并測繪測溫點(diǎn)布置圖。溫度測點(diǎn)以集成溫度傳感器作感溫元件，要進(jìn)行篩選和防老化處理。在埋設(shè)前應(yīng)對(duì)感溫元件作環(huán)氧樹脂封閉。在澆注前應(yīng)按測溫布置圖要求，對(duì)測點(diǎn)予以固定和保護(hù)，以確保測溫工作的順利進(jìn)行。每次測溫后，應(yīng)立即匯總整理混凝土內(nèi)部溫度場與溫差數(shù)值，提供給施工指揮部門，以指導(dǎo)現(xiàn)場的施工。為了有效的控制混凝土內(nèi)外溫差，使混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃，防止混凝土裂縫的產(chǎn)生，采取溫控措施。根據(jù)砼溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力的分析，必須嚴(yán)格控制各項(xiàng)濕度指標(biāo)在允許范圍內(nèi)，才不使砼產(chǎn)生裂縫。與此同時(shí)，應(yīng)該提供溫度散發(fā)的途徑，熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；對(duì)大體積混凝土，在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；同時(shí)規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；對(duì)于施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。

總之，只有科學(xué)的面對(duì)GIS大體積混凝土的各項(xiàng)薄弱環(huán)節(jié)，采取行之有效的預(yù)控措施和監(jiān)控手段，是可以預(yù)防和消除大體積混凝土裂縫問題給工程帶來的弊端。

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[3]GB50496-2009大體積混凝土施工技術(shù)規(guī)范[S].