淺談大體積混凝土施工質(zhì)量控制

連 強(qiáng) 苗洪武

（1、中國(guó)化學(xué)工程第十一建設(shè)有限公司，河南 開(kāi)封 475000；2、海軍機(jī)關(guān)營(yíng)建工程辦公室，北京 100841）

結(jié)構(gòu)厚實(shí)，混凝土量大，工程條件復(fù)雜（一般都是地下現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)），施工技術(shù)要求高，水泥水化熱較大（預(yù)計(jì)超過(guò)25度），易使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生溫度變形。大體積混凝土除了最小斷面和內(nèi)外溫度有一定的規(guī)定外，對(duì)平面尺寸也有一定限制。因?yàn)槠矫娉叽邕^(guò)大，約束作用所產(chǎn)生的溫度力也愈大，如采取控制溫度措施不當(dāng)，溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土所能承受的拉力極限值時(shí)，則易產(chǎn)生裂縫。

1 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因

大體積混凝土即結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在80cm以上，同時(shí)水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過(guò)25℃的混凝土。規(guī)范要求大體積鋼筋混凝土必須一次連續(xù)澆筑完成，怎樣提高混凝土的抗?jié)B、抗裂和抗侵蝕性能是建筑工程大體積混凝土施工的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。裂縫產(chǎn)生的原因主要有以下幾個(gè)方面：

1.1 水泥水化熱引起溫度應(yīng)力和溫度變形

由于其體積大，產(chǎn)生的水泥水化熱較高，聚集在內(nèi)部的熱量不易散發(fā)，出現(xiàn)內(nèi)外冷熱應(yīng)力之差，易產(chǎn)生溫度裂縫。混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥用量有關(guān)，混凝土愈厚，水泥愈大，溫度應(yīng)力愈大，引起裂縫的可能性也愈大。

1.2 內(nèi)外約束條件的影響

大體積混凝土因溫度變化而發(fā)生變形會(huì)受到不同程度的約束，限制其變形，產(chǎn)生約束應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。

1.3 外界氣溫變化的影響

一般而言，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也愈高。當(dāng)氣溫下降，特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加外層混凝土與混凝土內(nèi)部的溫度梯度，造成溫差和溫度應(yīng)力，使大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。

1.4 混凝土的收縮變形

工程實(shí)踐證明，大體積混凝土施工中，混凝土因收縮變形而引起的裂縫是不可忽視的。影響混凝土收縮的因素很多，主要包括水泥品種和數(shù)量、混凝土混合比、外加劑與施工工藝、養(yǎng)護(hù)條件等。

1.5 施工進(jìn)度的影響

由于施工進(jìn)度較快，振搗質(zhì)量不易控制，便會(huì)產(chǎn)生諸如溝洞等影響質(zhì)量的現(xiàn)象。鑒于以上幾種情況，從溫度應(yīng)力和振搗質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面對(duì)大體積混凝土施工提供了較高的要求。

2 大體積混凝土施工質(zhì)量控制的有效措施

2.1 對(duì)混過(guò)凝土水化熱的有效控制

水化熱是混凝土內(nèi)部溫度升高的主要原因，因此降低水泥的水化熱對(duì)于減少大體積混凝土的裂縫至關(guān)重要。因此，在大體積混凝土的施工中應(yīng)優(yōu)先選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥，這一點(diǎn)將同時(shí)在材料控制里提到。

建筑材料的控制措施

混凝土的基本組成材料有水泥、砂、石子和水，有時(shí)根據(jù)施工需要加外加劑等。

（1）水泥：所用水泥應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》GB175的有關(guān)規(guī)定，當(dāng)采用其他種類時(shí)，其性能指標(biāo)必須符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；拌制大體積混凝土宜優(yōu)先選用水化熱較低的水泥；如粉煤灰水泥和礦渣水泥，亦可采用火山灰水泥，盡量不用普通硅酸鹽水泥。當(dāng)混凝土標(biāo)號(hào)大于C35時(shí)，不可采用火山灰水泥和粉煤灰水泥。

（2）砂：宜采用天然潔凈的中粗砂，其細(xì)度模數(shù)宜大于2.3，當(dāng)混凝土標(biāo)號(hào)大于C30時(shí)，其含泥量應(yīng)不大于3%，當(dāng)混凝土標(biāo)號(hào)小于C30時(shí)其含泥量應(yīng)不大于5%。

（3）石子：宜采用卵石和碎石，粒徑1~4cm并應(yīng)連續(xù)級(jí)配，混凝土標(biāo)號(hào)＞C30時(shí)，含泥量＜1%，混凝土標(biāo)號(hào)≤C30時(shí)，含泥量≤2%。

（4）水：拌和用水的質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63的有關(guān)規(guī)定。凡可飲用的水及潔凈的天然水都可拌制混凝土。海水不得使用，工業(yè)廢水及PH＜4的酸性水和含硫酸鹽量按SO4計(jì)超過(guò)水重1%的水不得使用。

（5）外加劑：所用外加劑的質(zhì)量及利用技術(shù)，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑》GB8076、《混凝土外加劑運(yùn)用技術(shù)規(guī)范》GB50119和有關(guān)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。在混凝土中摻加適當(dāng)比例的減水劑、緩凝劑等外加劑，既可降低水灰比，也可降低水泥用量，從而減少水化熱值。另外宜摻加適當(dāng)比例的膨脹劑或使用膨脹水泥，使混凝土得到補(bǔ)償收縮，降低收縮應(yīng)力。

2.2 配合比設(shè)計(jì)控制措施

（1）大體積混凝土一般都是通過(guò)泵送澆筑，因此根據(jù)泵送要求和降低單位水泥用量?jī)蓚€(gè)方面來(lái)考慮配合比的設(shè)計(jì)。水泥用量一般為280~300kg/m3，不超過(guò) 400kg/m3，砂率控制在 40~50%左右。石子要求級(jí)配良好，且骨料的最大粒徑d和泵管直徑D的比值應(yīng)滿足d/D≤1/3，坍落度可控制在12~18cm。

（2）商品混凝土質(zhì)量的控制。施工前可根據(jù)混凝土站報(bào)送的配合比及材料化驗(yàn)報(bào)告來(lái)控制，必要時(shí)施工前進(jìn)行實(shí)地考察，施工中抽查，另外其供應(yīng)力必須重視，不可出現(xiàn)供應(yīng)中斷現(xiàn)象。

（3）混凝土的攪拌和運(yùn)輸也是保證合理的配合比的重要環(huán)節(jié)，混凝土必須用機(jī)械攪拌，摻有外加劑的混凝土攪拌時(shí)間應(yīng)相應(yīng)延長(zhǎng)，一般為2~2.5分鐘?；炷恋倪\(yùn)輸可采用手推車、翻斗車及混凝土灌車邊走邊攪拌，以保證混凝土的質(zhì)量。

2.3 施工溫度的控制措施

冬季施工時(shí)可采用蓄熱法，利用保溫模板和保溫材料防止冷空氣侵襲，以達(dá)到降低混凝土內(nèi)外溫差的目的。

夏季施工時(shí)應(yīng)采取有效措施降低混凝土內(nèi)部的實(shí)際溫度，如使用冷卻水作為拌和用手、采用拌合水中摻入冰屑、砂石采取遮陽(yáng)措施和噴冷水降溫、混凝土澆筑后采用冷水養(yǎng)護(hù)或采用覆蓋材料養(yǎng)護(hù)等措施。

2.4 施工技術(shù)的前期預(yù)備

（1）大體積混凝土施工前應(yīng)進(jìn)行圖紙會(huì)審，提出施工階段的綜合抗裂措施，制定要害部位的要害部位的施工作業(yè)領(lǐng)導(dǎo)書(shū)。

（2）施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施應(yīng)按施工總平面布置圖的要求按時(shí)完成。

（3）施工現(xiàn)場(chǎng)的供水、供電應(yīng)滿足混凝土連續(xù)施工的需要，當(dāng)有斷電可能時(shí)，應(yīng)有雙回路供電或自備電源等措施。

（4）大體積混凝土的供應(yīng)能力應(yīng)滿足混凝土連續(xù)施工的需要，不宜低于單位時(shí)間所需量的1.2倍。

（5）用于大體積混凝土施工的設(shè)備，在澆筑混凝土前應(yīng)進(jìn)行全面的檢驗(yàn)和試運(yùn)行，其性能和數(shù)量應(yīng)滿足大體積混凝土連續(xù)澆筑的需要。

（6）大體積混凝土施工前，應(yīng)給工人進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，并應(yīng)逐級(jí)進(jìn)行技術(shù)交底，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行崗位義務(wù)制和交接班軌制。

2.5 支護(hù)模板和澆筑

大體積混凝土一般選用木?；虼u胎膜，以減少混凝土表面熱量的散發(fā)。如果采用鋼模板，因其散發(fā)熱量較快必須采用保溫措施。大體積混凝土的澆筑應(yīng)根據(jù)整體連續(xù)澆筑的要求，結(jié)合結(jié)構(gòu)尺寸的大小、鋼筋疏密、混凝土供應(yīng)條件等具體情況，采用全面分層、分段分層或斜面分層的澆筑方法，也可以配合采用二次振搗，增加混凝土的密實(shí)度，提高抗裂能力。為使上下兩層混凝土在初凝前結(jié)合良好，也可在下層混凝土面預(yù)留溝槽，以加強(qiáng)上下層混凝土粘結(jié)。

2.6 混凝土的養(yǎng)護(hù)措施

（1）大體積混凝土應(yīng)進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，在每次混凝土澆筑完畢后，除應(yīng)按一般混凝土進(jìn)行慣性養(yǎng)護(hù)外，尚應(yīng)及時(shí)按溫控技術(shù)措施的要求進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。

（2）在混凝土澆筑完畢初凝前，宜即時(shí)進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)工作。

（3）在保溫養(yǎng)護(hù)中，應(yīng)對(duì)混凝土澆筑體的里表溫差和降溫速率進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，當(dāng)實(shí)測(cè)成果不滿足溫控指標(biāo)的要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整保溫養(yǎng)護(hù)措施。

（4）大體積混凝土拆模后，地下結(jié)構(gòu)應(yīng)及時(shí)回填土；地上結(jié)構(gòu)應(yīng)盡早進(jìn)行裝潢，不宜長(zhǎng)期裸露在自然環(huán)境中。

結(jié)語(yǔ)

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，在大體積混凝土構(gòu)件中尤為明顯，它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，因此要對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對(duì)待、采用合理的方法進(jìn)行處理，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來(lái)預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物和構(gòu)件安全穩(wěn)定的工作。

[1]黃祚繼.大體積流態(tài)混凝土工程裂縫控制研究[M].黃河水利出版社，2008.04.