淺談大體積混凝土施工質(zhì)量控制

李學(xué)斌

(四川藍(lán)天柱建筑工程有限公司, 四川成都 610000)

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淺談大體積混凝土施工質(zhì)量控制

李學(xué)斌

(四川藍(lán)天柱建筑工程有限公司, 四川成都 610000)

在建筑工程建設(shè)中，大體積混凝土施工質(zhì)量常常影響著整個(gè)工程的結(jié)構(gòu)使用。文章針對大體積混凝土施工項(xiàng)目產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決措施，這不僅有利于對常見的質(zhì)量問題事先加以預(yù)防；而且有利于對出現(xiàn)的質(zhì)量事故及時(shí)進(jìn)行分析和處理。

大體積混凝土；施工質(zhì)量;裂縫防治

在當(dāng)前建筑領(lǐng)域中，大體積混凝土的質(zhì)量的質(zhì)量控制一直至關(guān)重要，隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展，土建在現(xiàn)代工程建設(shè)中已經(jīng)占據(jù)了非常重要的地位。其施工質(zhì)量的好壞，既對結(jié)構(gòu)物的安全，也對結(jié)構(gòu)物的造價(jià)有很大影響，因此控制大體積混凝土施工質(zhì)量是基本。

1　影響大體積混凝土施工質(zhì)量因素分析

大體積混凝土施工項(xiàng)目質(zhì)量問題表現(xiàn)的形式多種多樣，諸如收縮、變形、張拉、溫度裂縫、結(jié)構(gòu)裂縫、開裂、滲水、漏水、剛度差、強(qiáng)度不足、斷面尺寸不準(zhǔn)等等，但究其原因，可歸納如下：

(1)違背施工程序；(2)未控制好澆筑溫度；(3)建筑材料及制品不合格；(4)自然條件影響。澆筑順序、露天作業(yè)多，受自然條件影響大；(5)雨季施工影響；(6)溫度控制，水化熱過大；(7)商品混凝土配合比；(8)養(yǎng)護(hù)不到位，不按規(guī)范施工。不按有關(guān)操作規(guī)程施工。缺乏基本結(jié)構(gòu)知識。施工管理紊亂，施工方案考慮不周，施工順序錯(cuò)誤。技術(shù)組織措施不當(dāng)，技術(shù)交底不清，違章作業(yè)。不重視質(zhì)量檢查和驗(yàn)收工作等等，都是導(dǎo)致質(zhì)量問題的禍根。

2　加強(qiáng)土建工程大體積混凝土施工質(zhì)量控制的幾點(diǎn)措施

2.1混凝土裂縫成因

一般情況下，在由變形引起的裂縫中，超靜定結(jié)構(gòu)占多數(shù)，裂縫比較嚴(yán)重，例如剛架等。這類結(jié)構(gòu)的承載力具有較大的安全度，有良好的韌性，能適應(yīng)大的變形而不致出現(xiàn)倒塌破壞。荷載試驗(yàn)表明，普通鋼筋混凝土構(gòu)件在內(nèi)力不到30 %極限荷載時(shí)便出現(xiàn)裂縫，這種裂縫對結(jié)構(gòu)的安全度沒有影響，還可承受70 %～80 %的極限荷載。許多工程的梁式結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)等，僅在自重荷載作用下即出現(xiàn)受拉區(qū)開裂或剪力區(qū)主拉應(yīng)力裂縫，有的因拆模過早，混凝土抗拉強(qiáng)度不足，自重即引起裂縫是經(jīng)常發(fā)生的，因?yàn)槠渥灾匾鸬膬?nèi)力已超過30 %的極限。這種結(jié)構(gòu)的極限承載力是不會(huì)降低的，總的安全度不變。對這種無害裂縫，只需用環(huán)氧樹脂土填縫處理即可。在工業(yè)與民用建筑的各種現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一種早期的裂縫，即在拆模時(shí)發(fā)現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的水平裂縫，裂縫的中部較寬，兩端較窄，呈梭形，經(jīng)常出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的變截面處、梁板交接處和板肋交接處的收縮裂縫，其深度通常到鋼筋表面?；炷恋牧鲃?dòng)性不足、硬化前沒有沉實(shí)或沉實(shí)不足就會(huì)發(fā)生這種裂縫。它是在混凝土澆筑1～3 d產(chǎn)生的塑性裂縫，它與混凝土的沉降量和流動(dòng)性有直接關(guān)系。這種裂縫可以通過以下措施來避免：嚴(yán)格控制水灰比，寧可小些或摻減水劑；振搗要密實(shí)，但不能過度振搗，導(dǎo)致水泥砂漿上??；凝固時(shí)間不宜過快，可采取緩凝措施；加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，設(shè)法飽水養(yǎng)護(hù)，避免引起劇烈的水分蒸發(fā)，形成上部和下部或截面中部與邊緣硬化不均勻和差異收縮。對已發(fā)生的沉塑裂縫，一般用環(huán)氧樹脂填縫處理。

2.2混凝土裂縫的控制

2.2.1收縮(干縮)裂縫的控制

收縮(干縮)裂縫的控制主要在于控制濕度的變化，使結(jié)構(gòu)、構(gòu)件具有相對穩(wěn)定的濕度。

(1)加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑完后，裸露表面應(yīng)及時(shí)用草墊、草袋或塑料薄膜覆蓋，并灑水濕潤養(yǎng)護(hù)。在氣溫高濕度低、風(fēng)速大的天氣及早覆蓋、噴水霧養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

(2)加強(qiáng)混凝土表面的抹壓，但應(yīng)注意避免過分抹壓。

(3)采用密封保水方法，如在混凝土表面噴養(yǎng)護(hù)劑或覆蓋塑料薄膜，使水分不易蒸發(fā)，或采用其他減少空氣流動(dòng)(如設(shè)擋風(fēng)墻、罩)，延緩表面水分蒸發(fā)的辦法。

(4)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件應(yīng)及時(shí)張拉，避免長期堆放。

(5)適當(dāng)選擇配合比，避免水灰比、水泥用量、砂率過大，嚴(yán)格控制砂石的含泥量，避免使用粉砂，以提高混凝土抗拉強(qiáng)度。

(6) 構(gòu)件長期露天堆放時(shí)，應(yīng)繼續(xù)適當(dāng)灑水或覆蓋養(yǎng)護(hù)，以便有較長的保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間，特別是薄壁構(gòu)件，應(yīng)放在陰涼地方覆蓋堆放。

2.2.2溫度裂縫的控制

溫度裂縫的控制防水混凝土內(nèi)部約束引起的表面溫度裂縫，一般采用控制混凝土表面與外界或內(nèi)部的溫差的方法，使其小于25 ℃。常用的控制措施是：對加熱養(yǎng)護(hù)的構(gòu)件，采用緩慢升降慢，使升降溫速度不大于10 ℃/h，并注意緩慢揭蓋、脫模，避免表面急劇冷卻引起表面溫度應(yīng)力過大；對大荷載結(jié)構(gòu)，當(dāng)混凝土與外界溫差較大時(shí)，采用保溫養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長拆模時(shí)間，使溫差控制在25 ℃以內(nèi)。

預(yù)防結(jié)構(gòu)受外部約束引起的混凝土溫度裂縫，一般可采取以下技術(shù)措施：選用低熱或中熱水泥(如礦渣水泥、抗硫酸鹽水泥、粉煤灰水泥)配制混凝土；在混凝土中返回粉煤灰或減水劑；利用后期(90 d、180 d)強(qiáng)度以降低水泥用量和溫升；在基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋冷卻水管，通入循環(huán)冷水，將水化熱導(dǎo)出；在厚大少筋大體積混凝土中，摻入20 %以下塊石吸熱，并可節(jié)省混凝土。

(1)避開炎熱天及夜間澆筑混凝土；采用低溫水拌制混凝土；對砂石進(jìn)行冷水霧降溫，或設(shè)置簡易遮陽裝置，以降低混凝土拌合物溫度同時(shí)采取薄層澆筑混凝土，每層厚度不大于30 cm，加快熱量散發(fā)，并使熱量分布均勻。

(2)做好混凝土的保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，緩慢降溫，充分發(fā)揮徐變特性，削減溫度應(yīng)力；夏季避免暴曬，冬季采取保溫覆蓋，以免出現(xiàn)急劇的溫度梯度；采取長時(shí)間養(yǎng)護(hù)，規(guī)定合理的拆模時(shí)間，充分控制混凝土內(nèi)外溫差不大于25 ℃；混凝土拆模后，及時(shí)回填土，避免結(jié)構(gòu)側(cè)面長期暴露。

(3)大體積基礎(chǔ)采取分層分塊澆筑，合理設(shè)置水平或垂直施工縫，在適當(dāng)位置設(shè)置后澆縫，以加快散熱，減少約束程度；在巖石地基或厚混凝土墊層上澆筑大體積混凝土，應(yīng)在墊層上設(shè)置滑動(dòng)層(平面澆瀝青瑪諦脂，鋪砂或鋪設(shè)卷材)，應(yīng)在垂直面設(shè)置緩沖層(貼聚慚烯泡沫塑料)，以消除嵌固作用，釋放約束應(yīng)力。

(4)選擇良好級配的粗骨料，嚴(yán)格控制其含泥量；加強(qiáng)混凝土振搗，提高混凝土密實(shí)性和抗拉強(qiáng)度；在基礎(chǔ)先設(shè)置必要的溫度配筋；在接縫部位，適當(dāng)增大配筋率，設(shè)暗梁，以減輕邊緣效應(yīng)，提高抗拉強(qiáng)度；同時(shí)加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，提高早期抗拉強(qiáng)度和彈性模量。

(5)避免降溫與干縮共同作用，導(dǎo)致應(yīng)力疊加；在混凝土中摻加水泥用量5 %～10 %的UEA混凝土微膨脹劑，配制膨脹補(bǔ)償收縮混凝土，以抵消由于干縮和降溫引起的混凝土收縮，控制混凝土開裂。

(6)采取“雙控計(jì)算”措施，即在澆筑混凝土前按施工條件和擬采取的防裂控制措施，計(jì)算可能產(chǎn)生的最大降溫收縮拉應(yīng)力，當(dāng)發(fā)現(xiàn)超過計(jì)算齡期的混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，調(diào)整所采取的措施使應(yīng)力控制在允許范圍內(nèi)；混凝土的澆筑后，根據(jù)實(shí)測溫度和溫度升降曲線，計(jì)算每階段降溫時(shí)混凝土的累計(jì)拉應(yīng)力，當(dāng)其大于該齡期的混凝土抗拉極限強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)采取保溫養(yǎng)護(hù)措施，控制內(nèi)外溫差在25 ℃范圍內(nèi)，使各階段降溫時(shí)混凝土的累計(jì)抗應(yīng)力小于該齡期混凝土允許的抗拉強(qiáng)度，以控制裂縫出現(xiàn)。

由于混凝土裂縫產(chǎn)生的原因是復(fù)雜的，根據(jù)具體情況和條件，可采取其中一種或數(shù)種措施同時(shí)使用。

2.2.3徐變裂縫的控制

(1)適當(dāng)加大端頭截面高度，配置承受水平力鋼筋、放射式配筋或彎起角度，減少非預(yù)壓區(qū)。

(2)支撐節(jié)點(diǎn)采用微動(dòng)連接，如采用螺栓連接，預(yù)留孔內(nèi)設(shè)橡膠墊圈、柔性連接等，以削減約束應(yīng)力。

(3)構(gòu)件吊裝前應(yīng)有一個(gè)較長的堆放時(shí)間，吊車梁的最后固定盡可能晚些(徐變前3個(gè)月可達(dá)60 %，4個(gè)月基本穩(wěn)定，半年徐變可完成70 %～80 %)，使徐變變形在吊裝前或固定前完成大部分，此時(shí)混凝土具有較長齡期，強(qiáng)度也較高。

(4)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件不要過早放張，以減少收縮徐變變形，提高抗裂能力。

(5)加大端頭支承墊板，改進(jìn)壓力分布層，減少應(yīng)力集中。

2.2.4應(yīng)力裂縫的控制

(1)加強(qiáng)施工中鋼筋、模板、混凝土配料、振搗的質(zhì)量控制檢查，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件鋼筋位置、安裝支撐系統(tǒng)、支撐位置正確。

(2)混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求。

(3)正確掌握拆模時(shí)間，避免過早拆模，敲擊過重；嚴(yán)格控制施工臨時(shí)堆載；構(gòu)件堆放、運(yùn)輸、吊裝時(shí)保持支承和吊點(diǎn)位置正確、穩(wěn)定，避免振動(dòng)、碰撞。

(1)避免直接在松軟土或松填土上支?；蛑谱黝A(yù)制構(gòu)件，場地周圍做好排水并注意養(yǎng)護(hù)，避免水管漏水浸泡地基。

(2)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件張位或放張，混凝土必須達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度；控制應(yīng)力應(yīng)準(zhǔn)確，不應(yīng)超張，應(yīng)緩慢放松預(yù)應(yīng)力筋；胎模端部加彈性墊層(木或橡膠)，減緩胎模角度，使構(gòu)件回縮不被卡住。

(3)預(yù)應(yīng)力吊車梁、桁架等構(gòu)件端部節(jié)點(diǎn)處劈裂應(yīng)力區(qū)全高增配箍筋或鋼筋網(wǎng)片，并保證預(yù)應(yīng)力鋼筋外圍混凝土有一定的厚度。

(4)板面采用二次或三次壓光，改善板面質(zhì)量。

2.2.5施工裂縫的控制

(1)木模板澆水濕透，防止脹模將混凝土拉裂。采用翻轉(zhuǎn)脫模時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，防止劇烈沖擊和振動(dòng)，并應(yīng)在平整堅(jiān)實(shí)的鋪砂地面上進(jìn)行。

(2)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件預(yù)留孔時(shí)管芯要平直，混凝土澆筑后定時(shí)(15min左右)轉(zhuǎn)動(dòng)鋼筋，抽管時(shí)間以手壓混凝土表面不濕印痕為宜，抽管時(shí)應(yīng)平穩(wěn)緩慢。

(3)胎模應(yīng)選用有效的隔離劑，起模前先用千斤頂均勻松動(dòng)，再平緩起吊。

(4)構(gòu)件堆放按支承受力狀態(tài)設(shè)置墊木；重疊堆放時(shí)，支點(diǎn)保持在一條直線上，同時(shí)做好標(biāo)記，避免板、梁、柱構(gòu)件反放。

(5)運(yùn)輸中，構(gòu)件之間設(shè)置墊木并互相綁牢，防止晃動(dòng)、碰撞。

(6)屋架、柱等大型構(gòu)件吊裝，應(yīng)按規(guī)定設(shè)置設(shè)點(diǎn)；吊裝屋架等側(cè)向剛度差的構(gòu)件時(shí)，應(yīng)用腳手桿橫向加固，并設(shè)牽引繩，防止吊裝過程中晃動(dòng)、碰撞。

(7)混凝土冬期施工摻氯鹽早強(qiáng)劑，同時(shí)摻加亞硝酸鈉阻銹劑(為水泥重量的1 %～2 %)。

(8)滑動(dòng)模板應(yīng)確保安裝尺寸和質(zhì)量要求，施工中若因某種原因停滑時(shí)間過長，應(yīng)松開模板后再滑升，以防止拉裂混凝土。

3　裂縫的處理

3.1溫度、收縮、徐變裂縫的處理

溫度、收縮、徐變等因結(jié)構(gòu)變形變化引起的裂縫，對鋼筋產(chǎn)生的附加應(yīng)力一般很低，對結(jié)構(gòu)的承載力影響較小，但會(huì)引起鋼筋銹蝕，影響長期強(qiáng)度和耐久性。對于表面裂縫的處理，可在裂縫穩(wěn)定后采用涂刷2遍環(huán)氧膠泥、加貼玻璃纖維布、抹(噴)水泥砂漿等方法，進(jìn)行表面封閉處理。對有整體性、防水、防滲要求的結(jié)構(gòu)，縫寬大于0.1 mm深進(jìn)的或貫穿的裂縫，應(yīng)根據(jù)裂縫可灌程度，用水泥灌漿或化學(xué)注漿等方法進(jìn)行補(bǔ)縫處理。也可采取灌漿與表面封閉相結(jié)合，恢復(fù)原有性能。對于寬度小于0.1 mm的裂縫，由于后期水泥生成氫氧化鈣、硫鋁酸鈣等物質(zhì)，使裂縫自行愈合，一般可不進(jìn)行處理。

3.2應(yīng)力裂縫的處理

應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的應(yīng)力較高(縫寬0.2 mm時(shí)應(yīng)力可達(dá)180～250 MPa)，影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度。對梁、板類結(jié)構(gòu)、構(gòu)件主筋處最大豎向裂縫寬度在0.3 mm 內(nèi)的，可作表面封閉處理；縫寬大于0.4 mm或斜裂縫超過3/4梁高者，應(yīng)作加固處理；對不穩(wěn)定和發(fā)展的裂縫應(yīng)做卸荷或加固處理；沉降裂縫多為深進(jìn)或貫穿性的，對結(jié)構(gòu)的承載力和整體性有較大影響，應(yīng)根據(jù)裂縫的嚴(yán)重程度進(jìn)行適當(dāng)加固處理；輕微的張拉裂縫，在結(jié)構(gòu)受荷后會(huì)逐漸閉合，基本上不影響承載力，可按溫度收縮裂縫的處理方法進(jìn)行表面封閉處理；縫寬大于0.2 mm較嚴(yán)重的裂縫，將明顯降低結(jié)構(gòu)的剛度，應(yīng)根據(jù)具體情況，采取預(yù)應(yīng)力加固或用鋼筋混凝土圍套、鋼套箍加固以及用結(jié)構(gòu)膠粘劑粘薄鋼板加固等方法處理；預(yù)應(yīng)力板(梁)橫向裂縫深度至大肋(梁)高1/3的，則不能使用。

3.3施工裂縫的處理

縱向施工裂縫一般對結(jié)構(gòu)承載力的影響遠(yuǎn)比裂縫小，一般采用環(huán)氧膠泥或水泥漿進(jìn)行修補(bǔ)；當(dāng)裂縫較寬時(shí)，應(yīng)先沿裂縫鑿成倒八字形凹槽，再用水泥砂漿或一半氧膠泥嵌補(bǔ)；對于構(gòu)件邊角縱向裂縫，可將裂縫處松散混凝土剔除，然后用水泥砂漿或細(xì)石混凝土修補(bǔ)。由于運(yùn)輸、堆放、吊裝等原因引起的表面較細(xì)的橫向裂縫，可先將裂縫處沖洗干凈，待干燥后用環(huán)氧膠泥進(jìn)行表面涂刷或巾環(huán)氧玻璃時(shí)，可根據(jù)受力情況，采用灌環(huán)氧或甲凝漿液、包鋼絲網(wǎng)水泥或鋼板套箍等方法處理；裂縫貫穿整個(gè)截面的構(gòu)件，則不能使用?；３霈F(xiàn)的水平或斜向裂縫，可將松散部分清除干凈，用細(xì)石混凝土壓補(bǔ)插搗密實(shí)，接縫用水泥砂漿修補(bǔ)。還可以在施工中設(shè)置測溫孔，定專人、定時(shí)、定儀器，每天測試三次，即早、中、晚各一次，隨時(shí)了解混凝土中心溫度與混凝土結(jié)構(gòu)物表面溫度之差，用測試的溫度來指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)保溫，控制混凝土表面溫度，防止混凝土結(jié)構(gòu)物表面溫度散失快而引起內(nèi)外溫差裂縫，內(nèi)外溫差控制在25 ℃以內(nèi)。另外在混凝土易裂縫部位埋設(shè)應(yīng)力應(yīng)變傳感片，直接測試?yán)瓚?yīng)力，以便更直接控制混凝土溫度梯度，確保混凝土不產(chǎn)生裂縫。還可以在基礎(chǔ)面筋上加設(shè)鐵絲網(wǎng)或小直徑鋼筋網(wǎng)，使混凝土提高表面抗裂性而中間溫度筋可去掉。由于鋼筋是熱的良導(dǎo)體，易產(chǎn)生大的溫度梯度，這是裂縫產(chǎn)生的一個(gè)主要環(huán)節(jié)，施工時(shí)加強(qiáng)插筋位置的振搗，加強(qiáng)初凝前的抹壓，以消除初期裂縫，并加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，提高混凝土抗拉強(qiáng)度。

[1]DB23 T1403-2010 住宅工程質(zhì)量通病防控規(guī)范[S].

[2]GB 50300-2001 建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]GB 50204-2002 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[4]GB 50496-2009 大體積混凝土施工規(guī)范[S].

TU755.6+7

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[定稿日期]2016-07-10