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，即出現(xiàn)裂縫。除此之外，施工冷縫、混凝土實體幾何尺寸超差、地腳螺栓埋設(shè)偏差、墻體混凝土強度不均勻、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、混凝土的攪拌、運輸、澆筑、溫控、養(yǎng)護方法等方面著手,有針對性的采取技術(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

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,因為使用中砂可減少水及水泥的用量。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度,對抗裂的危害性很大。因此,骨料必須現(xiàn)場取樣實測,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度,推移溫升峰值出現(xiàn)時間。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度。在確定混凝土配合比時，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，施工時從短邊開始，沿長邊推進(jìn)比較合適。必要時可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時進(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，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。混凝土從澆注層下端開始，逐漸上移。

加強混凝土養(yǎng)護，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度，以承受外約束應(yīng)力時的抗裂能力，對混凝土的養(yǎng)護是非常重要的。在混凝土養(yǎng)護階段的溫度控制應(yīng)遵循以下幾點：（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，不大于25℃。（2）混凝土拆模時，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。控制第一類表面溫度裂縫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)護嚴(yán)格控制升溫速度，使溫差不大于10℃。注意緩慢揭蓋。及時脫模，脫模后緩慢降溫或加覆蓋，控制溫差不大于20℃。控制第二類降溫裂縫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.改善骨料級配，采用低流動性混凝土，摻粉煤灰混合材料或減水劑，利用后期混凝土強度等以降低水泥用量，降低溫升。c.加強混凝土養(yǎng)護，適當(dāng)延長養(yǎng)護和拆模時間，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)護在具體的施工中，應(yīng)根據(jù)工程項目的平面形狀尺寸、厚度等不同情況,合理、經(jīng)濟地布設(shè)測溫點，并測繪測溫點布置圖。溫度測點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，對測點予以固定和保護，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，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；對大體積混凝土，在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；同時規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進(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GIS大體積混凝土的各項薄弱環(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。

[1]吳岳雄.淺談混凝土施工裂縫的控制與預(yù)防[J].山西建筑，2007，33(4):166-167.

[2]畢志鵬.大體積混凝土的裂縫控制[J].科技資訊，2006，(33):244-245.

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