大體積混凝土施工過程中的質(zhì)量問題與控制

■楊海斌 ■廈門海投建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，福建 廈門 361000

隨著建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步，大體積混凝土技術(shù)正廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代建筑施工中，由于大型工程施工條件一般都比較復(fù)雜，特別像大壩水利工程、摩天大廈的底板建設(shè)等項(xiàng)目，一般都要用到大體積的混凝土，并且其對施工技術(shù)有較高的要求，所以必須對大體積混凝土的特點(diǎn)有所了解。大體積混凝土一般體積量較大且結(jié)構(gòu)厚實(shí)，其表面系數(shù)較小，內(nèi)部容易產(chǎn)生較高的溫度，從而造成較大的內(nèi)部應(yīng)力，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形甚至裂縫。另外混凝土的強(qiáng)度也是決定大體積混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵。所以在大型設(shè)備及高層建筑基礎(chǔ)施工過程中必須嚴(yán)格控制施工的質(zhì)量，防止混凝土出現(xiàn)裂縫。

1 大體積混凝土施工中存在的質(zhì)量問題

大體積混凝土在施工時(shí)存在的問題最主要是裂縫問題，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫的原因很多，常見的有原材料和混凝土配比、攪拌運(yùn)輸、澆筑時(shí)的溫度控制、澆筑的連續(xù)性以及澆筑完成后的養(yǎng)護(hù)工作等。雖然造成大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的原因比較復(fù)雜，但混凝土施工過程中的溫度變化是引起裂縫的主要因素。主要包括以下幾點(diǎn)：

(1)干燥收縮裂縫?；炷羶?nèi)部存在大量的游離水，當(dāng)混凝土澆筑硬化后，游離水會(huì)從外到里逐漸蒸發(fā)，在這個(gè)過程中由于受到一些約束條件的影響，混凝土?xí)a(chǎn)生一定的收縮變形，當(dāng)其變形超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一定程度的干燥收縮裂縫，從而降低混凝土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和質(zhì)量，影響混凝土的使用壽命。

(2)泌水情況。有時(shí)由于工程比較復(fù)雜，必須采取特殊的混凝土澆筑方法。當(dāng)混凝土采用逐段分層澆筑并且各層之間混凝土的澆筑施工間隔時(shí)間較長時(shí)，就會(huì)容易出現(xiàn)泌水情況，混凝土泌水會(huì)使混凝土層之間的粘接力減小，影響混凝土的質(zhì)量。

(3)溫度裂縫。溫度裂縫通常是在混凝土澆筑施工時(shí)沒有采取一定的降溫措施導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度過高，從而由于內(nèi)外溫差較大產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力致使混凝土出現(xiàn)裂縫。一般在水泥水化的過程中都會(huì)釋放大量的能量，以水泥含量300－600kg/m3來說，一立方米混凝土就會(huì)產(chǎn)生15000－30000KJ的能量，由混凝土的比熱容和公式可以知道，混凝土澆筑產(chǎn)熱會(huì)使其溫度升高35攝氏度，如果不采取一定的降溫措施就會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部熱量無法及時(shí)釋放，造成內(nèi)部溫度不斷升高，由于大體積混凝土表面系數(shù)較小，散熱效率不高，其表面散熱較快、溫度較低，從而會(huì)形成較大的內(nèi)外溫差，當(dāng)溫度超過一定閾值后，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力就會(huì)超出混凝土抗拉強(qiáng)度，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。這種裂縫會(huì)隨時(shí)間的推移不斷擴(kuò)大，嚴(yán)重時(shí)可以貫穿整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)，對工程造成無法挽回的損失。

(4)混凝土冷縫。混凝土施工冷縫通常是由于一次性混凝土的澆筑量過大需要分層澆筑，當(dāng)各層時(shí)間間隔過大時(shí)，就容易受到其他因素影響，如出現(xiàn)停水停電以及不利的天氣條件等，這時(shí)就會(huì)導(dǎo)致混凝土澆筑工作無法繼續(xù)進(jìn)行，從而使?jié)仓霈F(xiàn)裂縫，這種裂縫就是所謂的混凝土施工冷縫。

2 大體積混凝土的施工質(zhì)量控制

根據(jù)以上分析，影響大體積混凝土施工質(zhì)量的因素很多，所以在大體積混凝土施工過程中要對澆筑現(xiàn)場的周邊環(huán)境、混凝土的配合比、澆筑時(shí)的操作流程以及后期的養(yǎng)護(hù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以保證混凝土施工的質(zhì)量。以下天源B地塊工程為例對混凝土的施工質(zhì)量控制進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2．1 工程實(shí)例

天源B地塊工程總建筑面積77674.28萬平方米，地上部分33層，地下部分1層，地下室基礎(chǔ)砼屬于大體積混凝土，混凝土采用C40抗?jié)BP8，承臺(tái)最大高度為1600mm，主樓筏板基礎(chǔ)高度為2700mm，混凝土總量15000m3。

2．2 質(zhì)量控制要求

(1)混凝土溫度裂縫控制。按照大體積混凝土施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，大體積混凝土澆筑時(shí)其內(nèi)外溫差不能超過25攝氏度，溫度急速變化不能超過10攝氏度。因?yàn)楫?dāng)內(nèi)外溫差過大或者溫度劇烈變化時(shí)容易產(chǎn)生強(qiáng)大的溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)導(dǎo)致裂縫，所以在大體積混凝土施工過程中一定要嚴(yán)格控制溫度變化和溫差，避免混凝土出現(xiàn)裂縫。

(2)混凝土澆筑要有連續(xù)性。對大體積混凝土的質(zhì)量問題進(jìn)行分析可以知道，當(dāng)混凝土澆筑過程不連續(xù)時(shí)容易造成施工冷縫，所以在本工程混凝土施工中事先與砼預(yù)拌單位做好溝通協(xié)調(diào)，確保本工程基礎(chǔ)大體積砼施工時(shí)混凝土供應(yīng)的及時(shí)性，并安排好現(xiàn)場設(shè)備、人員供應(yīng)，從而保證澆筑的連續(xù)性。

2．3 具體質(zhì)量控制措施

由于本工程自身體積大、混凝土量多，而且底板較厚，因此進(jìn)行分塊施工、優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)、采用中低水化熱的礦渣水泥及“雙摻”技術(shù)、設(shè)置循環(huán)冷卻水管、嚴(yán)格控制混凝土入模溫度及養(yǎng)護(hù)溫度，加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)等有利于控制大體積混凝土施工過程中各項(xiàng)裂縫開展的措施。以下針對本工程大體積混凝土施工的具體質(zhì)量控制措施進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

2．3．1 嚴(yán)格控制混凝土的配合比

混凝土的配合比將直接決定混凝土的強(qiáng)度和質(zhì)量，同時(shí)混凝土配比還必須滿足澆筑時(shí)的泵送要求，并且還要嚴(yán)格控制澆筑后的水化熱能量值，從而避免由于溫度控制不當(dāng)造成混凝土裂縫，影響混凝土質(zhì)量?？刂苹炷恋呐浜媳龋阂灰龅缴笆吓浔群侠?。通?；炷林胁捎弥猩白鳛樯傲?，石料要按級(jí)連續(xù)配比，從而嚴(yán)格控制砂石料的含泥量、空隙率、壓碎指標(biāo)和吸水率。二要保證合理的水泥量。水泥在水化過程中會(huì)釋放大量的能量，因此在混凝土配比時(shí)一定要嚴(yán)格控制水泥用量，如果采用了高水化熱的水泥，就會(huì)增加澆筑施工時(shí)的溫度控制難度，所以要采用水化熱較低和硬化時(shí)間較長的原材料。三是要在混凝土中加入一定量的緩凝劑、摻合料或減水劑，以減少水泥水化熱對混凝土澆筑質(zhì)量的影響。本工程采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術(shù)，減少每m3混凝土中的水泥用量，以達(dá)到降低水化熱的目的。

(1)本工程選用水化熱低的42.5R礦渣水泥，水泥用量僅為340kg∕m3。

(2)適量加大粉煤灰摻量，本工程砼中Ⅱ級(jí)F類粉煤灰摻量高達(dá)80kg∕m3，占水泥用量的25%，可減少水泥用量而達(dá)到降低水化熱的作用。

(3)摻入SY－K復(fù)合型膨脹纖維抗裂防水劑，摻量為水泥含量的10%，可明顯減少塑性收縮、離析及水化熱溫度導(dǎo)致的非結(jié)構(gòu)性裂縫。

2．3．2 設(shè)置冷卻水管

本工程在大體積筏板基礎(chǔ)混凝土中間部位預(yù)設(shè)蛇形冷卻水管，采用循環(huán)水流動(dòng)強(qiáng)制降低混凝土水化熱溫度：冷卻水管為φ32mm的薄壁鋼管，按照蛇形布置(圖1)。每層冷卻水管間距為0.8m，同一層每根水管間距為1m，外側(cè)水管距混凝土外邊緣距離按0.5m控制。冷卻水管使用前應(yīng)進(jìn)行壓水試驗(yàn)，防止管道漏水、阻水;混凝土澆筑到各層冷卻水管標(biāo)高后即開始通水，各層混凝土峰值過后即停止通水，通水流量應(yīng)達(dá)到25L/min，通水時(shí)間根據(jù)測溫結(jié)果確定;嚴(yán)格控制進(jìn)出水溫度，在保證冷卻水管進(jìn)水溫度與混凝土內(nèi)部最高溫度之差不超過30℃條件下，盡量使進(jìn)水溫度最低;待主通水冷卻全部結(jié)束后，應(yīng)采用同標(biāo)號(hào)水泥漿或砂漿封堵冷卻水管。

圖1 循環(huán)冷卻水管布置

2．3．3 混凝土的養(yǎng)護(hù)措施

混凝土的表面搓光(能上人)后，及時(shí)覆蓋一層塑料薄膜，上鋪二層草袋子，現(xiàn)場派專人進(jìn)行澆水。塑料薄膜和草袋要覆蓋嚴(yán)實(shí)，以防砼直接暴露于空氣中，這樣能有效的保持砼表面的水分和溫度，確保砼始終處于保溫養(yǎng)護(hù)中，控制砼內(nèi)外溫差小于25℃，防止砼內(nèi)部裂縫產(chǎn)生;當(dāng)混凝土中心最高溫度和大氣溫度相差小于25℃時(shí)，可不再保溫，僅澆水養(yǎng)護(hù)。

2．3.4 養(yǎng)護(hù)階段混凝土的溫度監(jiān)測

(1)測點(diǎn)平面布置：本工程利用Φ50mm鍍鋅管做測溫管，下端封閉，將鐵皮管點(diǎn)焊固定在底板鋼筋上;距離四邊為200mm，中間點(diǎn)間距2.5－5m;地下室每隔兩跨設(shè)置一個(gè)承臺(tái)(設(shè)測溫點(diǎn))。厚度方向：布置在底部、中部和表面。測點(diǎn)距離頂面與底面為200mm，垂直測點(diǎn)間距500－800mm。在筏板承臺(tái)厚度方向共布置三道。每一個(gè)測溫點(diǎn)對應(yīng)一個(gè)預(yù)埋鋼管，不得上中下測溫點(diǎn)共用一個(gè)鋼管;

(2)測溫頻率：在澆筑后3天內(nèi)砼水化熱最大，在砼澆注5d之內(nèi)，每2－4h測一次，以后6－15d內(nèi)每4－8h測一次，并做好測溫記錄;

(3)應(yīng)急措施：當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差超過25℃時(shí)，可采取增加保溫養(yǎng)護(hù)材料厚度的應(yīng)急辦法，本工程預(yù)先準(zhǔn)備了一定數(shù)量的厚毛毯備用。

3 結(jié)語

大體積混凝土已成為現(xiàn)代工程建設(shè)經(jīng)常碰到的工藝，做好其施工中的質(zhì)量控制工作對保證工程質(zhì)量有重要作用。影響大體積混凝土施工質(zhì)量的因素比較復(fù)雜，所以要在實(shí)際應(yīng)用中針對不同的項(xiàng)目具體分析，本工程根據(jù)以上質(zhì)量控制措施，取得了良好的效果，經(jīng)檢查整個(gè)基礎(chǔ)筏板混凝土未出現(xiàn)有害裂縫，有效保證了混凝土的施工質(zhì)量。

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［2］劉金印，丑純潔．底板大體積混凝土施工技術(shù)［J］．黑龍江科技信息，2011(8)．

［3］陳偉．大體積混凝土開裂的主要控制措施［J］．科技致富向?qū)В?011(11)．