大体积混凝土施工质量控制

大体积混凝土施工质量控制

嵇立扬

神华工程技术有限公司 北京 100011

摘要：目前大体混凝土在工程实际中的运用越来越广泛，因涉及到建筑的结构安全和后续使用功能，大体积混凝土的裂缝危害得到了普遍的重视。文章对大体积混凝土裂缝的成因进行分析，从设计及施工两个方面进行控制，力求在根本上避免大体积混凝土裂缝对工程质量造成隐患。

关键词：大体积；裂缝；水化热

近年来，随着全国基建热潮的展开，工程规模也朝着超大、超高的方向发展，结构形式也日趋复杂。在此背景下大体积混凝土在工业与民用建筑中得到越来越广泛的应用，因一次性浇筑量大，混凝土结构比表面积小，造成水化热不能及时释放，会因水化热或养护等原因造成混凝土裂缝，从而对工程结构安全和正常使用造成影响。目前大体积混凝土大多应用于建构筑物的基础，如果出现质量问题会造成高昂的返工费用或灾难性的后果，所以必须从根本上确保施工质量。本文主要从混凝土裂缝的成因进行分析，力争在设计、施工等全流程进行控制，从而在根本上避免工程质量造成隐患。

按《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018说明：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。工程的实际应用中往往大体积混凝土对应的都是土建工程中重要的设备基础、筏板基础等重要构件，因此大体积混凝土施工中如何避免和预防裂缝的产生更显得尤为关键。

大体积混凝土施工的质量控制首先要清楚大体积混凝土裂缝产生的原因，在了解产生裂缝原因的机理上再采取针对性的措施，才能避免工程质量隐患的发生。

1 大体积混凝土裂缝产生的原因

1.1 水泥水化热

水泥在水化过程中产生大量的热量，是大体积混凝土内部热量的主要来源。大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，使混凝土内部温度升高，当混凝土的内部与表面温差过大时，会引起混凝土内部膨胀而外部因温度低产生约束，因此会产生温度应力，而混凝土抗拉强度低，只相当于抗压强度的7%～11%，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗温度应力时，便开始产生温度裂缝。混凝土内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3～5d由于混凝土内部温度升高产生膨胀裂缝，这种裂缝发生在混凝土变形的早期，一般表现为塑性收缩缝。

1.2 约束条件

此种裂缝发生在混凝土变形的后期，由于混凝土温度下降混凝土由膨胀变形结束并开始收缩变形，而与混凝土接触的基础垫层等要约束这种变。此阶段由于温度下降，会产生较大拉应力，若因此产生的拉应力超过混凝土抗拉强度，混凝土就会出现裂缝。

1.3 外界气温的变化

混凝土内部温度由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和混凝土的散热温度三者叠加。外界温度越高，混凝土的浇筑温度也越高。外界温度下降，尤其是骤降，大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，产生温差应力，造成混凝土出现裂缝。

1.4 混凝土的收缩变形

混凝土的拌和水中，只有约20%的水分是水泥水化热所必需的，其余80%被蒸发。水分的蒸发引起混凝土体积的收缩，从而产生裂缝。此种裂缝多数体现为表面裂缝，虽然对混凝土整体影响不大，但是影响观感质量。当裂缝宽度超过0.2mm时，也达不到规范要求。

从上述分析的混凝土裂缝成因来看，混凝土裂缝控制须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑，结合实际采取措施。

2 质量控制措施

2.1 设计措施

设计是工程项目的核心与龙头，在具体项目实施过程时，设计人员一定要考虑工程的经济性和可行性，优化结构并提前与施工方进行沟通，从源头上避免大体积混凝土基础的施工，如无法避免就需要设计人员通过设计措施，考虑如何减少水化热总量的发生或增加构造措施抵抗温度应力产生的应力避免裂缝产生。当“抗”的方式无法避免裂缝产生时，就需要采取“放”的方式，或采用“抗放兼施”以及其他多种方式共同运用。

采用抗的方式，即增强构造措施。在基础中部设置一层或多层的抗水化热的钢筋网片，抑制混凝土水化时混凝土膨胀产生的变形。基础上表面角部设置放射状的抗裂钢筋，抵抗混凝土收缩时产生的裂缝。采用建筑新技术中的纤维混凝土，利用纤维抗拉强度大、延伸率大，使混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击强度及延伸率和韧性得以提高。

采用放的方式，采用设置分仓缝的施工方法。综合考虑上部结构，在受力较小处设置分仓缝，把超长、超宽的混凝土结构分成若干块，间隔7天后，再进行填仓浇筑混凝土。目前有些设计人员在大体积混凝土工程中，采用设置膨胀加强带的做法也取得了很好的效果。

采用其他降低水化热的方式。就地取材，结合施工地点自然资源，采用毛石混凝土，在图纸中明确混凝土中的毛石掺量作为施工的依据。在上述措施的基础上，在图纸中提出使用合适的外加剂。

在实际施工时一定要注意设计和施工的融合，在大体积混凝土实施前双方充分沟通和论证，在施工时取得设计的充分支持，把设计的手段转化为施工的措施，最终保证实体质量。

2.2 选择合格的商品混凝土厂家

大体积混凝土因浇筑量大，为确保混凝土能够连续浇筑，必须要选择距离施工现场近、交通便利、质量稳定，市场信誉好，有大体积混凝土成功经验的大型商品混凝土厂家。在选择商品混凝土厂家阶段，要求厂家在了解现场实际情况及混凝土技术要求的基础上，提交商品混凝土供应方案一份，主要应包括原材料配备、外加剂选用、行车路线、投入设备等，使之处于受控状态。

2.3 混凝土技术要求

对于大体积混凝土混凝土，在时间允许的情况下应要求商品混凝土厂家按照图纸技术要求进行试配，在满足强度和泵送要求的基础上，经试配后得出最优的配合比。

2.4 原材料

水泥品种的选择，应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》的现行国家标准，选用低水化热的通用硅酸盐水泥，3天水化热不宜大于250kj/kg，其7天的水化热不大于280kj/kg。大体积混凝土用水泥主要检查，水泥品种、代号、强度等级、包装或散装编号、出厂日期等，并应对水泥强度、安定性、凝结时间、水化热进行检验。结果需符合现行《通用硅酸盐水泥》GB175的相关规定。

细骨料，砂选用质地坚硬、级配良好的非碱活性天然中砂，符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》JGJ52的现行标准，其含泥量控制在3%以内，细度模数控制在2.3左右。

粗骨料，选用粒径5mm-31.5mm的非碱自然连续级配碎石，按照《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》的要求，含泥量应控制在1.0%以内。

粗、细骨料在满足泵送的要求下砂、石的粒径尽量加大，级配良好，控制砂石含泥量。在确保混凝土工作性的前提下，尽量减少用水量，水泥用量也可相应减少，从而可有效降低混凝土的绝热温升和避免混凝土的裂缝发生的风险。

混凝土外加剂应符合《混凝土外加剂质量标准》，其应用要符合《混凝土外加剂应用技术规范》。使用的混凝土内掺入外加剂时，要符合设计要求及有关规定，商品混凝土厂家应保留准用证、使用说明、性能指标、试验报告和复试报告。常用的外加剂有膨胀剂、减水剂、泵送剂等。外加剂作为改善混凝土重要性能的化学物质得到了广泛的使用。

添加缓凝高效减水剂，延缓混凝土凝结时间和减少混凝土用水量，在水灰比不变的前提下，减少了水泥用量，并能够提高水泥的和易性和施工性，既保证了混凝土强度也减少了水化热。

添加膨胀剂，可使得混凝土在养护期间产生适度膨胀，在混凝土中建立0.2～0.7Mpa的自应力，同时推迟了收缩过程，此间混凝土抗拉强度可得到较大增长，当混凝土开始收缩时，足以抵抗收缩应力的作用，从而减少了混凝土的温度应力，防止混凝土温差裂缝的出现。

2.5 混凝土浇筑

大体积混凝土根据平面形状和浇筑体截面厚度浇筑方式可以分为，全面分层、斜面分层、分段分层。主要的目的就是薄层浇筑，循序推进，控制好分层厚度，避免后期水化热的集中释放，在保证混凝土不出现冷缝的前提下，利用软管左右移动，作扇形状散布混凝土，尽量使入模混凝土散布面积扩大以增加散热与热量交换。

在浇筑过程中尽量延长浇筑时间，上层混凝土应在下层混凝土初凝之前浇筑完毕， 并在振捣上层混凝土时，振捣棒下插至结合层下5cm，使上下层混凝土之间更好的结合。振捣器插点要均匀排列，采用“行列式”或“交错式”的次序移动，但两种方式不应混用。振捣过程中除了控制好“快插慢拔”外，还要控制好振动棒的移动间距。

大体积混凝土抹面原则上至少是以上提到的两遍，还应根据现场条件，压面至压不动时为止。此工作对混凝土表层裂缝控制起到最关键作用，必须设专人反复碾压。同时应控制环境温度对混凝土的影响，一旦环境温度过低，与混凝土表面温差值大于25℃时，则应放弃碾压，改为覆盖草帘进行保温养护。（注：混凝土表面温度为混凝土面层下50mm处测得的温度）

2.6 混凝土测温

大体积混凝土施工，在混凝土的浇筑过程中还应进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中进行混凝土浇筑块体升降温、里外温差、降温速率（控制在2℃/d），以及环境温度的监测，为施工过程中准确采取温控对策提供科学依据。

测温点在施工前通过预埋的方式进行，测点的布置按照GB/T51028-2015《大体积混凝土温度测控技术规范》进行，数据的收集宜采用温度监测仪，实现数据自动、准确的采集。

2.7 混凝土养护

大体积混凝土的养护期间必须严格控制其内外温差，确保不出现有害裂缝，确保混凝土质量，养护是一项十分关键的工序，应根据气候条件采取控温措施，并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围内。温差控制在25℃范围内。大体积混凝土养护要达到保温和保湿的双重目的。保温能保持混凝土表面温度不至过快散失，减小混凝土表面的热扩散和温度梯度，防止产生表面裂缝，同时延长散热时间，可充分发挥混凝土的潜力和材料的松弛特性，使混凝土的平均总温差所产生的拉应力小于混凝土抗拉强度，防止产生贯通裂缝。在混凝土强度发展阶段要保湿，潮湿的条件可防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝，使水泥水化顺利进行，提高混凝土的极限拉伸强度。因此要求混凝土在浇筑完毕后，初凝之前，先覆盖一层塑料布再覆盖保温草帘养护。应根据混凝土初凝时间、混凝土浇筑完成时间及现场混凝土表面状况，及时进行上述工作。

大体积混凝土除了采取传统的传统的养护方式外，往往采取内部预埋冷却水管进行强制降温，冷却水管采用直径20~50mm的金属管或塑料管，水平方向管间距控制在1m左右，水流速控制在0.8~1m/S。通过调节水流量及水温，控制进水温度与混凝土最高温度之差，温差宜为15℃~25℃；出水温度与进水温度之差宜为3℃~6℃；降温速率不宜大于2℃/d且不宜大于1℃/4h。在水冷却过程中，应加强混凝土的保温保湿养护。当混凝土最高温度与表层温度之差不大于15℃时可暂停水冷却作业；当混凝土最高温度与表层温度之差大于25℃时，重新启动冷却水系统。

水冷却降温结束后，应及时用水泥浆对冷却水管进行压浆封堵，这在北方冬季施工时要引起高度重视。

3 结束语

大体积混凝土施工质量控制的关键是防止裂缝的发生，综上所述，通过选用低水化热品种的水泥，掺加合适外加剂，优化混凝土配合比，加强过程中的振捣、抹面和后期的养护以及温度监测可以有效的避免大体积温度裂缝的产生，确保工程实体质量。

参考文献：

[1]秦雯.大体积混凝土施工质量控制.工程地质学,2015-02.

[2]杨冬.大体积混凝土施工质量控制对策.建筑设计及理论,2019-01

[3]《大体混凝土施工标准》GB50496-2018