浅析大体积混凝土施工质量问题及对策
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作者: 王凌艳
摘 要： 本文对大体积混凝土产生裂缝的原因进行了详细的分析，针对产生裂缝的各种原因，从构成大体积混凝土的材料、构造设计，以及施工过程等方面阐述了大体积混凝土裂缝的防治措施，以确保施工质量。
关键词： 大体积混凝土施工 问题 施工质量控制
随着我国经济高速发展，工程建设规模不断扩大，大体积混凝土施工日益增多。我国《混凝土结构工程施工及验收规范》认为，建筑物的基础最小边尺寸在1―3m范围内就属于大体积混凝土。大体积混凝土结构的截面尺寸较大，裂缝一般在混凝土浇筑短期内形成，此时设计荷载尚未作用于结构上，因此由外荷载引起裂缝的可能性很小。但由于水泥的水化作用是放热反应，大体积混凝土自身又具有一定的保温性能，因此其内部温度升高较其表面的温度升高幅度要大得多，而在混凝土升温峰值过后的降温过程中，内部降温速度又比其表面要慢得多。在这些过程中，混凝土各部分的温度变形及由于其相互约束和外界约束的作用而在混凝土内产生的温度应力是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值，混凝土就会出现裂缝。因此掌握大体积混凝土施工技术及质量控制，对消除大体积混凝土施工过程中易产生裂缝的不良影响，确保施工质量和使用功能至关重要。
1.大体积混凝土施工的主要问题
1.1水泥水化热产生温差裂缝
在混凝土浇筑早期，水泥在水化过程中产生大量的热，从而使混凝土内部温度升高，在浇筑温度的基础上，通常升高35℃左右。如果没有降温措施或浇筑温度过高，混凝土内部的温度还会更高。混凝土内部的最高温度发生在浇筑后的3―5天，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，所以混凝土中心温度高，表面温度低，形成温度梯度，造成温度变形和温度应力，当这种温度应力超过混凝土抗拉强度时，就会产生有害的温度裂缝。
1.2干燥收缩裂缝
大体积混凝土在逐渐散热和硬化过程中，内部的游离水会由表及里逐渐蒸发，使混凝土相应地产生较为明显的干燥收缩。如果混凝土的收缩受到外界条件的约束，其内部就会产生收缩应力，当收缩应力超过混凝土极限抗拉强度时，就会使混凝土中产生收缩裂缝。混凝土体积收缩的主要原因之一是水分蒸发。在混凝土的拌和水中，只有约20％是水泥所需要的，其余80％是混凝土在浇筑过程中保证足够的和易性所需要的，都要被蒸发。另外，混凝土早期处于塑性状态时，由于表面水分蒸发得不到及时补充，容易产生龟裂，产生裂缝后水分蒸发加快，裂缝会迅速扩展。因此，混凝土浇筑完成后应及时养护。
1.3泌水现象
由于混凝土分层分段浇筑，混凝土上下浇筑层施工间隔时间较长，各分层之间产生泌水层，导致混凝土层间粘结力降低。
1.4施工冷缝
因大体积混凝土的混凝土浇筑量大，在分层浇筑中，前后分层浇筑的间隔时间没有控制在混凝土的初凝之前，遇到了停电、停水及其他恶劣气候条件等因素的影响，致使混凝土不能连续浇筑而出现冷缝。
2.施工质量控制
针对大体积混凝土裂缝的成因，应从控制混凝土升温、降低内外温差、减少收缩等方面采取措施。
2.1材料的选择
2.1.1水泥的选择。
理论研究表明，大体积混凝土裂缝的主要原因是水泥在水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的水泥品牌。选用425号硅酸盐水泥或425号普通硅酸盐水泥可以减少水泥水化热，减少混凝土升温，提高混凝土硬化后的体积稳定性。
2.1.2骨料选择。
采用自然连续级配的骨料配制混凝土具有较好的和易性、较少的水泥用量和较高的抗压强度。减少用水量和水泥用量的可以减少混凝土收缩和水化升温。粗骨料可选用5―40mm级配碎石，细骨料可选用粗砂，砂石含量应分别控制在2％和1％以内，避免影响混凝土抗拉强度，从而影响混凝土抗裂能力。
2.1.3掺和料或外加剂的选择应用。
加入矿渣粉可以降低混凝土水化热3―4℃，延迟峰温出现的时间。掺入粉煤灰可以提高混凝土耐久性，减少收缩，降低胶凝材料的水化热，提高混凝土的抗拉强度，同样有利于避免或减少大体积混凝土裂缝的产生。但粉煤灰的掺量不能大于30％。掺加适量的减水剂，可以有效地增强混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度。
2.2设计方面可采取的措施
2.2.1适当分层分块，合理设置施工缝和后浇带。
温度应力随着浇筑块长度的增加而增大，因此采取分块的方法减小浇筑块的长度是减小温度应力的一个有效措施。
2.2.2科学地选择配筋形式。
钢筋布置较密时，混凝土必须采用较小的骨料，但骨料粒径的减小会导致胶凝材料用量增加，使混凝土的放热量增大，因此大体积混凝土应在不影响结构受力的前提下尽量疏布钢筋。
2.2.3预置冷却水管。
大体积混凝土在浇筑块中预置冷却水管可以通过循环带走混凝土内部的热量，降低混凝土内部温度，减小内外温差。预置冷却水管的间距一般为1.5―3.0m，可根据工程实际进行布置，但间距不应大于3.0m，大于3.0m则冷却效果明显变差。应在浇筑块中心部位预留测温孔，2小时测温一次，根据所测温度调控冷却程度，冷却速度不宜过快，一般每天不大于1℃，否则将引起混凝土内局部温差应力过大，导致混凝土开裂，冷却水与混凝土的温差应控制在20―25℃之间。
2.3施工控制措施
2.3.1控制混凝土入模温度。
在温度较高的情况下进行施工，可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖，以减少阳光对其的辐射，同时对浇筑前的砂石用冷水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。如果是在冬季进行施工，因为要防止早期混凝土被冻的问题，所以要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。在浇筑混凝土以前还应对基础和新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热，对原材料应重视气温高低进行加热。
2.3.2大体积混凝土的浇筑。
商品混凝土在道路上运输采用搅拌车运输，在运输过程中不断搅拌，保证混凝土在运输过程中不分层离析。通过配合比设计控制好坍落度，可避免混凝土因坍落度损失而产生堵管和振捣困难，确保浇筑质量。在浇筑时，应按斜面分层，连续浇筑，振捣到位，不留施工缝，保证混凝土的整体性。在浇筑过程中混凝土均匀摊铺，一次浇筑的混凝土不可过高、过厚，以保证混凝土温度均匀上升，避免出现过大落差，保证振捣密实，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振。
2.3.3温度监测。
应防治大体积混凝土出现温度裂缝，混凝土内部温度与表面温度之差，以及表面温度与环境温度之差均应控制在25℃内。测温范围：混凝土内部温度、混凝土表面温度、大气环境温度。测温次数：混凝土温度上升阶段每2―4小时测温一次，温度下降阶段每8小时测温一次。测点布置：底层、中部、表面均应设测温点。
2.3.4混凝土养护。
混凝土的养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，促进混凝土强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。从混凝土浇筑完成到终凝这段时间的养护对混凝土而言十分重要。混凝土浇筑完毕后，在其顶面及时加以覆盖，要求覆盖严密，并经常检查覆盖保湿效果。混凝土养护时间不应少于14天。混凝土的养护应派专人负责，日夜兼顾。
3.结语
对于混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、施工，掌握其基本知识，并根据实际采取有效措施，从而使施工质量得到很好的保证。以上的各项技术措施是互相联系、互相制约的，在施工和设计中必须结合实际、全面考虑，才能起到良好的效果。
参考文献：
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