论文部分内容阅读
摘要：本文在分析裂缝原因的基础上，着重讨论工程师如何提高大体积混凝土施工质量问题。笔者指出应从原材料质量控制入手，并述说了大体积混凝土裂缝的可能原因以及质量控制措施等问题进行了分析与探讨。
关键词：大体积混凝土；施工方法；质量控制
中图分类号：TV544+.91文献标识码：A文章编号：
前言：
在大体积混凝土结构施工中，混凝土裂缝的控制是一个很重要的课题。由于大体积混凝土结构的截面尺寸较大，由外荷载引起裂缝的可能性很小，但由于水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，会产生较大的温度应力和收缩应力，这将成为大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作，才能保证基础底板大体积混凝土顺利施工。
1．材料的质量要求
1.1水泥
考虑普通水泥水化热较高，特别是应用到大体积混凝土中，大量水泥水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差，便混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝，因此确定采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥或其它低水化热的水泥品种，通过掺加适量的减水剂（外加剂）可以改善混凝土的性能，缓解浇筑混凝土过程中的凝结时间。
1.2粗骨料
采用碎石，粒径5-25mm，含泥量不大于1%。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。
1.3细骨料
采用中砂，平均粒径大于0.5mm，含泥量不大于5%。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。
1.4粉煤灰：为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。按照设计和现行施工规范要求，采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时，其粉煤灰取代水泥的最大限量为25%。
1.5外加剂
设计无具体要求，通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验，每立方米混凝土掺入2kg，减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。具体外加剂的用量及使用性能，商品混凝土厂在浇筑前应把混凝土施工配合比报告送达施工单位。
2．大体积混凝土裂缝的可能原因
大体积混凝土墩台身或基础等结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素如下：
2.1收缩裂缝
混凝土的收縮引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收缩就越大。选用水泥品种的不同，干缩、收缩的量也不同。
混凝土逐渐散热和硬化过程引起的收缩，会产生很大的收缩应力。如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。在大体积混凝土里，即使水灰比并不低，自身收缩量值也不大，但是它与温度收缩叠加到一起，就要使应力增大，所以在水工大坝施工时早就将自身收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。
2.2温差裂缝
混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高，而其表面则散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土表面产生裂缝。
2.3安定性裂缝
安定性裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。
3．施工质量控制措施
3.1施工方法控制措施大体积混凝土施工时内部应适当预留一些孔道，在内部通循环冷水或冷气冷却，降温速度不应超过0.5℃～1.0℃/h。对大型设备基础可采用分块分层浇筑，以利于水化热散发和减少约束作用。还应加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。尽量采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。
3.2温度控制措施混凝土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。当混凝土从零应力温度降低到混凝土开裂温度时，混凝土拉应力超过了此时的混凝土极限拉应力。因此，通过应降低混凝土内水化热温度和混凝土初始温度，减少和避免裂缝风险。
3.3尽量降低混凝土入模浇筑温度，必要时用湿润草帘遮盖泵管。为防止混凝土表面散热过快，避免内、外温差过大而产生裂缝，混凝土终凝后，立即搭设大棚进行保温养护，大棚保温养护时间根据测温控制，当混凝土表面温度与大气温度基本相同时（约4～5d），撤掉大棚保温养护，改为浇水养护。浇水养护不得少于14d；保湿保温养护措施：先铺一层塑料布，上面铺二层草帘子，根据温差来决定草帘子的增加量。
3.4混凝土的浇筑振捣棒设前后两排，前排振捣棒振捣浇筑点混凝土，后排振捣棒振捣斜坡处混凝土。在构件边角处，采用振动模板的办法解决构件表面的蜂窝麻面。振捣棒插入点间距不大于40㎝，并插入下层10㎝，每孔振捣时间不宜少于10～15s，不得超过30s，以混凝土泛浆和不冒气泡为准。振捣棒应快插慢拔，使混凝土充分密实以保证混凝土密实性。浇筑时除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，采用斜面分层的方法，要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。
3.5混凝土的振捣。混凝土振捣时做到快插慢拔，在振捣过程中，应将振捣棒上下略做抽动，以便上下振动均匀，插点有序，振捣时间要掌握好，一般控制在20~30S之间，宜在混凝土表面乏浆，不出现气泡为止。由于混凝土坍落度比较大，会在表面钢筋下部产生水分，或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。
3.6加强混凝土的养护及测温工作。为防止混凝土内外温差过大，造成温度应力大于同期混凝土抗拉强度而产生裂缝，应根据当时的施工情况和环境气温，采用了“蓄水法”进行混凝土养护。具体做法是：先在混凝土表面覆盖双层麻袋，浇水湿润。待混凝土初凝后，在基础周围砌挡水，蓄水深10厘米，养护28天。为及时掌握混凝土内部温度与表面温度的变化值，在基础内埋设测温点20个，深度分别设在板中及距表面10厘米处，分别测量中心最高温度和表面温度，测温管均露出混凝土表面12厘米。
测温工作在混凝土浇筑完毕后开始进行，测温频率按持续28天考虑。具体安排是：前三天，每两小时测温1次；4天至8天，每4小时测温1次；9天至15天，每6小时测温1次；16天至20天，每12小时测温1次；21天至28天，每24小时测温1次。从测温曲线图中可以看出，基础混凝土浇筑后，中心最高温度发生在第四天，最高温度55.1摄氏度。混凝土中心与表面温度升降基本同步上升，在前10天温差始终保持在8摄氏度至12摄氏度左右，远远低于不安全温差25摄氏度，后18天温差保持在3摄氏度左右，说明温差控制理想。
3.7大体积混凝土的表面水泥浆较厚，且泌水现象严重，应仔细处理。对于表面泌水，当每层混凝土浇筑接近尾声时，应人为将水引向低洼边部，处缩为小水潭，然后用小水泵将水抽至附近排水井。在混凝土浇筑后4～8h内，将部分浮浆清掉，初步用长刮尺刮平，然后用木抹子搓平压实。在初凝以后，混凝土表面会出现龟裂，终凝要前进行二次抹压，以便将龟裂纹消除，注意宜晚不宜早。
4．结语
由于大体积混凝土开裂后的裂变状态与常规体积混凝土裂缝差异较大，严重影响混凝土的搞渗透性能，且混凝土开裂渗透后可能会造成混凝土的裂变加速而造成严重的质量、安全事故。由于混凝土的裂缝一般发生在初凝阶段，因此，我们在探讨裂缝产生的原因的同时重视预防措施的作用，采取切实可行的施工技术措施来控制大体积混凝土裂缝的发生。
参考文献：
[1]曹蔚卿.浅述大体积混凝土裂缝控制[J].山西建筑,2007,33(11).
[2]王广州,叶柏龙.体积混凝土施工技术及其应用[J].科技资讯导报,2007,(22).
关键词：大体积混凝土；施工方法；质量控制
中图分类号：TV544+.91文献标识码：A文章编号：
前言：
在大体积混凝土结构施工中，混凝土裂缝的控制是一个很重要的课题。由于大体积混凝土结构的截面尺寸较大，由外荷载引起裂缝的可能性很小，但由于水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，会产生较大的温度应力和收缩应力，这将成为大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作，才能保证基础底板大体积混凝土顺利施工。
1．材料的质量要求
1.1水泥
考虑普通水泥水化热较高，特别是应用到大体积混凝土中，大量水泥水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差，便混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝，因此确定采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥或其它低水化热的水泥品种，通过掺加适量的减水剂（外加剂）可以改善混凝土的性能，缓解浇筑混凝土过程中的凝结时间。
1.2粗骨料
采用碎石，粒径5-25mm，含泥量不大于1%。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。
1.3细骨料
采用中砂，平均粒径大于0.5mm，含泥量不大于5%。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。
1.4粉煤灰：为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。按照设计和现行施工规范要求，采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时，其粉煤灰取代水泥的最大限量为25%。
1.5外加剂
设计无具体要求，通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验，每立方米混凝土掺入2kg，减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。具体外加剂的用量及使用性能，商品混凝土厂在浇筑前应把混凝土施工配合比报告送达施工单位。
2．大体积混凝土裂缝的可能原因
大体积混凝土墩台身或基础等结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素如下：
2.1收缩裂缝
混凝土的收縮引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收缩就越大。选用水泥品种的不同，干缩、收缩的量也不同。
混凝土逐渐散热和硬化过程引起的收缩，会产生很大的收缩应力。如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。在大体积混凝土里，即使水灰比并不低，自身收缩量值也不大，但是它与温度收缩叠加到一起，就要使应力增大，所以在水工大坝施工时早就将自身收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。
2.2温差裂缝
混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高，而其表面则散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土表面产生裂缝。
2.3安定性裂缝
安定性裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。
3．施工质量控制措施
3.1施工方法控制措施大体积混凝土施工时内部应适当预留一些孔道，在内部通循环冷水或冷气冷却，降温速度不应超过0.5℃～1.0℃/h。对大型设备基础可采用分块分层浇筑，以利于水化热散发和减少约束作用。还应加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。尽量采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。
3.2温度控制措施混凝土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。当混凝土从零应力温度降低到混凝土开裂温度时，混凝土拉应力超过了此时的混凝土极限拉应力。因此，通过应降低混凝土内水化热温度和混凝土初始温度，减少和避免裂缝风险。
3.3尽量降低混凝土入模浇筑温度，必要时用湿润草帘遮盖泵管。为防止混凝土表面散热过快，避免内、外温差过大而产生裂缝，混凝土终凝后，立即搭设大棚进行保温养护，大棚保温养护时间根据测温控制，当混凝土表面温度与大气温度基本相同时（约4～5d），撤掉大棚保温养护，改为浇水养护。浇水养护不得少于14d；保湿保温养护措施：先铺一层塑料布，上面铺二层草帘子，根据温差来决定草帘子的增加量。
3.4混凝土的浇筑振捣棒设前后两排，前排振捣棒振捣浇筑点混凝土，后排振捣棒振捣斜坡处混凝土。在构件边角处，采用振动模板的办法解决构件表面的蜂窝麻面。振捣棒插入点间距不大于40㎝，并插入下层10㎝，每孔振捣时间不宜少于10～15s，不得超过30s，以混凝土泛浆和不冒气泡为准。振捣棒应快插慢拔，使混凝土充分密实以保证混凝土密实性。浇筑时除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，采用斜面分层的方法，要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。
3.5混凝土的振捣。混凝土振捣时做到快插慢拔，在振捣过程中，应将振捣棒上下略做抽动，以便上下振动均匀，插点有序，振捣时间要掌握好，一般控制在20~30S之间，宜在混凝土表面乏浆，不出现气泡为止。由于混凝土坍落度比较大，会在表面钢筋下部产生水分，或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。
3.6加强混凝土的养护及测温工作。为防止混凝土内外温差过大，造成温度应力大于同期混凝土抗拉强度而产生裂缝，应根据当时的施工情况和环境气温，采用了“蓄水法”进行混凝土养护。具体做法是：先在混凝土表面覆盖双层麻袋，浇水湿润。待混凝土初凝后，在基础周围砌挡水，蓄水深10厘米，养护28天。为及时掌握混凝土内部温度与表面温度的变化值，在基础内埋设测温点20个，深度分别设在板中及距表面10厘米处，分别测量中心最高温度和表面温度，测温管均露出混凝土表面12厘米。
测温工作在混凝土浇筑完毕后开始进行，测温频率按持续28天考虑。具体安排是：前三天，每两小时测温1次；4天至8天，每4小时测温1次；9天至15天，每6小时测温1次；16天至20天，每12小时测温1次；21天至28天，每24小时测温1次。从测温曲线图中可以看出，基础混凝土浇筑后，中心最高温度发生在第四天，最高温度55.1摄氏度。混凝土中心与表面温度升降基本同步上升，在前10天温差始终保持在8摄氏度至12摄氏度左右，远远低于不安全温差25摄氏度，后18天温差保持在3摄氏度左右，说明温差控制理想。
3.7大体积混凝土的表面水泥浆较厚，且泌水现象严重，应仔细处理。对于表面泌水，当每层混凝土浇筑接近尾声时，应人为将水引向低洼边部，处缩为小水潭，然后用小水泵将水抽至附近排水井。在混凝土浇筑后4～8h内，将部分浮浆清掉，初步用长刮尺刮平，然后用木抹子搓平压实。在初凝以后，混凝土表面会出现龟裂，终凝要前进行二次抹压，以便将龟裂纹消除，注意宜晚不宜早。
4．结语
由于大体积混凝土开裂后的裂变状态与常规体积混凝土裂缝差异较大，严重影响混凝土的搞渗透性能，且混凝土开裂渗透后可能会造成混凝土的裂变加速而造成严重的质量、安全事故。由于混凝土的裂缝一般发生在初凝阶段，因此，我们在探讨裂缝产生的原因的同时重视预防措施的作用，采取切实可行的施工技术措施来控制大体积混凝土裂缝的发生。
参考文献：
[1]曹蔚卿.浅述大体积混凝土裂缝控制[J].山西建筑,2007,33(11).
[2]王广州,叶柏龙.体积混凝土施工技术及其应用[J].科技资讯导报,2007,(22).