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摘要:随着我国基础设施不断发展,高层建筑如雨后春笋般遍地开发，而建筑物的高度不断升高，在商品混凝土的推广及设计标准提高的过程中大体积混凝土也不断的应用，混凝土施工质量将直接关系影响到建筑结构工程质量。本文结合在实际中随商品混凝土使用，浅析介绍高层建筑的混凝土施工质量及技术措施的应用。
关键词:大体积 商品砼施工
大体积混凝土 mass concrete定义：
施工规范《GB50496-2009》中规定：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还裂缝产生的混凝土。
随商品混凝土在高层建筑大体积混凝土施工中不断推广及使用,不仅提高了建筑质量及加快工程进度,促进了混凝土技术的发展,但同时也带来混凝土开裂现象，影响结构的安全,如何最大限度的消除裂缝,保证工程的结构安全，是作为工程管理人员所必须掌握的。
本文就从大体积混凝土裂缝产生的原因和施工技术进行探讨。
1. 产生裂缝的主要原因有以下几方面：
1.1 水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量, 是大体积砼内部热量的主要来源。砼内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3～5ｄ，当砼的内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成比，温差越大，温度应力也越大。当砼的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。这就是大体积砼容易产生裂缝的主要原因。
1.2 外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的,温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60~65℃,并且有较长的延续时间。因此,应采取温度控制措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力。
1.3 混凝土的收缩
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的,而约80%的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。
影响混凝土收缩,主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺、养护条件等。
2. 混凝土原材料质量、配合比控制关：
因商品混凝土的推广，在原材料使用及混凝土配合比的确定等技术应用均有商品混凝土供应方进行砼质量控制。
A、在原材料选择上要注意以下方面：
(1)粗骨料宜采用连续级配,细骨料宜采用中砂; (2)外加剂宜采用缓凝剂、减水剂;掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等; (3)大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下,应提高掺合料及骨料的含量,以降低单方混凝土的水泥用量; (4)降低原材料的温度; (5)水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥,优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种，并应在混凝土中掺入减水剂，以降低用水量。
根据国内外大量试验资料和工程实践,混凝土中掺入粉煤灰后,不仅能代替大部分水泥,而且可大大改善混凝土的工作性和可泵性,可明显地降低混凝土水化热。为了减少水泥用量,可掺入水泥用量15%～20%的II级粉煤灰取代10%～15%的水泥。
B、混凝土配合比控制
(1)混凝土配合比设计时尽量利用混凝土60d或90d的后期强度,以满足减少水泥用量和水化热的要求。但必须征得设计单位的同意和满足施工荷载的要求。 (2)混凝土配合比应提高试配确定。按照国家现行《混凝土结构工程施工及验收规范》、《普通混凝土配合比设计规程》及《粉煤灰混凝土应用技术规范》中的有关技术要求进行设计。
(3)粉煤灰采用外掺法时在砂料中应扣除同体积的砂量。另外还应考虑到水泥的供应情况,以满足施工的要求。
3．混凝土浇筑施工质量控制
浇筑方案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,应根据不同工程特点采用以下不同方法：
A、全面分层：适用于结构的平面尺寸一般不宜太大,施工时从短边开始,沿长边推进。必要时可分成两段,从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。
B分段分层：适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。
C斜面分层：适用于结构的长度超过厚度3倍的情况，混凝土从浇筑层下端开始,逐漸上移。
4．重视二次抹压施工质量：
一次抹平后,如不立即养护,至混凝土初凝前,必须至少再抹一次,这次不只是抹平,还要“压”,将混凝土表面抹压密实,称为“二次抹压”。其主要作用有三:一是消除混凝土的表面缺陷及早期的塑性裂缝,二提高混凝土表层的密实度,三是表层密实度提高后,减缓了混凝土内水分迁移蒸发的速度,提高了混凝土的抗裂能力。 二次抹压最好采用圆盘式抹光机，消除表面缺陷抹压后,必须立即进行充分的湿养护,以避免混凝土再次失水,只有这样,才能保证混凝土早期水化良好,提高硬化混凝土的质量,为混凝土耐久性的提高打下早期质量基础。
5．混凝土养护控制：
A、掌握好起始养护时间是控制商品混凝土早期收缩裂缝的关键
对不掺用减水剂的的普通混凝土而言,早期收缩很小,早期的洒水养护主要是使水泥充分水化,保证混凝土强度的发展,因此,我国混凝土结构工程施工质量验收规范的规定,混凝土的起始养护时间是浇筑后12小时以内。但对大量掺用减水剂的现代商品混凝土,经相关试验证明,初凝后8小时内的收缩急剧增加,而在实际工程中最大量的楼板裂缝也主要出现在混凝土初凝后几小时以内,因此,掌握好起始养护时间是控制商品混凝土早期收缩裂缝的关键,如果继续按照浇筑后等12小时再进行洒水养护,就失去了控制早期收缩裂缝的产最佳时间,从早期收缩裂缝控制来讲,将失去了任何的作用。但目前大部分的施工单位仍习惯于传统的施工养护经验,没能根据现在商品混凝土的特点在混凝土刚初凝(失表面水前)就采取合理养护措施,有效降低收缩,减少开裂。
B．混凝土养护时的温度控制应遵循以下几点:
(1)混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃;当结构混凝土具有足够的抗裂能力时,不大于25℃~30℃。
(2)混凝土拆模时,混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。
(3)采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低混凝土内部最高温度。如投毛石法,均可有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。
(4)保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等),在缓慢的散热过程中,使混凝土获得必要的强度,以控制混凝土的内外温差小于20℃。
(5)混凝土表层布设抗裂钢筋网片,防止混凝土收缩时产生干裂。
C．商品混凝土需要及时而充分的湿养护(尤其是湿养护7天)
根据试验资料和生产资料,商品混凝土的7天强度约为28天强度的65%~85%,因此规范要求湿养护7天是合理的,最好能保持7天都不失水。
5. 结论
大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土的质量及工程结构的使用性能,不全面了解大体积混凝土结构开裂的原因，并掌握应对此类问题所采取的相应施工技术措施,那么在施工生产过程中难以保证工程质量。
关键词:大体积 商品砼施工
大体积混凝土 mass concrete定义：
施工规范《GB50496-2009》中规定：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还裂缝产生的混凝土。
随商品混凝土在高层建筑大体积混凝土施工中不断推广及使用,不仅提高了建筑质量及加快工程进度,促进了混凝土技术的发展,但同时也带来混凝土开裂现象，影响结构的安全,如何最大限度的消除裂缝,保证工程的结构安全，是作为工程管理人员所必须掌握的。
本文就从大体积混凝土裂缝产生的原因和施工技术进行探讨。
1. 产生裂缝的主要原因有以下几方面：
1.1 水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量, 是大体积砼内部热量的主要来源。砼内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3～5ｄ，当砼的内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成比，温差越大，温度应力也越大。当砼的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。这就是大体积砼容易产生裂缝的主要原因。
1.2 外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的,温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60~65℃,并且有较长的延续时间。因此,应采取温度控制措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力。
1.3 混凝土的收缩
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的,而约80%的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。
影响混凝土收缩,主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺、养护条件等。
2. 混凝土原材料质量、配合比控制关：
因商品混凝土的推广，在原材料使用及混凝土配合比的确定等技术应用均有商品混凝土供应方进行砼质量控制。
A、在原材料选择上要注意以下方面：
(1)粗骨料宜采用连续级配,细骨料宜采用中砂; (2)外加剂宜采用缓凝剂、减水剂;掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等; (3)大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下,应提高掺合料及骨料的含量,以降低单方混凝土的水泥用量; (4)降低原材料的温度; (5)水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥,优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种，并应在混凝土中掺入减水剂，以降低用水量。
根据国内外大量试验资料和工程实践,混凝土中掺入粉煤灰后,不仅能代替大部分水泥,而且可大大改善混凝土的工作性和可泵性,可明显地降低混凝土水化热。为了减少水泥用量,可掺入水泥用量15%～20%的II级粉煤灰取代10%～15%的水泥。
B、混凝土配合比控制
(1)混凝土配合比设计时尽量利用混凝土60d或90d的后期强度,以满足减少水泥用量和水化热的要求。但必须征得设计单位的同意和满足施工荷载的要求。 (2)混凝土配合比应提高试配确定。按照国家现行《混凝土结构工程施工及验收规范》、《普通混凝土配合比设计规程》及《粉煤灰混凝土应用技术规范》中的有关技术要求进行设计。
(3)粉煤灰采用外掺法时在砂料中应扣除同体积的砂量。另外还应考虑到水泥的供应情况,以满足施工的要求。
3．混凝土浇筑施工质量控制
浇筑方案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,应根据不同工程特点采用以下不同方法：
A、全面分层：适用于结构的平面尺寸一般不宜太大,施工时从短边开始,沿长边推进。必要时可分成两段,从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。
B分段分层：适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。
C斜面分层：适用于结构的长度超过厚度3倍的情况，混凝土从浇筑层下端开始,逐漸上移。
4．重视二次抹压施工质量：
一次抹平后,如不立即养护,至混凝土初凝前,必须至少再抹一次,这次不只是抹平,还要“压”,将混凝土表面抹压密实,称为“二次抹压”。其主要作用有三:一是消除混凝土的表面缺陷及早期的塑性裂缝,二提高混凝土表层的密实度,三是表层密实度提高后,减缓了混凝土内水分迁移蒸发的速度,提高了混凝土的抗裂能力。 二次抹压最好采用圆盘式抹光机，消除表面缺陷抹压后,必须立即进行充分的湿养护,以避免混凝土再次失水,只有这样,才能保证混凝土早期水化良好,提高硬化混凝土的质量,为混凝土耐久性的提高打下早期质量基础。
5．混凝土养护控制：
A、掌握好起始养护时间是控制商品混凝土早期收缩裂缝的关键
对不掺用减水剂的的普通混凝土而言,早期收缩很小,早期的洒水养护主要是使水泥充分水化,保证混凝土强度的发展,因此,我国混凝土结构工程施工质量验收规范的规定,混凝土的起始养护时间是浇筑后12小时以内。但对大量掺用减水剂的现代商品混凝土,经相关试验证明,初凝后8小时内的收缩急剧增加,而在实际工程中最大量的楼板裂缝也主要出现在混凝土初凝后几小时以内,因此,掌握好起始养护时间是控制商品混凝土早期收缩裂缝的关键,如果继续按照浇筑后等12小时再进行洒水养护,就失去了控制早期收缩裂缝的产最佳时间,从早期收缩裂缝控制来讲,将失去了任何的作用。但目前大部分的施工单位仍习惯于传统的施工养护经验,没能根据现在商品混凝土的特点在混凝土刚初凝(失表面水前)就采取合理养护措施,有效降低收缩,减少开裂。
B．混凝土养护时的温度控制应遵循以下几点:
(1)混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃;当结构混凝土具有足够的抗裂能力时,不大于25℃~30℃。
(2)混凝土拆模时,混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。
(3)采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低混凝土内部最高温度。如投毛石法,均可有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。
(4)保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等),在缓慢的散热过程中,使混凝土获得必要的强度,以控制混凝土的内外温差小于20℃。
(5)混凝土表层布设抗裂钢筋网片,防止混凝土收缩时产生干裂。
C．商品混凝土需要及时而充分的湿养护(尤其是湿养护7天)
根据试验资料和生产资料,商品混凝土的7天强度约为28天强度的65%~85%,因此规范要求湿养护7天是合理的,最好能保持7天都不失水。
5. 结论
大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土的质量及工程结构的使用性能,不全面了解大体积混凝土结构开裂的原因，并掌握应对此类问题所采取的相应施工技术措施,那么在施工生产过程中难以保证工程质量。