大体积混凝土裂缝质量控制研究

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摘要：大体积混凝土经常会用到工程的重要部位，由于其体积大，水化热高，影响因素多，裂缝控制难度大，一旦出现较大裂缝，后果比较严重。站在监理工程师的立场，在大体积混凝土施工中，如何采取预控措施，如何避免裂缝的产生，是一项很重要的工作。

关键词：大体积混凝土；裂缝控制；质量控制

1大体积混凝土裂缝原因分析

1.1收缩变形引起的裂缝。水泥用量、用水量及水泥种类是影响混凝土收缩变形的主要因素。水泥用量越小，或用水量越小，产生收缩的可能性就越小，引起开裂的概率就越低。水泥品种不同，也会对混凝土的收缩造成一定影响，硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的收缩量较大。1.2混凝土表里温差引起的裂缝。混凝土的凝固硬化过程也是水化热释放的过程，在水化过程中会释放大量的水化热。由于大体积混凝土体型厚大，热量散发由内而外，从而造成较大的表里温差。当表里温差超过25℃时，极限抗拉强度小于内部温度应力时，很可能出现温度裂缝。同时，如果混凝土降温过快，也可能出现收缩贯通裂缝。因此，水泥水化热引起的表里温差是大体积混凝土发生裂缝的主要起因之一。1．3原材料质量引起的裂缝。混凝土原材料控制。如使用含泥量过高的砂石、级配差的砂石、过细的砂颗粒等，也可能导致混凝土出现裂缝。混凝土搅拌用水、外加剂中氯化物等杂质含量比较高的情况下，容易使钢筋锈蚀，进而影响钢筋与混凝土的粘结力。使用的外加剂、拌和水如果含碱或使用海水拌制混凝土，也有可能促进碱骨料反应，导致混凝土开裂。1．4施工工艺不当引起的裂缝。（1）混凝土搅拌运输、运输时间的长短，直接影响着混凝土的和易性、流动性，时间越长，蒸发水分越多，塌落度损失越大，高温天气时的影响尤为明显；为便于施工，现场人员擅自加水，将配比有差异的混凝土同时浇筑在同一部位，招致混凝土呈现裂痕。（2）振捣方式不当引起裂缝。（3）养护不当引起混凝土开裂等。

2监理工程师的控制措施

为防止大体积混凝土裂缝的产生，监理工程师应对混凝土的设计构造措施、配合比设计以及混凝土施工中的运输、振捣、抹面、养护、测温等主要工作环节实施重点监控，突出预防为主的作用。2.1设计构造措施。（1）在办制混凝土时增加适量的粉煤灰，减少水泥的使用量，运用混凝土的后期强度是一种常用的方法。（2）设置滑动层，适当减少应力约束的影响。（3）设置缓冲层。（4）避免应力集中。（5）合理配筋。（6）合理设置施工缝。（7）合理制定温控指标。2.2原材料控制技术措施。2.2.1水泥。水泥水化过程中会释放大量的水化热，使混凝土形成较大的内外温差，是温度裂缝产生的重要起因之一。水泥的品种影响着水化热的高低，拌制混凝土应优选水化热比较低的水泥，同时，优化混凝土配合比，尽量降低水泥用量。2.2.2骨料。骨料，应优先选择堆积空隙率小、颗粒级配良好、表面干净、有害杂质少、强度高的砂石，在保障混凝土功能的前提下，尽可能地多加入骨料，缩减水泥用量，压低混凝土温度峰值。2.2.3外加剂。混凝土外加剂有多种类型，如早强剂、缓凝剂、膨胀剂等。在混凝土中掺入适当的外加剂，能够节省搅拌的用水量，改善混凝土的性能，调整混凝土的凝结时间，降低混凝土的温升速度，延缓温度峰值时间，减少裂痕产生。外加剂的使用，还可以混凝土的和易性得到改善，减少甚至是避免出现泌水和离析现象，减少坍落度损失，缩减收缩。掺入膨胀剂还能使混凝土的收缩得到补偿，进而增强混凝土的抗裂功能。2.2.4粉煤灰、矿渣粉。在混凝土中掺入粉煤灰及矿渣粉，可以替代部分水泥，使混凝土的性能得到改善，坍落度损失得到降低，凝结时间得到延缓，水化热得到降低，温升速度得到延缓，从而减少混凝土内外温差引起的开裂。2.3现场控制措施。（1）大体积混凝土施工，施工单位应按要求编制专项施工方案，经内部审批后，按程序报监理工程师批准后实施。（2）施工温度控制。大体积混凝土工程施工前，应提前试算混凝土的温度、温度应力及收缩应力这些重要指标，并进一步确定大体积混凝土的升温峰值、表面温度与外界气温的差值、里表温差及降温速率，据此制定控制温度的相应措施。（3）预埋水管，降低最高温升。预埋薄壁钢管作为冷却水管，水管上下间距1.5~3.0m，横向间距1.5~3.0m交替安装，并通过立管相连接，通过水流散发热量，降低混凝土内部温度。（4）改进混凝土施工工艺。一次振捣完成后，在混凝土初凝前进行二次振捣，可进一步挤出混凝土中的水分，使混凝土的密实度得到提高，并增强钢筋与混凝土之间的握裹力；使用“一平二碾三收光”的施工工艺来施工，密闭混凝土表面毛细孔，控制表面裂缝。（5）合理选择混凝土浇筑方案。①大体积混凝土浇筑，可视现场的实际情况选择采用全面分层浇筑或斜面分层浇筑施工措施，加快散热，缩减混凝土凝结过程中的水化热，降低内外温差，避免温差应力造成的裂缝。选择比较好的浇筑方法，可以缩短混凝土输送管频繁装、拆、冲洗占用的时间，提升泵送效率，也可以使泌水处理得到简化。②确保在下层混凝土初凝之前完成上层混凝土浇筑，不留任何施工缝。③混凝土振捣到位。每层振捣时，振捣半径不超过振动棒的作用范围，并插入下层混凝土不小于l00mm。（6）特殊气象条件下时，采取的必要办法：①高温天气浇灌混凝土可采取掺冰水搅拌、砂石料遮阳，棉毡包裹泵送管、洒水降温等办法压低浇灌温度，如有必要，在混凝土内预埋冷却管通水降温。混凝土浇筑后保湿保温养护尤为重要，模板和混凝土要避免阳光直射。②低温天气浇灌混凝土，宜釆用热水拌和、加热骨料等措施提升原材料温度，混凝土入模温度应高于5℃，或采取暖棚保温等措施，保证混凝土不受冻害。浇筑后混凝土的保温养护工作应及时、到位。③大风天浇筑混凝土时，为防止风干造成裂缝，应釆取挡风措施，减缓混凝土外表风速，加快振捣速度，增加混凝土的抹压遍数，并及时覆盖塑料薄膜和保温材料。④雨雪天气不宜露天浇筑，当浇筑时，应釆取可靠办法。浇筑时，如突遇大雨或大雪天气时，应及时将待浇筑部位的积水、积雪清除，并将施工缝留置在结构适当部位，暂停混凝土浇筑；对已浇筑的混凝土立刻严密覆盖，防止雨水直接冲刷新浇筑的混凝土。（7）泌水处理。在浇筑过程中，混凝土骨料下沉，水泥浆和水分上升，外表析出水分。为防止泌水对混凝土上下层之间的粘结力构成影响，应组织专人将泌水聚集后随时排除，并将混凝土表面浮浆清除干净。（8）混凝土表面的处理。混凝土完成振捣后，依据标高线用刮杠将表面刮平，在初凝前用铁筒碾压数遍，用木模抹压，待混凝土收水后，再用木抹二次搓平，以闭合收水裂痕，并及时覆盖塑料薄膜、保温、养护。（9）养护措施。养护工作是否到位，对大体积混凝土施工质量有着重要影响。夏季施工，大体积混凝土可采用覆盖塑料薄膜、浇水保湿养护等办法，有条件时也可采用蓄水或流水养护；冬期施工，可采用棉被保温覆盖、搭设暖棚等措施。混凝土在湿润环境中的养护时间不少于14d；保温层的撤除应分层实施，当混凝土的表面温度与环境最大温差小于20℃时，方可完全拆除。（10）测温措施：①混凝土温升值在入模温度的基础上控制50℃以下。②混凝土内外温差控制在（不含混凝土收缩的当量温度）25℃以下。③混凝土的降温速率控制在2.0℃/d以下。④混凝土表面与大气温差控制在20℃以下。⑤在大体积混凝土浇筑最初的72h内的温差波动最大，在这段时间应加大测温频率，每2小时1次。测温时，要求记录混凝土入模温度、养护条件、测温时间、间隔时间、各测点上、中、下温度值、大气温度、表皮温度，异常状况产生的时间。拆模或撤除保温时应关注气温、环境、气候变化及混凝土内外温差，一旦出现异常情况，立即采取措施。

3结语

如何预防大体积混凝土施工裂缝的发生，一直是监理工程师的工作重点之一。本文从监理工程师的角度，分析了大体积混凝土裂缝的产生的起因，提出了为保证质量应采取的措施，期望在大体积混凝土施工质量控制中对监理工程师的工作有所帮助。

作者:王金山 刘光学 单位:山西省煤炭建设监理有限公司