大體積混凝土施工過程中的質量問題與控制

■楊海斌 ■廈門海投建設監理咨詢有限公司，福建 廈門 361000

隨著建筑技術的不斷進步，大體積混凝土技術正廣泛應用到現代建筑施工中，由于大型工程施工條件一般都比較復雜，特別像大壩水利工程、摩天大廈的底板建設等項目，一般都要用到大體積的混凝土，并且其對施工技術有較高的要求，所以必須對大體積混凝土的特點有所了解。大體積混凝土一般體積量較大且結構厚實，其表面系數較小，內部容易產生較高的溫度，從而造成較大的內部應力，致使混凝土結構產生變形甚至裂縫。另外混凝土的強度也是決定大體積混凝土施工質量的關鍵。所以在大型設備及高層建筑基礎施工過程中必須嚴格控制施工的質量，防止混凝土出現裂縫。

1 大體積混凝土施工中存在的質量問題

大體積混凝土在施工時存在的問題最主要是裂縫問題，導致混凝土出現裂縫的原因很多，常見的有原材料和混凝土配比、攪拌運輸、澆筑時的溫度控制、澆筑的連續性以及澆筑完成后的養護工作等。雖然造成大體積混凝土出現裂縫的原因比較復雜，但混凝土施工過程中的溫度變化是引起裂縫的主要因素。主要包括以下幾點：

(1)干燥收縮裂縫。混凝土內部存在大量的游離水，當混凝土澆筑硬化后，游離水會從外到里逐漸蒸發，在這個過程中由于受到一些約束條件的影響，混凝土會產生一定的收縮變形，當其變形超過混凝土抗拉強度時，就會產生一定程度的干燥收縮裂縫，從而降低混凝土的結構穩定性和質量，影響混凝土的使用壽命。

(2)泌水情況。有時由于工程比較復雜，必須采取特殊的混凝土澆筑方法。當混凝土采用逐段分層澆筑并且各層之間混凝土的澆筑施工間隔時間較長時，就會容易出現泌水情況，混凝土泌水會使混凝土層之間的粘接力減小，影響混凝土的質量。

(3)溫度裂縫。溫度裂縫通常是在混凝土澆筑施工時沒有采取一定的降溫措施導致混凝土內部溫度過高，從而由于內外溫差較大產生較大的溫度應力致使混凝土出現裂縫。一般在水泥水化的過程中都會釋放大量的能量，以水泥含量300－600kg/m3來說，一立方米混凝土就會產生15000－30000KJ的能量，由混凝土的比熱容和公式可以知道，混凝土澆筑產熱會使其溫度升高35攝氏度，如果不采取一定的降溫措施就會導致混凝土內部熱量無法及時釋放，造成內部溫度不斷升高，由于大體積混凝土表面系數較小，散熱效率不高，其表面散熱較快、溫度較低，從而會形成較大的內外溫差，當溫度超過一定閾值后，產生的溫度應力就會超出混凝土抗拉強度，進而產生裂縫。這種裂縫會隨時間的推移不斷擴大，嚴重時可以貫穿整個混凝土結構，對工程造成無法挽回的損失。

(4)混凝土冷縫。混凝土施工冷縫通常是由于一次性混凝土的澆筑量過大需要分層澆筑，當各層時間間隔過大時，就容易受到其他因素影響，如出現停水停電以及不利的天氣條件等，這時就會導致混凝土澆筑工作無法繼續進行，從而使澆筑出現裂縫，這種裂縫就是所謂的混凝土施工冷縫。

2 大體積混凝土的施工質量控制

根據以上分析，影響大體積混凝土施工質量的因素很多，所以在大體積混凝土施工過程中要對澆筑現場的周邊環境、混凝土的配合比、澆筑時的操作流程以及后期的養護進行嚴格的控制，以保證混凝土施工的質量。以下天源B地塊工程為例對混凝土的施工質量控制進行詳細介紹。

2．1 工程實例

天源B地塊工程總建筑面積77674.28萬平方米，地上部分33層，地下部分1層，地下室基礎砼屬于大體積混凝土，混凝土采用C40抗滲P8，承臺最大高度為1600mm，主樓筏板基礎高度為2700mm，混凝土總量15000m3。

2．2 質量控制要求

(1)混凝土溫度裂縫控制。按照大體積混凝土施工技術標準，大體積混凝土澆筑時其內外溫差不能超過25攝氏度，溫度急速變化不能超過10攝氏度。因為當內外溫差過大或者溫度劇烈變化時容易產生強大的溫度應力，當溫度應力超過混凝土抗拉強度時就會導致裂縫，所以在大體積混凝土施工過程中一定要嚴格控制溫度變化和溫差，避免混凝土出現裂縫。

(2)混凝土澆筑要有連續性。對大體積混凝土的質量問題進行分析可以知道，當混凝土澆筑過程不連續時容易造成施工冷縫，所以在本工程混凝土施工中事先與砼預拌單位做好溝通協調，確保本工程基礎大體積砼施工時混凝土供應的及時性，并安排好現場設備、人員供應，從而保證澆筑的連續性。

2．3 具體質量控制措施

由于本工程自身體積大、混凝土量多，而且底板較厚，因此進行分塊施工、優化配合比設計、采用中低水化熱的礦渣水泥及“雙摻”技術、設置循環冷卻水管、嚴格控制混凝土入模溫度及養護溫度，加強混凝土養護等有利于控制大體積混凝土施工過程中各項裂縫開展的措施。以下針對本工程大體積混凝土施工的具體質量控制措施進行詳細的介紹。

2．3．1 嚴格控制混凝土的配合比

混凝土的配合比將直接決定混凝土的強度和質量，同時混凝土配比還必須滿足澆筑時的泵送要求，并且還要嚴格控制澆筑后的水化熱能量值，從而避免由于溫度控制不當造成混凝土裂縫，影響混凝土質量。控制混凝土的配合比：一要做到砂石料配比合理。通常混凝土中采用中砂作為砂料，石料要按級連續配比，從而嚴格控制砂石料的含泥量、空隙率、壓碎指標和吸水率。二要保證合理的水泥量。水泥在水化過程中會釋放大量的能量，因此在混凝土配比時一定要嚴格控制水泥用量，如果采用了高水化熱的水泥，就會增加澆筑施工時的溫度控制難度，所以要采用水化熱較低和硬化時間較長的原材料。三是要在混凝土中加入一定量的緩凝劑、摻合料或減水劑，以減少水泥水化熱對混凝土澆筑質量的影響。本工程采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術，減少每m3混凝土中的水泥用量，以達到降低水化熱的目的。

(1)本工程選用水化熱低的42.5R礦渣水泥，水泥用量僅為340kg∕m3。

(2)適量加大粉煤灰摻量，本工程砼中Ⅱ級F類粉煤灰摻量高達80kg∕m3，占水泥用量的25%，可減少水泥用量而達到降低水化熱的作用。

(3)摻入SY－K復合型膨脹纖維抗裂防水劑，摻量為水泥含量的10%，可明顯減少塑性收縮、離析及水化熱溫度導致的非結構性裂縫。

2．3．2 設置冷卻水管

本工程在大體積筏板基礎混凝土中間部位預設蛇形冷卻水管，采用循環水流動強制降低混凝土水化熱溫度：冷卻水管為φ32mm的薄壁鋼管，按照蛇形布置(圖1)。每層冷卻水管間距為0.8m，同一層每根水管間距為1m，外側水管距混凝土外邊緣距離按0.5m控制。冷卻水管使用前應進行壓水試驗，防止管道漏水、阻水;混凝土澆筑到各層冷卻水管標高后即開始通水，各層混凝土峰值過后即停止通水，通水流量應達到25L/min，通水時間根據測溫結果確定;嚴格控制進出水溫度，在保證冷卻水管進水溫度與混凝土內部最高溫度之差不超過30℃條件下，盡量使進水溫度最低;待主通水冷卻全部結束后，應采用同標號水泥漿或砂漿封堵冷卻水管。

圖1 循環冷卻水管布置

2．3．3 混凝土的養護措施

混凝土的表面搓光(能上人)后，及時覆蓋一層塑料薄膜，上鋪二層草袋子，現場派專人進行澆水。塑料薄膜和草袋要覆蓋嚴實，以防砼直接暴露于空氣中，這樣能有效的保持砼表面的水分和溫度，確保砼始終處于保溫養護中，控制砼內外溫差小于25℃，防止砼內部裂縫產生;當混凝土中心最高溫度和大氣溫度相差小于25℃時，可不再保溫，僅澆水養護。

2．3.4 養護階段混凝土的溫度監測

(1)測點平面布置：本工程利用Φ50mm鍍鋅管做測溫管，下端封閉，將鐵皮管點焊固定在底板鋼筋上;距離四邊為200mm，中間點間距2.5－5m;地下室每隔兩跨設置一個承臺(設測溫點)。厚度方向：布置在底部、中部和表面。測點距離頂面與底面為200mm，垂直測點間距500－800mm。在筏板承臺厚度方向共布置三道。每一個測溫點對應一個預埋鋼管，不得上中下測溫點共用一個鋼管;

(2)測溫頻率：在澆筑后3天內砼水化熱最大，在砼澆注5d之內，每2－4h測一次，以后6－15d內每4－8h測一次，并做好測溫記錄;

(3)應急措施：當混凝土內外溫差超過25℃時，可采取增加保溫養護材料厚度的應急辦法，本工程預先準備了一定數量的厚毛毯備用。

3 結語

大體積混凝土已成為現代工程建設經常碰到的工藝，做好其施工中的質量控制工作對保證工程質量有重要作用。影響大體積混凝土施工質量的因素比較復雜，所以要在實際應用中針對不同的項目具體分析，本工程根據以上質量控制措施，取得了良好的效果，經檢查整個基礎筏板混凝土未出現有害裂縫，有效保證了混凝土的施工質量。

［1］高安平．大體積混凝土基礎承臺溫度裂縫控制［J］．福建建材，2006(3)．

［2］劉金印，丑純潔．底板大體積混凝土施工技術［J］．黑龍江科技信息，2011(8)．

［3］陳偉．大體積混凝土開裂的主要控制措施［J］．科技致富向導，2011(11)．