大体积混凝土施工质量控制陈光明

大体积混凝土施工质量控制陈光明

陈光明

浙江公路水运工程监理有限公司311200

摘要：大体积混凝土施工是目前施工过程中遇到的比较多的混凝土施工种类之一，但在实际施工中却总是出现一些或多或少、或大或小的质量问题，一旦出现问题形成事实，处理起来比较困难，常处于被动局面，造成经济损失。

关键词：大体积混凝土；裂缝；质量控制

1大体积混凝土质量通病

大体积混凝土具有结构体积大、承受荷载大、水泥水化热大、内部受力相对复杂等结构特点。在施工上，结构整体性要求高，一般要求整体浇筑，不留施工缝。这些特点的存在，导致在工程实践中，大体积混凝土出现其特有的质量通病，常有以下几种类型：

1.1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，前后分层没有控制在混凝土的初凝之前，混凝土供应不足或遇到停水、停电及其它恶劣气候等因素的影响，致使混凝土不能连续浇筑而出现冷缝。

1.2泌水现象。上、下浇筑层施工间隔时间较长，各分层之间产生泌水层，它将导致混凝土强度降低、脱皮、起砂等不良后果。

1.3混凝土表面水泥浆过厚。因大体积混凝土的量大，且多数是用泵送，因此在混凝土表面的水泥浆会产生过厚现象。

1.4早期温度裂缝。在混凝土浇筑后由于早期内外温度差过大（25℃以上）的影响，大体积混凝土会产生两种温度裂缝：（1）表面裂缝：大体积混凝土浇筑后水泥的水化热量大，由于体积大，水化热聚集在内部不易散发，混凝土内部温度显着升高，而表面散热较快，这样形成较大的内外温差，内部产生压应力，表面产生拉应力，而砼的早期抗拉强度很低，因而出现裂缝。这种温差一般仅在表面处较大，离开表面就很快减弱，因此裂缝只在接近表面的范围内发生，表面层以下结构仍保持完整。（3）干燥收缩裂缝：混凝土硬化后，内部的游离水会由表及里逐渐蒸发，导致混凝土相应地产生干燥收缩。在约束条件下，收缩变形导致的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会出现由表及里的干燥收缩裂缝，影响结构的耐久性和承载能力。（4）温度裂缝：水泥水化过程中产生大量的热量，每克水泥放出502J的热量，如果以水泥用量350—550kg/m3来计算，每m3混凝土将放出17500—27500kJ的热量，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，如果浇筑温度为28℃，则混凝土内部温度将达到65℃左右。如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大约发生在浇筑后的3—5d，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，就会产生裂缝。（5）贯穿性裂缝：由于结构温差较大，受到外界的约束而引起的。当大体积砼浇筑在约束地基（例如桩基）上时，又没有采取特殊措施降低、放松或取消约束，或根本无法消除约束时易导致拉应力超过混凝土的极限抗拉强度而在约束接触处产生裂缝，甚至会贯穿整个表面产生贯穿性裂缝。

2前期控制

2.1混凝土配合比设计要求

对混凝土配合比设计的主要要求是：既要保证设计强度，又要大幅度降低水化热；既要使混凝土具有良好的和易性，又要降低水泥和水的用量。所以，施工中应选择合适水泥，减少水泥用量，掺外加剂，控制水灰比。根据设计要求，混凝土中掺加水泥用量4％的复合液，具有防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂4种外加剂的功能，溶液中的糖钙能提高混凝土的和易性，使用水量减少20％左右，水灰比可控制在0.55以下，初凝延长到5h左右。严格控制骨料级配和含泥量，选用5～20mm、20～40mm、40～80mm、80～150mm的连续四级配碎石，至少也要选用三级配，优选混凝土施工配合比，根据设计强度及浇筑混凝土坍落度的要求，经试配优选。为降低水泥用量，降低水化热，大体积混凝土尽量不用混凝土泵进行浇筑。

2.2原材料质量控制

2.2.1原材料选择注意事项

（1）尽量选用低热水泥（如矿渣水泥、粉煤灰水泥），减少水化热。但是，水化热低的矿渣水泥的析水性比其他水泥大，在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水现象，不仅影响施工速度，同时影响施工质量。混凝土泌水性的大小与用水量有关，用水量多，泌水性大，且与温度高低有关，水完全析出的时间随温度的升高而缩短；此外，还与水泥的成分和细度有关。所以，在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。在施工中，应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处，用振捣器振实后，再继续浇筑上一层混凝土。

（2）在条件许可的情况下，应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期可产生一定的预压应力，而在水化后期预压应力可部分抵消温度需变应力，减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。

（3）适当掺加粉煤灰。混凝土掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。

（4）选择级配良好的骨料。细骨料宜采用中粗砂，细度模数控制在2.8～3.0之间，因为使用中砂比用细砂可减少水和水泥的用量。砂、石含泥量控制在1％以内，并不得混有有机质等杂物，杜绝使用海砂；粗骨料在可根据实际浇筑方式，选用粒径5～150mm连续级配石子，以减少混凝土收缩变形。

（5）可以考虑在大体积混凝土中掺加坚实无裂缝、冲洗干净、规格为150mm～300mm的大块石。掺加大块石不仅减少了混凝土总用量，降低了水化热，而且石块本身也吸收了热量，使水化热能进一步降低．对控制裂缝有一定好处。

（6）适当选用高效减水剂和引气剂，这对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用。

2.2.2原材料的选择

（1）水泥：采用强度高，可以降低混凝土水化热，提高早期抗裂能力。

（2）粗骨料：采用连续级配，热膨胀系数较低，强度较高的山兜产的石，以减少混凝土收缩及降低水泥用量。在局部大体积之处，混凝土浇灌过程，当混凝土的和易性和坍落度容许下可掺入2％的石块，减少混凝土用量，从而达到降低水化热的目的，下料前所有粗骨料一律进行水洗、降温处理，同时也控制粗骨料含泥量在0.5％以内。

（3）细骨料采用不含有机质的中砂，细度模数控制在2.5，含泥量不大干2.5％。

（4）搅拌用水采用自来水，局部较大体积的混凝土用水，用冰块先降温然后再用来搅拌混凝土，有效地降低混凝土的入模温度。

（5）掺合料：掺合粉煤灰，在不降低混凝土强度的情况下可减少水泥用量，也即减少水化热的产生，对降低大体积混凝土内部温度、收缩裂缝十分有利，同时也改善了混凝土的可泵性。掺合水泥重量11%AEA混凝土微膨胀剂，膨胀率大，含碱量低、需水量少，混凝土坍落度好控制、抗裂能力强。

3施工过程质量控制

3.1加强混凝土运输过程控制

自拌混凝土要在施工专项方案中充分考虑混凝土的运输方案，确保质量合格混凝土到达工作面。若采用商品混凝土需要求混凝土生产厂家每车出厂时出据混凝土标号、坍落度、出厂时间、数量和到达地点的发料单据。抵达现场后，由承包人派专人按程序验收，填写到达时间、混凝土坍落度、目前混凝土有无异常等情况。监理人员不定期进行抽检，如混凝土出现离析，必须进行二次搅拌。

3.2大体积混凝土浇筑分层选择

大体积混凝土浇筑常采用的方法有以下几种：

全面分层。即在第一层全面浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，这种方案适用于结构的平面尺寸不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。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。

分段分层。先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层，这种方案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。

斜面分层。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，混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。

3.3大体积混凝土浇筑过程控制

混凝土运至现场后需及时浇筑，混凝土失去流动性后浇筑困难时，不得二次加水拌合使用。浇筑大体积混凝土结构时，混凝土的入模温度一般应控制在<15℃，夏季施工时≤25℃。

混凝土浇筑应连续进行，当因故间歇时，其间歇的时间根据环境温度、水泥性能、水灰比和外加剂类型等条件通过试验确定。当允许间歇时间已超过时，按浇筑中断处理，同时留置施工缝，并作出记录。施工缝的平面与结构的轴线相垂直，施工缝处应埋入适量的接茬片石、钢筋或型钢，并使其体积露出前层混凝土一半左右。浇筑施工缝上层的混凝土时，前层混凝土的抗压强度应≥1.2MPa，并凿除原混凝土表层的水泥砂浆薄膜、松动石子或松动混凝土层，将杂物清除干净。混凝土接合面原混凝土温度保持>20℃，先铺抹一层约厚15mm并与混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂浆，或铺一层厚约30cm的混凝土，其粗骨料应比新浇混凝土减少10％，然后再继续浇筑新层混凝土。

采用泵送混凝土浇筑时，将浇筑至表层产生的浮浆及时除去，并在混凝土初凝前进行混凝土表面的提浆、压实、抹光工作。在初凝后，终凝之前进行二次压抹，以减少混凝土表面的收缩。混凝土浇筑过程中，混凝土拌合物实测坍落度与要求坍落度之差的允许偏差符合以下规定：当坍落度≤40mm时，允许偏差为±10mm；当坍落度为50～90mm时，允许偏差为±20mm；当坍落度≥100mm时，允许偏差为±30mm。

3.4加强振捣确保混凝土的密实

振捣就是振动捣实，尽可能减少混凝土中的空隙，清除混凝土内部孔洞和蜂窝，提高混凝土的最大密实度。振捣是保证混凝土浇筑质量的关键工序，漏振、欠振、过振等都会影响混凝土质量。混凝土浇筑应先平仓后振捣，振捣在平仓之后立即进行，此时混凝土流动性好，振捣容易。切不可将平仓和振捣合二为一。

素混凝土或少筋混凝土，宜用大直径的振捣器；坍落度小的干硬性混凝土，宜选用高频率和振幅较大的振捣器。对预埋件周边混凝土进行振捣时，应选用灵活一些的软轴振捣器甚至采用人工捣棒，专人负责。

振捣作业路线保持一致，并按顺序依次进行，以防漏振。振捣棒尽可能垂直地插入混凝土中，并插入下层混凝土5cm左右，使上下两层结合良好。振捣时间和混凝土坍落度、石子类型及最大粒径、振捣器的性能等因素有关，以混凝土不再显著下沉、水分和气泡不再逸出并开始泛浆为准，一般为20～30s。振捣时间过长，使砂浆上浮过多，石子集中下部，混凝土产生离析，严重时整个浇筑层呈“千层饼”状态；振捣时间过短，混凝土内部不密实。

振捣棒应快插、慢拔。插入过慢，上部混凝土先密实，就会阻止下部混凝土中的空气和多余水分向上逸出，混凝土内部气泡多；拔得过快，周围混凝土来不及填补振捣棒留下的孔洞，将在每一层混凝土的上半部留下砂浆柱，影响混凝土强度。出现砂浆窝时应将砂浆铲出，用脚或振捣棒从旁将混凝土压送至该处填补；如出现石子窝，将松散石子铲出后同样方法填补。

目前大体积混凝土施工引进了带有多个振捣棒头的振捣机，提高了混凝土振捣效率和工程质量。

3.5泌水处理与表面处理

由于大体积混凝土浇筑时泌水较多，上涌的泌水和浮浆顺混凝土斜面下流到坑底，再到集水井，然后通过集水井内的潜水泵排除基坑外；待混凝土浇至标高时，由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，要求施工方用木蟹抹平，防止表面微小裂缝产生，在初凝前再用铁搓板压光，这样有效的控制混凝土表面龟裂，增加防水抗裂效果。

4混凝土温度控制

4.1施工前的准备工作

在大体积混凝土施工前，应该与当地气象台站取得联系，掌握近期气象状况，如高温、寒潮等。

4.2测温点的布置原则

大体积混凝土温度观测点的布置，应根据工程的实际情况和温控要求来确定。，它应能真实地反映混凝土块体的内外温差、降温速度、环境温度为原则。混凝土环境温度的监测点宜布置在浇筑仓面附近，混凝土的底表面温度系指在其底表面上方50mm处测量的温度。混凝土外表面温度系指其外表面以内50mm处测量的温度。混凝土内部观测点以所选混凝土浇筑块体平面图对称轴线的半条对称轴线为测量区，长方体可取较短的轴线，在基础平面的半条轴线上的观测点宜不少于4点，同点位的测点数量沿块体方向宜不少于5点。

4.3测温制度

在大体积混凝土工程施工前，应制定得力的温控施工方案和技术保证措施，来确定浇筑块体的升温峰值、内外温差及降温速度的控制指标。

（1）自混凝土开始浇筑起72h内，每2h读取数据1次；浇筑后（47）d内，每4h读取数据1次；以后则可根据测温结果和外界环境温度变化情况每天选取2次进行温度观测。

（2）当混凝土内部温度与表面温度及混凝土表面温度与外界环境温度之差。

4.4混凝土出机温度和浇筑温度的控制

为了降低混凝土的总温升，减少内外温差，控制混凝土出机温度和浇筑温度是一个很重要的措施。对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度，砂次之，水泥的影响较小。因此，具体施工中可采取加冰拌和，砂石料遮阳覆盖，送管道用草袋包裹洒水降温等技术措施。预埋水管，是降低混凝土浇筑温度的有效措施。冷却水管大多采用直径为25mm的薄壁钢管，按照中心距1.5～3.0m交错排列，水管上下间距一般也为1.5～3.0m，并通过立管相连接。

4.5混凝土的养护

养护是保证混凝土各项性能指标全面正常增长的关键工序，一是创造条件使水泥充分水化，加速混凝土硬化；二是防止混凝土成型后因外界因素影响出现不正常的收缩、裂缝、破坏等现象。

养护一般在混凝土收仓完成后进行，目前养护方法主要以洒水、流水养护居多。为提高养护质量，必须保证养护的均匀性和连续性，在有条件的情况下，应优先采用长流水养护，以满足混凝土性能正常增长。

养护时间的长短取决于当地气温和水泥品种，当平均气温在10℃左右时，用硅酸盐水泥拌制的混凝土养护时间不得小于14d；用火山灰质水泥、矿碴水泥拌制的混凝土养护时间不得小于21d。大体积混凝土的养护时间更应长些。冬季为了防止新浇混凝土发生冷冻，应采取保温措施，减少洒水次数，0℃以下停止洒水。

新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响，产生干缩。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应该切实重视起来。

5结论

综上所述，在大体积混凝土施工过程中，消除施工常见病，是提高大体积混凝土施工质量的关键环节。产生质量缺陷的原因虽多，涉及面亦广，究其主要原因，与施工的组织者、指挥者和操作者缺乏质量意识密切相关。只要真正在思想上高度重视，认真遵守施工程序和操作规程，严格检查，层层把关，采取有效的预防措施，克服一些习惯性“违章操作”，才能从根本上保证工程质量。

参考文献

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