李飞
襄阳高新国有资本投资运营集团有限公司 441000
【摘要】建筑工程大体积砼其结构体积大、承受荷载大、水泥水化热大、内部受力相对复杂，其对施工的要求更高。也正是因为大体积砼工作量大，更加需要注重其浇筑质量。加上大体积砼十分容易出现裂缝，影响其整体质量，因此需加强其质控。本文重点围绕大体积砼的质量控制为核心进行分析，重点从裂缝控制、浇筑质量两个方面进行分析。
【关键词】建筑工程；大体积砼；浇筑；质量；裂缝控制
相关背景
建筑工程大体积混凝土施工过程中，需要对材料、设计、施工、养护等多个方面进行管控，采取有效的技术措施，才能最大限度预防和减少大体积混凝土施工质量问题的出现。在实际施工过程中，做到防控结合，积极引进新技术、新材料、新工艺，严格按照施工标准进行操作，力争将建筑工程大体积混凝土浇筑质量控制在优质水平，为大体积砼浇筑整体质量控制奠定良好基础。
1.大体积砼裂缝产生的原因
建筑工程大体积混凝土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包括以下几点：
1.1水泥水化热的影响
水泥水化过程中放出大量的热量，且主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量350Kg/m3～550 Kg/m3来计算，每m3混凝土将放出17500KJ～27500KJ的热量，从而使混凝土内部升高。（可达70℃左右，甚至更高）。尤其对于大体积混凝土来讲，这种现象更加严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同，因此混凝土中心温度很高，这样就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。
1.2混凝土收缩的影响
混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支承条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
1.3外界气温湿度变化的影响
建筑工程大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。
1.4其他因素的影响
建筑工程基础的不均匀沉降也会产生裂缝，这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大，待地基下沉稳定后，将不会变化。混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝，一般是混凝土配合比中，粗骨料级配不连续、数量不够，砂率及水灰比不当所造成的裂缝。水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应也会产生裂缝。
2.提升大体积砼浇筑质量、控制裂缝产生的措施分析
2.1合理选择原材料,优化混凝土配合比
选择混凝土原材料,优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较强的抗裂能力,具体来说,就是要求混凝土的绝热温升较小,抗拉强度较大、极限拉伸变形能力较大、热强比较小,自身体积变形最好是微膨胀,至少是低收缩。根据国内外经验主要有以下几条:
2.1.1采用低热量水泥以减少水泥用量
水泥水化产生的水化热是大体积混凝土发生温度变化而导致体积变化的主要根源。为了降低水泥的水化热、减小混凝土的体积变形,大体积混凝土施工所用水泥其3d的水化热不宜大于240Kj/kg,7d的水化热不宜大于270Kj/kg——可以采用发热量较低的粉煤灰水泥、火山灰水泥和矿渣水泥，尤其是矿渣水泥，泌水性小而强度高，效果更好。另外，水泥用量也与水化热量直接相关，减少水泥用量也可以明显起到降低水化热量的效果。
2.1.2掺用混合材料和加入外加剂
掺加掺合料可以有效降低水化的峰值温度,推迟水化温峰的出现时间,随掺合料掺量的增大,温峰出现的时间延迟,目前主要是粉煤灰掺的较多。加入减水剂可有效地降低混凝土的单位用水量,从而降低水泥用量。缓凝型减水剂还有抑制水泥水化作用,可降低水化温升,有利于防裂。还可延迟水化热释放速度,热峰也有所降低。这种减水剂可以缓凝,在大体积混凝土中可以避免冷接缝,提高工作性及流动性,有利于泵送，对收缩及抗拉强度几乎没有什么影响,宜推广采用。
2.1.3精心设计、调整混凝土的骨料粒径和级配
良好的级配可以有效提高混凝土的密实度，降低骨料之间的间隙，有效减少水泥的需求量。如尽可能采用大的骨料最大粒径，最大粒径越大,骨料的空隙率和表面积越小,混凝土的水泥浆及水泥用量就越小。严格控制砂石骨料的含泥量,在保证混凝土强度及流动条件下,尽量节省水泥,降低混凝土绝热温升。在构造设计方面进行合理配筋，对混凝土结构的抗裂有很大作用。配置的构造筋应尽可能采用小直径、小间距。例如配置直径6~14mm、间距控制在100~150mm。按全截面对称配筋比较合理，这样可大大提高抵抗贯穿性开裂的能力。进行全截面配筋，含筋率应控制在0.3％~0.5％之间为好。 对于大体积混凝土，构造筋对控制贯穿性裂缝作用不太明显，但沿混凝土表面配置钢筋，可提高面层抗表面降温的影响和干缩。
2.2加强温度控制
2.2.1入模温度控制
混凝土的入模温度取决于各种原材料的初始温度,主要方法是施工时加冰冷却拌和水、骨料、水泥,尽量选择较低气温时段浇筑混凝土;在混凝土运输工具上覆盖麻袋,并经常喷洒冷水降温。
2.2.2最高温度控制
在混凝土内部预埋水管,利用冷却水管内流通的制冷水带走大体积混凝土内部积聚的水泥水化热,削减浇筑层水化热温升。这种方法因具有适用性和灵活性,以及能够控制整个结构物内部温度,所以在国内外得到广泛应用。
2.2.3养护温度控制
大体积混凝土的裂缝,特别是表面裂缝,主要是由于混凝土中产生了温度梯度。为了使大体积混凝土的内外温差降低,可采用混凝土表面保温的方法,使混凝土内外温差降低。常用的保温材料有模板、草袋、湿砂、锯末等,保温材料不仅要放置在混凝土的表面,还要注意结构物四周的保温。
2.3实现分层分段浇筑
分层分块有两方面的目的:一是为了便于施工,将庞大的基础底板逐块逐层地进行浇筑;同时为了防止裂缝,减小基础块的尺寸,增加散热面,从而降低施工期间的温度应力,以减小产生裂缝的可能性。工程实践表明，分层浇筑法可以在混凝土呈半液态的早期有效散热，对降低后期核心温度非常重要。分层摊铺包括全面分层、分段分层和斜向分层三种模式。小面积、浇筑长度小于50m的基础，建议采用全面分层法，即摊铺一层之后（300mm左右），在其初凝之前在其上摊铺第二层；较大面积，浇筑长度超过40m时，建议采用分段分层法进行浇筑，不同段落之间以后浇带进行分隔，每一段落之内做法与全面分层相同；斜面分层介于两者之间，为方便施工分层不是水平的，而是向浇筑方向倾斜，便于混凝土摊铺。
2.4加强施工温度监测
对大体积混凝土内部各部位进行温度跟踪监测,可以及时准确地掌握混凝土各个部位的温度变化,以便采取处理措施降低内部温度,保证工程质量。混凝土温升最快的阶段在浇筑后的7d,在这段期间,宜每30min读取数据一次,以后数据的读取时间可以延长,建议在混凝土浇筑后的6d～20d,每3h读取一次数据,浇筑后的21d～30d,每6h读取一次数据。大体积混凝土内外温差、降温速度及环境温度的测试，每昼夜应不少于4次，实际每两小时测一次。 混凝土的上表面温度，应以混凝土上表面以下50 mm处的温度为准。 混凝土的下表面温度，应以混凝土底面向上50 mm处的温度为准。内外温差控制在25 ℃以内，及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不至过大。
2.5采用先进施工技术
混凝土浇筑过程中的质量控制可以有效预防裂缝的产生，主要考虑两个方面：①避免因分层浇筑时间的间歇而使前层混凝土初凝后，再浇筑次层混凝土，造成施工冷缝。②浇筑过程中应保证混凝土的均匀性和密实性。在加强混凝土质量控制的同时,应积极推广新技术、新材料与新工艺的应用,以减少混凝土的开裂。
在施工过程中精心安排混凝土施工时间,在高温季节施工时,混凝土浇筑时间尽量安排在16时至翌日上午10时前进行,以减少混凝土温度回升。浇筑的顺序可从低处开始，顺着基础平面长边方向由一端向另一端推进，逐层上升至基础顶面。必须在下层混凝土初凝之前完成上层混凝土的浇筑，并及时排出混凝土表面泌水。并且要注意振捣过程中的施工技术控制，可采用二次振捣法、浇筑后及时排除表面积水等方法来增大混凝土的密实度及整体的均匀性。同时在结构设计中采取后浇带做法，目的在于疏导，将结构人为分出一道“竖缝”可以释放整个结构前期混凝土的收缩应力，等大的混凝土收缩变形结束后，再进行二期浇筑，使结构成为一个统一的整体。要注意留置后浇带间距，在正常施工条件下，注意控制间距， 后浇带的宽度一般为 600~800 mm， 这样可以利用后浇带控制因温差及收缩引起的裂缝，有利于不设永久伸缩缝。
2.6混凝土泌水处理
大体积混凝土施工，由于采用大流动性混凝土分层浇筑，上下层施工的间隔时间较长(一般为1.5~3h)，经过振捣后上涌的泌水和浮浆易顺混凝土坡面流到坑底。当采用泵送混凝土施工时，泌水现象尤为严重，解决的办法是在混凝土垫层施工时，预先在横向上做出2cm的坡度；在结构四周侧模的底部开设排水孔，使泌水从孔中自然流出；少量来不及排除的泌水，随着混凝土浇筑向前推进被赶至基坑顶端，由顶端模板下部的预留孔排至坑外。当混凝土大坡面的坡脚接近顶端模板时，应改变混凝土的浇筑方向，即从顶端往回浇筑，与原斜坡相交成一个集水坑，另外有意识地加强两侧模板外的混凝土浇筑强度，这样集水坑逐步在中间缩小成小水潭，然后用软轴泵及时将泌水排除。采用这种方法适用于排除最后阶段的所有泌水。
2.7加强混凝土养护
蓄热法养护混凝土：盛夏，混凝土终凝后立即覆盖塑料膜和保温层。保温层厚度及保温层外是否再加一层塑料膜，通过计算决定。混凝土的养护期限：除满足上条规定外，混凝土的养护时间自混凝土浇筑开始计算，使用普通硅酸盐水泥不少于14d，使用其他水泥不少于28d，炎热天气适当延长。养护期内(含撤除保温层后)混凝土表面应始终保持温热潮湿状态(塑料膜内应有凝结水) 。
3.大体积砼施工中的注意事项
高强度大体积砼施工方案须经有关专家审定,并研究讨论通过,严格按其实施执行。因大体积砼施工工序复杂,延续时间长,其间情况多变,一定要把人员组织、设备(含备用)、内外协调及不可预见事件的应急预案系统等工作切实落实,确保施工万无一失。大体积砼养护阶段如遇寒流降温,必须加盖棉毡,以防砼内外温差过大。因此在冬季进行大体积砼施工应备足应急用的棉毡等保温物(确切说,春秋两季是大体积砼施工的最佳季节)。
大体积砼内部设置降温循环水管系统,是防止高强度、大体积砼温度裂缝的主要施工技术措施之一,即指内部降温、外部蓄热以及砼内部绝热升温达峰值后,控制砼内部降温速率。如果在砼升温阶段进水与砼中心温差太大(超过30℃),造成循环水管周围砼与温度场中心的过大温度梯度,会形成另一个内部裂缝区。降温循环系统的运作应注意: ⑴开始的循环水尽量接近环境温度,减少循环水与入模砼的温差。具体方法可在砼浇筑前一天启动循环。 ⑵当砼开始升温时,采用加入自来水的方法降低循环水温,通过调节流量流速,始终控制进水与砼中心温度差≤30℃。 ⑶当砼升温过峰值后,要严格控制砼的降温速度YI≤2℃/昼夜。砼养护7天具有一定强度后,降温速度可控制在2℃~2.5℃/昼夜。砼内外温差降至25℃以下时可停止循环。在此期间测温组与养护调节组一定要密切配合,做好详细记录,双方共同签字认可为备查依据。监理单位全过程检查监督。
承台的上、中层钢筋网、降温排水管、施工荷载都相当大,加上砼泵管在砼运输时,对支撑体系产生的水平荷载作用,为保证其不变形,必须具有足够的刚度和稳定性,支撑加固体系必须设置,并符合技术要求。以免在浇筑砼过程中,造成埋入已振实砼中的钢筋及降温排水管的拢动,致使砼对其握裹力降低。大体积砼施工之前应对基坑的稳定性(水平方向受力等)进行验证,以防浇筑机械、砼运输系统产生的压力和震动对基坑造成不利影响。承台侧模拆除之前应先松螺栓,向侧缝里灌水。相隔12小时拆除模板马上挂毡养护(气温较高要浇水湿养)。大体积砼施工必须设以有关领导牵头的砼专业养护组
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