广州市第二市政工程有限公司 广东广州 510060
摘要：随着我国城市化建设的快速发展，混凝土结构向更高、更大、更深的反向发展，大体积混凝土结构在施工的过程中也运用得越来越广泛。与此同时，由于大体积混凝土施工质量管理不当、施工工艺不规范，出现的质量问题，给建构筑物的耐久性和安全性带来了巨大的隐患。严重威胁着人民的生命安全，给当地人民以及政府造成了巨大的财产损失。因此，做好大体积混凝土的质量控制显得尤为重要。
关键词：大体积混凝土；质量控制；裂缝；预防
1、大体积混凝土的综合概述
我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009里规定：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害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。
大体积混凝土特点为结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂，施工技术要求高，水泥水化热较大，易使结构物产生温度变形。大体积混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度应力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。所以，裂缝质量控制是大体积混凝土的质量控制的重中之重。
2、大体积混凝土裂缝的产生原因及危害
2.1大体积混凝土裂缝分类及产生原因
大体积混凝土裂缝按其深度的不同分为：表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝。按其形成原因又分为两类：一类是由于荷载作用使混凝土超过极限应力产生的裂缝，称为结构性裂缝，另外一类是由于结构的温度、收缩、膨胀和不均匀沉降等因素引起的裂缝，称为变形裂缝。
大体积混凝土产生裂缝的原因主要是因为混凝土内外温差过大以及混凝土的收缩变形，而造成混凝土温差过大以及变形的因素又包括混凝土自身的因素、环境因素、人为因素等。混凝土自身因素主要是水化放热导致的温度裂缝，水泥浆硬化时和干燥时导致的变形裂缝。环境因素主要包括外界的荷载、温度和湿度的变化。人为因素主要包括原材料质量不合格、混凝土配合比设计不合理、施工质量不符合要求。
2.2大体积混凝土裂缝的危害
大体积混凝土结构在桥梁中多为承台、墩柱、梁体等部位，一旦出现裂缝，将使混凝土碳化、钢筋锈蚀、混凝土强度降低，影响建构筑物的使用功能、耐久性，降低建构筑物结构刚度、严重影响人民生命和财产安全。
3、大体积混凝土裂缝的防治及处理措施
3.1大体积混凝土裂缝的防治措施
大体积混凝土裂缝的防治根据其产生原因可以从原材料的选择、施工过程中的施工工艺、施工后的养护这几个方面入手。
3.1.1原材料的优选
混凝土中集料所占的比例高达70%~80%，而集料的密度、质地、粒径都会影响水泥浆料的需求量，从而影响大体积混凝土内的水化热。经过试验表明，质地坚硬、密实，比表面积小，粒径较大，连续级配的集料用于大体积混凝土中，可以有效的增加其抗裂性。
大体积混凝土所采用的的水泥品种和水泥用量产生的水化热对大体积混凝土内外温差的影响非常大。因此大体积混凝土在制备时，应选用凝结时间比较长、水化热较低的水泥，如：粉煤灰或火山灰水泥。混凝土的制备时，在满足混凝土所需力学特性和耐久性的条件下，应尽可能的减少水泥的用量。据相关试验显示，每1m3的混凝土中，减少10kg水泥的用量，可以降低1℃混凝土的内部温度。
大体积混凝土的外加剂宜选用缓凝型减水剂，缓凝型减水剂可以延缓混凝土的凝结时间，降低水泥水化热的速率，有利于混凝土内部的散热。另外，大体积混凝土中控制裂缝的产生还可以采用膨胀剂。试验证明，膨胀剂不但可以降低混凝土的综合温差，还可以补偿混凝土的收缩。
加入适当的掺合料可以有效的减少水泥的用量，进而减少水化热的产生。如粉煤灰、矿渣、沸石粉等。加入适量的粉煤灰不仅可以减少水泥的用量，还可以改善混凝土的和易性。可以有效防止大体积裂缝产生的同时，还具有明显的经济性。
3.1.2合理的施工工艺
大体积混凝土裂缝的产生最主要的原因是内外温差过大，而大体积混凝土浇筑温度越高，谁的水化热产生速率会越快。所以，适当的降低原材料的拌和温度，可以有效的减缓水化热产生速率，进而降低大体积混凝土的内外温差。目前，与冷却骨料的三种方法主要是湿法、干法、真空汽化法。湿法主要是浸水法和喷水法，将冰水与骨料直接混合进行降温；干法冷却是利用冷空气对骨料降温；真空汽化法是利用骨料中水分的蒸发，从而带走骨料中的热量。目前，气冷法和浸水法比较常见。
最直接有效的方法是在混凝土内部预先埋设冷水管，犹如空调内部的散热片，通过对冷水管中压入冷水循环的方法降低混凝土内部的温度。这种方法比较灵活，效果也比较明显。
降低大体积混凝土内外的温差，除了从内部降温的方法外，还可以采用外部保温的措施。施工中经常采用模板、麻袋、湿沙锯末等材料覆盖在混凝土的表面用于外部的保温，以降低混凝土的内外温差。
对于大体积混凝土而言，整体式浇筑施工，必然会导致混凝土内部水化热的集中，进而产生温度裂缝。所以在混凝土浇筑时，可以采用分层分块的浇筑方法。目前，业内比较认可的浇筑方法有斜向分层、分段分层和全面分层三种方法。
3.1.3养护
在混凝土浇筑完成后，养护是防止大体积混凝土裂缝的关键环节。大体积混凝土的养护方法，分为保温法和保湿法两种。在养护期间，要时刻监控混凝土的内外温差，内外温差不宜大于25℃。根据检测结果调整养护措施以满足温控指标的要求。为了确保新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件，防止在早期由于干缩而产生裂缝，大体积混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖浇水。普通硅酸盐水泥拌制的混凝土养护时间不得少于14d；矿渣水泥、火山灰水泥等拌制的混凝土养护时间不得少于21d。
4、工程案例
4.1工程概况
盛世游艇会配套内河湖工程的1号桥，位于西环路上，呈东西走向，跨域150m规划内港池河道，连接商业会所与别墅区。1号桥由车行主桥和南引桥、北引桥和北平台、人行主桥和南人行天桥、北人行桥、南平台、会所平台和景观平台组成。其中车行主桥为一座5跨预应力混凝土连续梁桥，人行主桥为2联两跨预应力混凝土连续梁桥，南北引桥及南北人行天桥为钢筋混凝土连续梁桥，北平台采用一跨简支箱梁结构，南平台、会所平台和观景平台采用混凝土框架结构。全桥下部结构采用钢筋混凝土桥墩，钻孔灌注桩基础。主桥下有通航要求，引桥下有通车要求。
除南平台及观景平台外，其他分项工程下部结构均设承台基础，其中B02~B06承台埋深较大，现状地面向下约6米为承台底。
本工程共有A1，A2，A3，A4，B1，C1，C2，会所平台承台共八种类型的承台，数量总共有20个。所有承台按类型分为8种尺寸。其中，A1：6.0m×6.0m×2.0m有1个；A2：13.0m×6.0m×2.0m有1个；A3：17.5m×7.5m×2.0m有2个，A4：14.5m×6.0m×2.0m有2个；B1：6.0m×2.5m×1.5m有5个；C1：2.2m×2.2m×1.5m有6个；C2：2.6m×2.2m×1.5m有2个；会所承台有1个。承台采用C30混凝土现场浇筑成型，总浇筑量1500立方。
4.2裂缝的预防措施
4.2.1浇筑方式
承台采用分层、分段浇筑。浇筑前应先铺一层厚度为2—3cm与砼同标号水泥砂浆，以保证新旧砼面接合良好。混凝土采用预拌砼，混凝土的坍落度为8-12cm；
浇筑砼时，要分层、分段对称浇筑，分层振捣，每层浇筑厚度约为30cm，使用插入式振捣器振捣均匀，表面呈现平坦泛浆时方可进行下一轮砼浇筑。振捣器插入下一层混凝土中的深度5-10cm，避免触及钢筋及模板。砼浇筑时间尽量选择在一天平均气温较低的时段进行为宜，尽量避免在中午最高气温进行施工。浇筑完毕后，由于砼表面水泥浆较厚，振捣后用3m长刮尺刮平，搓压整平，检查标高，待至初凝阶段，在终凝前用抹子反复抹压多次，采用两次收光，防止砼表面出现裂纹。
4.2.2养护
本工程大体积砼的养护采用预埋冷水管降温法与覆盖保温结合的养护法。大体积砼养护是保证砼质量极为关键的工作，当砼平仓、抹平、二次捣实后，且在砼初凝后应马上在其表面覆盖保温材料，向其预先埋设好的冷却水管内通入冷水。
图1 承台预埋冷却水管
同时，利用热电偶和电位差量法，将测温片预埋进底板及承台混凝土中，通过导线及测温器进行温度测量。测温点布设在承台内。布设点具有代表性，能反应大体积混凝土各部位温度情况，不能离边缘太近，以减小边缘效应，每个测温区分为上、中、下三个测温点。温度上升过程中每4小时测一次，温度达到最高点并且稳定时每8小时测一次。温度开始下降后，每12小时测一次至测试结束，特殊情况可以随时检测。如上表面与中心温度差接近25℃时，及时通知现场总值班，采取冷水管降温和薄膜加麻袋覆盖的保温措施，确保砼内外表面温差小于25℃。
4.3大体积混凝土质量控制措施在工程实践中的成果
盛世游艇会配套内河湖工程的1号桥的承台工程完整无裂纹，一次性达到设计和使用要求，验收合格。施工方案与质量得到了各方的认可。
图2 向冷却水管中通入冷水降温
5、结语
面对日益快速发展的城市化建设中，大体积混凝土施工技术使用得越来越广泛。为了保证大体积混凝土的施工质量，保证建构筑物的安全性和耐久性，保障人民的安全，减少财产损失，我们不仅要在优化配合比设计、改善施工工艺、提升施工质量、减小内外温差和约束应力、做好温度监测和加强养护等方面采取科学、严谨的施工组织管理的同时，还要不断去创新，去挖掘新的施工工艺与技术。才能最大限度的保证和提高大体积混凝土的施工质量，提升社会效益和提高城市化建设的速度。
参考文献：
【1】中华人民共和国住房和城乡建设部.《大体积混凝土施工规范GB50496—2009》.中国计划出版社，2009
【2】中华人民共和国住房和城乡建设部.《大体积混凝土温度测控技术规范GB/T51028-2015》.中国建筑工业出版社，2016
【3】彭立海.《大体积混凝土温控与防裂》.黄河水利出版社，2005
【4】冯乃谦，顾晴霞，郝挺宇.《混凝土结构的裂缝与对策》.机械工业出版社，2006
论文作者:傅志强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/22
标签：混凝土论文; 体积论文; 裂缝论文; 水化论文; 温度论文; 温差论文; 水泥论文; 《基层建设》2018年第5期论文;