大體積混凝土質(zhì)量控制

大體積混凝土的質(zhì)量控制措施大體積混凝土的質(zhì)量控制措施1、何為大體積混凝土2、大體積混凝土的裂縫3、產(chǎn)生裂縫的主要原因4、現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程中有關大體積混凝土的條文5、澆筑溫度問題6、大體積混凝土采用保溫、保濕養(yǎng)護的作用7、混凝土測溫點的布置和測溫制度8、大體積混凝土施工時防止裂縫產(chǎn)生的一些措施

一、何為大體積混凝土？所謂大體積混凝土，沒有一個具體量化值，過去一般理解為尺寸較大的混凝土，一般采用0.8m～1m；現(xiàn)代大體積混凝土的定義改進為：由于水化熱可能引起開裂的混凝土，就叫大體積混凝土。GB50496-2009規(guī)定“混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土”。日本建筑學會標準(JASS5)規(guī)定：“結構斷面最小厚度在80cm以上，同時水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預計超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土”。

特點：結構厚實，砼量大，工程條件復雜（一般都是地下現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構），施工技術要求高，水泥水化熱較大（預計超過25度），易使結構物產(chǎn)生溫度變形。大體積混凝土除了最小斷面和內(nèi)外溫度有一定的規(guī)定外，對平面尺寸也有一定限制。因為平面尺寸過大，約束作用所產(chǎn)生的溫度力也愈大，如采取控溫措施不當，溫度應力超過混凝土所能承受的拉力極限值時，則易產(chǎn)生裂縫。在建筑施工中常碰到大體積砼，為了解大體積砼防裂和溫度控制方面的問題，加強施工技術方面的交流，本人根據(jù)自己的認識所及，參考了一些相關書籍、文章，主要從實際出發(fā)，和大家交流一下大體積混凝土應該如何控制質(zhì)量，為什么要進行防裂和溫度控制的道理。主要參考：《高層建筑施工手冊》、《地下工程防水技術規(guī)范》GB50108-2001)、《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》JGJ3—2002、《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496—2009等規(guī)范、規(guī)程。二、大體積混凝土的裂縫

大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度的不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結構的斷面，可能破壞結構的整體性和穩(wěn)定性，其危害性是較嚴重的；而深層裂縫部分地切斷了結構斷面，也有一定危害性；表面裂縫一般危害性較小。但出現(xiàn)裂縫并不是絕對地影響結構安全，它都有一個最大允許值。處于室內(nèi)正常環(huán)境的一般構件最大裂縫寬度≤0.3mm；處于露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境的構件最大裂縫寬度≤0.2mm。對于地下或半地下結構，混凝土的裂縫主要影響其防水性能。一般當裂縫寬度在0.1～0.2mm時，雖然早期有輕微滲水，但經(jīng)過一段時間后，裂縫可以自愈。如超過0.2～0.3mm，則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中應盡量避免超過0.3mm貫穿全斷面的裂縫。如出現(xiàn)這種裂縫，將大大影響結構的使用，必須進行化學灌漿加固處理。

大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，一方面是混凝土內(nèi)部因素：由于內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的；另一方面是混凝土的外部因素：結構的外部約束和混凝土各質(zhì)點間的約束，阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強度較大，但抗拉強度卻很小，所以溫度應力一旦超過混凝土能承受的抗拉強度時，即會出現(xiàn)裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內(nèi)，一般不會影響結構的強度，但卻對結構的耐久性有所影響，因此必須予以重視和加以控制。

三、產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾方面：

1、水泥水化熱

水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結構斷面較厚，表面系數(shù)相對較小，所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結構內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無法及時散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結構表面可以自然散熱，實際上內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3～5天。

2、外界氣溫變化

大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會大大增加內(nèi)外層混凝土溫差，這對大體積混凝土是極為不利的。溫度應力是由于溫差引起溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應力也愈大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部的最高溫度一般可達60～65℃，并且有較長的延續(xù)時間。因此，應采取溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應力。

3、混凝土的收縮

混凝土中約20℅的水分是水泥硬化所必須的，而約80℅的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會引起混凝土體積的收縮?；炷潦湛s的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復膨脹并幾乎達到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化，這對混凝土是很不利的。影響混凝土收縮，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝（特別是養(yǎng)護條件）等。(1)荷載作用下的裂縫(約占10%)(2)變形作用下的裂縫(約占80%)(3)耦合作用下的裂縫(約占10%)4.

約束條件結構在變形時會受到一定的抑制而阻礙其自由變形，該抑制即稱“約束”，大體積混凝土由于溫度變化產(chǎn)生變形，這種變形受到約束才產(chǎn)生應力。在全約束條件下，混凝土結構的變形：式中：——混凝土收縮時的相對變形；——混凝土的溫度變化量；——混凝土的溫度膨脹系數(shù)。(3-1)4.混凝土收縮變形四、現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程中有關大體積砼的條文有哪些具體內(nèi)容？

《混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204—2002：

7.4.7條注：對大體積混凝土的養(yǎng)護，應根據(jù)氣候條件按施工技術方案采取控溫措施。

《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》JGJ3—2002中：

13.7.11條基礎大體積混凝土施工應合理選擇混凝土配合比，宜選用水化熱低的水泥、摻入適當?shù)姆勖夯液屯饧觿?、控制水泥用量，并應作好養(yǎng)護和溫度測量?；炷羶?nèi)部溫度與表面溫度的差值、混凝土外表面和環(huán)境溫度差值均不應超過25℃。

《地下工程防水技術規(guī)范》GB50108—2001：4.1.23條大體積防水混凝土的施工，應采取以下措施：

1在設計許可的情況下，采用混凝土60d強度作為設計強度；

2采用低熱或中熱水泥，摻加粉煤灰、磨細礦渣粉等摻合料；

3摻入減水劑、緩凝劑、膨脹劑等外加劑；

4在炎熱季節(jié)施工時，采取降低原材料溫度、減少混凝土運輸時吸收外界熱量等降溫措施；

5混凝土內(nèi)部預埋管道，通過循環(huán)水進行水冷散熱；（注：一般要在混凝土厚度達1.8米以上才考慮采用該方法，根據(jù)溫差情況調(diào)節(jié)水流速度）

6采取保溫、保濕養(yǎng)護?；炷林行臏囟扰c表面溫度的差值不應大于25℃，混凝土表面溫度與大氣溫度的差值不應大于25℃。養(yǎng)護時間不應少于14d。

（工程中基本上采用5、6兩者之一或結合）底板混凝土澆筑后及時進行覆蓋保溫降溫用循環(huán)水管冬天澆筑大體積混凝土后要注意及時覆蓋保溫為減少混凝土表面毛細張力，防止砼龜裂，可在砼澆筑表面二次收漿后，對砼表面用掃帚進行掃毛處理。五、澆筑溫度問題

澆筑溫度Tj是指砼出罐后，經(jīng)運輸、振搗后的溫度?！痘炷两Y構工程施工及驗收規(guī)范》GB50204—92（2002年4月1日廢止）對澆筑溫度作了規(guī)定：“不宜超過28℃”。此規(guī)定沒有考慮到全國地方差異，例如上海、南京、武漢等我國南方地區(qū)高溫季節(jié)施工大體積砼，若不采取特殊措施是很難達到這一要求的，若采取措施就得花較大的費用。那么澆筑溫度超過28℃是否一定開裂呢？某些工程澆筑溫度達到35℃，由于保溫降溫措施得力，也沒有出現(xiàn)溫差裂縫。南京。上海、武漢等地的某些大體積砼工程澆筑溫度超過28℃，個別工程達到41℃，也沒有出現(xiàn)危害結構安全和影響使用功能問題。因此，在《混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204—2002中，對于澆筑溫度無不宜超過28℃的限制?？刂茲仓囟仁怯泻锰幍模档蜐仓囟缺仨殢慕档晚懦鰴C溫度入手，其目的是降低大體積砼的總溫升值和減小結構的內(nèi)外溫差。降低砼出機溫度最有效的方法是降低石子的溫度，由于夏季氣溫較高，為防止太陽的直接照射，可要求商品砼供應商在砂、石堆場搭設簡易遮陽裝置，必要時向骨料噴射水霧或使用前作淋水沖洗。在控制砼的澆筑溫度方面，通過計算砼的工程量，做到合理安排施工流程及機械配置，調(diào)整澆筑時間為以夜間澆筑為主，少在白天進行，以免因暴曬而影響質(zhì)量。

注：混凝土澆筑溫度系指混凝土振搗后，在混凝土50㎜～100㎜深處的溫度。六、降溫速率問題

大體積砼的溫度變化曲線一般如圖所示。先是一個升溫過程，升到最高點后就慢慢降溫，升溫的速度要比降溫的速度大。那么大體積砼何時達到最高點呢？主要決定于配合比、幾何尺寸、現(xiàn)場條件等因素，根據(jù)工程統(tǒng)計，一般的大體積砼澆筑后3～5d出現(xiàn)最高點。

《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496—2009第3.0.4條第3點規(guī)定：混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2.0℃/d。

如大體積砼升溫時內(nèi)表溫差過大，會造成表面裂縫；那么降溫速率過快，會造成貫穿性冷縮縫，是絕對不允許的。任何材料的允許溫差與材料的極限值有關。對于大體積砼而言，如果降溫過快，雖然內(nèi)表溫差仍然控制在規(guī)范要求之內(nèi)，但由于砼內(nèi)部（不同部位）溫差過大，溫差應力達到砼的極限抗拉強度時，理論上就會出現(xiàn)裂縫，而且此裂縫出現(xiàn)在大體積砼的內(nèi)部，如果相差過大，就會出現(xiàn)貫穿裂縫，影響結構使用，因此，降溫速率的快慢直接關系到大體積砼內(nèi)部拉應力的發(fā)展。目前有的工程采用降溫速率取2～3℃/d，跟蹤后也未見貫穿裂縫，但是對于大多數(shù)施工單位來說，由于沒有全面可靠的數(shù)據(jù)資料，為安全起見仍采用≤1～1.5℃/d。

六、大體積砼采用保溫、保濕養(yǎng)護的作用

大體積砼養(yǎng)護主要是保持適宜的溫度和濕度條件。

保溫養(yǎng)護作用：

1、減少砼表面的熱擴散，減小砼表面的溫度梯度，防止產(chǎn)生表面裂縫。

2、延長散熱時間，充分發(fā)揮砼的潛力和材料的松弛特性。使砼的平均總溫差所產(chǎn)生的拉應力小于砼抗拉強度，防止產(chǎn)生貫穿裂縫。

保濕養(yǎng)護的作用：

1、剛澆筑不久的砼，尚處于凝固硬化階段，水化的速度較快，適宜的潮濕條件可防止砼表面脫水而產(chǎn)生干縮裂縫。

2、砼在潮濕條件下，可使水泥的水化作用順利進行，提高砼的極限拉伸強度。防水混凝土的養(yǎng)護是至關重要的。在澆灌后，如混凝土養(yǎng)護不及時，混凝土內(nèi)水分將迅速蒸發(fā)，使水泥水化不完全。而水分蒸發(fā)造成毛細管網(wǎng)彼此連通，形成滲水通道；同時混凝土收縮增大，出現(xiàn)龜裂，使混凝土抗?jié)B性急劇下降，甚至完全喪失抗?jié)B能力。若養(yǎng)護及時，防水混凝土在潮濕的環(huán)境中或水中硬化，能使混凝土內(nèi)的游離水分蒸發(fā)緩慢，水泥水化充分，水泥水化生成物堵塞毛細孔隙，因而形成不連通的毛細孔，提高了混凝土的抗?jié)B性。

七、砼測溫點的布置、測溫制度、測溫工具的選用

為了掌握大體積砼的溫升和降溫的變化規(guī)律，以及各種材料在各種條件下的溫度影響，需要對砼進行溫度監(jiān)測控制。大體積混凝土施工時，需要對混凝土的內(nèi)外溫差進行控制，一般控制在25℃以內(nèi)。可在混凝土澆筑前，埋入電子測溫的溫度探頭

將測定的混凝土內(nèi)外溫差及升溫和降溫規(guī)律及時記錄并整理成圖表，以便直觀地進行大體積混凝土施工溫控。

測溫探頭

1、測溫點的布置原則：（1）、大體積混凝土澆筑體內(nèi)監(jiān)測點的布置，應以能真實反映出混凝土澆筑體內(nèi)最高溫升、芯部與表層溫差、降溫速率及環(huán)境溫度為原則。（2）、監(jiān)測點的布置范圍以所選混凝土澆筑體平面圖對稱軸線的半條軸線為測試區(qū)，在測試區(qū)內(nèi)監(jiān)測點的布置應考慮其代表性按平面分層布置；在基礎平面對稱軸線上，監(jiān)測