摘要：混凝土工程质量在水运工程施工中具有举足轻重的地位，近年来，混凝土的生产和施工技术水平得到大幅度的提升，但大体积混凝土施工过程中也不可避免地产生一系列质量通病，因此，针对大体积混凝土施工质量通病的防治、控制是水运工程施工重要工作之一。本文主要分析了大体积混凝土的特点及施工中的质量通病，并提出了相应的预防措施，特别是针对大体积混凝土的早期裂缝提出了一些的防治措施。
关键词：大体积混凝土;质量通病;早期裂缝;防治
Abstract: This paper analyzes the characteristics of mass concrete and common problem of construction quality, and proposes appropriate preventive measures, especially the prevention and treatment measures for the early mass concrete cracks. Key words: mass concrete; quality defects; early cracks; prevention
中图分类号：TV544+.91文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）02-0020-02
大体积混凝土广泛用于水运工程中的码头、防波堤（护岸）等工程的相关部位。这些部位整体性质量要求高，质量的好坏直接影响到结构的安全使用，因此全面的质量控制就显得至关重要。工程实践证明，大体积砼施工难度比较大，砼产生裂缝的机率较多，稍有差错，将会造成无法估量的损失。为了降低经济损失，我们要减少和控制裂缝的出现。从裂缝的形成过程可以看到，砼特别是大体积砼之所以开裂，主要是砼所承受的拉应力和砼本身的抗拉强度之间的矛盾发展的结果。因而为了控制大体积砼裂缝，就必须尽最大可能提高砼本身抗拉强度性能和降低拉应力(特别是温度应力)这两方面综合考虑。抗拉强度主要决定于砼的强度等级及组成材料，要保证抗拉强度关键在于原材料的优选和配合比的优化(砼强度等级设计已经确定)，从经济角度来考虑，砼原材料优选的空间相对较小，所以降低拉应力是控制砼裂缝的有效途径，而降低拉应力主要通过减少温度应力和沉缩应力来控制温度裂缝和沉缩裂缝。
1. 大体积混凝土的内涵及结构特点
1.1 大体积混凝土的内涵
大体积混凝土，顾名思义，它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。大体积混凝土与普通混凝土的区别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于混凝土中水泥水化要产生热量，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂。因此判断是否属于大体积混凝土既要考虑厚度这一因素，又要考虑水泥品种、强度等级、每立方米水泥用量等因素，比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的混凝土的温升值与环境温度的差值大小来判别，一般来说，当其差值小于25℃时，其所产生的温度应力将会小于混凝土本身的抗拉强度，不会造成混凝土的开裂，当差值大于25℃时，其所产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度，造成混凝土的开裂，此时就可判定该混凝土属大体积混凝土。
1.2 结构特点
1.2.1结构体积大，一般其长、高、宽均在1m以上;
1.2.2承受的荷载巨大，其在结构上承担着巨大的荷载作用，抗压、抗剪及抗弯的性能均要求较高;
1.2.3内部受力相对复杂，特别在浇筑早期，受水泥水化热的影响，产生较大的温度应力。
1.3 施工特点
1.3.1结构整体性要求高，一般要求整体浇筑，不留施工缝;
1.3.2混凝土体积大，在分层浇筑时各分层之间易产生泌水现象，施工中应对泌水采取有效的防治措施;
1.3.3结构体积大，水泥水化热温度应力大，要预防混凝土早期开裂。
2.大体积混凝土施工中的质量通病
2.1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。
2.2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。
2.3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。
2.4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，大体积混凝土将会产生以下两种温度裂缝:
2.4.1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，混凝土内部温度显著升高，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。
2.4.2贯穿性裂缝:由于结构温差较大，受到外界的约束而引起的。当大体积砼浇筑部位有约束时，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。
3.针对质量通病的控制措施
3.1施工冷缝:为保证结构的整体性，混凝土浇筑应交替连续进行，要求每一处的混凝土在初凝前就被后一部分混凝土覆盖并捣实成整体;可根据结构特点不同，在掺入一定量的缓凝剂的同时，采用合理的浇筑方案来消除施工冷缝。
3.1.1全面分层:当结构平面面积不大时，可将整个结构分为若干层进行浇筑，即第一层全面浇筑完毕后，再浇筑第二层，如此逐层连续浇筑，直至结束。为保证结构的整体性，要求次层混凝土在前层混凝土初凝前浇筑。
3.1.2分段分层:当结构平面面积较大时，可采用分段分层浇筑方案。即将结构分为若干段，每段又分为若干层，先浇筑第一段各层，然后浇筑第二段各层，如此逐段逐层连续浇筑，直至结束。为保证结构的整体性，要求次段混凝土应在前段混凝土初凝前浇筑并与之捣实成整体。
3.1.3斜面分层:当结构的长度超过厚度的3倍时，可采用斜面分层的浇筑方案。这时，振捣工作应从浇筑层斜面下端开始，逐渐上移，且振动器应与斜面垂直。
3.2泌水处理:在同一结构中使用两种不同坍落度的混凝土，可收到较好的效果。但在施工现场，因采用不同的混凝土坍落度，给施工带来不便时，可掺用一定数量的减水剂来减少泌水现象。
3.3混凝土表面水泥浆过厚:浇筑后2～4h内初步用长刮尺刮平，并在混凝土浇筑结束后须在初凝前用铁滚筒碾压数遍，以闭合混凝土的收水裂缝。
3.4早期温度裂缝控制:温度裂缝对大体积混凝土的危害性是很大的，为防止混凝土产生裂缝(表面裂缝和贯穿性裂缝)，就必须从降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能这两个方面综合考虑。为此，必须重点从以下几个方面来控制早期温度裂缝的产生。
3.4.1合理组织劳动力及机械设备。大体积混凝土施工中因要求一次性连续浇注，因此对人员的分工、机械的布置均要有充足的准备。施工人员进行分班作业，每班交接工作提前半小时完成，人不到岗位不准换班，并明确接班注意事项，以免因交接过程带来质量隐患。当采用泵送混凝土时，可采用起重车吊罐配合施工，以免因接、拆甭管或堵管时混凝土出现冷缝。
3.4.2优选混凝土施工配合比。为降低大体积混凝土的最高温度，最主要的措施是降低混凝土的水化热，减少混凝土的收缩，提高混凝土的抗拉强度，因此，必须做好混凝土配合比设计及试配工作。
3.4.2.1水泥:优先采用525R普通水泥，425R普通水泥等高标号水泥，以减少水泥用量。选用低热水泥，减少水化热，降低混凝土的温升值，并尽量选用后期强度(90或120天)，降低水泥量，并延缓峰值。在满足设计和混凝土可泵性的前提下，将水泥用量控制在最小，以降低砼最高温升，降低砼所受的拉应力。
3.4.2.2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。
3.4.2.3粗骨料:在可泵送情况下，选用粒径5～20mm连续级配石子，以减少混凝土收缩变形。
3.4.2.4掺合料:应用添和粉煤灰技术。在混凝土中掺用粉煤灰不仅能够节约水泥，降低水化热，增加混凝土和易性，而且能够大幅度提高混凝土后期强度。
3.4.2.5外加剂:根据混凝土的要求及特点不同，可采用减水剂、缓凝剂、防水剂、膨胀剂等其中的一种或多种的混合剂，但采用外加剂时在施工前一定要做好试配工作，并在混凝土的拌制过程中按配合比的要求严格控制用量。
3.4.3优化浇筑方案。针对不同混凝土结构的形式及大小，可采用不同的浇筑方案和施工顺序。
3.4.3.1多台输送泵进行集中浇筑，或采用吊罐及溜槽辅助配合施工。
3.4.3.2为了使混凝土早期内部散热，安排好混凝土的分层施工顺序，在每层达到预定高度后稍作停留，待混凝土完成相当部分早期收缩及散发了大量的早期水化热后，再集中覆盖第二层混凝土。
3.4.3.3混凝土振捣要及时，同时不漏振，但也不能过振，防止离析。两层混凝土之间进行二次振捣，二次振捣时间应在下层混凝土初凝前，以振捣棒插入振捣拔出后原位孔洞能立即恢复为准。
3.4.3.4加强控温措施。为了控制大体积混凝土内部与表面温差在25度以下，防止出现由于温度应力产生的混凝土裂缝，控温要求达到内降外保的目的。
3.4.3.4.1入模温度的控制。尽可能降低混凝土入模温度。对于在夏季施工中，若有条件可采用深井水或冰水进行配置，粗细骨料均搭设遮阳棚，避免日光暴晒，混凝土浇筑尽量避开中、下午炎热天气，最好安排在晚上9点-次晨8点之间，以最大限度地降低混凝土入模温度。
3.4.3.4.2测温点的布置。为了及时掌握混凝土内外温差的变化，在控温要求较高的工程中可采用热电偶等较精确的测量方法;也可采用直接测管法，在混凝土中预埋直径48mm的钢管，每个测点分上、中、下三根钢管埋设，三根钢管呈三角形布置，相互间距100mm，管口用木塞塞住。将温度指示仪的测温探头用铁丝网罩住，放入钢管中分别测量上、中、下三点的温度。
3.4.3.4.3温差的监测时间。混凝土初凝后即开始测温，混凝土浇筑后的前3天每2-4小时测温一次;3天后至第6天每6小时测温一次;6天后每12小时测温一次。连续测温至混凝土内外温差相对稳定后即可停止测温工作。
3.4.3.4.4混凝土保温及养护措施。混凝土内部的水化热的降温除了在原材料及浇筑方案进行优化外，在环境温度比较极端的情况下，可采用在内部布置预埋循环冷却水管或贯通块体的大口径垂直换热水管等方法进行降温。混凝土表面的保温及养护应根据季节的不同而采取相应的措施。冬季施工中因气候的影响，混凝土表面降温较大。为了减少其内外温差可采用散热慢的木/竹模板，并在混凝土表面采用湿麻袋覆盖，或在其上加盖塑料薄膜等保温方法。若通过测温发现内外温差超过25℃时，养护过程的胶水应采用浇热水等措施，使温差控制在25℃以内。夏季施工中，混凝土表面气温较高，可考虑采用蓄水保温，或采用湿麻袋覆盖，或在其上加盖塑料薄膜等保温方法。在保温材料覆盖完毕后，要求在养护浇水时做到“少”、“均”、“勤”，养护时间不得少于7天。
4.结束语
实践证明，在大体积混凝土的施工中，针对质量通病的防治，应在优化配合比设计、改善施工工艺、提高施工质量、做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效技术措施，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝发生，使质量通病能够得到有效的控制，提高工程质量。
参考文献：
[1] 牛紫龙，混凝土施工中温度裂缝的分析与控制，工程建设，2010.
[2] 朱伯芳，大体积混凝土温度应力与温度控制，中国电力出版社，2011.
[3] 杨圣扩. 大体积混凝土早期裂缝的施工控制[J]. 施工技术， 2008， (S1)