大体积混凝土施工监理质量控制
林 新 荣
（河南科技大学 工程管理系，河南 洛阳 471003）
[摘要]：本文对大体积混凝土产生裂缝的类型及原因进行分析；针对大体积混凝土质量控制重点—裂缝控制，从施工质量控制的角度出发，介绍了大体积混凝土施工监理的质量控制措施以及混凝土裂缝的修补措施，为大体积混凝土实际工程施工中的监理工作提供参考。
[关键词]：大体积混凝土；裂缝；产生原因；质量控制
Abstract: Base on the analysis of the types and causes of the cracks in mass concrete； This paper introduces the measures of quality control of the mass concrete and the cracks fixing up measures from the perspective of the construction supervision .This paper could provide some references or experiences to construction supervisior in the actual angineering work.
Key words : mass concrete； crack；cause；quality control.
随着我国经济建设的发展和城市化进程的加快，交通、电力、水利等部门大型基础设施建设迅速发展，大体积混凝土工程也随之日益增多。大体积混凝土的施工质量控制除满足一般混凝土施工质量控制要求外，如何防止和控制其发生有害裂缝是施工和监理人员共同关心的首要问题。本文从施工质量控制的角度，分析了大体积混凝土质量控制的重点—裂缝控制以及施工监理的有效措施。
1
一、大体积混凝土的定义和特点
1．1大体积混凝土的定义
大体积混凝土指的实体最小尺寸等于或大于1M或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土结构物。[1]
1．2大体积砼施工的特点
大体积混凝土工程结构较厚，体形较大、钢筋较密，混凝土数量较多，施工条件较为复杂，施工技术要求高，必须同时满足强度、刚度、整体性和耐久性要求。另外，还存在如何控制和防止温度应力，变形裂缝产生等问题。随着大体积混凝土施工技术不断地提高，高质量的施工技术也成为社会发展的必然要求。但是，由于混凝土属干脆性材料，混凝土结构产生不同程度、不同形式的裂缝相当普遍，在某种情况下，裂缝会导致非常严重的后果。裂缝使混凝士结构形成隐患，混凝土开裂后，轻则会影响建筑物的外观，严重时裂缝会使混凝土结构的承载力降低，直接影响结构的安全。因此，如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是大体积混凝土施工监理质量控制的关键所在。
二、大体积混凝土裂缝类型及原因分析
2．1收缩变形引起的裂缝
影响混凝土收缩的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品种。混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土收缩就越大。水泥品种对干缩量及收缩量也有很大的影响，一般中低热水泥和粉煤灰水泥的收缩量较小。收缩裂缝主要有干燥收缩裂缝、自身收缩裂缝、塑性收缩裂缝。
干燥收缩裂缝是主要是由于混凝土内部吸附水分的蒸发。自身收缩同样是由于水的迁移而引起的，
2
但它不是简单的由于水向外蒸发散失，而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降形成弯月面，产生所谓的自干燥作用，导致混凝土的相对湿度降低及体积减小而最终自身收缩。水灰比对自身收缩影响较大，一般来说，当水灰比大于0．5时，其自干燥作用和自身收缩与干缩相比小得可以忽略不计；但是当水灰比小于0．35时，体内相对湿度会很快降低到80％以下，自身收缩与干缩则几乎各占一半。 [2]
塑性收缩也是大体积混凝土收缩一个主要来源。在水泥活性大、混凝土温度较高或者水灰比较低的条件下，混凝土的泌水明显减少，表面蒸发的水分不能及时得到补充，这时混凝土尚处于塑性状态，稍微受到一点拉力，混凝土的表面就会出现分布不规则的裂缝。出现裂缝以后，混凝土体内的水分蒸发进一步加快，于是裂缝迅速扩展。所以在这种情况下混凝土浇筑后需要及早覆盖养护。
2．2现浇混凝土内外温差引起的裂缝
混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。温差的产生主要有三种情况：第一种是在混凝土浇筑初期，这一阶段产生大量的水化热，形成内外温差并导致混凝土开裂，这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天(升温阶段)。另一种是在拆模前后，这时混凝土表面温度下降很快，从而导致裂缝产生。第三种情况是当混凝土内部温度高达峰值后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值即内部温差。这三种温差都会产生裂缝，但最严重的是水化热引起的内外温差。
2．3施工工艺不当引起的裂缝
施工工艺不当造成的裂缝出现的部位与走向，裂缝宽度因产生的原因而异。主要有：违章施工、不当施工造成混凝土裂缝、混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，导致混凝土坍损较大．使
3
得往混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。混凝土的和易性和流动性较差，用泵送混凝土施工时，为保证流动性，现场工人人为加水，造成混凝土强度的降低，加水部分的混凝士水灰比和强度与原配合比的混凝土不同造成不同配比混凝土的凝缩裂缝和干缩裂缝。振捣方式不当引起裂缝。不正确的振捣方式会造成混凝土分层离析、表面浮浆而使混凝土面层开裂，或造成混凝士砂浆大量向低处流淌致使混凝土产生不均匀沉降收缩，而在结构厚薄交界处出现裂缝。养护不当引起混凝土开裂等。[3]
2．4原材料质量引起的裂缝
混凝土所采用材料的质量如不合格．也可能导致结构出现裂缝。如砂石含泥量过高、砂石的级配差、砂颗粒过细等，将造成混凝土侧面裂缝：拌和用水及外加剂中氯化物等杂质含量较高时将使钢筋容易发生锈蚀而降低与混凝土问的粘结力；采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，将可能促进碱骨料反应等。
三、大体积混凝土施工过程中的监理质量控制措施
3．0质量控制目标
大体积混凝土施工，以防裂为重点控制目标，通过对混凝土的施工质量的控制，确定裂缝控制措施，并对原材料、混凝土配合比、搅拌、运输、浇筑、振捣、温控及养护等全过程实施监控。
3．1监理的事前控制——材料措施
3．1．1 水泥
大体积混凝土产生温度裂缝的主要原因是水泥水化产生的水化热。因此，最好选用低水化热或中水化热的水泥配制混凝土，如矿渣硅酸盐水泥。同时，水泥的用量直接影响着水化热的多少及混凝土
4
的温升。在满足强度的要求下，大体积混凝土应尽量降低水泥用量。可采用后期强度作为设计强度、掺入混合料和减水剂等方式进行控制。
3．1．2 骨料
骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80％～83％，因此，在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料，从而能减少水泥和水的用量，增强混凝土的和易性，有效控制混凝土的温升。施工时在条件允许的情况下，粗骨料采用5 mm～20mm 碎石，含泥量控制在1％之内；细骨料采用级配良好的中砂，粒径范围0．15mm～5mm，含泥量控制在2％之内，细度模数2．4～2．8。[4]
3．1．3 外加剂
外加剂有减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂等多种类型。在混凝土添加了膨胀剂之后混凝土内部产生的膨胀应力可以抵消一部分混凝土的收缩应力，提高混凝土抗裂强度。
3．1．4 优化混凝土配合比
在混凝土中掺加缓凝剂、减水剂等外加剂和粉煤灰、矿渣粉等掺合料，可以改善混凝土的性能，减少用水量和水泥用量，延长缓凝时间，提高混凝土的抗渗能力。另外，可以采用粉煤灰代替部分水泥的方式。试验证明，在混凝土中掺入一定量的粉煤灰，使其替代部分水泥，不仅可以降低水化热，而且能起到改善混凝土和易性的效能，且掺加粉煤灰后，混凝土的后期强度与基准混凝土相等或略高。但是这样会降低早期极限抗拉值，对混凝土抗渗抗裂不利，因此粉煤灰的掺量最好控制在10％以内。[5]
3．2监理的事中控制—施工措施
5
3．2．1 拌制与输送
大体积混凝土由于体积大，一般可达数千立方米甚至上万立方米，因此在拌制时应尽可能集中拌制，有条件的可采用商品混凝土，用混凝土运输车运到现场，采用两台混凝土输送泵泵送。或当施工条件允许时，在临近施工地点设置搅拌站。
3．2．2浇筑与振捣
加强监督管理，督促检查施工方案的落实情况。根据泵送大体积混凝土的特点。混凝土浇注应分层浇筑。采用“斜层分层浇注。阶梯式推进，累次到顶”的施工方法，这样的分层浇筑方法，能较好地适应泵送工艺，减少混凝土输送管频繁拆卸，冲洗及接长，提高泵送效率，简化泌水处理。保证混凝土上下层浇筑间隔时间不超过初凝时间。分层厚度控制在50m以内。斜面坡度控制在1：6左右。混凝土浇捣过程巾。现场每2小时测定坍落度一次。并作好相应的记录，及时和拌和站联系调整坍落度。严格控制分层厚度。以加快热量的散发。并使温度分布较为均匀。同时也便于振捣密实。在上下层振捣在初凝的时间内，督促施工人员及时移动混凝土输送管，避免在一处多浇或漏浇，使分层之间出现冷接头。不留任何施工缝和后浇带，一次浇筑成型。督促施工人员按施工方案和操作规程振捣混凝土。每层振捣时。上下层需振捣搭接50～lOOmm。每点振捣时间20s左右。[6]
3．2．3泌水处理
混凝土在浇筑过程中骨科和水泥浆下沉，水分上升，混凝土表面析出水分产生泌水。在浇筑过程中应及时将水泥浆和泌水及时排出，避免泌水对混凝土层间粘结力造成影响，以提高混凝土的密实性及抗裂性能。泌水汇集后组织专人随时将清除，并将混凝土表面浮浆清除干净。[7]
3．2．4施工温度控制
6
首先，要控制混凝土浇筑入模温度。在高温施工季节，可采用冷却拌合用水，对砂石料进行遮阳覆盖，并用水喷淋冷却等方法，最大限度的降低混凝土入模温度。其次，混凝土浇筑温度，主要是混凝土在浇筑过程中的温度，浇筑温度直接影响混凝土体内的温度场，是引起混凝土内部收缩裂缝的最主要原因。要合理部署施工，尽量避免在炎热天气浇筑大体积混凝土。在夏季，采用混凝土输送泵进行浇筑时，对处于日照中的泵管，要进行遮盖或包裹。最后，可在浇筑混凝土时投入适量毛石、卵石，以吸收热量，并节约部分混凝土材料，但应控制比例，宜控制在20％～30％，石块不应太大，一般不超过15cm长。根据工程实际经验，混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃，当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，应不大于25℃～30℃。混凝土浇灌完后，立即采取有效的保温措施并按规定覆盖养护。
3．2．5混凝土表面的处理
混凝土初凝前在表面铺设跳板，工人在跳板上按设计高程找平后，用木抹子抹面，一边抹一边退，使上部骨料均匀沉降，不受钢筋和较大骨料，提高混凝土表面密实度，减少塑性收缩变形。初凝后终凝前再用木抹子碾压一遍，使混凝土表面密实，闭合收水裂缝，避免混凝土产生收缩裂缝。[8]
3．3监理的事后控制—养护措施
养护是大体积混凝土施工中一个十分关键的环节。它的任务主要在于保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内外温差，促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。混凝土的养护应注意保温、保湿及缓慢降温。
对于大体积混凝土，夏季施工有条件时宜采用蓄水或流水养护，冬季施工时，可采用麻袋覆盖，侧面采用碘钨灯照射养护。“蓄水法”的具体操作如下：在混凝土表面覆盖双层麻袋，浇水湿润。混凝土在潮湿环境中的养护时间：对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，
7
不得少于7 d；对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土，不得少于14 d。要定期测定混凝土表面和内部温度，以便为养护提供调整依据。根据经验，大体积混凝土的温差变化在72 h 内波动最大，因此在这段时间现场值班不问断测量，测试频率为每1次／2h，测试时要求记录混凝土入模温度、每次测温时间、各测点温度值、各部位保温材料的覆盖和去除时间、浇水养护或恢复保温时间、异常情况如雨、风等发生的时间。[9]
四、大体积混凝土裂缝的修补措施
国内外修补裂缝的方法很多，归纳起来主要有以下四大类：
4．1开槽法修补裂缝
该法适舍于修补较宽裂缝大于05mm，材料的配合比为：采用环氧树脂：聚硫橡胶：水泥：砂=10：3：125：
28。首先用人工将晒干筛后的砂、冰泥按比例配好搅拌均匀后，将环氧树脂聚硫橡胶也按配比搅匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中，再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度(约0．4斤丙醇就可以了)。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好、洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌入混凝土缝内，—组砂浆的整个施工过程需要30分钟左右完成。嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌入缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性氧树脂砂浆进行覆盖，待完全初凝后，开始用水养护。
4．2低压注浆法修补裂缝
低压注浆法适用于裂缝宽度为0．2mm～0．3mm的混凝士裂缝修补。修补工序如下：裂缝清理–试漏–配制注浆液–压力注浆–二次注浆–清理表面。
8
当裂缝数量较多时，先要在裂缝位置上贴医用白胶布，在用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝，使裂缝封闭，大约10分钟后，揭去胶布条，露出小缝。粘贴注浆嘴用键包严。固化后周边可能有裂口，必须反复用浆补上，以避免砂浆漏浆。注浆操作—般在粘嘴的第二天进行，若气温高的话，半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液，插入注浆嘴，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注浆嘴压入裂缝，当相邻的嘴巾流出浆液时，就可拔出补缝器，堵上铝铆钉。—般由上往下注浆，水平缝—般从一端到另一端逐个注浆。为了保证浆液充满，在注浆后约半个小时可以对每个注浆嘴再次补浆。
4．3表面覆盖法修补裂缝
这是—种在微细裂缝(—般宽度小于0．2mm)的表面上涂膜，以达到修补混凝上微细裂缝的月的。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法，这种方法的缺点足修补工作无法深人到裂缝内部，对延伸裂缝难以追踪其变化。
4．4水泥膏修补法
用1：1的比例专用裂缝修补膏将裂缝涂施，24小时后即可达到混凝土设计强度，该方法施工简单容易操作。[10]
五、结语
大体积混凝土在施工过程中的如何预防和控制裂缝的产生式施工监理质量控制的关键问题，本文从施工质量控制的角度，分析大体积混凝土裂缝的类型及原因，为大体积混凝土的施工监理质量控制提出了可行的措施，包括事前控制、事中控制和事后控制，最后介绍了大体积混凝土的裂缝修补的方法，为大体积混凝土工程的施工质量控制提供了参考依据。
参考文献：
9
[1]中国建筑科学研究院． 普通混凝土配合比设计规程[M]．中国建筑工业出版社，2001：2．
[2]周志勇．大体积混凝土裂缝产生的原因及预防措施[J]．科学之友，2008，(17)：32-33．
[3]赵国顺．大体积混凝土开裂原因探析[J]．中国科技博览，2009，(28)：112．
[4]熊文涛，曾文锋．大体积混凝土裂缝产生原因及其预防[J]．黑龙江科技信息,2008，(5)：60．
[5]吴子峰．大体积混凝土的施工技术及质量控制[J]．山西建筑，2009，(35)：176．
[6]廖火林．大体积混凝土施工监理质量控制[J]．科技致富向导，2010，(16)：536．
[7]、[8]孙志红．大体积混凝土的施工质量控制[J]．东西南北·教育观察，2010，(4)：17．
[9]《建筑施工手册第四版》编写组．建筑施工手册 缩印版第四版[M]．北京：中国建筑工业出版社，1999:609．
[10]薛继海，王宪武．混凝土裂缝的原因及修补与预防措施的论述[J]．黑龙江科技信息，2010，(26)：249．
10
