《大體積混凝土施工質量研究8500字（論文）》

大體積混凝土的施工質量控制研究摘要：在建筑行業(yè)中，混凝土的應用非常廣泛，小到普通的小工程，大至上百樓的高樓大廈，混凝土都發(fā)揮著舉足輕重的作用。大體積混凝土由于其施工條件更為苛刻，對于施工技術要求更為研究，因此需要格外注意。由于混凝土施工要求高，不允許施工布線，因此對水泥施工工藝要求較高。特別是在投入施工后，水泥產生的熱量很大，形成了很大的溫度和收縮壓力。本文詳細介紹了大體積混凝土表面裂縫、大體積混凝土施工過程中的裂縫，并根據(jù)裂縫成因分析、混凝土施工工藝要求，探討了混凝土裂縫控制方法。經過混凝土裂縫產生的原因及裂縫控制方法研究，最終確定了混凝土施工技術和裂縫管控，總結出安全可靠的技術措施，可以提高大型建筑的安全性以及延長大型建筑的使用年限。關鍵詞：大體積混凝土；施工技術；裂縫控制目錄TOC\o"1-3"\h\u1940一、緒論 一、緒論（一）研究背景大體積混凝土結構在現(xiàn)代建筑中的應用越來越廣泛。如各種承重結構、各種混凝土壩、港口工程的大型建筑物、許多超大型基礎承臺等。大體積混凝土在世界上沒有一個正確的定義。美國混凝土協(xié)會（AICA）對大體積混凝土說：“無論大體積混凝土是什么，它的大體積解決了水、火、熱和體積變化的問題。為此，必須采取措施，最大限度地緩解裂縫問題”。日本建筑學會說：“對于體積較大的混凝土，結構的最小截面大于80cm，由膠結熱引起的內部結構與外部結構的最大溫差大于25℃”。國際預應力混凝土協(xié)會不同于其他國家，他們的定義是“當一次注入的混凝土最小尺寸超過0.6m時，特別是當水泥超過400kg/m3時，應考慮水化熱最低的水泥或其他冷卻措施”。我國《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496-2009規(guī)定：“混凝土結構的最小尺寸小于1m，或者混凝土中粘結材料的手語熱引起的溫差變化和收縮是大體積混凝土的有害開裂，稱為大體積混合土?！被诖?，本文對于大體積混凝土的定義主要是采取了國內對于大體積混凝土的通用規(guī)定。事實上，除了大體積混凝土外，混凝土的水化熱不易分散。由于外界因素或混凝土的內力作用，容易產生溫度收縮裂縫。因此，只能用混凝土的尺寸來解釋大體積混凝土，忽略溫度收縮間隙，通過正確的施工要求來避免開裂。（二）研究意義隨著我國國內建筑業(yè)的逐步發(fā)展，工程正以更大的規(guī)模和體量迅速發(fā)展。在我國國內工程建設過程中，由于混凝土和水泥水化物產生大量熱量，很難在一定時間內散熱，因此混凝土會出現(xiàn)裂縫，使工程存在嚴重的安全隱患，因此施工工藝不適宜具有重要的現(xiàn)實意義研究裂縫的有效控制。研究和掌握如何控制大型混凝土結構的裂縫，尋找有效的裂縫控制措施是十分必要的。本課題的研究具有重要的科學價值和社會實用價值，可以保證大型結構工程的順利施工和安全。二、大體積混凝土相關理論（一）大體積混凝土特點大體積混凝土是當前建筑工程中常用的材料。隨著城市化進程的不斷加快，城市建筑異軍突起，發(fā)展迅速，越來越多。因此，對混凝土的需求也呈現(xiàn)出逐年快速發(fā)展的勢頭。經過多年的發(fā)展，總的來說，我國的混凝土施工技術已經比較完善和成熟。大體積混凝土的特性如下：1.原材料需求較大在實際工程施工過程中，大體積混凝土澆筑的主要應用之一是基礎板施工。在大體積混凝土澆筑過程中，對原材料的需求量大，而且原材料的用量也比較大，這是混凝土用量大的一個重要體現(xiàn)。2.施工程序復雜與普通混凝土相比，大體積混凝土的澆筑往往更為復雜。同時，操作難度遠大于普通混凝土澆筑，條件極其復雜。3.施工技術要求較高由于大體積混凝土體積大、結構厚，在澆筑時往往采用連續(xù)澆筑，因為連續(xù)澆筑可以實現(xiàn)大體積混凝土在澆筑過程中的完整性，但相應的，施工工藝也比較高。4.裂縫現(xiàn)象嚴重大體積混凝土在實際澆筑過程中不可避免地會產生大量的水化熱，由于熱量的不均勻釋放，混凝土內外溫差過大，從而導致裂縫的形成。另外，如果大體積混凝土養(yǎng)護不及時，也會增加裂縫的風險。（二）混凝土澆筑要點混凝土澆筑最實用的方法是分段、綜合、斜分層。二者的區(qū)別在于分層澆筑時，從底部開始澆筑。當混凝土澆筑到一定距離后，第二層澆筑完畢，另一層逐漸完成時，必須在抓緊時間之前將要澆筑的混凝土全部澆筑完畢。當開始澆筑的混凝土尚未凝固時，分兩個階段進行澆筑。在澆筑混凝土的過程中，從最短的部分開始澆筑，然后慢慢向最長的方向澆筑。綜合分層塔在澆筑兩層混凝土時安裝，第一層混凝土尚未凝固。為防止其他設施及時硬化，必須從三樓開始施工。三樓完工后，四五層稱為綜合分層。與傾斜底板鑄件相比，傾斜底板鑄件使用較少，適用范圍不大。所用結構的長度比厚度的三倍大得多。當傾斜面適當時，表面傾斜度不應超過三分之一，使結構自下而上緩慢形成。在現(xiàn)實生活中，在混凝土施工中，許多原因對鑄件的質量有很大的影響。因此，施工所需材料要反復檢查，掌握施工工藝要求，確保大體積混凝土在施工過程中的質量。施工單位應反復檢查混凝土澆筑情況，掌握施工工藝要求，確?；炷猎谑┕み^程中的質量，在編制《綠色建筑評價標準》時，要認真檢查鋼筋，合格后方可使用。澆筑混凝土時，必須根據(jù)結構特點確定合理、科學的施工方法，合理分析施工過程中的危害，避免施工過程中影響質量的不利因素，確保施工質量。（三）有效監(jiān)控應力與溫度變化隨著科學技術的發(fā)展，混凝土施工技術也在不斷發(fā)展?，F(xiàn)階段采用合理有效的科技手段，對施工過程中由于各種原因造成的混凝土質量進行嚴格監(jiān)控，對混凝土施工工藝進行更嚴格的監(jiān)控。如果不能準確計算應力，會影響整個建筑的質量，在施工過程中，應力傳感器會放置在結構中，用外部設備測量結構的內應力，說服應力感應片的內部溫度，在施工過程中，根據(jù)外部結構設施的數(shù)據(jù)變化，對整個工程進行詳細的變更，以控制整個施工過程，保證整個混凝土澆筑質量。在混凝土施工過程中，水化熱是影響混凝土質量的最重要因素。這個問題很難解決，正在進一步研究中。另外，施工過程中水泥的水化熱會引起模板大變形，施工過程中的溫度會因變化而升高，模板容易膨脹或收縮，影響工程質量。因此，在施工過程中必須對室內溫度和室外溫度進行有效的檢測，掌握其數(shù)量和比例，施工前需要知道產生的熱量有多少。此時，我們需要預測溫度的變化。在實際應用中，可根據(jù)水的比例適當調節(jié)溫度。（四）裂縫成因的混凝土結構裂縫分類按裂縫的成因分類根據(jù)混凝土裂縫產生的原因，可分為結構性裂縫和非結構性裂縫兩大類。（1）結構性裂縫結構裂縫由于載荷而發(fā)生，并且它們的裂縫與載荷相容，由于耐久性不足，裂縫形狀不同，主要形狀為：①由設計原因引起的裂縫1.鋼棒錨的長度不符合要求的裂縫。2.設計時的設計費與實際的功率位置不符。3.錯誤選項的計算理論上，結構施工不當引起的裂縫。4.部件的硬度不符合要求，導致結構開裂。5.扁平結構中不正確的結構構造導致板的表面破裂。6.在計算模型選擇時，請考慮主壓力，忽略次級壓力，忽略部分壓力。結構中產生的槽。7.在設計時不考慮施工方法，因此在結構中產生切口。8.成品部件的共同部分出現(xiàn)裂縫。②施工造成的裂縫1.施工過程中，鋼筋位置不正確，結構造成裂縫。2.支持不正確的模具，插頭裂縫。3.施工中使用的原材料不符合設計要求或因失效引起的裂縫。4.在施工期間，如果部件不符合規(guī)定的功率要求，則會因堆疊等負荷而產生裂縫。5.施工質量不等于要求造成的開裂程度。③使用造成的裂縫1.改變建筑物使用條件造成的裂縫。2.火災等事故造成的插槽。3.由地震等意外載荷引起的結構性故障。（2）非結構性裂縫槽的變更是由各種變形引起的。在國內外許多技術實踐研究數(shù)據(jù)中，非結構性裂縫大部分顯示混凝土結構的裂縫，約80%，形成原因復雜，比存在收縮裂縫更普遍。非結構性裂縫包括氣體釋放裂縫、溫度裂縫和裂解裂縫。①收縮裂縫放氣的原因是混凝土材料的散熱功能較弱或處理方法不科學，加速了材料的硬化速度，促進了坩堝材料在一定體積內的收縮。同時，鑄造方法不科學或鑄造面積大，促進了材料的收縮，使材料在外部運動中承受了很大的液壓，出現(xiàn)了氣孔裂縫。斷裂的主要原因是材料性能的下降，水泥安裝過程中的操作和質量控制存在問題。②溫度裂縫破壞溫度差異的主要原因是混凝土材料的表面和內部溫度之間存在明顯的差異，這導致溫度裂縫。例如，在具體材料的熱處理中，材料的內部溫度急劇上升，但該部分不能按時間分配，內部和外部的溫度差大。同時，這種情況的主要原因是，水在鑄造過程計劃中的科學利用，以及材料本身是一個非常大的參數(shù)，不能消除過多的水溫度參數(shù)，而是收集內部材料。材料這部分的水和熱梯度的變化也會導致建筑物的倒塌。③裂縫調整地基為承臺上部結構，局部基礎承載力不均勻，但施工后不同部位的荷載差異較大，導致地基沉降不均勻。拉應力和剪應力：當拉應力和剪應力超過結構本身的拉應力和剪應力時，結構最薄弱的部位會產生裂縫，稱為調整裂縫。這些裂縫多為常見裂縫，其位置與沉降方向一致。三、大體積混凝土裂縫產生的原因（一）水泥水熱化的影響水泥在遇到水之后會發(fā)生一定的反應，這個反應會有很大的熱量，這個熱量就是大體積混凝土在于結構內部所產生的主要高溫，實驗中證實，最常見的硅酸鹽水泥在遇到足夠的水時每克就能有500J的熱量。眾所周知大體積混凝土的截面尺寸是比較大的以及它的散熱性能不是特別好，如果不釋放大量熱量，混凝土內部的溫度就會直線上升。根據(jù)這個值，水泥的水化溫度會升高。水利工程的溫度一般在15℃～25℃之間，這與建設工程和水電工程不同，一般情況下是在20℃一30℃左右。實際情況中所用的水泥的種類與用多少水泥產生的熱量是不同的。如果所用的水泥硅酸三鈣多的話，那么水泥水化所產生的熱量就比較大，還有一種情況就是水泥水化所產生的熱量會根據(jù)用的水泥多有更大的熱量。（二）外界氣溫變化的影響外界溫度對于正在施工過程中的大體積混凝土還是有很大的影響的。不言而喻，如果外界溫度高的話，那么澆筑混凝土時它的溫度也會高；如果是溫度比較低的情況下，這就會非常容易產生內外溫差變大，特別是在氣溫一下子降到很低，那么大體積混凝土的外部溫度低，而大體積混凝土的內部溫度高，這對于在施工中的大體積混凝土是有很大的危害。對于混凝土來說，它的內部溫度主要是由水泥水化產生大量的熱量與澆筑時受到外界高溫等不同溫度的之和，不同的是溫度應力主要是由于溫差造成結構不能伸縮所引起的，所以說溫度應力是隨著溫差變動的，與此同時，大體積混凝土在高溫的情況下是非常難散出熱量的，一般情況下混凝土內部結構能達到60℃~65℃的高溫，而且能夠一段時間一直持續(xù)。針對這一問題，制定有效的溫度調節(jié)方法，防止混凝土內外溫差過大引起的溫度應力顯得尤為重要。（三）混凝土導熱性能混凝土有一個非常差的特性，那就是它的導熱性能非常低，對于剛澆筑的混凝土，它的抗拉強度不是特別強，而且彈性模量非常小，它不能抑制水泥水化熱引起的溫升，溫度應力也很低。由于混凝土形成后期時間增長緩慢，彈性率越來越高，混凝土的內約束力也越來越大，形成了巨大的拉力。混凝土的抗拉能力大于抗拉強度，混凝土強度增加，導致混凝土開裂。（四）約束力的影響影響混凝土體積變化的因素很多，混凝土內外溫度的升降是其中之一。進一步分析表明，制約效應是其根本原因。從約束的角度看，主要有兩種約束條件，即內部約束和外部約束，它對混凝土結構的影響很大。內部約束主要是由于混凝土內部結構各部分的約束。外部約束是結構與外部結構之間的約束。外部約束可分為三種情況。這三種情況主要是結構性制約?；炷两Y構的大型設施與基礎設施緊密相連，因此混凝土結構的體積隨著溫度的變化而增大。在這個過程中，大體積混凝土結構的變形越大，外約束力越強。產生壓力應力的原因很多，其中最重要的是體積過大。也就是說，這個階段的壓應力很小，經過一段時間后，大體積混凝土的內部溫度會隨著外部溫度越來越近而升高，會產生巨大的拉力。如果大體積混凝土的抗拉強度不能抑制其抗拉強度，混凝土就會產生裂縫。（五）混凝土的收縮變形影響影響混凝土收縮變形的因素很多，主要有三個方面。也就是說，在澆筑過程中，當硬化混凝土的沉降變形、收縮變形與混凝土混合時，水泥就會收縮。1.沉縮變形混凝土的原材料主要由水泥、砂、石、水和外加劑組成。混凝土中的空氣緩慢排出，混凝土中產生顆粒。這樣，就會形成一個含水量較大的結構。粒子之間的摩擦力很小，粒子之間的摩擦力很小，因為它不能抵抗運動。另外，由于重力的影響大于摩擦力，各種顆粒慢慢下落。同時，粒子越來越近，間距越來越小。此時，混凝土中仍有大量水。受外界環(huán)境影響，大部分水分流失。因此，體積變得越來越小，以防止顆粒因水泥水化作用而滑動。上述兩個原理稱為沉縮變形。從表面上看，膨脹對混凝土的各項性能有很大的積極影響，這使得大體積混凝土具有更好的自我保護能力。但在實際情況下，有時會出現(xiàn)復雜的收縮，這對混凝土的危害很大，同時也會產生平行裂縫，無論是大體積混凝土還是普通混凝土，這種情況很多。2.干縮變形已經硬化的混凝土，混凝土內部還是有一定量的水分沒有釋放出來，長期的與外界環(huán)境接觸，其水肯定會慢慢的被蒸發(fā)出來，必然會使混凝土的體積變小，這種情況就叫做干縮變形。在單位體積混凝土中，其發(fā)生變小的體積除以3就叫做干縮率。水分通常易在表面蒸發(fā)掉，在比較干燥的環(huán)境里，存在混凝土表面的水分會快速蒸發(fā)掉，表層以外的空氣進到混凝土表面以內。表層以下一層的水分繼續(xù)蒸發(fā)使在混凝土內部存在的水分逐步減少，并且混凝土內部的空氣濕度顯著提高。混凝土內部濕度較高的空氣在與外界空氣交換的過程中濕度逐步降低，在這種過程的反復進行中混凝土內部的水分不斷減少，直至混凝土內部的蒸氣壓和表層以外的蒸氣壓平衡?；炷猎诟煽s和拉伸作用下產生的影響是同一數(shù)量等級的。在實際結構體中要正確的加以對待。防止結構物表面發(fā)生開裂亦或是結構物大面積開裂等問題。3.水泥的合縮水泥本身的化學物質和水混合時，有小部分水與之發(fā)生化合反應，但是其他的水分是被消耗掉了。所以，發(fā)生化學反應的水泥化合物和水分的體積總和必然是大于反應產物總體積的，這種過程導致體積減少稱之為合縮。依照不同品種的水泥，成分和原料配量有所差異，其發(fā)生合縮的效果也有所不同。對此，在施工過程中，施工人員應根據(jù)不同的水泥要對混凝土進行不同的養(yǎng)護措施，防止混凝土表層開裂。4.混凝土的松弛、徐變混凝土在荷載的作用下，由于時間的慢慢增長導致發(fā)生一系列的變化稱之為徐變變形。彈性、徐變這兩種變形最終會導致大體積混凝土最終變形。引起結構開裂的原因有很多，其中之一即是徐變變形。在結構物能保持某種變形一直是固定值的時候，因為有了徐變變形，時間一長約束應力就會慢慢變小，對于這種情況叫做“應力松弛”。混凝土的松弛的大小是與混凝土的時間長短成反比的，混凝土的形成后的時間越短，由于徐變造成的松弛就會越大。徐變還能造成其他方面的的松弛，那就是溫度應力的松弛，只不過，這個現(xiàn)象對混凝土有一定的保護作用，是防止混凝土開裂的。有利就有弊，徐變也會產生對混凝土開裂的其它應力，那就是異號應力。尤其是降溫比升溫要是快的話，這種情況就非常容易使混凝土產生裂縫。四、大體積混凝土裂縫控制措施（一）材料的選擇與混凝土的配合比合理的篩選材料和利用混凝土的配合比是為了讓其有更小的抗裂能力，即使其抗拉的強度變的更大、熱強比更小等。需要注意以下幾個方面：1.水泥的用料混凝土著重注意其抗裂能力和承受高強與低熱的性能。通常將適量的粉煤灰加入到硅酸鹽水泥內部。對混凝土的外部不僅要求其抗裂性能，還考慮其耐腐蝕性，高強度等，所以通常選擇高標號的硅酸鹽水泥。2.添加適量的添加劑添加劑的種類有膨脹劑、減水劑等。其中用的最為廣泛的是減水劑，它的主要作用是減水與增塑。添加減水劑后能大大的減少水的用量、水泥的用量，節(jié)約成本，減少資源浪費。膨脹劑的作用是使混凝土發(fā)生膨脹，來保證混凝土內部的平衡狀態(tài)從而減少裂縫的產生。同時，在鋼筋配備足量的前提下，混凝土需要有一定的內部壓力，這也需要有混凝土的膨脹來平衡。以此來保證平衡溫度產生的影響，獲得了其防滲透和抗開裂的作用。3.合理的使用混凝土的配合比把關好砂石和骨料其中的泥沙含量，在確保其強度的前提條件下，盡可能的減少水泥的用量并且減少混凝土的絕熱與溫升。（二）配筋的選用鋼筋是鋼筋混泥土內部拉應力的主要承擔對象，然而，其受大體積混凝土溫度的影響不大。因此，配筋的選用可以直接控制裂縫的發(fā)生和擴張，是裂縫產生大大減少，將一些尺度較大的裂縫改變成尺寸較小的裂縫。以此來降低因為混凝土的開裂而產生的不良影響。多項調查結果體現(xiàn)，加強混凝土最大強度的方法主要是加大鋼筋的配比。（三）改進混凝土攪拌及澆筑施工技術對于大體積混凝凝土而言，在施工過程中澆筑的面積比較大，這就急需要有振搗技術。大體積混凝土對于一般混凝土而言，在澆筑的工程中更能夠發(fā)生一種比較嚴重的情況，那就是會有傾斜面。此時就會凸顯出振搗的重要性了，振搗過后就能使混凝土裂縫少產生很少，提高其質量。而且在攪拌過程中可以加一些砂漿與裹石，這些工作可以增強其結構的強度，還可以節(jié)省一小部分的原材料，同時也能使水泥水化產生的熱量減少。針對于大體積混凝土，減少其內部溫度與外部溫度相差比較大的措施有很多種，其中最主要的一種方法是分塊澆筑法。其方法還能夠分成水平分段與豎向分層這兩種澆筑。在大體積混凝凝土的施工過程中一定要把握好施工的時間，各個施工步驟中間不能時間一定要控制到位，時間太長或者時間太短都會產生一定的影響使大體積混凝土開裂。（四）加強混凝土的保溫養(yǎng)護對于施工結束的混凝土，其抗拉強度是非常小的，而且還阻擋不住其的變形，如果保濕與保溫的措施做不到位的話，混凝土的外部非常容易產生不利于混凝土的裂縫?；炷恋谋刈钪饕褪菫榱丝s小內部結構溫度與外部結構溫度差的。使混凝土減少裂縫的產生。不管處于任何環(huán)境下施工，施工完的混凝土表面都得進行合理的保溫措施。保溫措施有很多，最有效的一種措施就是覆蓋保溫層。而且保溫層還有助于混凝土的保濕，保濕對于混凝凝土的質量有非常大的影響，能盡大可能的減少裂縫的產生，混凝土的保濕有很多作用，最顯著的就是能夠提高其抗裂性能（五）降低混凝土溫度差澆筑大體積混凝土時，應避免高溫天氣。夏季施工時，骨料可提前冷卻。攪拌混凝土時，可使用低溫水或冰水。運輸混凝土時應設置遮陽設施，在配套費的設計中，加入適量舒緩高效的還原劑，改善和加強模內通風，使模內溫度在合理范圍內。夏季避免陽光直射，冬季應采取保溫措施?；炷帘Ｗo必須延長時間，掌握混凝土的冷卻時間，調整混凝土的冷卻速度，“應力松弛效應”對混凝土的質量起著非常重要的作用，因此混凝土的“應力”對混凝土的質量起著非常重要的作用，有必要利用混凝土的“應力松弛效應”。在施工過程中建立一個檢測溫度的系統(tǒng)，針對于結果調整養(yǎng)護措施，隨時知道其內部結構發(fā)生的溫度變化。在混凝土的澆筑過程中，必須要有科學的施工方法，一定要保證產生裂縫不是由于施工方施工造成的。施工完畢后，應重新回填混凝土，以防混凝土溫差過大時長時間暴露在混凝土側面而產生裂縫。對于厚板承臺等構件，應提前在混凝土上填塞管道，做好水冷散熱工作。結論在建筑行業(yè)中，混凝土的應用非常廣泛，小到普通的小工程，大至上百樓的高樓大廈，混凝土都發(fā)揮著舉足輕重的作用。大體積混凝土由于其施工條件更為苛刻，對于施工技術要求更為研究，因此需要格外注意。另外大體積混凝土施工裂縫現(xiàn)象也