《大体积混凝土施工质量研究8500字（论文）》

大体积混凝土的施工质量控制研究摘要：在建筑行业中，混凝土的应用非常广泛，小到普通的小工程，大至上百楼的高楼大厦，混凝土都发挥着举足轻重的作用。大体积混凝土由于其施工条件更为苛刻，对于施工技术要求更为研究，因此需要格外注意。由于混凝土施工要求高，不允许施工布线，因此对水泥施工工艺要求较高。特别是在投入施工后，水泥产生的热量很大，形成了很大的温度和收缩压力。本文详细介绍了大体积混凝土表面裂缝、大体积混凝土施工过程中的裂缝，并根据裂缝成因分析、混凝土施工工艺要求，探讨了混凝土裂缝控制方法。经过混凝土裂缝产生的原因及裂缝控制方法研究，最终确定了混凝土施工技术和裂缝管控，总结出安全可靠的技术措施，可以提高大型建筑的安全性以及延长大型建筑的使用年限。关键词：大体积混凝土；施工技术；裂缝控制目录TOC\o"1-3"\h\u1940一、绪论 一、绪论（一）研究背景大体积混凝土结构在现代建筑中的应用越来越广泛。如各种承重结构、各种混凝土坝、港口工程的大型建筑物、许多超大型基础承台等。大体积混凝土在世界上没有一个正确的定义。美国混凝土协会（AICA）对大体积混凝土说：“无论大体积混凝土是什么，它的大体积解决了水、火、热和体积变化的问题。为此，必须采取措施，最大限度地缓解裂缝问题”。日本建筑学会说：“对于体积较大的混凝土，结构的最小截面大于80cm，由胶结热引起的内部结构与外部结构的最大温差大于25℃”。国际预应力混凝土协会不同于其他国家，他们的定义是“当一次注入的混凝土最小尺寸超过0.6m时，特别是当水泥超过400kg/m3时，应考虑水化热最低的水泥或其他冷却措施”。我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009规定：“混凝土结构的最小尺寸小于1m，或者混凝土中粘结材料的手语热引起的温差变化和收缩是大体积混凝土的有害开裂，称为大体积混合土。”基于此，本文对于大体积混凝土的定义主要是采取了国内对于大体积混凝土的通用规定。事实上，除了大体积混凝土外，混凝土的水化热不易分散。由于外界因素或混凝土的内力作用，容易产生温度收缩裂缝。因此，只能用混凝土的尺寸来解释大体积混凝土，忽略温度收缩间隙，通过正确的施工要求来避免开裂。（二）研究意义随着我国国内建筑业的逐步发展，工程正以更大的规模和体量迅速发展。在我国国内工程建设过程中，由于混凝土和水泥水化物产生大量热量，很难在一定时间内散热，因此混凝土会出现裂缝，使工程存在严重的安全隐患，因此施工工艺不适宜具有重要的现实意义研究裂缝的有效控制。研究和掌握如何控制大型混凝土结构的裂缝，寻找有效的裂缝控制措施是十分必要的。本课题的研究具有重要的科学价值和社会实用价值，可以保证大型结构工程的顺利施工和安全。二、大体积混凝土相关理论（一）大体积混凝土特点大体积混凝土是当前建筑工程中常用的材料。随着城市化进程的不断加快，城市建筑异军突起，发展迅速，越来越多。因此，对混凝土的需求也呈现出逐年快速发展的势头。经过多年的发展，总的来说，我国的混凝土施工技术已经比较完善和成熟。大体积混凝土的特性如下：1.原材料需求较大在实际工程施工过程中，大体积混凝土浇筑的主要应用之一是基础板施工。在大体积混凝土浇筑过程中，对原材料的需求量大，而且原材料的用量也比较大，这是混凝土用量大的一个重要体现。2.施工程序复杂与普通混凝土相比，大体积混凝土的浇筑往往更为复杂。同时，操作难度远大于普通混凝土浇筑，条件极其复杂。3.施工技术要求较高由于大体积混凝土体积大、结构厚，在浇筑时往往采用连续浇筑，因为连续浇筑可以实现大体积混凝土在浇筑过程中的完整性，但相应的，施工工艺也比较高。4.裂缝现象严重大体积混凝土在实际浇筑过程中不可避免地会产生大量的水化热，由于热量的不均匀释放，混凝土内外温差过大，从而导致裂缝的形成。另外，如果大体积混凝土养护不及时，也会增加裂缝的风险。（二）混凝土浇筑要点混凝土浇筑最实用的方法是分段、综合、斜分层。二者的区别在于分层浇筑时，从底部开始浇筑。当混凝土浇筑到一定距离后，第二层浇筑完毕，另一层逐渐完成时，必须在抓紧时间之前将要浇筑的混凝土全部浇筑完毕。当开始浇筑的混凝土尚未凝固时，分两个阶段进行浇筑。在浇筑混凝土的过程中，从最短的部分开始浇筑，然后慢慢向最长的方向浇筑。综合分层塔在浇筑两层混凝土时安装，第一层混凝土尚未凝固。为防止其他设施及时硬化，必须从三楼开始施工。三楼完工后，四五层称为综合分层。与倾斜底板铸件相比，倾斜底板铸件使用较少，适用范围不大。所用结构的长度比厚度的三倍大得多。当倾斜面适当时，表面倾斜度不应超过三分之一，使结构自下而上缓慢形成。在现实生活中，在混凝土施工中，许多原因对铸件的质量有很大的影响。因此，施工所需材料要反复检查，掌握施工工艺要求，确保大体积混凝土在施工过程中的质量。施工单位应反复检查混凝土浇筑情况，掌握施工工艺要求，确保混凝土在施工过程中的质量，在编制《绿色建筑评价标准》时，要认真检查钢筋，合格后方可使用。浇筑混凝土时，必须根据结构特点确定合理、科学的施工方法，合理分析施工过程中的危害，避免施工过程中影响质量的不利因素，确保施工质量。（三）有效监控应力与温度变化随着科学技术的发展，混凝土施工技术也在不断发展。现阶段采用合理有效的科技手段，对施工过程中由于各种原因造成的混凝土质量进行严格监控，对混凝土施工工艺进行更严格的监控。如果不能准确计算应力，会影响整个建筑的质量，在施工过程中，应力传感器会放置在结构中，用外部设备测量结构的内应力，说服应力感应片的内部温度，在施工过程中，根据外部结构设施的数据变化，对整个工程进行详细的变更，以控制整个施工过程，保证整个混凝土浇筑质量。在混凝土施工过程中，水化热是影响混凝土质量的最重要因素。这个问题很难解决，正在进一步研究中。另外，施工过程中水泥的水化热会引起模板大变形，施工过程中的温度会因变化而升高，模板容易膨胀或收缩，影响工程质量。因此，在施工过程中必须对室内温度和室外温度进行有效的检测，掌握其数量和比例，施工前需要知道产生的热量有多少。此时，我们需要预测温度的变化。在实际应用中，可根据水的比例适当调节温度。（四）裂缝成因的混凝土结构裂缝分类按裂缝的成因分类根据混凝土裂缝产生的原因，可分为结构性裂缝和非结构性裂缝两大类。（1）结构性裂缝结构裂缝由于载荷而发生，并且它们的裂缝与载荷相容，由于耐久性不足，裂缝形状不同，主要形状为：①由设计原因引起的裂缝1.钢棒锚的长度不符合要求的裂缝。2.设计时的设计费与实际的功率位置不符。3.错误选项的计算理论上，结构施工不当引起的裂缝。4.部件的硬度不符合要求，导致结构开裂。5.扁平结构中不正确的结构构造导致板的表面破裂。6.在计算模型选择时，请考虑主压力，忽略次级压力，忽略部分压力。结构中产生的槽。7.在设计时不考虑施工方法，因此在结构中产生切口。8.成品部件的共同部分出现裂缝。②施工造成的裂缝1.施工过程中，钢筋位置不正确，结构造成裂缝。2.支持不正确的模具，插头裂缝。3.施工中使用的原材料不符合设计要求或因失效引起的裂缝。4.在施工期间，如果部件不符合规定的功率要求，则会因堆叠等负荷而产生裂缝。5.施工质量不等于要求造成的开裂程度。③使用造成的裂缝1.改变建筑物使用条件造成的裂缝。2.火灾等事故造成的插槽。3.由地震等意外载荷引起的结构性故障。（2）非结构性裂缝槽的变更是由各种变形引起的。在国内外许多技术实践研究数据中，非结构性裂缝大部分显示混凝土结构的裂缝，约80%，形成原因复杂，比存在收缩裂缝更普遍。非结构性裂缝包括气体释放裂缝、温度裂缝和裂解裂缝。①收缩裂缝放气的原因是混凝土材料的散热功能较弱或处理方法不科学，加速了材料的硬化速度，促进了坩埚材料在一定体积内的收缩。同时，铸造方法不科学或铸造面积大，促进了材料的收缩，使材料在外部运动中承受了很大的液压，出现了气孔裂缝。断裂的主要原因是材料性能的下降，水泥安装过程中的操作和质量控制存在问题。②温度裂缝破坏温度差异的主要原因是混凝土材料的表面和内部温度之间存在明显的差异，这导致温度裂缝。例如，在具体材料的热处理中，材料的内部温度急剧上升，但该部分不能按时间分配，内部和外部的温度差大。同时，这种情况的主要原因是，水在铸造过程计划中的科学利用，以及材料本身是一个非常大的参数，不能消除过多的水温度参数，而是收集内部材料。材料这部分的水和热梯度的变化也会导致建筑物的倒塌。③裂缝调整地基为承台上部结构，局部基础承载力不均匀，但施工后不同部位的荷载差异较大，导致地基沉降不均匀。拉应力和剪应力：当拉应力和剪应力超过结构本身的拉应力和剪应力时，结构最薄弱的部位会产生裂缝，称为调整裂缝。这些裂缝多为常见裂缝，其位置与沉降方向一致。三、大体积混凝土裂缝产生的原因（一）水泥水热化的影响水泥在遇到水之后会发生一定的反应，这个反应会有很大的热量，这个热量就是大体积混凝土在于结构内部所产生的主要高温，实验中证实，最常见的硅酸盐水泥在遇到足够的水时每克就能有500J的热量。众所周知大体积混凝土的截面尺寸是比较大的以及它的散热性能不是特别好，如果不释放大量热量，混凝土内部的温度就会直线上升。根据这个值，水泥的水化温度会升高。水利工程的温度一般在15℃～25℃之间，这与建设工程和水电工程不同，一般情况下是在20℃一30℃左右。实际情况中所用的水泥的种类与用多少水泥产生的热量是不同的。如果所用的水泥硅酸三钙多的话，那么水泥水化所产生的热量就比较大，还有一种情况就是水泥水化所产生的热量会根据用的水泥多有更大的热量。（二）外界气温变化的影响外界温度对于正在施工过程中的大体积混凝土还是有很大的影响的。不言而喻，如果外界温度高的话，那么浇筑混凝土时它的温度也会高；如果是温度比较低的情况下，这就会非常容易产生内外温差变大，特别是在气温一下子降到很低，那么大体积混凝土的外部温度低，而大体积混凝土的内部温度高，这对于在施工中的大体积混凝土是有很大的危害。对于混凝土来说，它的内部温度主要是由水泥水化产生大量的热量与浇筑时受到外界高温等不同温度的之和，不同的是温度应力主要是由于温差造成结构不能伸缩所引起的，所以说温度应力是随着温差变动的，与此同时，大体积混凝土在高温的情况下是非常难散出热量的，一般情况下混凝土内部结构能达到60℃~65℃的高温，而且能够一段时间一直持续。针对这一问题，制定有效的温度调节方法，防止混凝土内外温差过大引起的温度应力显得尤为重要。（三）混凝土导热性能混凝土有一个非常差的特性，那就是它的导热性能非常低，对于刚浇筑的混凝土，它的抗拉强度不是特别强，而且弹性模量非常小，它不能抑制水泥水化热引起的温升，温度应力也很低。由于混凝土形成后期时间增长缓慢，弹性率越来越高，混凝土的内约束力也越来越大，形成了巨大的拉力。混凝土的抗拉能力大于抗拉强度，混凝土强度增加，导致混凝土开裂。（四）约束力的影响影响混凝土体积变化的因素很多，混凝土内外温度的升降是其中之一。进一步分析表明，制约效应是其根本原因。从约束的角度看，主要有两种约束条件，即内部约束和外部约束，它对混凝土结构的影响很大。内部约束主要是由于混凝土内部结构各部分的约束。外部约束是结构与外部结构之间的约束。外部约束可分为三种情况。这三种情况主要是结构性制约。混凝土结构的大型设施与基础设施紧密相连，因此混凝土结构的体积随着温度的变化而增大。在这个过程中，大体积混凝土结构的变形越大，外约束力越强。产生压力应力的原因很多，其中最重要的是体积过大。也就是说，这个阶段的压应力很小，经过一段时间后，大体积混凝土的内部温度会随着外部温度越来越近而升高，会产生巨大的拉力。如果大体积混凝土的抗拉强度不能抑制其抗拉强度，混凝土就会产生裂缝。（五）混凝土的收缩变形影响影响混凝土收缩变形的因素很多，主要有三个方面。也就是说，在浇筑过程中，当硬化混凝土的沉降变形、收缩变形与混凝土混合时，水泥就会收缩。1.沉缩变形混凝土的原材料主要由水泥、砂、石、水和外加剂组成。混凝土中的空气缓慢排出，混凝土中产生颗粒。这样，就会形成一个含水量较大的结构。粒子之间的摩擦力很小，粒子之间的摩擦力很小，因为它不能抵抗运动。另外，由于重力的影响大于摩擦力，各种颗粒慢慢下落。同时，粒子越来越近，间距越来越小。此时，混凝土中仍有大量水。受外界环境影响，大部分水分流失。因此，体积变得越来越小，以防止颗粒因水泥水化作用而滑动。上述两个原理称为沉缩变形。从表面上看，膨胀对混凝土的各项性能有很大的积极影响，这使得大体积混凝土具有更好的自我保护能力。但在实际情况下，有时会出现复杂的收缩，这对混凝土的危害很大，同时也会产生平行裂缝，无论是大体积混凝土还是普通混凝土，这种情况很多。2.干缩变形已经硬化的混凝土，混凝土内部还是有一定量的水分没有释放出来，长期的与外界环境接触，其水肯定会慢慢的被蒸发出来，必然会使混凝土的体积变小，这种情况就叫做干缩变形。在单位体积混凝土中，其发生变小的体积除以3就叫做干缩率。水分通常易在表面蒸发掉，在比较干燥的环境里，存在混凝土表面的水分会快速蒸发掉，表层以外的空气进到混凝土表面以内。表层以下一层的水分继续蒸发使在混凝土内部存在的水分逐步减少，并且混凝土内部的空气湿度显著提高。混凝土内部湿度较高的空气在与外界空气交换的过程中湿度逐步降低，在这种过程的反复进行中混凝土内部的水分不断减少，直至混凝土内部的蒸气压和表层以外的蒸气压平衡。混凝土在干缩和拉伸作用下产生的影响是同一数量等级的。在实际结构体中要正确的加以对待。防止结构物表面发生开裂亦或是结构物大面积开裂等问题。3.水泥的合缩水泥本身的化学物质和水混合时，有小部分水与之发生化合反应，但是其他的水分是被消耗掉了。所以，发生化学反应的水泥化合物和水分的体积总和必然是大于反应产物总体积的，这种过程导致体积减少称之为合缩。依照不同品种的水泥，成分和原料配量有所差异，其发生合缩的效果也有所不同。对此，在施工过程中，施工人员应根据不同的水泥要对混凝土进行不同的养护措施，防止混凝土表层开裂。4.混凝土的松弛、徐变混凝土在荷载的作用下，由于时间的慢慢增长导致发生一系列的变化称之为徐变变形。弹性、徐变这两种变形最终会导致大体积混凝土最终变形。引起结构开裂的原因有很多，其中之一即是徐变变形。在结构物能保持某种变形一直是固定值的时候，因为有了徐变变形，时间一长约束应力就会慢慢变小，对于这种情况叫做“应力松弛”。混凝土的松弛的大小是与混凝土的时间长短成反比的，混凝土的形成后的时间越短，由于徐变造成的松弛就会越大。徐变还能造成其他方面的的松弛，那就是温度应力的松弛，只不过，这个现象对混凝土有一定的保护作用，是防止混凝土开裂的。有利就有弊，徐变也会产生对混凝土开裂的其它应力，那就是异号应力。尤其是降温比升温要是快的话，这种情况就非常容易使混凝土产生裂缝。四、大体积混凝土裂缝控制措施（一）材料的选择与混凝土的配合比合理的筛选材料和利用混凝土的配合比是为了让其有更小的抗裂能力，即使其抗拉的强度变的更大、热强比更小等。需要注意以下几个方面：1.水泥的用料混凝土着重注意其抗裂能力和承受高强与低热的性能。通常将适量的粉煤灰加入到硅酸盐水泥内部。对混凝土的外部不仅要求其抗裂性能，还考虑其耐腐蚀性，高强度等，所以通常选择高标号的硅酸盐水泥。2.添加适量的添加剂添加剂的种类有膨胀剂、减水剂等。其中用的最为广泛的是减水剂，它的主要作用是减水与增塑。添加减水剂后能大大的减少水的用量、水泥的用量，节约成本，减少资源浪费。膨胀剂的作用是使混凝土发生膨胀，来保证混凝土内部的平衡状态从而减少裂缝的产生。同时，在钢筋配备足量的前提下，混凝土需要有一定的内部压力，这也需要有混凝土的膨胀来平衡。以此来保证平衡温度产生的影响，获得了其防渗透和抗开裂的作用。3.合理的使用混凝土的配合比把关好砂石和骨料其中的泥沙含量，在确保其强度的前提条件下，尽可能的减少水泥的用量并且减少混凝土的绝热与温升。（二）配筋的选用钢筋是钢筋混泥土内部拉应力的主要承担对象，然而，其受大体积混凝土温度的影响不大。因此，配筋的选用可以直接控制裂缝的发生和扩张，是裂缝产生大大减少，将一些尺度较大的裂缝改变成尺寸较小的裂缝。以此来降低因为混凝土的开裂而产生的不良影响。多项调查结果体现，加强混凝土最大强度的方法主要是加大钢筋的配比。（三）改进混凝土搅拌及浇筑施工技术对于大体积混凝凝土而言，在施工过程中浇筑的面积比较大，这就急需要有振捣技术。大体积混凝土对于一般混凝土而言，在浇筑的工程中更能够发生一种比较严重的情况，那就是会有倾斜面。此时就会凸显出振捣的重要性了，振捣过后就能使混凝土裂缝少产生很少，提高其质量。而且在搅拌过程中可以加一些砂浆与裹石，这些工作可以增强其结构的强度，还可以节省一小部分的原材料，同时也能使水泥水化产生的热量减少。针对于大体积混凝土，减少其内部温度与外部温度相差比较大的措施有很多种，其中最主要的一种方法是分块浇筑法。其方法还能够分成水平分段与竖向分层这两种浇筑。在大体积混凝凝土的施工过程中一定要把握好施工的时间，各个施工步骤中间不能时间一定要控制到位，时间太长或者时间太短都会产生一定的影响使大体积混凝土开裂。（四）加强混凝土的保温养护对于施工结束的混凝土，其抗拉强度是非常小的，而且还阻挡不住其的变形，如果保湿与保温的措施做不到位的话，混凝土的外部非常容易产生不利于混凝土的裂缝。混凝土的保温最主要就是为了缩小内部结构温度与外部结构温度差的。使混凝土减少裂缝的产生。不管处于任何环境下施工，施工完的混凝土表面都得进行合理的保温措施。保温措施有很多，最有效的一种措施就是覆盖保温层。而且保温层还有助于混凝土的保湿，保湿对于混凝凝土的质量有非常大的影响，能尽大可能的减少裂缝的产生，混凝土的保湿有很多作用，最显著的就是能够提高其抗裂性能（五）降低混凝土温度差浇筑大体积混凝土时，应避免高温天气。夏季施工时，骨料可提前冷却。搅拌混凝土时，可使用低温水或冰水。运输混凝土时应设置遮阳设施，在配套费的设计中，加入适量舒缓高效的还原剂，改善和加强模内通风，使模内温度在合理范围内。夏季避免阳光直射，冬季应采取保温措施。混凝土保护必须延长时间，掌握混凝土的冷却时间，调整混凝土的冷却速度，“应力松弛效应”对混凝土的质量起着非常重要的作用，因此混凝土的“应力”对混凝土的质量起着非常重要的作用，有必要利用混凝土的“应力松弛效应”。在施工过程中建立一个检测温度的系统，针对于结果调整养护措施，随时知道其内部结构发生的温度变化。在混凝土的浇筑过程中，必须要有科学的施工方法，一定要保证产生裂缝不是由于施工方施工造成的。施工完毕后，应重新回填混凝土，以防混凝土温差过大时长时间暴露在混凝土侧面而产生裂缝。对于厚板承台等构件，应提前在混凝土上填塞管道，做好水冷散热工作。结论在建筑行业中，混凝土的应用非常广泛，小到普通的小工程，大至上百楼的高楼大厦，混凝土都发挥着举足轻重的作用。大体积混凝土由于其施工条件更为苛刻，对于施工技术要求更为研究，因此需要格外注意。另外大体积混凝土施工裂缝现象也