大体积混凝土施工方法

史艳萍

（中铁三局建安公司，山西 太原 030006）

大体积混凝土施工方法

史艳萍

（中铁三局建安公司，山西 太原 030006）

大体积混凝土工程由于结构截面大，所以内部水化热积聚不易散发，外部则散热较快，很容易由于温度的不均衡分布产生应力，故而产生温度裂缝。文章详细地介绍了大体积混凝土产生裂缝的机理，并从材料、设计、施工方面提出控制手段，引用具体实例进行论证。

大体积混凝土；裂缝；温差

近几年来，全国各地工程规模日趋扩大，结构形式日益复杂，工业与民用建筑中对大体积混凝土需求越来越多。由于其体积大、表面小，水泥水化热释放比较集中，内部温度升高比较快，当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。

大体积混凝土一般是指实体截面最小尺寸大于或等于1 m的混凝土构件。

1 大体积混凝土裂缝类型及裂缝产生原因分析

大体积混凝土结构裂缝主要包括干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝、安定性裂缝、温差裂缝、碳化收缩裂缝等。

1.1 干燥收缩裂缝

混凝土在逐渐散热和硬化过程中会导致其体积的收缩，对于大体积混凝土，这种收缩更加明显。如果混凝土的收缩受到外界的约束，就会在混凝土体内产生相应的收缩应力，当产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。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。

1.2 塑性收缩裂缝

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。

1.3 温差裂缝

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。温差的产生主要有3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三天。

第二种是在拆模前后，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3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。

1.4 安定性裂缝

安定性裂缝表现为龟裂，主要是由于水泥安定性不合格而引起。

2 裂缝控制手段

要避免混凝土裂缝的产生需从材料、设计、施工上来进行控制。

2.1 材料控制

（1）水泥：使用水化热较低的水泥以及尽量降低单位水泥用量；水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，普通混凝土内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～7天。

（2）掺合料和外加剂：在混凝土中掺入水泥用量0.25%的减水剂，可同时减少10%的水泥用量，从而降低水化热的产生；在混凝土中掺入粉煤灰，不仅可代替水泥用量，而且可大大改善混凝土的可泵性和工作性，从而降低水化热的产生；在混凝土中掺入膨胀剂，混凝土在硬化过程中产生体积膨胀，可以部分或全部补偿硬化过程中冷缩和干缩，减免混凝土的开裂。

（3）粗细骨料：在钢筋间距和泵车输送管的允许下，尽量选用粒径大的骨料，一般中、粗砂比使用细砂每立方米混凝土减少用水量20～25 kg左右，水泥相应也减少28～35 kg，从而降低混凝土的干缩；还有条件允许的情况下，可以采用设计毛石大体积混凝土基础。

（4）石子级配：石子级配对节约水泥及保证具有良好的和易性关系很大，大体积混凝土宜采用连续级配。

（5）水：水源对大体积混凝土的影响主要是在搅拌温度控制上，大体积混凝土搅拌时必要时采用冰水混合搅拌，以降低混凝土入模温度。

2.2 设计控制

（1）合理的平立面设计：采用合理的平立面设计，避免截面突变，从而减小约束应力。

（2）合理使用钢筋：合理布置分布钢筋，尽量采用小直径，密间距。全截面配筋率不小于0.3%，应在0.3%～0.5%之间。

（3）混凝土的选定：避免采用高强混凝土，尽可能选用中、低强度的混凝土。

（4）设置滑动层：考虑到基础同时受到地基和桩基的约束，在基础的下底面设置滑动层来减小其约束，降低混凝土内部的约束应力。

2.3 施工控制

（1）混凝土的供料：为使混凝土浇筑工作顺利进行,必须根据混凝土方量计算确定泵车台数及搅拌站生产能力,在浇筑前，搅拌站配备足够的原料，特别是水泥的备料，确保同一厂家、同一批次，符合同一混凝土配比的水泥，必要时准备2～3个搅拌站同时备料。

（2）混凝土的运料：为使混凝土的运输不至于影响混凝土的浇筑，车行路线必须要提前考察，特别是在大中城市，对于堵车、限行等必须提前预控。

（3）混凝土的浇筑：大体积混凝土浇筑主要有3种方式：其一，分层平行推进；其二，分层斜面推进；其三，分层交错推进方式。需要根据混凝土浇筑量、构件形式、混凝土浇筑方式等进行确认。分层浇筑可以增大散热面积，保证施工质量。

（4）混凝土的振捣：实行快插慢拔、分层振捣的振捣方法。振捣上一层时插入下一层混凝土5 cm以消除两层间的接缝。通过二次振捣可以使混凝土更加密实，对提高混凝土的抗拉能力很有力。

（5）混凝土的收压：在混凝土初凝之前二次用力搓平并将表面拉毛，拉毛必须保证纹路均匀顺直。条件允许时最好采用滚筒碾压数遍，并用木蟹打磨压实,以闭合收缩裂缝。

（6）混凝土的养护：混凝土浇筑后，及时进行养护，以通过降低混凝土内外温度差和减慢降温速度来达到降低块体自约束应力和提高混凝土抗拉强度，以承受外约束应力时的抗裂能力。

（7）混凝土的监测：混凝土浇筑前，在混凝土内部布设传感器或设置温度测量孔，使内外温度直接显示出来，方便将内外温差控制在25℃以内。

（8）混凝土的内部降温：在混凝土内部敷设循环冷却水管以降低混凝土内部温度。

（9）混凝土的蓄热养护：混凝土浇筑完成后，可以采用草帘被或水进行蓄热，以限制混凝土表面的温度散发过快造成温度裂缝，使内外温差控制在25℃以内。

（10）浇筑温度：大体积混凝土浇筑宜避开炎热的夏季，这样可有利于减小温差，进而减小温度应力。

3 裂缝控制案例

3.1 工程概况

本工程为大唐奥林匹克花园11#楼，24层，位于迎泽大街南侧。筏板基础部分最大厚度为1 500 mm，混凝土采用C40S8防水混凝土。

本工程全部采用商品混凝土，根据结构特点及混凝土工程量分布，结合拖式泵的输送能力，混凝土浇筑主要采用拖式泵和汽车泵配合完成，泵管用架子管顶牢并加固，并由塔吊配合找平。

因现场场地狭小，混凝土罐车在现场内不能错车及停滞时间过长，所以，在混凝土浇筑施工时，需派专人负责疏导车辆进出场，保证混凝土连续浇筑。

施工中从商品混凝土的原材料、配合比、水灰比、和易性、坍落度、运输、浇筑、振捣、养护到施工缝处理等各个程序入手，严格按照施工规范要求操作，以确保混凝土施工质量。

混凝土施工采取散热、保温及温度监测等相应措施以控制混凝土温升和温降速度，避免底板出现温度裂缝和较强温度应力。

3.2 控制手段

3.2.1 混凝土原材料预控

混凝土所使用的原材料水泥必须有产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告，必须符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》中的要求。底板混凝土使用的水泥强度等级不应低于42.5MPa；同时由于设计对耐久性的要求：基础部分的砼最小水泥用量为275 kg/m3，最大水灰比为0.55，最大氯离子含量为0.2%，最大碱含量为3.0 kg/m3。选用高标号普通硅酸盐水泥（P.O42.5），质量符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》。

混凝土中掺用的粉煤灰的级别不应低于二级，质量应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的规定。掺合料的掺量应通过试验确定，掺量不宜大于20%。

石子优先选用抗压强度高的粗骨料，粒径5～40 mm，泵送时其最大粒径应为输送管径的1/4，其他要求应符合国家现行标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》的规定，石子含泥量小于1%。

砂宜采用中粗砂，其他要求应符合国家现行标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》的规定。宜使用饮用水拌制混凝土，并符合国家现行标准《混凝土拌合用水》的规定标准。

加入缓凝型复合高效减水剂，延长水化热释放时间，降低水泥用量，减低混凝土的峰值温度及延缓峰值出现；同时应添加UEA建设部认可的砼膨胀剂，并应由生产厂家作技术质量保证，添加剂量应由设计单位和生产厂家的技术人员共同商定，且须有该生产厂家的技术人员指导施工。

3.2.2 浇筑和振捣要求

每一流水段内混凝土连续浇筑，如必须间隔，间隔时间尽量缩短，并在下层混凝土初凝前将上层混凝土浇筑完毕。

浇筑混凝土时为防止混凝土分层离析，混凝土由料斗、泵管内卸出时，其自由倾浇高度不得超过2 m，超过时采用串筒或斜槽下落，出料管口至浇筑层的倾斜自由高度不应大于1.5 m，混凝土浇筑时不得直接冲击模板。浇筑混凝土时设专人看模，经常观察模板、支架、钢筋、预埋件、预留孔洞、钢筋保护层的情况，当发生变形移位时立即停止浇筑，并在已浇筑的混凝土初凝前修整完好。

使用30或50棒插入式振捣棒要快插慢拔，插点呈梅花形布置，按顺序进行，不得遗漏。移动间距不大于振捣棒作用半径的1.5倍，振捣时间以混凝土表面出现浮浆及不出现气泡、下沉为宜，实行快插慢拔、分层振捣的振捣方法。振捣上一层时插入下一层混凝土5 cm以消除两层间的接缝。

3.2.3 混凝土浇筑

混凝土浇筑采用分层分段滚浆浇注、推进施工，底板振捣从一侧开始，成阶梯状往前推进，阶梯设置长度不得大于5 000 mm，分层推进浇筑厚度400～500 mm，分别同步加以振捣密实，先将集水坑底部浇筑到比集水坑模板下口高50～100 mm，然后浇筑平板，斜面由泵送混凝土自然流淌而成，坡度控制在1∶5左右。在坑底混凝土初凝之前浇筑坑侧，坑侧浇筑时四周均匀布料，避免因混凝土从一侧挤压导致集水坑模板或钢筋移位。

混凝土初凝时间不小于8 h（在商品混凝土供应合同中明确），在下层混凝土初凝前1 h内必须将上层混凝土浇筑完毕。混凝土浇筑方向按照先施工深基础底板，后施工浅基础的原则。

混凝土浇筑产生的泌水容易使混凝土表面水泥砂浆层过厚，致使混凝土强度不均产生收缩裂缝；浇筑过程及时处理掉，施工时通过后浇带处的钢筋与模板之间的缝隙将泌水排至后浇带，泌水沿后浇带排至集水井内，用水泵抽走。

基坑四周防水导墙混凝土用铁锹铲入模板内，不得直接用泵管放料。泵车送料速度须以施工操作面的需求速度随时加以调整，另一面严格控制混凝土入模温度，尽可能降低最高温升值。

每台输送泵不少于2台振捣器，及时将输送到基坑的混凝土振捣密实，不得漏振、过振。

混凝土浇筑标高拉线控制，用4 m刮杠刮平大面，用木抹子搓抹平整，在混凝土初凝之前二次用力搓平并将表面拉毛，拉毛必须保证纹路均匀顺直。

3.2.4 温度测试

防止大体积混凝土裂缝的主要措施是减少温度梯度和湿度梯度，加强测温、养护工作，应加强测温和温度监测与管理，实行信息化控制，随时控制混凝土内的温度变化，内外温差控制在25℃以内，及时调整保温和养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度梯度不致过大，以有效控制有害裂缝的出现。

根据混凝土温度应力和收缩应力的分析，采用电子测温仪测控温度，具体做法是预埋测温探头进行测温，测温探头的位置具有代表性，同时根据温度对称分布的特点，按浇筑高度，分布在底、中、表面，按平面尺寸分边缘和中间两种，对基础底板布点测温，每段基础底板设置5个测温点，测温点距边角和表面150 mm，控制指标如下：

基面温差和混凝土中心温差均控制在20℃以内；混凝土内外温差不大于25℃；降温速度不大于1.5～2℃/d；控制混凝土出罐和入模温度；如若混凝土的内外温差不满足要求，必须及时增加覆盖层数，防止混凝土“感冒”并产生裂缝。

3.2.5 混凝土养护

混凝土浇筑后，及时进行养护，以通过降低混凝土内外温度差和减慢降温速度来达到降低块体自约束应力和提高混凝土抗拉强度，以承受外约束应力时的抗裂能力。

混凝土养护采用一层塑料薄膜上加两层草帘子，防止混凝土脱水龟裂，同时在现场另准备一层塑料薄膜和一层草帘子，据测温记录确定是否需盖草帘子，当发现温差超出规定值时，及时加盖养护，依据现场测温结果，必要时采取蓄水方式进行保温养护。

底板大体积混凝土在浇筑完毕12 h内，开始进行养护，当日平均大气温度超过+5℃时，采取浇水或保温养护，低于+5℃时不得浇水。养护期限根据混凝土测温记录确定。

4 结束语

通过精心策划，严格管理，合理控制施工质量，对该工程的大体积砼浇筑成形后进行实体检测，未发生影响工程质量的问题，取得较为明显的施工效果。大体积混凝土施工质量的好坏，最重要的准备工作，从设计、原材料、搅拌、运输、浇筑、振捣、养护、测温等过程进行预控制，提前进行混凝土配比的确定、浇筑前热功计算、编制合理的实施计划以及浇筑后裂缝控制计算、保温材料的选择及厚度计算都对混凝土的最终质量有着重要作用，是不能被忽略的。因而，在大体积混凝土的施工过程中，大体积混凝土施工方案的成功与否，将直接影响大体积混凝土施工质量。

建筑工程质量受到施工过程中各个环节的影响，整个施工阶段的工作要求各方人员积极配合，认真研究分析，做好事前控制、事中控制和事后控制，针对质量影响因素，积极采取控制措施，加强预控，以不断提高企业管理人员的综合素质，适应不断变化的建筑市场。

Mass Concrete Job Practice

Shi Yanping

Because the mass concrete project the structure section is big,therefore the internal hydration heat agglomeration is not easytosend out,the outside,then radiates quickly,very easy,because the temperature is imbalanced distributes has the stress,therefore produces the temperature crack.This article introduced in detail the great volume coagulation local product seams the mechanism,and fromthe material,the design,the construction aspect proposes the control method,the quotation concrete example carries on the proof.

mass concrete;crack;temperature difference

TU37

A

1000-8136(2011)05-0054-03