大体积混凝土施工技术研究

姜有泉

摘要：本文作者主要介绍了大体积混凝土施工中所容易出现的问题，并且阐述了相应的温度控制措施。

关键词：大体积混凝土；施工技术；研究

Abstract: In this paper, the author mainly introduces the easy problems in the large volume concrete construction, and expounds the corresponding temperature control measures.

Key words: mass concrete; construction technology; research

中图分类号：TU7文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

大体积混凝土与一般混凝土的最大区别就是一旦大体积混凝土施工过程中出现质量问题，不满足设计要求需要返工时将浪费大量财物，且工期不允许，将对工程造成很大影响。应此，应充分做好大体积混凝土施工的前期准备工作及大体积混凝土的浇筑、运输、振岛、泌水及表面处理、养护、测温及温控措施等施工要点的全过程控制，确保大体积混凝土的浇筑质量。

1 施工过程中存在的问题

大体积混凝土由于本身的截面尺寸比较大，因此由于外载荷或者次应力的作用而引起裂缝的可能性比较小。在混凝土的硬化期间，混凝土本身会产生一个收缩的作用，而水泥水化过程中出释放水化热，产生温度变化，这种变化与混凝土收缩共同作用就会产生温度应力以及收缩应力，这种应力往往会致使混凝土结构出现裂缝。大体积混凝土产生裂缝的主要原因：

1.1 设计、施工不当

对于一些应力集中的位置，比如截面突变位置或者转角部位，对这些特殊位置的设计存在缺陷；还有就是对外约束（如基础）形式的处理不合理。施工过程中混凝土的配合比设计不当可能会导致混凝土收缩变形大、绝热温升值太高以及抗拉强度低等。此外施工、养护工艺不到位等，这些都有可能造成大体积混凝土产生裂缝。

1.2 水泥水化热的影响

大体积混凝土浇筑后，水泥的水化过程会产生大量的水化热，这些热量会造成混凝土的内部温度不断上升，而且大体积混凝土的体积大，这样就会造成聚积在内部的水化热很难及时的散发，这样就会形成中心温度高、表面温度低的情况。结合传热学和力学我们可以得到，这样温度内高外低的情况会使混凝土的内部产生压应力，表面产生拉应力，而且当这个拉应力大于混凝土的抗拉强度的时候，表面就会产生裂缝。

1.3 混凝土收缩变形的影响

混凝土在散热及硬化过程当中其本身体积会收缩，而混凝土的收缩肯定会受到外界约束的影响，这样就会在混凝土的内部产生一定的收缩应力。当这种收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土中就会产生收缩裂缝。混凝土的收缩变形主要包括五种：凝缩变形、自生收缩变形、干燥收缩变形、冷缩变形以及碳化收缩变形。收缩应力跟收缩变形相关，收缩变形越大，分布越不均匀，则产生的应力也就越大，也就更容易产生裂缝。

1.4 约束条件的影响

混凝土结构在变形的过程中必然会受到约束作用，阻碍其变形，并且产生拉应力。这种约束作用分为两种：外约束及内约束。外约束指的是结构的边界条件，比如基础等外界因素对结构变形的约束。内约束指的是内部非均匀温度及收缩温度，各质点不均匀变形而产生的约束。

2 施工及温度控制

由于温差的作用，裂缝的产生是必然的。但是如果在设计、材料、施工、温度控制等方面精心的选择，进行严格的控制，采取相应的技术措施，从而最大可能的降低混凝土内表温差，这样就能够有效地减少裂缝的产生。

2.1 温度控制的本质及目标

温度控制的本质是控制大体积混凝土结构的拉应力小于混凝土的抗拉强度。其最终目标就是能够控制大体积混凝土内部的温度场变化，使其按照预定的发展。具体是：降低混凝土内部核心的最高温度；降低混凝土内外温差，使其控制在允许的范围内，温度分布尽量保持均匀；控制好基础温差，防止收缩变形的产生；控制层间温差，防止层间裂缝的产生；控制好混凝土的降温速率，防止冷击。

2.2 设计措施

随着高层建筑物的不断出现，对大体积混凝土的要求也越来越高，而设计强度的提高、水泥用量加大必然会造成混凝土水化热的升高，而混凝土的内外温差一般不要超过30℃，因此大体积混凝土的强度等级一般在C20-C30的范围之间选用。在保证混凝土能够具有良好工作性能的前提下，尽量降低混凝土的单位用水量。在大体积混凝土与垫层之间设置一定厚度的滑动层，在垂直面及键槽部位设置缓冲层来消除嵌固作用，从而释放约束应力。

2.3 材料控制

混凝土的热量主要是来自于水泥的水化热，所以应该优先考虑地水化热的水泥，而且对水泥的用量也要控制在380kg/m3。选取骨料时尽量选择线膨胀系数小的，形状最好类似于碎石，而且粒径要大一些。选用优质粉煤灰作为添加料来降低水化热，掺量要高于20%。选用高效减水剂、膨胀剂作为外加剂用以改善混凝土的工作性能，减少单位用水量以及胶凝材料的使用量，从而提高混凝土的抗裂性、防水性及整体强度。

2.4 温度控制

2.4.1 降低浇筑温度

混凝土的浇筑温度不能过高，一般不要超过28℃。而且对于石子和黄砂要防止阳光直射，采取进棚等方式处理。当外界温度较高的时候，要给石子进行浇水来降低其温度。施工中也要严把质量关，不采用刚出厂的散装的水泥；还要尽可能的缩短从搅拌站到入模的时间，精简工序；为了降温，混凝土的输送泵上还要设置遮阳泵，用湿麻袋覆盖泵管。

2.4.2 水管冷却

虽然施工中采取分块浇筑的工艺，但是由于大体积混凝土的体积过于庞大，如果没有人工冷却的措施，那么其天然冷却的过程却很缓慢，一般需要几年甚至几十年的时间。所以为了加快工程的施工进度，通常会同时通过人工冷却的方式来降低水化热温升，降低基础问出温差，从而可以有效的控制温度应力，防止裂缝的产生。在一般的大体积混凝土施工中，经常采用冷水水管的方法来进行人工降温。

水管冷却过程一般可以分为一期冷却、二期冷却。一期冷却时指在混凝土刚刚浇筑完或者正在进行浇筑的时候来进行，消弱水化热温升。二期冷却指的是在后浇带浇筑前进行，其主要目的是将混凝土的温度降低至稳定的温度。有时候还会有三期冷却，即入冬前进行一次中期冷却，以此来减少可能会产生的过大的温度应力。

2.4.3 温度监测

对大体积混凝土进行温控计算，指的是理论上掌握其内部温度应力的变化规律。当然实际施工中肯定会存在一定的差异。因此这就需要对施工过程进行监测，并且将监测的结果随时与理论计算的结果进行比较分析，及时采取相应措施避免温度裂缝的产生。

3 结束语

近年来，我国的城市化建设进程也得到了快速的发展，一些高层建筑项目也逐渐的增多，大体积混凝土施工已经是屡见不鲜。大体积混凝土结构是指最小断面厚度等于或者大于0.8m的混凝土结构。比如一些高层建筑中的筏式基础或者箱形基础、工业建筑中的大型设备基础等，都是大体积混凝土。大体积混凝土都具有共同的特点，体积大、结构厚、混凝土数量多、整体性要求高，而且施工条件复杂，对施工的技术要求也高。技术要求高体现在除了满足规定的强度、刚度、耐久性及整体性等之外，还要处理好如何防止有害裂缝的产生问题。

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