大体积混凝土施工技术探讨

王振博

摘要：在土建工程中，随着工程技术的发展，混凝土结构越来越趋于大型化，施工的速度也越来越快。由于混凝土施工体量的加大，浇筑过程中，水泥水化热使内部温度急剧上升很容易造成混凝土开裂。大体积混凝土施工中出现的问题，不是力学上的结构强度问题，而是混凝土温度升高与降低引起的温差裂缝的控制问题。一旦混凝土出现裂缝，结构的诸多提高耐久性和防腐蚀措施都将失去作用。因而本文从大体积混凝土的裂缝起因及质量要求入手，以其在基础底板和设备基础施工中的具体应用详细介绍大体积混凝土的施工技术。

关键词：大体积混凝土、施工技术

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1、概述

目前，大体积混凝土还没有一个确切的定义。根据日本建筑学会标准的定义，结构断面最小尺寸在80cm以上、水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土称为大体积混凝土。按此规定，建筑工程中的大体积混凝土，常见的部位有三个：一是高层建筑中的厚大的桩基承台或基础底板；二是工业建筑中大型的设备基础；三是高层建筑的转换层的梁或板。大体积钢筋混凝土具有结构厚、体形大、施工条件复杂和技术要求高等特点。除了要满足刚度、强度和耐久性的要求以外，最突出的问题就是如何控制由于温度的变化而引起的混凝土开裂。裂缝的出现，不是因为强度不够，而是因体积大，在水化过程中水化热产生的温度应力与大体积混凝土收缩而产生的收缩应力共同作用下产生的。作为施工的工程技术人员，要了解大体积混凝土中由于温度的变化而引起裂缝的出现；在施工中对温度应进行监测，采取措施，降低混凝土内部的最高温度和减小内外温差。

2、大体积混凝土的裂缝起因及质量要求

总的来讲，钢筋混凝土结构出现裂缝，原因不外乎两类：第一，由于荷载的作用，结构的强度、刚度或稳定性不够时而出现裂缝；第二由于温度、收缩、不均匀沉降等而引起裂缝。大体积混凝土产生裂缝，属于第二类原因。

2.1、裂缝起因分析

1)由于混凝土的收缩而产生的裂缝混凝土的收缩，主要是：①碳化过程中的收缩。②当混凝土在凝固过程中，内部的水被蒸发而产生的干燥收缩。

2)由于水化热所产生的裂缝浇筑混凝土时，就有一定的温度，加上混凝土中的水泥与水进行水化作用产生的水化热，这两种温度为混凝土内部的最高温度，与外界环境存在着温差，在降温过程中，产生拉应力，而引起混凝土开裂。

3)大体积混凝土结构上都承受有巨大的荷载，整体性要求较高，往往不允许留施工缝，要求一次连续浇筑完毕。另外，大体积混凝土结构浇筑后水泥的水化热量大，由于混凝土体积大，热传导性差，水化热聚积在内部不易散发，混凝土内部温度显著升高(水化热可使中心处的温度达到60-70℃)，而表面散热较快，这样形成较大的内外温差，内部产生压应力，而表面产生拉应力，当内外温差大于25℃时，则在混凝土表面产生裂纹；在混凝土内部逐渐散热冷却产生收缩时，由于受到基底或已浇筑的混凝土约束，接触处将产生很大的拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，与约束接触处会产生裂缝，甚至会贯穿整个混凝土块体，这些都成为混凝土严重的质量隐患。

2.2、质量要求

在浇筑大体积混凝土时的质量要求，除了达到饱满密实、强度合格和尺寸符合要求之外，还应防止裂缝的出现。其具体做法就是尽量减少混凝土实体的内外温差。具体要求是：①混凝土内部和外部的温差不应超过25℃；②混凝土的温度陡降不应大于10℃。一般来说，大体积混凝土施工的时间应尽可能安排在外界气温在20～30℃的季节中进行，使内外温差比较接近，以减少技术措施的费用，也能避免温差裂缝的出现。

3、大体积混凝土施工技术

下面参照上述大体积混凝土的裂缝起因及质量要求，以其在基础底板和设备基础施工中的应用具体介绍大体积混凝土的施工技术。

3.1、浇筑方法

基础底板是高层建筑的承重基础，其特点是整体性要求高，混凝土质量要求密实均匀，施工工艺上应做到分层浇筑、分层捣实，但又必须保证上下层混凝土在初凝之前结合好，不致形成施工缝。设备基础也有同样的要求，但外形较为复杂，预埋件及地脚螺栓预留孔较多。如要保证混凝土的整体性，则要保证使每一浇筑层在初凝前就被上一层混凝土覆盖并捣实成为整体。

3.1.1、施工方案

大体积混凝土基础底板工程，其施工方案一般分为全面分层、分段分层和斜面分层三种，根据结构物的具体尺寸、捣实方法和混凝土供应能力，通过计算选择浇筑方案。

(1)全面分层浇筑，即平面不分段，厚度需分层的浇筑方法。适用于平面尺寸不大的设备基础或房屋的基础底板。

(2)分段分层浇筑，即是将平面分为若干段，厚度分为若干层浇筑的方法。适用于面积较大，或工作面较长或分组两端对称同时作业的基础底板。

(3)斜面分层浇筑。现代大型工程施工，多采用泵送混凝土，也多采用斜面分层浇筑。由于来料快、坍落度大，当浇筑厚度较大时，斜面不易控制，形成斜面过陡，粗粒骨料易下坠，拌和物出现离析，混凝土底板容易出现烂根现象。因此，斜面比例应有一定的控制。《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》提出，可以利用混凝土自然流淌形成的斜坡，采用薄层浇筑。据各方面的经验和资料，所形成斜坡宜为1：6-1：8，其水平角约为7°-9°；分层厚度应薄，以来料的快慢考虑，控制在300mm以内。注意振捣，但不应过分振捣，否则导致离析。3.1.2、浇筑工艺

(1)混凝土供应量可按布料、振捣能力安排；或按供应量安排布料和振捣人员的数量。不应超速供应，打乱计划，影响质量。

(2)浇筑前应先对冷却水管试水压及流量。一保不渗漏，二看流量，计划冷却时间。

(3)无论采用何种方案浇筑，布料时必须采用移动布料，一是避免离析，二是避免拌和物成堆，以致转运耗工费时。

(4)布料厚度，根据振动器性能考虑，如用插人式振动器，其厚度应小于400mm，或小于振动器棒长的3/4。并保证振动棒能插人下层混凝土中振捣。也可以按拌和物的粗骨料粒径、坍落度大小及每层厚度，选用振动器。如工程较大，可选用直联式振动器或组合式振动器。

(5)布料层距(台阶式水平距离)应不少于1m。

(6)采用吊罐、串筒或溜槽布料时，上一层应在下一层开始初凝，但未超过规定的时效内浇筑。

(7)采用泵送布料，先远后近，其厚度及水平角度应符合上述施工方案中的要求。布料时布料口应垂直向下，防止混凝土突然冲出将钢筋向前推移，并保证保护层的厚度。

(8)操作振动器时，注意勿触动钢筋骨架及预埋的冷却水管等预埋件。插入式振动器可以从钢筋网的空位中插人。

(9)如表面某点出现砂浆窝或石子窝，可先将窝内的净砂浆或净石子取出，用脚底或振动器或搓板从窝的外围将混凝土压送填补。因系同时搅拌，其黏聚性较从别处取料的好。

(10)大体积混凝土，尤其是泵送混凝土，必然有泌水流出。做基础垫层时，应将垫层面做成带有1‰一2‰的坡度斜向后浇带或两侧，同时在侧模板开若干孔引水，以便将泌水引至后浇带及两侧排水沟，再行引出场外。

(11)大体积混凝土上表面如有小洼聚集泌水，可用吸水筒将水吸去。(12)上表面在浇筑完成后应进行二次或三次抹面工作，可消除表面微细裂缝。

3.2、后浇带

当一些较长(一般为40m以上)的箱形基础或设备基础不能设置沉降缝或伸缩缝时，通常采用后浇筑带(或称为特殊施工缝)代替。后浇带是在大体积混凝土基础中预留的一条后浇的施工缝，它将整块大体积混凝土分成两块或若干块浇筑，待所浇筑的混凝土经一段时间的养护干缩、原部位混凝土的收缩或沉陷变化基本稳定后，再在预留的后浇带中浇筑补偿收缩混凝土，使分块的混凝土连成一个整体。

4、结语

总之，大体积混凝土具有结构厚、体形大、施工条件复杂和技术要求高等特点。因而在工程实践中，不断加强和深化对大体积混凝土施工技术探讨具有非常重要的现实意义。

参考文献：

[1]王华生，现代混凝土施工技术，机械工业出版社,2008.01.

[2]史美东，混凝土应用技术，中国建材工业出版社,2007.08.

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