大体积混凝土施工

为防止混凝土中胶凝材料水化热引起的温度变化和收缩导致有害裂缝的产生，大体积混凝土施工时应采取有效措施控制混凝土的水化热温度。

GB50496—2009《大体积混凝土施工规范》规定：大体积混凝土，即混凝土结构物实体最小几何尺寸≮1m的大体量混凝土或预计会因水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。由此看来，尺寸和温度是界定大体积混凝土的关键因素。以中新天津生态城中生大道跨蓟运河故道桥梁工程为例，此项目主桥5#～9#墩承台最小几何尺寸为3m、墩柱最小几何尺寸为3.5 m，均为大体积混凝土施工。下面主要介绍本工程大体积混凝土浇筑时控制混凝土水化热温度的措施。

1 大体积混凝土的材料、配比、制备及运输

大体积混凝土配合比的设计除应符合工程设计所规定的强度等级、耐久性、抗渗性和体积稳定性等要求外，尚应符合大体积混凝土施工工艺特性的要求并应符合合理使用材料、减少水泥用量、降低混凝土绝热温升值的要求。

大体积混凝土的制备和运输，除应符合设计混凝土强度等级的要求外，尚应根据预拌混凝土运输距离、运输设备、供应能力、材料批次、环境温度等调整预拌混凝土的有关参数。

1.1 原材料

本工程承台、墩柱混凝土由A、B两个搅拌站供应。

1.1.1 水泥的选择

A、B两个搅拌站供应混凝土选用P.O42.5硅酸盐水泥，由唐山冀东水泥厂生产。所用水泥应满足下列规定：

1）所用水泥应符合GB 175—92《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》的有关规定，当采用其他品种时，其性能指标必须符合国家现行有关标准的规定；

2）选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，大体积混凝土施工所用水泥3 d水化热≯240 kJ/kg，7 d的水化热≯270 kJ/kg。

3）当混凝土有抗渗指标要求时，所用水泥的铝酸三钙含量≯8%；

4）所用水泥在搅拌站的入机温度≯60℃。

水泥进场时应对水泥品种、强度等级、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查并应对其强度、安定性、凝结时间、水化热等性能指标及其他必要的性能指标进行复检。

1.1.2 骨料的选择

A、B两个搅拌站供应混凝土选用的细骨料为中砂，产地均为辽宁绥中，细度模数为2.7；粗骨料为碎石，产地均为河北玉田，最大粒径为25mm。所用骨料应满足下列规定：

1）骨料的选择应符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的有关规定。

2）细骨料宜采用中砂，其细度模数宜＞2.3，含泥量≯3%；

3）粗骨料宜选用粒径5～31.5mm并连续级配，含泥量≯1%；

4）应选用非碱活性的粗骨料。

1.1.3 掺和料的选择

A站供应的混凝土掺和料为矿渣粉，品种为S95级，生产厂家为唐山汉丰；其中B站供应的混凝土掺和料为矿渣粉和粉煤灰，其中矿渣粉品种为S95级，生产厂家为新泰环保，粉煤灰为Ⅱ级，生产厂家为天津大沽化工厂。

所用粉煤灰和粒化高炉矿渣粉，其质量应符合GB 1956—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》和GB/T 18046—2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》的有关规定。

1.1.4 外加剂的选择

所用混凝土外加剂的选择应符合下列规定：

1）所用外加剂的质量及应用技术，应符合GB 8076—2008《混凝土外加剂》、GB 50119—2013《混凝土外加剂应用技术规范》和有关环境保护的规定；

2）外加剂的品种、掺量应根据工程所用胶凝材料经试验确定；

3）应提供外加剂对硬化混凝土收缩等性能的影响。

1.1.5 水的选择

拌和用水的质量应符合JGJ 63—2006《混凝土用水标准》的有关规定。

1.2 配合比设计

承台、墩柱所用A、B两个搅拌站混凝土配合比见表1和表2。

表1 A站所用混凝土配合比设计 kg

表 2 B站所用混凝土配合比设计 kg

所用混凝土配合比应满足下列规定：

1）大体积混凝土配合比设计，应符合JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规范》的规定：

2）采用混凝土60 d或90 d强度作为指标时，应将其作为混凝土配合比的设计依据；

3）所配制的混凝土拌和物，到浇筑工作面的坍落度不宜低于160mm；

4）拌和水用量≯175 kg/m3；

5）粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%；矿渣粉的掺量不宜超过胶凝材料用量的50%；粉煤灰和矿渣粉掺和料的总量不宜大于混凝土中胶凝材料用量的50%；

6）水胶比≯0.55；

7）砂率宜为 38%～42%；

8）拌和物泌水量宜＜10 L/m3。

1.3 制备及运输

1）混凝土的制备量与运输能力满足混凝土浇筑工艺的要求并用具有生产资质的预拌混凝土生产单位，其质量应符合GB/T 14902—2003《预拌混凝土》的有关规定并应满足施工工艺对坍落度损失、入模坍落度、入模温度等的技术要求。

2）多厂家制备预拌混凝土的工程，应符合原材料、配合比、材料计量等级相同以及制备工艺和质量检验水平基本相同的原则。

3）混凝土拌和物的运输应采用混凝土搅拌运输车，运输车应具有防风、防晒、防雨设施。

4）搅拌运输车在装料前应将罐内的积水排尽。

5）搅拌运输车的数量应满足混凝土浇筑的工艺要求。

6）搅拌运输车单程运送时间，采用预拌混凝土时，应符合GB/T 14902—20032的有关规定。

7）搅拌运输过程中需补充外加剂或调整拌和物质量时，宜符合下列规定：

（1）当运输过程中出现离析或使用外加剂进行调整时，搅拌运输车应进行快速搅拌，搅拌时间应不少于120 s；

（2）运输过程中严禁向拌和物中加水。

8）运输过程中，坍落度损失或离析严重，经补充外加剂或快速搅拌已无法恢复混凝土拌和物的工艺性能时，不得浇筑入模。

2 大体积混凝土施工

2.1 施工技术准备

1）大体积混凝土施工前应进行图纸会审，提出施工阶段的综合抗裂措施，制订关键部位的施工作业指导书。

2）大体积混凝土施工应在混凝土的模板和支架、钢筋工程、预埋管件等工作完成并验收合格的基础上进行。

3）施工现场设施应按施工总平面布置图的要求按时完成，场区内道路应坚实平坦，必要时，应与市政、交管等部门协调，制订场外交通临时疏导方案。

4）施工现场的供水、供电应满足混凝土连续施工的需要，当有断电可能时，应有双路供电或自备电源等措施。

5）大体积混凝土的供应能力应满足混凝土连续施工的需要，不宜低于单位时间所需量的1.2倍。

6）用于大体积混凝土施工的设备，在浇筑混凝土前应进行全面的检修和试运转，其性能和数量满足大体积混凝土连续浇筑的需要。

7）混凝土的测温监控设备标定调试应正常，保温用材料应齐备，并应派专人负责测温作业管理。

8）大体积混凝土前，应对工人进行专业培训并应逐级进行技术交底，同时应建立严格的岗位责任制和交接班制度。

2.2 模板工程

承台采用90 cm×150 cm组合钢模，墩柱采用定型组合钢模。模板拆除在混凝土强度达到设计要求、混凝土浇筑体表面与大气温差≯20℃后进行，如果条件允许，可适当延长拆模时间。组合钢模拆除后，采用在混凝土表面包裹塑料布的方式进行养护，以保证混凝土表面与大气温差和混凝土表面湿度。

大体积混凝土的模板施工应符合下列规定：

1）大体积混凝土的模板和支架系统除应按国家现行有关标准的规定进行强度、刚度和稳定性验算外，同时还应结合大体积混凝土的养护方法进行保温构造设计；

2）模板和支架系统在安装、使用或拆除过程中，必须采取防倾覆的临时固定措施；

3）大体积混凝土的拆模时间，应满足国家现行有关标准对混凝土的强度要求，混凝土浇筑体表面与大气温差≯2 0℃；当模板作为保温养护措施的一部分时，其拆模时间应根据本规范规定的温控要求确定；

4）大体积混凝土有条件时宜适当延迟拆模时间，拆模后，应采取预防突然降温和剧烈干燥等措施。

2.3 降温管埋设

为满足大体积混凝土的降温要求，通过在承台、墩柱内埋设循环水管，待混凝土浇筑完成后，通过在预埋管内输送循环水达到大体积混凝土降温的目的。

2.3.1 承台内降温管布设

承台内降温管布设见图1。

图1 承台降温管布设平面

1）冷却管采用48mm钢管和60mmUPVC硬塑管。

2）冷却管竖向布置2层，每层间距1m，冷却管平面呈“S”形，间距1.8m；为保证降温效果，上下层冷却管呈梅花形布置。

3）钢管插入硬塑管内≮0.4m，用铁丝绑扎2道，必须保证钢管与硬塑管之间连接质量。

4）降温管固定在承台架立筋上，必须保证加固质量，防止混凝土浇筑过程中降温管出现位移、变形现象。

5）降温管布置完成后、混凝土浇筑完成后均应进行试通水，以检查降温管连接质量。

6）待冷却达到设计要求后，停止循环水供应。

7）冷却管内通过灌同强度水泥砂浆填充。

2.3.2 墩柱降温管布设

墩柱降温管布设见图2。

图2 墩柱降温管布设平面

1）冷却管采用48mm钢管和60mmUPVC硬塑管。

（2）冷却管顺桥向布置2层，每层间距1m，冷却管平面呈“S”形，间距 1.5m。

3）钢管插入硬塑管内≮0.4m，用铁丝绑扎2道，必须保证钢管与硬塑管之间连接质量。

4）降温管固定在墩柱箍筋上，与墩柱钢筋绑扎同步进行，必须保证加固质量，防止混凝土浇筑过程中降温管出现移位、变形现象。

5）降温管布置完成后、混凝土浇筑完成后均应进行试通水，以检查降温管连接质量。

6）待冷却达到设计要求后，停止循环水供应。7）冷却管内通过灌同强度水泥砂浆填充。

2.4 混凝土浇筑

承台、墩柱混凝土采用整体分层连续浇筑的方式施工。混凝土的浇筑应符合下列规定：

1）混凝土的浇筑厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定，整体连续浇筑时宜为300～500mm；

2）整体分层连续浇筑时，应缩短间歇时间并在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕，层间最长的间歇时间不应大于混凝土的初凝时间，层面应按施工缝处理；

3）混凝土浇筑宜从低处开始，沿长边方向自一端向另一端进行，当混凝土供应量有保证时，亦可多点同时浇筑；

4）混凝土浇筑采用二次振捣工艺；

5）在混凝土浇筑过程中，应采取措施防止受力钢筋、定位筋、预埋筋等移位和变形，并及时清除混凝土表面的泌水；

6）混凝土浇筑面应及时进行二次抹灰处理。

2.5 混凝土养护

承台混凝土浇筑完成后采用覆盖一层塑料布、再在其上覆盖土工布蓄水的方式进行养护。混凝土养护应符合下列规定：

1）大体积混凝土应进行保温保湿养护，在每次混凝土浇筑完毕后，除应按普通混凝土进行常规养护外，尚应及时按温控技术措施的要求进行保温养护；

2）应专人负责保温养护工作并应按本规范的有关规定操作，同时应做好测试记录；

3）保湿养护的持续时间不得少于14 d，应经常检查塑料薄膜或养护剂涂层的完整情况，保持混凝土表面湿润；

4）保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表面温度与环境最大温差＜20℃时，可全部拆除；

5）在保温养护过程中，应对混凝土浇筑体的里表温差和降温速率进行现场监测，当实测结果不满足温控指标的要求时，应及时调整保温养护措施；

6）承台拆模后，应及时回填土；墩柱拆模后应尽早涂刷防腐涂料，不宜长期暴露在自然环境中。

2.6 大体积混凝土夏季施工措施

主桥5＃～9＃墩承台、墩柱均在夏季进行施工。炎热天气浇筑混凝土时，宜采用遮盖、洒水、拌冰屑等降低混凝土原材料温度的措施，混凝土入模温度宜控制在30℃以下。混凝土浇筑后，应及时进行保湿保温养护；条件许可时，应避开高温时段浇筑混凝土。

3 温控施工的现场监测和试验

大体积混凝土浇筑体里表温差、降温速率及环境温度及温度应变的测试，在混凝土浇筑后，每昼夜不少于4次；入模温度的测量，每台班不少于2次。

因采用覆盖塑料布的方式进行养护，温控施工的现场监测主要测量混凝土表层温度和混凝土内部温度。在承台混凝土浇筑前埋设测温元件，待混凝土浇筑完成后，通过测温元件进行测温工作，混凝土浇筑体的外表温度为混凝土外表以内5 cm处的温度。

测试过程中应及时描绘出各点的温度变化曲线和断面的温度分布曲线，并每天提供监测日报，若监测过程中出现温控指标不正常变化应及时报警，以便发现问题采取相应措施。

4 结语

随着科技的发展和施工工艺的进步，大体积混凝土越来越多应用到各种构造物中，但随之出现的质量问题也层出不穷。同时，大体积混凝土都是结构的关键部位，其施工质量好坏直接影响到整个工程的安全问题和施工功能。许多大型项目的质量事故都是由大体积混凝土的施工过程中要引起高度重视，合理采用施工措施，严格控制温度应力，防止表面裂缝，杜绝深度裂缝和贯穿裂缝，确保大体积混凝土的施工质量。

[1]杨建东.某铁塔基础大体积混凝土施工技术[J].施工技术，2012，（10）：39-42.

[2]牛颖兰.大体积混凝土裂缝的防治[J].中国建材科技，2013，（5）：102-104.