大体积混凝土施工技术研究

孙 红 瑞

(山西四建集团有限公司，山西 太原 030012)

大体积混凝土施工技术研究

孙 红 瑞

(山西四建集团有限公司，山西 太原 030012)

结合具体工程实例，从混凝土的配制、浇筑、温度控制及混凝土养护各施工环节入手，阐述了大体积混凝土施工中质量通病的产生原因，并提出了具体的解决措施，以保证大体积混凝土的施工质量。

大体积混凝土，温度裂缝，温度控制

某大型综合建筑工程中，主楼基础形式为筏板基础，筏板面积约1 400 m2，筏板厚度为1.5 m，混凝土强度等级为C40(60 d强度)，混凝土总量为2 100 m3，属于大体积混凝土工程。为保证其施工质量，混凝土施工前对大体积混凝土产生裂缝的原因进行分析，并提出确保施工质量的控制措施。

1 大体积混凝土产生裂缝的原因分析

大体积混凝土浇筑后的初期，内部混凝土由于水泥水化作用产生放热反应而温度升高，且不易散热，但外部混凝土虽然也同样产生放热反应，由于容易散热，温度较低，故产生内外温差。尤其是当气温骤然下降时，内外温差更大。此时由于内部混凝土产生膨胀，外部混凝土则产生收缩，互相约束，使混凝土产生强迫变形而引起温度应力。当外部混凝土所产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就发生表面裂缝。另一方面，内部混凝土逐渐散热降温而收缩时，如受到地基基础的约束，也将产生强迫变形，同样会使底部混凝土发生垂直方向的内部裂缝。

1.1 水泥水化热的影响

水泥水化过程中会释放大量的热量，在混凝土内部不断叠加，从而使混凝土内部温度不断升高，而混凝土表面与外界接触传热，温度较低，这样混凝土内外就会形成较大的温度梯度，使混凝土内部产生压应力，而表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝，对大体积混凝土来讲，这种现象会更加严重。

1.2 外界气温变化对混凝土产生的影响

大体积混凝土施工期间，外界气温的变化极易引起大体积混凝土产生裂缝，混凝土浇筑完后，外界温度的下降会增加混凝土的内外温度梯度，内外温差过大会造成很大的温度应力，极易引发混凝土的开裂。另外，外界湿度的降低会加速混凝土表面的干缩，也会导致混凝土产生裂缝。

1.3 混凝土自身的收缩

混凝土拌制过程中使用了大量的水，其中极少部分水分是水泥水化所必须的，大部分水分在之后都要蒸发掉，混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，就会产生收缩应力而出现裂缝。

2 原材料选用及配合比设计

在大体积混凝土施工准备过程中，混凝土原材料的选择和配合比的确定十分重要，合理的选择可有效地降低混凝土浇筑块体因水泥水化热引起的升温，达到降低温度应力和防止混凝土开裂的作用。在混凝土制备前，应按照国家现行的GB 50496-2009大体积混凝土施工规范，JGJ 55普通混凝土配合比设计规范中的有关技术要求进行设计，提前做好混凝土的试配。

2.1 水泥的选用及用量的确定

应选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，施工时所用水泥其3 d的水化热不宜大于240 kJ/kg，7 d的水化热不宜大于270 kJ/kg；当有抗渗指标要求时，水泥的铝酸三钙含量不宜大于8%；并且质量符合现行国家标准GB 175通用硅酸盐水泥的有关规定。

减少水泥用量对水化热的降低具有重要作用，混凝土按照为60 d抗压强度进行试配，通过几十组试配，最终来确定水泥用量。

根据混凝土施工拟采取的防裂措施和现有的施工条件，先计算混凝土的水泥水化热绝热最高温差值，然后估算可能产生的最大温度收缩应力，如不超过混凝土的抗拉强度，表示所拟定的防裂措施能有效控制和预防裂缝的出现；若超过混凝土的抗拉强度，则可采取调整入模温度、降低水化热的温升值、降低内外温差、改进施工工艺、改善约束条件等措施重新计算，直至计算的应力值在允许范围为止。

2.2 粗、细骨料

砂宜选用中粗砂，含泥量不应大于3%；碎石应级配良好，粒径为5 mm～40 mm，含泥量不大于1%。混凝土配合比应由试验室试配确定。

2.3 外加剂

大体积混凝土中常用到的外加剂有：缓凝剂，可减缓水泥水化放热速率，使混凝土内部升温降低，可以有效避免温度裂缝的产生；减水剂，在水灰比基本不变的情况下，可大幅度减少水泥的用量，降低水泥产生的水化热，而且能使混凝土的和易性有明显改善；引气剂，可在混凝土中产生一些微小的气泡，有效减小骨料间的阻力，使得混凝土的和易性有所改善，且可提高混凝土抗冻性，对混凝土的强度没有不利的影响。

所用外加剂的质量及应用技术，应符合现行国家标准GB 8076混凝土外加剂，GB 50119混凝土外加剂应用技术规范和有关环境保护的规定，且外加剂的品种、掺量应根据工程所用胶凝材料经试验确定。

3 混凝土浇筑施工工艺

3.1 混凝土的拌制与运输

混凝土在搅拌站内集中搅拌，当气温较高时，对骨料采取遮阳降温的措施；混凝土拌合物的运输采用混凝土搅拌运输车，运输车进行防风、防晒、防雨处理，运输过程中搅拌罐保持3 r/min～6 r/min的慢速转动，以保证混凝土在运输过程中不发生离析、严重泌水现象。

3.2 混凝土浇筑施工

为保证混凝土浇筑质量，浇筑采用“一个坡度、层层浇筑、一次到顶”的方针。根据混凝土泵送时形成的坡度，在上层与下层布置两道振捣点。第一道布置在混凝土卸料点，主要解决上部振实；第二道布置在混凝土坡角处，确保下部混凝土的密实。先振捣料口处混凝土，以形成自然流淌坡度，然后全面振捣。为提高混凝土的极限拉伸强度，防止因混凝土沉落而出现裂缝，减少内部微裂，提高混凝土密实度，还采取二次振捣法。在振捣棒拔出时混凝土仍能自行闭合而不会在混凝土中留孔洞，这时是施加二次振捣的合适时机。由于泵送混凝土表面水泥较厚，在浇筑2 h～6 h后，先用长刮尺按标高刮平，然后用木抹反复搓压数遍，使其表面密实，在初凝前用铁板压光。既能较好地控制混凝土表面龟裂，又能减少混凝土表面水分散发。

3.3 泌水处理

大体积混凝土浇筑、振捣过程中，容易产生泌水现象。上涌的泌水和浮浆会顺着混凝土浇筑坡面流至坡底。施工中，大部分泌水可排至集水坑内，然后集中用潜水泵排除，局部少量泌水可采用海绵吸湿处理。

3.4 混凝土表面防裂施工技术要点

在振捣最上面一层混凝土时，要控制振捣时间在20 s～30 s之间，并注意避免表层产生太厚的浮浆层；在浇捣完成后，需及时用长刮尺将多余浮浆刮除，按测量员测设的标高控制点，将混凝土表面刮拍平整。有凹坑的部位需用混凝土填平，在混凝土接近初凝时对混凝土面进行二次抹光，并全面仔细打抹两遍，既要确保混凝土的平整度，又要将其表面的收缩脱水细缝闭合，在混凝土收浆凝固期间，除了相关施工人员以外，其他人员不得在未干硬的混凝土面上随意行走，收浆工作完成后必须及时将其覆盖进行保温养护。

4 混凝土养护

通过计算混凝土内部最高温度，相比外界温度，混凝土内部温度已超出25 ℃，因此混凝土浇筑完成后，应采取有效的保温措施，以减少混凝土表面热量的散失，延长散热时间，降低混凝土表面的温度梯度，防止表面裂缝的产生。

具体措施：混凝土达到初凝时间进行二次抹面压实，应立即覆盖塑料薄膜，养护覆盖采用一层薄膜加一层保温被的方式，养护时间不少于14 d，混凝土表面温度与内部温差小于25 ℃，且混凝土表面温度与大气温差小于20 ℃方可停止保温。

在保温养护期间，应加强施工现场安全防火管理，严禁烟火，且严禁随意掀开保温板，确保保温措施起到有效作用。当混凝土内外温差超过温控指标时，应及时加盖备用棉被。

5 混凝土测温

5.1 测温点的布置

本工程共设温度监测点30个，每个监测点沿混凝土厚度方向设5个测温点，测温点沿浇筑的高度，在混凝土中按照测温点位置竖向共埋设5根导线(每处)，然后安装测温导线上的探头，用电工用的相色带绑牢，5个探头的安装高度分别为：基础底面以上50 mm处，基础底面以上400 mm处，混凝土中心处，基础顶面以下400 mm处，基础顶面以下50 mm处。

5.2 测温工具的选择

测温采用建筑电子测温仪配合预埋测温导线进行测温。承台混凝土浇筑时应设专人配合预埋测温线。每组测温线(即不同长度的测温线)在线的末端用电工用的相色带做标记，便于区分深度。测温线应按测温平面布置图进行预埋，预埋时测温线与钢筋绑扎牢固，以免位移或损坏。测温线用塑料袋罩好，绑扎牢固，不准将测温端头受潮。测温线位置用保护木框作为标志，便于保温后查找。混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50 ℃，在测温过程中，当发现混凝土表面与内部温差超过25 ℃、降温速率高于2 ℃/d或混凝土浇筑体表面与大气温差大于20 ℃时，应及时加强保温材料或延缓拆除保温材料，以防止混凝土产生温差应力和裂缝。

实测数据表明：混凝土内部的最高温度出现在混凝土浇筑后的第3天，混凝土内部与表面之间温差最大值为16 ℃，混凝土表面与外界之间温差最大值为17 ℃，均控制在规范要求的范围之内，有效控制了大体积混凝土的温差梯度。

6 结语

实践证明, 在大体积混凝土的施工中,应在减小约束应力、减小混凝土内外温差、优化配合比设计、改善施工工艺、提高施工质量、做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效技术措施,才能有效保证大体积混凝土施工质量。在实际施工中，应积极做到防控结合，以预防为主的原则，确保混凝土施工质量。

Study on massive concrete construction technology

SUN Hong-rui

(Shanxi 4th Construction Group Co., Ltd, Taiyuan 030012, China)

Combining with specific engineering, the paper describe massive concrete construction quality diseases occurring causes from aspects of concrete prefabrication, grouting, temperature control and maintenance, and puts forward detailed solutions, with a view to guarantee massive concrete construction quality.

massive concrete, temperature cracks, temperature control

1009-6825(2014)36-0102-03

2014-10-17

孙红瑞(1978- )，男，工程师

TU755

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