大体积混凝土配合比设计及应用分析

马鑫峰

南通市建设混凝土有限公司 江苏南通 226000

摘要：在现代建筑工程中，大体积混凝土的工程规模日趋扩大，为确保大体积混凝土施工质量，除满足强度等级、抗渗要求外，关键要严格控制混凝土在硬化过程中引起的内外温差，防止因温度应力而使混凝土产生裂缝。本文主要分析了大体积混凝土配合比设计及应用要点，以减少大体积混凝土裂缝问题，提高施工质量。

关键词：大体积混凝土；裂缝；配合比设计

1.大体积混凝土特点

大體积混凝土主要具备以下两个特点：一是，具有较高的总体要求。大体积混凝土结构在进行施工时，常采用连续浇筑的方式，不进行施工缝的预留。二是，具有较大的结构体积。在浇筑完混凝土之后会产生大量的水化热，聚集在内部难以散发出去，从而导致混凝土的内外部存在较大的温度差异，引发温差应力，进而使该混凝土结构的体积出现膨胀。大体积混凝土结构是现代建筑工程中的主要施工部位，其配合比设计直接关系到工程性能的高低。所以在施工过程中，施工人员要对大体积混凝土材料的性能检测予以重视，严格控制混凝土配合比设计，并采取相应的措施保证施工质量，保证安全。

2.配合比优化设计

2.1严格控制原材料的质量

（1）对水泥的选择。对于大体积的混凝土应该优先选择低水化热的水泥，像矿渣水泥、或者掺有矿粉粉煤灰等水泥，提高混凝土的抗泌水性能，防止离析，降低水泥用量，从而降低水化热。

（2）对于骨料的选择。骨料是混凝土的骨架，骨料质量的好坏直接关系着混凝土的质量，所以骨料的选用首先要考虑就地取材、价格低廉、质量有保障的骨料，还要符合国家标准的相关规定。对于大体积的混凝土结构，有粗骨料和细骨料两者选择，粗骨料应选用自然连续性级配5～40mm石子最适宜。细骨料以中、粗砂为宜，且石子的含泥量不得大于 1%，砂的含泥量不得大于3%。

（3）外加剂的选择。外加剂的选择包括减水剂、缓凝剂、膨胀剂三种，第一减水剂，在混凝土中是运用比较广泛的一种外加剂，它能提高砂浆的强度，能减少拌合用水量，节约水泥用量，并且能降低水泥早期的水化热，经济效益好，绿色环保。第二缓凝剂，它能够延长混凝土拌合物凝结硬化的时间，从而使水泥水化放热速度变慢，有利于热量扩散，混凝土内部温度降低，提高其强度。第三膨胀剂，它主要是修补混凝土在硬化过程中产生的干缩和冷缩，从而提高混凝土的密实性和抗渗性能，减少混凝土的温度应力，提高强度。

2.2大体积混凝土配合比确定原则

大体积混凝土要求具有较低的水化热、良好的工作性和体积稳定性。大体积混凝土配合比设计的确定，必须通过试验优选。大体积混凝土配合比确定原则是：在保证混凝土强度等级的前提下，尽量少用水泥，多用掺合料，尽可能降低水胶比。经设计单位同意，可利用60d强度作为混凝土强度评定及混凝土配合比设计的依据；在保证混凝土和易性、泵送性的前提下，尽量降低砂率，提高石子用量。砂率宜为37%～40%；在保证可泵性前提下，尽量降低混凝土用水量，缓凝时间一般控制在20h以上。

2.3水泥用量控制技术

根据多年的经验，我们使用P.O42.5水泥设计C30混凝土时，在满足设计强度要求的前提下，尽可能的减少水泥用量，其用量控制在160（kg/m3）以内为宜，以减少水泥水化热的产生，降低混凝土的温升；虽然P.O42.5水泥用量较低，但是在混凝土中掺入S95级矿粉140（kg/m3），实际上等同于使用P.S32.5矿渣水泥300（kg/m3），满足《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000要求，并能提高混凝土的耐久性。

2.4优化配合比设计

（1）选用低水化热水泥。在满足混凝土强度要求的基础上，通过比较后选用水化热比普通水泥低1/3的海工42.5 级水泥。（2）适当添加掺合料，以减少水泥用量。通过试验比较，最终确定胶凝材料总用量483kg，其中水泥用量314kg，矿粉和粉煤灰双掺用量169kg。（3）掺入水泥含量0.9%的缓凝型高效减水剂，改善混凝土的和易性，减少水泥用量，降低水化热、减少温度应力。（4）适当添加膨胀剂，以抵抗混凝土的自身收缩。掺水泥用量8%的微膨胀剂，在混凝土中产生一定的膨胀应力，延长混凝土的收缩过程，以抵抗收缩应力，防止裂缝出现。（5）粗骨料采用粒径5～31.5mm 连续级配的碎石，含泥量严格控制在1%以内，细骨料采用细度模数在2.6～3.0之间的中粗砂，含泥量严格控制在3%以内。（6）适当掺加粉煤灰，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。（7）可以考虑在大体积混凝土中掺加坚实无裂缝冲洗干净、规格为150-300mm的大块石，这不仅减少了混凝土总用量、降低了水化热，而且石块本身也吸收了热量，使水化热能进一步降低，对控制裂缝产生有一定好处。

3.控制温度的具体措施

（1）在水泥用量相同的条件下，尽可能选用中低水化热水泥。

（2）尽量减少单位体积的水泥用量。适当的减少单位体积砼的水泥用量，能够有效的控制温度，因此，在对混凝土的配合比进行设计时，需要充分考虑以下问题：①利用砼的后期强度。一般来说，砼的设计强度为28天龄期强度f28，但是相关试验表明，在28天后，砼的强度仍会有所增加。从大体积砼结构的特性和荷载方面考虑，一般需要经过较长一段时间后，其设计强度才能充分体现，因此，结合实践经验，在对砼的设计强度进行确定时，可以利用砼的后期强度f45、f60、f90，同时适当减少单位体积砼的水泥用量。②掺加粉煤灰。作为一种活性材料，粉煤灰可以在一定程度上替代砼中的水泥，从而降低水泥用量，降低砼的水化热，同时还可以充当润滑剂，改善砼的可泵性。③掺加减水剂。在砼中掺加一定的减水剂，可以有效对水泥颗粒进行分散，降低水的表面张力，减少5～15% 拌和水量，减少5～15%的水泥用量。

（3）掺加适量缓凝剂，延缓水泥的水化作用，减缓水化热的释放速率。

（4）降低砼的浇筑温度。根据具体的施工经验，例如江苏地区，一般在夏季进行施工时，砼浇筑温度一般能够达到33～38℃，过高的砼浇筑温度会影响工程质量，一般最高浇筑温度应该控制在30℃度，这样才能有效的避免因温度较高产生裂缝。

（5）砼内部埋冷却水管。在施工过程中，如果遇到混凝土厚度较大，又或者结构相对特殊的情况，采用一般的降温措施无法对砼的温升进行控制，这时，就需要采取水管冷却方案。

（6）砼表面蓄热保温。一般情况下，砼内部温度是高于表面温度的，导致内表温差过大。因此，为了控制好这个温差，就需要对砼表面进行蓄热保温处理。特别是在夏季的施工中，做好砼表面的保温工作至关重要。

4.结束语

大体积混凝土在实际施工过程中，难免有一些质量难以控制的情况发生，但是我们通过讨论研究也能发现，大体积混凝土的施工，只要是保证严格控制配合比，有序的进行施工，质量就能得受到有效地控制和保证，所以我们必须要提高大体积混凝土的配合比设计水平，提高大体积混凝土的实际利用价值。

参考文献：

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