大体积混凝土配比优化设计及裂缝控制技术

戴涛

摘 要：随着我国社会经济发展水平的提升以及城市化进程的加快，各种工程的建设规模也越来越大，这就使得大体积混凝土的应用越发广泛，但是，在实际施工过程中，大体积混凝土很容易出现渗漏、裂缝等质量问题，显然，这对工程的顺利建设来说是非常不利的，因此，搅拌站必须进一步优化大体积混凝土的配比设计，并采取适当的裂缝控制技术。本文就针对大体积混凝土配比优化设计及裂缝控制技术进行了分析和研究。

关键词：大体积混凝土；配比优化；裂缝控制技术

在当前的工程施工实践中，混凝土结构出现裂缝是比较常见的一种现象，尤其是大体积混凝土，与普通钢筋混凝土结构相比，大体积混凝土具有原材料用量大、外形体积大、结构偏厚等特点，而且施工技术难度也相对比较大，要求在实际施工中不仅要满足一般混凝土结构在耐久性、强度等方面的要求，同时也必须加强对混凝土结构裂缝的控制，科学分析其裂缝产生的原因，进而对混凝土配比方案进行适当改进和优化。

1 工程概况

以某工程项目为例，该工程的筏板基础厚度为2.3米，长度为76.6米，宽度为37.0米，中间部位设有800mm宽度的后浇带，混凝土结构的整体强度等级为C35，后浇带部位混凝土的强度等级为C40，整个建筑施工过程中所需用到的混凝土总量为6000m3以上，由于施工时间处于冬季，现场的日平均气温约为20摄氏度，为确保施工质量，设计方案中明确要求基础混凝土部位的施工必须具有连续性和整体性，尽量一次性浇注成型，并注重混凝土结构的防腐、防渗以及抗裂等功能，从本工程中混凝土的基本概况可以看出，其属于典型的大体积混凝土结构。为了避免本工程施工中大体积混凝土出现裂缝，对混凝土的配比设计方案进行了进一步优化，并制定了科学的裂缝防控技术方案，以下是具体分析。

2 大体积混凝土配比优化设计

（一）优化混凝土配合比设计的基本原则

由于大体积混凝土具有一定的特殊性，因此，不能仅仅将水化热温度升高的幅度作为参考标准，同时也不能和一般混凝土一样，将28D抗压强度作为单一的参考依据，因为大体积混凝土的构造比较复杂，它不仅需要考虑到短时期内由于水化热而导致温度应力的矛盾，同时还需要认识到结构的耐久性和完整性等多方面的问题。所以，在实际设计的时候必须坚持整体性的原则。当前，我国所提出的比较科学的有关大体积混凝土配合比的设计方法是将混凝土的耐久性、绝热温升、工作性等多方面的功能综合在一起进行处理，最终计算出其总功效系数，该系数越大，则说明混凝土的性能越佳。经实际研究发现，各类可能对混凝土的整体性能产生影响的因素，按照其影响程度从低到高依次为水泥类型、添加剂、粗骨料类别、水泥加入量、粉煤灰加入量和水胶比。所以，搅拌站在开展大体积混凝土配比设计工作的时候，必须严格坚持下列原则：首先，应适当调整粗骨料的颗粒级配以及骨料粒径大小，以实现混凝土自身抗裂性能的提升，按照混凝土结构的泵管直径以及最小斷面特征，尽量采用粒径较大的粗骨料。比如，在本工程中，选用粒径为5～25mm 与选用5～31.5mm的连续级配碎石混凝土相比，前者应比后者增加用水量6～8kg/m3，并同时增加水泥用量15kg每立方米，因此，采用粒径较大的粗骨料最终达到降低水化热、收缩及泌水等现象的发生几率。其次，应在符合混凝土强度标准的基础上，最大限度减少胶凝材料，当胶凝材料的用量保持稳定时，应尽量利用混合材料来代替水泥。最后，应利用科学的方法来说减小水胶比，水胶比应尽量控制在0.5以内，这样才能有效确保大体积混凝土的综合性能。

（二）骨料的选取

在进行骨料选取的时候，最好将含泥量较低、热膨胀系数不是很高的骨料作为优先选择对象，并注重骨料的连续级配，之所以采用这种方法，主要有两个方面的原因，第一是因为骨料自身的强度本来就远远超出水泥胶体的强度，第二是因为选取连续级配的骨料能大幅提升骨料在混凝土中占据的空间比例，进而减少水泥用量，间接实现减小水化热的目的。在本工程的大体积混凝土浇筑过程中，必须尤其注重对骨料的选取，严格控制好粗骨料和细骨料所占比例，这样才能确保混凝土的配比设计质量。

（三）水泥的选取

为确保大体积混凝土的内部最高温处于合理的范围之内，就必须将低水化热的水泥作为优先考虑对象，大幅度地减少水泥用量，同时，还应当添加一些必备的混凝土掺和原料，以延迟混凝土的终凝时间。根据本工程的实际情况，可选择矿渣水泥作为最主要的水泥类型，但同时必须考虑到矿渣水泥水具有的收缩量偏高等特征，除此之外，必须注重对水泥总量的控制，必要的话可增加粉煤灰的添加量，从而使混凝土的和易性、强度等满足设计标准。在混凝土的凝结时间方面，考虑到混凝土初凝以前不会因内部热量而出现温度应力，所以可适当拖延初凝时间，一般情况下，应将其控制在12小时以上。

（四）外加剂和配合比的确定

总结以往的实践经验，搅拌站应在进行大体积混凝土配比设计的时候，适当添加一些矿物外加剂，并注重对水胶比的合理确定，如此一来，便可降低水泥用量，达到减小水化热的目的，同时还能在一定程度上降低混凝土硬化过程中出现的收缩拉应力，将混凝土的防渗性能提升。在符合施工设计强度的前提下，为了最大限度降低单位用水量，必须添加一定比例的高效减水剂，其主要作用是提升混凝土的早期、后期强度及其和易性。除此以外，还必须注重粉煤灰的添加量，粉煤灰的主要作用是减小混凝土的水胶比，促进早期水化热的大幅降低，大量实践已经证明，粉煤灰添加量越大，水泥水化热也就越低，但添加量不能过多，应把握好度。

3 大体积混凝土的裂缝控制技术

（一）选择合理的施工方式

在本工程的施工中，考虑到筏板基础的特征，最终决定采用整体推移连续浇筑法进行施工，在跳仓间距的确定上，应综合分析混凝土的厚度、温度应力要求以及筏板基础的限制条件等因素，严格根据计算出的标准数值确定。

（二）加强对施工配比和原材料质量的控制

搅拌站的相关工作人员必须准确把握原材料的所有要求，包括水泥等级、规格、类型等；外加剂、粗骨料、细骨料的相关要求；掺合料的用量、细度、类别和等级等。此外，大体积混凝土的配置还必须满足温控指标的相关要求，适当添加掺合料。

（三）严格落实混凝土的保温和养护工作

应按照大体积混凝土的温控条件，严格落实好浇筑完工后的保温和养护工作，通过保温养护，可降低混凝土表面的热量散发，减小内外部温度的差距，进而提升混凝土的水化程度，增强其抗拉性能，最大限度避免温度应力可能对其产生的不良影响。

4 结语

综上所述，大体积混凝土比普通混凝土具有更高的施工难度，在施工过程中很容易受到各种因素的影响而发生渗漏、裂缝等问题，为了避免这些问题的发生，搅拌站就必须对大体积混凝土的设计方案进行改进和优化，严格控制水泥、骨料、外加剂的选择等关键环节，在裂缝控制技术方面，应选择科学合理的施工方式，加强对施工配比以及原材料质量的控制，并严格落实混凝土浇筑后期的保温养护工作，这样才能从根本上确保大体积混凝土的施工质量。

参考文献

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