大体积混凝土的施工质量控制

丰振海

摘    要：悬索桥、斜拉桥等大型桥梁，其承台及塔柱底部起步段，围岩级别较差或黄土地区的隧道一次模筑混凝土衬砌等多采用大体积混凝土。本文通过对原材料选择、对配合比试验研究、施工中常见问题等，总结出采用低水化热胶凝材料、高效缓凝减水剂及具有良级配好碎石，可有效减少混凝土水化热，降低混凝土施工温差，减少混凝土裂缝，提高混凝土浇筑质量，能大幅度提高混凝土结构物耐久性能，给各工程参建单位带来良好的经济和社会效益。

关键词：混凝土;水化热;裂缝;大体积;配合比

1  大体积混凝土的概念及在工程中的应用

1.1  混凝土工程发展概况

随着我国交通事业的飞速发展，大型的跨河桥梁大规模新建，工程质量显得越来越重要。根据人们日益发展的空间变化及社会发展的各种新的要求，大体积混凝土越来越多的应用于工程实体中，也开始应用于更多的领域，常见的大体积混凝土有大坝、深基础底板、反应堆结构、钢铁厂设备基础等，涉及公路、水运、铁路、市政、大坝、机场、建筑、发电站、储备库等各个领域。

1.2  常见大体积混凝土工程

悬索桥、斜拉桥等大型桥梁结构，索塔、大型桩基础和承台以及个别隧道的模筑混凝土一次衬砌。

一般规定：当基础边长大于200mm，厚度大于1m，体积大于400m3时称为大体积混凝土。并不是混凝土总方量大。如：机场水泥混凝土路面总方量大，但最小厚度不足一米，所以机场水泥混凝土路面并不是大体积混凝土。或者是特殊的施工工艺和施工条件对混凝土凝结时间有特殊要求的工程项目，也按照大体积混凝土的要求进行控制。

2  大体积混凝土使用中的常见问题

2.1  大体积混凝土施工中存在开裂隐患的原因

原材料方面的影响：应选择颗粒饱满、形状方正的碎石，好的颗粒形状更利于混凝土的工作性。砂石料含泥量和泥块含量及机制砂石粉含量，以及砂中粒径小于0.075mm颗粒含量都应该满足相关规范要求，不得超标，细颗粒含量过多易引起混凝土开裂，所以应严格控制砂石料中细颗粒含量，并经过试验验证后方可使用。砂石料品质方面，应选择颗粒饱满、形状方正的碎石，好的颗粒形状更利于混凝土的工作性。严格控制砂石料吸水率，砂岩及砂岩制备的机制砂，仅能用于喷射混凝土和现场拌制的干硬性混凝土，由于吸水率过大，对混凝土工作性影响较大，极易导致混凝土工作性变化过大，无法控制;水泥宜选用低热和中热水泥。水泥不宜过粗和过细，水泥在生产过程中，若出现过粉磨，会导致水泥过细，水泥水化反应相对时间缩短，混凝土水化热释放集中，混凝土结构物温差相对较大，产生内应力，很容易导致混凝土产生裂纹，若出现欠粉磨，水泥颗粒偏大，水泥水化反应不充分，会导致水泥强度不合格。外加剂应选择性能稳定、稳定性能高的外加剂，并经过试验室反复验证其性能和掺入混凝土后对混凝土各方面的影响。外加剂的掺量应在一定范围内，掺量太低，容易导致混凝土性能受外加剂影响过于敏感，不利于混凝土工作性能的调控，掺量过高，又不经济，如果在混凝土生产中忽略了外加剂引入的水分，还容易导致实际用水量增加，导致混凝土强度降低，所用掺合料满足细度要求的同，还要注意一些化学指标，尤其是近年来多次发现的脱硫粉煤灰，应严禁使用，在工程使用中通过加大检测频率，做到车车检测，使样品具有代表性，确保其品质稳定。

配合比方面的影响：在原材料各項品质控制稳定后，根据原材料各项检测参数，以施工图纸和施工工艺为依据，参考施工技术方案，结合相关规范要求，设计出满足各方面要求的配合比。在开始施工后，对混凝土及时跟踪，根据材料性能波动和施工水平区别，统计混凝土各方面性能，不断优化改进配合比，使混凝土与施工水平契合度更高，使工程质量更好、施工生产成本更可控。

施工方面的影响：规范施工，避免过振漏振，避免浆料分离，混凝土过干时不得私自加水解决。大体积混凝土的缺点是水化热大，水化热相对集中，易导致混凝土开裂。振捣不科学，更容易导致混凝土浆料分离，引起结构物内部缺陷，导致混凝土内部质量差异，使结构物受力后更容易产生安全质量事故。

养护方面：大体积混凝土工后降温通常是在结构物内部提前预埋导管和监控检测设备，施工后检测混凝土温升，及时通水降温冷却，导管位置及布置方式，及降温速度和混凝土结构物内外温差，均应满足相关规范和标准的要求。

2.2  大体积混凝土施工中水化热的产生及控制

为防止大体积混凝土由于水化热集中，温度差异过大，导致混凝土开裂影响工程质量。应优先采用低水化热胶凝材料体系、引入掺合料、高效缓凝减水剂及级配良好的砂石配制混凝土在实体工程中的应用，总结混凝土力学性能和水化热等性能，采取降温措施等减低和延缓混凝土温升。通过降低拌和水温度的措施控制混凝土出机温度，也可以明显控制混凝土早期水化，最直接的办法是向混凝土拌合用水中投入适量冰块，效果明显，但需要保证冰块用水要满足拌合用水要求，冰块化成水后的水量应计入混凝土拌合用水。

3  大体积混凝土施工注意事项

3.1  大体积混凝土施工常见特点和措施

大体积混凝土工作流程大致如下：第一步：原材料选定。第二步：配合比优化。第三步：标准化施工。第四步：标准养护。第五步：成品维护。

大体积混凝土施工过程中根据实际施工情况，为避免混凝土内部温升过快，导致混凝土内部或外部缺陷，可以采用分层浇筑的办法。也就是把混凝土结构物分层浇筑，其原理是减小混凝土结构物最小断面。易于水泥混凝土水化热的及时分散。

3.2   大体积混凝土施工后养护办法及要求

大体积混凝土施工后养护办法十分重要，一定程度上对混凝土质量的影响起决定作用。水泥的特点是水硬性材料，只有与水接触才会发生水化反应，但在水化成型前，拌合用水又不宜过多，水泥水化需水量应由试验取得。常见的养护办法和要求是：如果采用内部预埋冷却水管水循环降低混凝土水化热产生的温差，应严格控制水温及水流速度和降温速度，降温速度和冷却水进水口与出水口温差均应符合相关规范要求，避免温差过大对混凝土产生不利影响。混凝土表面养护应根据具体施工部位及施工环境，采取相应的措施，混凝土表面应洒水覆盖养生，对夏季风沙较大、气候干燥的地区，也可以在混凝土硬化后铺一层湿砂活湿的土工布或土工膜，经常洒水，保证混凝土表面湿润。对冬期施工的混凝土，还应采取保暖措施，如：蒸汽养生，蒸汽养生的湿度一般大于90%，温度一般不超过60[℃]。养护时间可根据具体情况确定，一般不少于7天，对受力或有特殊要求的混凝土，还应该满足相关要求。不具备蒸汽养生的可加施工棚，来确保冬期养生温度湿度满足相关要求。

4  结束语

选用优质高品质且性能稳定的原材料、科学合理的配合比、客观真实的试验数据、热情高效的服务态度，使各种原材料、配合比、施工环境、施工工法和环境达到高度契合，可最大程度的消除和减少大体积混凝土危害。采用低水化热胶凝材料体系、高效缓凝减水剂及级配和各项指标良好的材料的思路和理念，能更很好的控制混凝土水化热差异造成的影响。大体积结构物的大部分水化热集中释放在前（2～3）d内，使用粉煤灰、矿粉等掺合料可以使混凝土绝热温升有所降低，严格控制水化热，避免温度积聚，提高大体积的稳定性和抗开裂性。注重水泥混凝土养护及养护措施，可有效减少大体积混凝土危害的发生。

参考文献：

[1] 秦鸿根，王伦，庞超明等.崇启大桥承台混凝土配合比设计及性能研究[J].世界桥梁，2011（4）.

[2] 周志鸿，李国刚.西江特大桥承台大体积混凝土配合比设计及施工措施研究[J].公路交通科技：应用技术版，2010（10）.