大體積混凝土施工技術研究

孫 紅 瑞

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030012)

大體積混凝土施工技術研究

孫 紅 瑞

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030012)

結合具體工程實例，從混凝土的配制、澆筑、溫度控制及混凝土養護各施工環節入手，闡述了大體積混凝土施工中質量通病的產生原因，并提出了具體的解決措施，以保證大體積混凝土的施工質量。

大體積混凝土，溫度裂縫，溫度控制

某大型綜合建筑工程中，主樓基礎形式為筏板基礎，筏板面積約1 400 m2，筏板厚度為1.5 m，混凝土強度等級為C40(60 d強度)，混凝土總量為2 100 m3，屬于大體積混凝土工程。為保證其施工質量，混凝土施工前對大體積混凝土產生裂縫的原因進行分析，并提出確保施工質量的控制措施。

1 大體積混凝土產生裂縫的原因分析

大體積混凝土澆筑后的初期，內部混凝土由于水泥水化作用產生放熱反應而溫度升高，且不易散熱，但外部混凝土雖然也同樣產生放熱反應，由于容易散熱，溫度較低，故產生內外溫差。尤其是當氣溫驟然下降時，內外溫差更大。此時由于內部混凝土產生膨脹，外部混凝土則產生收縮，互相約束，使混凝土產生強迫變形而引起溫度應力。當外部混凝土所產生的拉應力超過混凝土的抗拉強度時，就發生表面裂縫。另一方面，內部混凝土逐漸散熱降溫而收縮時，如受到地基基礎的約束，也將產生強迫變形，同樣會使底部混凝土發生垂直方向的內部裂縫。

1.1 水泥水化熱的影響

水泥水化過程中會釋放大量的熱量，在混凝土內部不斷疊加，從而使混凝土內部溫度不斷升高，而混凝土表面與外界接觸傳熱，溫度較低，這樣混凝土內外就會形成較大的溫度梯度，使混凝土內部產生壓應力，而表面產生拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產生裂縫，對大體積混凝土來講，這種現象會更加嚴重。

1.2 外界氣溫變化對混凝土產生的影響

大體積混凝土施工期間，外界氣溫的變化極易引起大體積混凝土產生裂縫，混凝土澆筑完后，外界溫度的下降會增加混凝土的內外溫度梯度，內外溫差過大會造成很大的溫度應力，極易引發混凝土的開裂。另外，外界濕度的降低會加速混凝土表面的干縮，也會導致混凝土產生裂縫。

1.3 混凝土自身的收縮

混凝土拌制過程中使用了大量的水，其中極少部分水分是水泥水化所必須的，大部分水分在之后都要蒸發掉，混凝土中多余水分的蒸發是引起混凝土體積收縮的主要原因之一。這種收縮變形不受約束條件的影響，若存在約束，就會產生收縮應力而出現裂縫。

2 原材料選用及配合比設計

在大體積混凝土施工準備過程中，混凝土原材料的選擇和配合比的確定十分重要，合理的選擇可有效地降低混凝土澆筑塊體因水泥水化熱引起的升溫，達到降低溫度應力和防止混凝土開裂的作用。在混凝土制備前，應按照國家現行的GB 50496-2009大體積混凝土施工規范，JGJ 55普通混凝土配合比設計規范中的有關技術要求進行設計，提前做好混凝土的試配。

2.1 水泥的選用及用量的確定

應選用中、低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，施工時所用水泥其3 d的水化熱不宜大于240 kJ/kg，7 d的水化熱不宜大于270 kJ/kg；當有抗滲指標要求時，水泥的鋁酸三鈣含量不宜大于8%；并且質量符合現行國家標準GB 175通用硅酸鹽水泥的有關規定。

減少水泥用量對水化熱的降低具有重要作用，混凝土按照為60 d抗壓強度進行試配，通過幾十組試配，最終來確定水泥用量。

根據混凝土施工擬采取的防裂措施和現有的施工條件，先計算混凝土的水泥水化熱絕熱最高溫差值，然后估算可能產生的最大溫度收縮應力，如不超過混凝土的抗拉強度，表示所擬定的防裂措施能有效控制和預防裂縫的出現；若超過混凝土的抗拉強度，則可采取調整入模溫度、降低水化熱的溫升值、降低內外溫差、改進施工工藝、改善約束條件等措施重新計算，直至計算的應力值在允許范圍為止。

2.2 粗、細骨料

砂宜選用中粗砂，含泥量不應大于3%；碎石應級配良好，粒徑為5 mm～40 mm，含泥量不大于1%。混凝土配合比應由試驗室試配確定。

2.3 外加劑

大體積混凝土中常用到的外加劑有：緩凝劑，可減緩水泥水化放熱速率，使混凝土內部升溫降低，可以有效避免溫度裂縫的產生；減水劑，在水灰比基本不變的情況下，可大幅度減少水泥的用量，降低水泥產生的水化熱，而且能使混凝土的和易性有明顯改善；引氣劑，可在混凝土中產生一些微小的氣泡，有效減小骨料間的阻力，使得混凝土的和易性有所改善，且可提高混凝土抗凍性，對混凝土的強度沒有不利的影響。

所用外加劑的質量及應用技術，應符合現行國家標準GB 8076混凝土外加劑，GB 50119混凝土外加劑應用技術規范和有關環境保護的規定，且外加劑的品種、摻量應根據工程所用膠凝材料經試驗確定。

3 混凝土澆筑施工工藝

3.1 混凝土的拌制與運輸

混凝土在攪拌站內集中攪拌，當氣溫較高時，對骨料采取遮陽降溫的措施；混凝土拌合物的運輸采用混凝土攪拌運輸車，運輸車進行防風、防曬、防雨處理，運輸過程中攪拌罐保持3 r/min～6 r/min的慢速轉動，以保證混凝土在運輸過程中不發生離析、嚴重泌水現象。

3.2 混凝土澆筑施工

為保證混凝土澆筑質量，澆筑采用“一個坡度、層層澆筑、一次到頂”的方針。根據混凝土泵送時形成的坡度，在上層與下層布置兩道振搗點。第一道布置在混凝土卸料點，主要解決上部振實；第二道布置在混凝土坡角處，確保下部混凝土的密實。先振搗料口處混凝土，以形成自然流淌坡度，然后全面振搗。為提高混凝土的極限拉伸強度，防止因混凝土沉落而出現裂縫，減少內部微裂，提高混凝土密實度，還采取二次振搗法。在振搗棒拔出時混凝土仍能自行閉合而不會在混凝土中留孔洞，這時是施加二次振搗的合適時機。由于泵送混凝土表面水泥較厚，在澆筑2 h～6 h后，先用長刮尺按標高刮平，然后用木抹反復搓壓數遍，使其表面密實，在初凝前用鐵板壓光。既能較好地控制混凝土表面龜裂，又能減少混凝土表面水分散發。

3.3 泌水處理

大體積混凝土澆筑、振搗過程中，容易產生泌水現象。上涌的泌水和浮漿會順著混凝土澆筑坡面流至坡底。施工中，大部分泌水可排至集水坑內，然后集中用潛水泵排除，局部少量泌水可采用海綿吸濕處理。

3.4 混凝土表面防裂施工技術要點

在振搗最上面一層混凝土時，要控制振搗時間在20 s～30 s之間，并注意避免表層產生太厚的浮漿層；在澆搗完成后，需及時用長刮尺將多余浮漿刮除，按測量員測設的標高控制點，將混凝土表面刮拍平整。有凹坑的部位需用混凝土填平，在混凝土接近初凝時對混凝土面進行二次抹光，并全面仔細打抹兩遍，既要確保混凝土的平整度，又要將其表面的收縮脫水細縫閉合，在混凝土收漿凝固期間，除了相關施工人員以外，其他人員不得在未干硬的混凝土面上隨意行走，收漿工作完成后必須及時將其覆蓋進行保溫養護。

4 混凝土養護

通過計算混凝土內部最高溫度，相比外界溫度，混凝土內部溫度已超出25 ℃，因此混凝土澆筑完成后，應采取有效的保溫措施，以減少混凝土表面熱量的散失，延長散熱時間，降低混凝土表面的溫度梯度，防止表面裂縫的產生。

具體措施：混凝土達到初凝時間進行二次抹面壓實，應立即覆蓋塑料薄膜，養護覆蓋采用一層薄膜加一層保溫被的方式，養護時間不少于14 d，混凝土表面溫度與內部溫差小于25 ℃，且混凝土表面溫度與大氣溫差小于20 ℃方可停止保溫。

在保溫養護期間，應加強施工現場安全防火管理，嚴禁煙火，且嚴禁隨意掀開保溫板，確保保溫措施起到有效作用。當混凝土內外溫差超過溫控指標時，應及時加蓋備用棉被。

5 混凝土測溫

5.1 測溫點的布置

本工程共設溫度監測點30個，每個監測點沿混凝土厚度方向設5個測溫點，測溫點沿澆筑的高度，在混凝土中按照測溫點位置豎向共埋設5根導線(每處)，然后安裝測溫導線上的探頭，用電工用的相色帶綁牢，5個探頭的安裝高度分別為：基礎底面以上50 mm處，基礎底面以上400 mm處，混凝土中心處，基礎頂面以下400 mm處，基礎頂面以下50 mm處。

5.2 測溫工具的選擇

測溫采用建筑電子測溫儀配合預埋測溫導線進行測溫。承臺混凝土澆筑時應設專人配合預埋測溫線。每組測溫線(即不同長度的測溫線)在線的末端用電工用的相色帶做標記，便于區分深度。測溫線應按測溫平面布置圖進行預埋，預埋時測溫線與鋼筋綁扎牢固，以免位移或損壞。測溫線用塑料袋罩好，綁扎牢固，不準將測溫端頭受潮。測溫線位置用保護木框作為標志，便于保溫后查找。混凝土澆筑體在入模溫度基礎上的溫升值不宜大于50 ℃，在測溫過程中，當發現混凝土表面與內部溫差超過25 ℃、降溫速率高于2 ℃/d或混凝土澆筑體表面與大氣溫差大于20 ℃時，應及時加強保溫材料或延緩拆除保溫材料，以防止混凝土產生溫差應力和裂縫。

實測數據表明：混凝土內部的最高溫度出現在混凝土澆筑后的第3天，混凝土內部與表面之間溫差最大值為16 ℃，混凝土表面與外界之間溫差最大值為17 ℃，均控制在規范要求的范圍之內，有效控制了大體積混凝土的溫差梯度。

6 結語

實踐證明, 在大體積混凝土的施工中,應在減小約束應力、減小混凝土內外溫差、優化配合比設計、改善施工工藝、提高施工質量、做好溫度監測工作及加強養護等方面采取有效技術措施,才能有效保證大體積混凝土施工質量。在實際施工中，應積極做到防控結合，以預防為主的原則，確保混凝土施工質量。

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

孫紅瑞(1978- )，男，工程師

TU755

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