大體積混凝土質量控制淺析

馬永勝，殷繼偉，王文勝

（1. 哈爾濱佳連混凝土技術開發有限公司，黑龍江 哈爾濱 150076；2. 中煤集團煤化工管理部，北京 100010）

大體積混凝土質量控制淺析

馬永勝1，殷繼偉1，王文勝2

（1. 哈爾濱佳連混凝土技術開發有限公司，黑龍江 哈爾濱 150076；2. 中煤集團煤化工管理部，北京 100010）

本文主要通過大體積混凝土實際施工案例，詳細論述對大體積混凝土的質量控制措施，即優先選擇質量好的原材料，優化混凝土配合比設計，大量試驗確定施工配合比，相應的測溫記錄，現場施工管理等一系列重要工作，最終確保該鋼鋇閘的順利澆筑完畢，且混凝土質量達到了工程技術要求。

大體積混凝土；溫度；裂縫；收縮；耐久性

0 引言

大體積混凝土的質量控制要點主要有原材料的質量、運輸、施工等等，重點就是對膠凝材料的水化溫度變化這一過程的控制。早期水泥水化會放出熱量，導致混凝土內部溫度很高，大體積混凝土的體積較大，內部溫度不易散發，混凝土表面散熱快。一定要注意施工過程中控制以下三個溫度：（1）混凝土的內部與表面產生的溫差；（2）混凝土的表面溫度與大氣溫度的溫差；（3）絕熱溫升值。控制好以上相關的三個溫度數值，可以有效地解決混凝土裂縫問題。

下文結合實際工程案例來分析大體積混凝土的質量控制。

1 工程概況

某市新建兩座鋼壩閘混凝土強度等為 C30，抗凍融循環次數為 F300 次，抗滲等級為 W6，閘室段長35.3m、寬 13m、底板厚度 1.80～2.98m。該工程部位混凝土標記：A-C30-180(S4)-W6F300-GB/T14902

2 設計思路

依據工程特點及概況可知：該工程鋼壩閘底板為大體積混凝土施工，對該部位混凝土配合比設計時嚴格按照 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》和 GB 50496—2009《大體積混凝土施工規范》兩大標準對大體積混凝土設計要求進行設計。

為保證混凝土質量及工程質量，防止混凝土開裂，根據實際工程情況，決定做如下設計：

（1）按照規范規定，本工程澆筑部位齡期采用60d，配合比設計采用粉煤灰、粒化高爐礦渣粉雙摻技術，以滿足大體積混凝土三個特定溫度要求（即混凝土澆筑體在入模溫度基礎上的溫升值不宜大于 50℃；混凝土澆筑塊體的里表溫差不宜大于 25℃；混凝土澆筑體表面與大氣溫差不宜大于 20℃）。

（2）泵送劑中摻有緩凝組份調整混凝土緩凝時間，以控制混凝土的水化溫升；引氣組份主要確保混凝土抗凍融指標及抗凍性能；由于工程特殊性，抗滲等級為W6，泵送劑采用低摻量，確保混凝土抗滲指標。

（3）選擇合適漿骨比、采用低水膠比，確保混凝土強度及耐久性。

（4）選擇骨料二級配復配，有效控制混凝土內部水化熱溫升值。

（5）大體積混凝土配合比設計除應符合工程設計所規定的強度等級及耐久性能等要求外，還要符合施工要求，即工作度，控制合適工作度，且坍落度一般控制在 180mm，防止混凝土沉降而出現的泌水現象，以避免硬化后產生裂縫。

（6）對此工程，商品混凝土生產企業技術部門在生產前，做如下試驗工作，確保混凝土及工程質量：原材料的二次復檢、配合比設計驗證、抗凍混凝土配合比試驗外委、原材料的堿含量、氯離子含量等指標的外委檢測。

3 原材料選擇

（1）水泥：按照 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》規定要求。該工程選取性能穩定、波動性較小、富余系數較高的普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5級，且 C3A≤8%；

（2）粉煤灰：按照 GB 50496—2009《大體積混凝土施工規范》等相關規定，粉煤灰可以控制混凝土早期水化熱釋放，降低水化熱，減少混凝土內外溫差過大而產生的溫度應力裂縫。該工程選取性能穩定、波動性較小、活性指數較高的 F 類 Ⅱ 級粉煤灰。

（3）粒化高爐礦渣粉：按照 GB 50496—2009《大體積混凝土施工規范》等相關規定，粒化高爐礦渣粉也屬于礦物摻合料，同樣具有可取代水泥，降低水化熱，同時，其組份中有少量的 MgO，可與水結合后Mg(OH)2形成產生微膨脹，防止混凝土自身收縮裂縫。該工程選取性能穩定、波動性較小、活性指數較高的S95 級粒化高爐礦渣粉。

（4）砂：采用符合標準要求的中砂，該砂細度模數應大于 2.6，且級配良好，含泥量及泥塊含量等其它指標均符合抗滲、抗凍融有關要求。

（5）石：考慮到混凝土的可泵性、密實度、抗凍、抗滲性能指標，不同粒徑石子按照一定比例復配為連續粒級，且 Dmax≤31.5mm，有效控制混凝土內部水化熱；采用符合標準要求的碎石，含泥量及泥塊含量等其它指標均符合抗滲、抗凍融有關要求。

（6）泵送劑：本著大體積混凝土的技術要求，選用復合型混凝土高效泵送劑（緩凝型，液態，由減水、緩凝等多種組份復合而成），減水組份為高性能減水劑。該產品堿含量及氯離子含量等諸多指標均達到了國家標準要求，無論考慮混凝土收縮開裂還是考慮混凝土溫度裂縫，本產品都起到了決定性的作用，對該工程是一種必不可少的外加劑；緩凝組份選用具有塑性、緩凝效果，能夠控制商品混凝土坍落度損失及商品混凝土的初、終凝時間，并能夠很好地控制混凝土的冷縫問題，在混凝土的開裂問題上也起著重要的作用。

（7）引氣劑：該產品引氣量穩定，氣泡粒徑小，且集中密集，提高了商品混凝土抗凍、抗滲性，減少了拌合物的泌水性，增加了混凝土的密實度，有利地保證了混凝土的強度。

施工單位還對施工工藝、振搗、測溫、后期養護等環節制定了施工方案。

實際采用原材料復檢參數結果見表 1～7，混凝土配合比見表 8。

表 1 P·O42.5 水泥復檢性能指標

表 2 Ⅱ級粉煤灰復檢性能指標

表 3 S95 級礦渣粉復檢性能指標

表 4 粗骨料復檢性能指標

表 5 細骨料復檢性能指標

表 6 泵送劑復檢性能指標（摻量：占膠凝材料總量的 2.5%）

表 7 引氣劑復檢性能指標（摻量：占膠凝材料總量的 0.025%）

表 8 混凝土配合比單方原材料用量 kg/m3

4 混凝土實際應用

在該工程的施工階段，加強測溫和溫度監測與管理，實行信息化控制，隨時觀測混凝土內的溫度變化，內外溫差控制在 20℃ 以內。在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫與保濕養護，緩緩降溫，充分發揮徐變特性，降低溫度應力。

施工中具體的溫控措施如下：

（1）本工程為了控制溫度，在混凝土澆筑體內布置了 3 個測溫點，測溫點分布混凝土的表面、中部和底部。混凝土的入模溫度測溫每臺班不少于 2 次。在養護階段，每天測溫不少于 4 次。

（2）混凝土開始澆筑的時間選擇了在天氣為陰天無日照時。

（3）為了控制溫度，在混凝土的內部預埋了冷水管道。冷水管道共分布 5 層，采用地下水冷卻。混凝土澆筑過程中采用濕麻袋覆蓋泵送管，并持續地澆水冷卻，針對混凝土的最高溫升、里表溫差和降溫速率以及環境溫度進行現場監測。嚴格控制混凝土的內外溫差。

（4）本工程在第一層混凝土澆筑完畢，對混凝土表面進行噴霧養護，一直持續到第二層澆筑前為止；第二層澆筑完畢后，收漿抹平，對混凝土采用原漿覆蓋，臨近終凝時進行二次抹壓。待終凝后，蓋上一層草簾并加蓋一層塑料布，進行保濕、保溫養護工作，根據現場監測的實際數值來調整養護措施。且養護時間不少于14 天。

通過絕熱溫升曲線（圖 1）可以看出：混凝土的溫升高峰值出現在第 7 天，之后就趨于穩定，中心溫度與表面溫度之差，符合 GB 50496—2009 規范中小于 25℃的要求。通過預拌混凝土配合比優化及施工單位施工最佳技術手段，控制了混凝土的內外溫度，有效地預防了混凝土的溫差裂縫。圖 2 為現場施工情況。

圖 1 大體積混凝土絕熱溫升曲線

圖 2 澆筑混凝土的鋼壩閘底板

5 結束語

本工程在取掉塑料薄摸和草簾子等保濕保溫材料后，混凝土表面未出現裂縫，得到了甲方和施工方的一致好評，通過本工程可以看出；大體積混凝土的質量控制應在減少混凝土的內外溫差、優化配合比設計、優選混凝土的原材料，做好現場測溫工作及加強養護等方面采取有效的技術措施，才能使大體積混凝土的質量得到有效的保證。

[1] JGJ 55—2011．普通混凝土配合比設計規程[S]．

[2] GB 50496—2009．大體積混凝土施工規范[S]．

[3] GB/T 50476—2008．混凝土結構耐久性設計規范[S].

[4] GB 50164—2011．混凝土質量控制標準[S]．

[5] GB 50204—2015．混凝土結構工程施工質量驗收規范[S]．

［通訊地址］哈爾濱佳連混凝土技術開發有限公司（150076）

馬永勝（1974—），男，碩士，高級工程師。