大體積混凝土施工技術及控制要點淺析

任笑風

(中國建筑第二工程局有限公司，北京 101101)

1 概述

大體積混凝土施工在現行施工中較為普遍采用，現行版國標GB 50496—2018大體積混凝土施工標準較舊版有了更詳盡的規定和要求，足見其重要程度。工作的重點就是針對大體積混凝土體積龐大、結構厚實的構型特點，解決由此導致的內外溫差大、易裂變的問題。一切的一切均圍繞這些問題展開并加以解決。找到合理有效的方法和措施，促進工程質量的提高，助力業界相關的有益探索和整體水平的提升，即為本文的宗旨。

2 大體積混凝土的特質

大體積混凝土體積龐大、結構厚實，施工澆筑的連續和銜接及配比和養護等均有別于一般尋常體量混凝土結構的要求。

3 大體積混凝土施工中面臨的問題

3.1 水化熱的問題

水化熱的問題是大體積混凝土首要解決的問題。因其體積大、升溫快的特點，加之厚度遠大于尋常混凝土結構之厚度，表面系數相對低，內部產生的水化熱不易及時排出，且內層溫度大大高于外層溫度，使得該溫差的不均衡性極易導致混凝土結構出現裂縫，直接影響混凝土強度和質量。

3.2 裂縫問題

除水化熱導致的裂縫外，主要還有混凝土自縮、約束力因素及外界溫度影響導致的裂縫。

所謂混凝土自縮就是水泥硬化過程中失水量大于自身的自縮值時，結構出現自縮現象，進而引發裂縫出現;約束力因素即外部的約束力和混凝土結構內部硬化過程中應變產生的內部約束力共同作用而導致的結構裂縫現象;外界溫度影響因素即外界氣溫的劇烈變化兼養護性的防護失當，使得混凝土外層與內層溫度差異較大，由此引發的應變差異也會導致裂縫出現。

3.3 混凝土泌水問題

混凝土產生泌水的原因，比較一致的觀點是混凝土澆筑后到凝結期間，由于各自的組分密度不同，骨料和水泥漿下沉、水分上升，從而在混凝土表面析出水分的現象稱之為泌水。骨料與水泥漿體分離即為離析;水分上浮溢出即為泌水。易在大體積混凝土分層、分段澆筑間隙階段出現。泌水后的混凝土各組分結合不均勻，泌水部位有空隙缺陷，使得混凝土強度降低。對混凝土抗滲性、耐久性、抗凍性影響較大。

解決水化熱、溫度控制和裂縫的三大問題就是大體積混凝土施工中的中心工作。裂縫的成因系多種因素，關鍵所在就是找出問題的成因，有的放矢采取有效措施，從根源上予以解決。

4 應對措施

4.1 水泥品種選定

首要的問題就是解決混凝土水化熱的問題，為此選擇水泥品種成為首選重點。主要從兩方面加以考量:一是水化熱要小，二是水泥用量要少，要充分利用好中后期強度，盡可能降低水泥用量。再兼顧到很多大體積混凝土在基礎筏板部位，往往有抗滲要求，傳統選擇普通硅酸鹽水泥或大壩水泥為多，現行的規范GB 50496—2018大體積混凝土施工標準提倡選用水化熱低的通用硅酸鹽水泥，并且對水化熱指標有具體的要求:3 d水化熱不宜大于250 kJ/kg，7 d水化熱不宜大于280 kJ/kg;選用52.5強度等級水泥時，7 d水化熱不宜大于300 kJ/kg。

4.2 優選材料優化配合比

粗集料選用優質的連續級配水洗碎石;細集料選用級配合理、質地均勻、細度適中的水洗中粗砂;采用高效能緩凝減水劑，其作用在于減少單位配比中的用水量，延緩早期水化作用進程，控制其反應速度，從而避免熱峰值集中出現;添加復合纖維，作用在于增強鋼筋與混凝土之間的握裹力，增強混凝土抗裂性能;摻用優質粉煤灰能夠充分發揮其物理填充作用，避免泌水等問題的出現，延緩水化熱熱峰值集中出現;膨脹劑可“抵御”混凝土的凝結收縮，利用混凝土收縮補償原理提高混凝土的抗裂性能，同時保證混凝土外形的精準;選用細度的細集料和水泥，有利于防止泌水現象出現，同時相對增加水泥用量、減少減水劑用量、避免混凝土過振都可防止泌水現象出現。

4.3 嚴控溫度

溫度控制就是對混凝土的入模溫度及混凝土內層最高溫度、表里層的溫差進行控制和人工干預。GB 50496—2018大體積混凝土施工標準規定:混凝土入模溫度不宜大于50℃;混凝土澆筑體里表溫差不宜大于25℃;降溫速率不宜大于2℃/d;拆除保溫覆蓋時混凝土澆筑體表面與大氣溫差不應大于20℃。

施工中均要嚴格遵照規范要求、按照施工方案的要求實施，均有相應的熱工計算指導。達不到要求，就要人工干預。一般有下列一些方法:

1)預制混凝土用水摻加小冰塊，用以降低混凝土入模溫度;

2)覆蓋保溫、保濕層;

3)暖棚保溫法;

4)混凝土澆筑體內層布設通水冷卻熱交換管等。

4.4 澆筑措施

一般采用分層澆筑法，以便充分利用澆筑面散熱，減少裂縫出現的幾率。

混凝土澆筑體平面面積不是很大的情況下，采用全面分層法;面積趨中的情況下，采用分段分層法;平面面積較大的情況下，采用斜面分層推進法。

混凝土的振搗是緊隨混凝土澆筑推進方向進行，一定要在舊的澆筑層初凝前進行新的澆筑層的澆筑銜接。操作中注意監控混凝土坍落度，保證入模混凝土的和易性合格。

4.5 養護工作

混凝土養護工作是保證混凝土質量的關鍵環節，其宗旨就是保持適宜的溫度、濕度，將混凝土澆筑體內外溫度差控制在合理范圍內，促進混凝土強度穩定提升，同時防止混凝土裂縫的產生和發展。

混凝土養護主要有下列幾種方法加以實施:

1)保溫、保濕覆蓋法，這是最常用的方法;2)淋水保濕法;3)噴霧保濕法;4)暖棚保溫法;5)電熱保溫法;6)蒸汽保溫、保濕法等。

4.6 其他輔助措施

1)做好溫度監測的基礎工作;

2)由于大體積混凝土澆筑工作的時效性、連續性的特點，客觀上要求施工現場具備雙電源供電，或者配有臨時發電機備用;

3)有應急混凝土攪拌站待命，以備不時之需;

4)墊層上加設滑動層，可減小外部約束力對大體積混凝土澆筑體應變影響，有利于防止混凝土裂縫的產生;

5)要防止地質沉降造成的塌陷裂縫。

5 工程實例

某地5×350 MW火力發電廠205 m鋼筋混凝土煙囪:外筒直徑11.5 m～21.7 m，壁厚300 mm～600 mm，50 m 標高以上混凝土強度C30，50 m標高以下為C40;基礎為圓環型筏板，基礎埋深－5.000 m，混凝土強度 C40，圓環外徑 30.40 m，圓環內徑12.80 m，筏板厚度 2.40 m，環壁沿外壁斜向放腳至筏板。

選用普硅水泥 P.O42.5，水泥用量 338 kg/m3，水170 kg/m3，配比中有外加劑、礦粉、聚丙烯纖維，強度C40。

5.1 混凝土水化熱溫升值計算

其中，m為調整系數，查施工手冊;ξ(t)為齡期降溫系數，查施工手冊。據上式得:t=3 d，T3=57.6 ℃;t=6 d，T6=57.1 ℃;t=9 d，T9=56.6 ℃;t=12 d，T12=53.0 ℃;t=15 d，T15=47.8 ℃;t=18 d，T18=43.2 ℃;t=21 d，T21=38.6 ℃;t=24 d，T24=35.0 ℃;t=27 d，T27=32.3 ℃;t=30 d，T30=31.9℃。

5.2 混凝土表層溫度計算

混凝土的虛厚度:

混凝土的計算厚度:

混凝土的表層溫度:

其中，T2(t)為混凝土表面溫度，℃;Tq為施工期大氣平均溫度，取15℃。

由以上計算可知，混凝土澆筑體中心溫度與表層溫度差:

Δt(t)=T1(t)－T2(t)=57.6－33.79=23.81 ℃ ＜25 ℃，故可不考慮布熱交換冷水管降溫。

12 d 的內外溫差:53.0－33.79=19.21 ℃＜20 ℃;

18 d 的內外溫差:43.2－33.79=9.41 ℃＜10 ℃。

5.3 溫差監測

不同的部位、不同的深度進行測溫布點;根據各齡期混凝土內部中心溫度計算值，混凝土澆搗后3 d內每隔2 h測溫一次，以后每隔4 h～6 h測溫一次，12 d以后每天測溫一次。若有異常現象出現，及時采取措施人工干預。

5.4 混凝土養護

在混凝土初凝后，為減少升溫階段內外溫差，防止表面裂縫出現，需及時澆水養護，讓混凝土始終保持濕潤狀態(混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜，外面再覆蓋兩層麻袋)。

6 結語

大體積混凝土施工中面臨的問題并非單個因素使然，往往有多個因素綜合作用，相伴相生。我們相信，通過對此類問題的不斷深入探討，定會促進大體積混凝土技術優勢的健康發展。隨著現代科技的不斷進步，一定會有更先進的技術與施工方案，更為完美的換代材料出現，其前景可待可期。