淺談大體積混凝土施工技術及質量管理措施

孟立基（清徐縣城鄉公共設施管理中心，山西 太原 030400）

大體積混凝土因其截面較大、水泥礦摻等膠凝材料水化放熱量大致使混凝土產生較大的溫差，易在服役過程中當極限拉應力高于混凝土自身最大承載力時產生開裂，降低混凝土的力學性能和耐久性，嚴重時甚至發生坍塌等現象，給人們的生活帶來安全風險[1-2]。為了研究大體積混凝土的原材料、配合比設計以及施工質量控制以及施工組織管理，本文結合某工程實際開展研究闡述了其實際施工效果。

1 工程概況

某項目總建筑面積為34526.58m2，地上建筑面積為18952.25m2，地下建筑面積為15574.33m2，共地下兩層，地下一層為商場及車庫，地下二層為人防區、設備機房。本工程地下室底板施工為大體積混凝土，根據現行規范及實際情況，擬采用C60 P8抗滲混凝土，其配合比設計依據JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設計規程》[3]進行計算，確定養護齡期28d作為混凝土強度等級設計依據，確定水膠比為0.4，砂率為0.5，設計拌合物坍落度為200mm～220mm。

2 施工方案

2.1 原材料

硅酸鹽水泥：購自鄭州天瑞集團，45μm 篩余量為2.3%，比表面積為362m2/kg,密度為3.03g/cm3，標準稠度用水量為25.30%，膠砂流動度為180mm，其化學組成見表1。

表1 原材料化學成分/%

粉煤灰：二級灰，比表面積為345.5m2/kg，含水量為0.2%，其化學組成見表1，礦物組成XRD 圖譜如圖1 所示，粒度分布圖如圖2所示。

圖1 粉煤灰礦物組成

圖2 粉煤灰粒度分布

粗骨料是普通碎石，顆粒級配為6mm~12mm，堆積密度為1.42g/cm3，表觀密度是2.13g/cm3；細骨料是河砂，細度模數為2.31，堆積密度為1.42g/cm3，表觀密度2.43g/cm3；減水劑為聚羧酸減水劑。

2.2 配合比優化設計

本工程依據C60 制備大體積混凝土，設計水膠比為0.4，粉煤灰分別以0%、10%、20%、30%、40%等質量取代膠凝材料，設計配合比見表2。通過配合比設計，測試混凝土坍落度拓展度、T 環、J 環拓展度、間隙通過性和抗壓強度，測試結果見表3。

表2 大體積混凝土配合比設計/kg/m3

通過上述實驗結果，選擇C60-2 即粉煤灰摻量為20%作為最佳摻量，進行該工程的混凝土澆筑工作。

2.3 混凝土養護

混凝土的養護方法主要包括保溫、保濕兩種。在混凝土澆筑完畢且接近初凝時，在混凝土表面覆蓋一層薄膜，以保證其在水化硬化過程中不會丟失過多水分，當混凝土達到初凝狀態后，在其表面覆蓋麻袋和塑料膜，起到加強保溫的作用。由于在水化初期混凝土水化速度較快，內部水化溫升較高，因此在前3d 每隔2h 進行測溫；從第4d 開始直至28d，每隔4h 測一次溫度。當溫差＞25℃時增加麻袋及時保溫，重要結構不得高于20℃；當溫差＜15℃時減少麻袋量，加速散熱[4]。當混凝土內外溫差＜30℃，可以進行模板拆除，注意拆模時應滿足規范中對混凝土的強度要求，且拆模時間亦應依據規范進行；對大體積混凝土來說，有條件時可以適當延遲拆模時間，拆模后應立即采取相應措施對混凝土進行保溫保濕，以避免因溫度升高或降低而造成混凝土強度、耐久性的損失，進而影響服役時間，減少二次修補造成的人力、財力的損失。

3 大體積混凝土施工質量控制

大體積混凝土從前期原材料的選取到配合比設計以及后續的施工養護等過程會不可避免地出現裂縫，這是因為該情況下當混凝土的自我約束應力超過了混凝土的極限抗拉應力時就會產生裂縫，常見的裂縫主要分為應力造成的裂縫、溫度造成的裂縫、收縮造成的裂縫以及其他裂縫。結合本工程的工程特點及施工方案主要從以下兩方面進行裂縫控制討論。

3.1 大體積混凝土裂縫控制

為避免裂縫的產生或者減少裂縫的出現，首先從最初原材料的選擇進行把控，比如水泥，本工程選擇了天瑞集團生產的水泥，具有一定的品質保障，可以保證水化產物的正常生成，在選擇礦物摻合料時，選取了粉煤灰，一方面是粉煤灰成分穩定，另一方面粉煤灰的三大效應可以改善混凝土的工作性、力學性能和耐久性且可以降低成本[5]。此外，從施工階段進行把控，大體積混凝土不可避免會出現諸如表面蜂窩及其孔洞等現象。

3.2 大體積混凝土溫度控制

大體積混凝土在進行施工前，依據規范，混凝土澆筑體內部及表面溫差不應超過30℃。以本工程為例，結合前期工程測得的數據，先優化混凝土配合比設計，選擇加入粉煤灰，在改善性能、降低成本的同時，并降低了混凝土的水化熱；在澆筑之前，可以提前在底板中設置冷水系統，使混凝土水化初期不至于因溫度過高而產生裂縫；依據GB/T 51028-2015《大體積混凝土溫度測控技術規范》中混凝土澆筑體的里表溫差不宜大于25℃，因此，要及時調整保溫保濕措施。

4 大體積混凝土施工質量管理措施

4.1 質量保證措施

本工程項目屬于大體積混凝土，因此，在進行澆筑時主要通過以下幾種方法保證施工質量：①嚴格控制原材料質量，本工程選擇水化熱較低的普通硅酸鹽水泥，同時摻入20%的粉煤灰作為膠凝材料，在減少水泥用量的同時提高經濟性，同時嚴格控制混凝土內外溫度差，依據規范不應超過25℃；②配合比優化設計，該部分已在前文詳細介紹，此處不再贅述；③嚴格控制大體積混凝土常規問題，當混凝土表面出現蜂窩及孔洞時，在底板鋼筋較密處使用同等級細石混凝土進行澆筑，減小孔洞產生[6]。

4.2 大體積混凝土成品保護措施

混凝土澆筑完成后，在達到初凝狀態后對其進行強度測試，當抗壓強度未達到1.2MPa時，不得在混凝土表面放置材料及其他儀器，且此時不允許調整偏位鋼筋；當混凝土達到初凝狀態且抗壓強度滿足高于1.2MPa 后，可依據最大承載力及限定位置進行材料堆放。

拆除模具時要遵循自上而下、從外到內的原則，且在拆模伊始必須經過負責人同意，隨后依據規范進行拆除，主要在拆除過程中要注意對混凝土棱角的保護，以免損傷而導致強度下降。

4.3 混凝土評定

制作標準混凝土試塊：在試驗室將粗細骨料即普通碎石和河砂倒入混凝土攪拌機，干料攪拌30s，使材料充分均勻，隨后先加入一半已經溶解過減水劑的水，攪拌90s，然后將剩下的水全部倒入攪拌機中攪拌180s，隨后將拌合物倒出依據規范測試工作性，然后倒入100mm×100mm×100mm 的模具中插搗成型，同時成型100mm×100mm×400mm 的試塊進行抗折強度測試，24h 后脫模，放入標準養護室（溫度20℃，濕度98%）中養護28d。本工程以28d評定，但在試驗室中增加3d和7d力學性能測試評定，其不同摻量、不同齡期下的力學性能見表4，其中抗壓強度已經乘以換算系數0.93。

表4 大體積混凝土測試結果測試結果

4.4 大體積混凝土施工效果

當養護至相應齡期后，依據規范拆除模具，對大體積混凝土澆筑完成后的效果進行檢查，結果如下：

（1）地下室底板大體積混凝土表面觀感質量良好，表面無露筋、孔洞、蜂窩麻面、裂縫等現象，說明混凝土振搗效果較好，密實性提高。

（2）地下室底板混凝土頂面標高最大偏差為6mm；截面尺寸最大偏差為1.5mm，說明標高和截面尺寸控制良好，完全滿足GB 50204-2002《混凝土結構工程施工質量驗收規范》的規定，符合驗收要求。

（3）沒有發現因施工造成的混凝土冷縫以及因溫度編號導致的溫度裂縫。

5 結語

綜上所述，為保證大體積混凝土順利施工以及保證其質量要求，需要材料供應商、設計、施工以及建設單位等多方配合，同時在施工過程中要嚴格遵守規范要求，避免因操作不規范而導致工程再次施工而造成的經濟和人力損失。