大體積混凝土施工方法探討

郭 玲 耿倩

（1鄭州新開(kāi)元路橋工程咨詢有限公司，河南 鄭州 450016 2、鄭州黃河河務(wù)局惠金黃河河務(wù)局，河南 鄭州 450045）

1 大體積砼概述

現(xiàn)代建筑中時(shí)常涉及到大體積混凝土施工,如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等，在橋梁結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的大體積砼即是承臺(tái)了，它們主要的特點(diǎn)就是體積大，一般實(shí)體最小尺寸都≥1m。它的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時(shí)，會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以必須從根本上分析它，來(lái)保證施工的質(zhì)量。

2 大體積混凝土的裂縫

對(duì)于承臺(tái)這種地下或半地下結(jié)構(gòu)，混凝土的裂縫主要影響其防水性能。一般當(dāng)裂縫寬度在0.1~0.2mm時(shí)，雖然早期有輕微滲水，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，裂縫可以自愈。如超過(guò)0.2~0.3mm，則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速加大。所以，在工程中應(yīng)盡量避免超過(guò)0.3mm貫穿全斷面的裂縫。如出現(xiàn)這種裂縫，將大大影響結(jié)構(gòu)的使用，必須進(jìn)行化學(xué)灌漿加固處理。

產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾方面：

a.水泥水化熱。大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對(duì)較小，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失，使內(nèi)外溫差增大。水化熱主要與單位體積混凝土中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期變化。由于結(jié)構(gòu)表面可以散熱，實(shí)際上內(nèi)部的最高溫度，多發(fā)生在澆筑后的最初3~5天。澆筑時(shí)，降低大體積混凝土內(nèi)部最高溫度和控制混凝土內(nèi)外溫度差在規(guī)定限值(25℃)以內(nèi)對(duì)于裂縫控制是極其重要的。

b.外界氣溫變化。大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加內(nèi)外層混凝土溫差，這對(duì)大體積混凝土是極為不利的。

溫度應(yīng)力是由于溫差引起溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。同時(shí)，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部的最高溫度一般可達(dá)60~65℃，并且有較長(zhǎng)的延續(xù)時(shí)間。因此，應(yīng)采取溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力。

c.混凝土的收縮?；炷林屑s20℅的水分是水泥硬化所必須的，而約80℅的水分要蒸發(fā)?；炷潦湛s的主要原因就是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達(dá)到原有的體積。干濕交替會(huì)引起混凝土體積的交替變化，這對(duì)混凝土是很不利的。

影響混凝土收縮的，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝（特別是養(yǎng)護(hù)條件）等。

3 大體積混凝土的配制

由于混凝土的選料和配比對(duì)其水化熱和收縮影響極大，選用原材料時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

a.粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配，以減少混凝土收縮變形；細(xì)骨料宜采用中砂，因?yàn)槭褂弥猩氨扔眉?xì)砂，可減少水及水泥的用量。此外，在大體積混凝土中，粗細(xì)骨料的含泥量是要害問(wèn)題，含泥量偏高，不僅會(huì)增加收縮變形，還會(huì)嚴(yán)重降低混凝土抗拉強(qiáng)度，對(duì)抗裂的危害很大，因此骨料必須現(xiàn)場(chǎng)取樣實(shí)測(cè)，石子的含泥量控制在1%以內(nèi)，砂的含泥量控制在2%以內(nèi)。

b.外加劑宜采用緩凝劑、減水劑、膨脹劑，使用減水劑可以減小水泥用量，改善和易性，推遲水化熱的峰期值；使用膨脹劑，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，可以抵消一部分收縮應(yīng)力，這樣相應(yīng)地提高了混凝土抗裂能力。

c.大體積混凝土在保證混凝土強(qiáng)度及坍落度要求的前提下，應(yīng)提高摻合料及骨料的含量，摻合料宜采用粉煤灰、礦渣粉等。在混凝土中摻用粉煤灰不僅能夠節(jié)約水泥，降低水化熱，增加和易性，而且能夠大幅度提高混凝土后期強(qiáng)度。

d.水泥應(yīng)盡量選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥，優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。無(wú)礦渣水泥的地區(qū)，可采用普通硅酸鹽，加入適量的粉煤灰和礦渣粉取代部分水泥，減小水泥用量，改善混凝土的塑性和可泵性。但是，水化熱低的礦渣水泥的析水性比其它水泥大，在澆筑層表面有大量水析出。這種泌水現(xiàn)象，不僅影響施工速度，同時(shí)影響施工質(zhì)量。所以，在選用礦渣水泥時(shí)應(yīng)盡量選擇低泌水性的品種，并摻加減水劑，降低用水量。在施工中，應(yīng)及時(shí)排出析水或拌制一些干硬性混凝土均勻澆筑在析水處，用振搗器振實(shí)后，再繼續(xù)澆筑上一層混凝土。

4 大體積混凝土的澆筑

澆筑方案，除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實(shí)完畢外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、預(yù)埋管道和地腳螺栓的留設(shè)、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響，常根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸、場(chǎng)地及工期要求采用全面分層、分段分層、斜面分層三種方式。但是要注意振搗密實(shí)且停留時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，以免降低兩次澆注混凝土的粘結(jié)力。

在夏日澆筑時(shí)，預(yù)先對(duì)機(jī)制砂、石子進(jìn)行噴淋，降低砂、石溫度；在攪拌時(shí)采用冰水?dāng)嚢?；運(yùn)輸中對(duì)罐車進(jìn)行隔熱措施和澆筑時(shí)對(duì)輸送泵管覆蓋隔熱，控制混凝土入模溫度不高于30℃，可以有效的保證混凝土質(zhì)量。

大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，一方面是混凝土內(nèi)部水化熱積聚的因素，另一方面是混凝土的外部因素：結(jié)構(gòu)的外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束阻止混凝土收縮變形，一旦超過(guò)混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。對(duì)此，可以在做完墊層后刷一道瀝青作滑移層，并在四周貼苯板以減少四周及基底的約束力。

5 大體積混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)的溫度控制

大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，不僅要滿足強(qiáng)度增長(zhǎng)的需要，還應(yīng)通過(guò)人工的溫度控制，防止因溫度應(yīng)力引起混凝土的開(kāi)裂。在混凝土養(yǎng)護(hù)階段的溫度控制應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)：

a.混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應(yīng)小于20℃；當(dāng)結(jié)構(gòu)混凝土具有足夠的抗裂能力時(shí)，不大于25℃~30℃。

b.混凝土拆模時(shí)，混凝土的溫差不超過(guò)20℃。其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。

c.采用內(nèi)部降溫法來(lái)降低混凝土內(nèi)外溫差。內(nèi)部降溫法是在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管，通入冷卻水，降低混凝土內(nèi)部最高溫度。冷卻在混凝土剛澆筑完時(shí)就開(kāi)始進(jìn)行，還有常見(jiàn)的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土內(nèi)外溫差而引起的混凝土開(kāi)裂。

d.保溫法是在結(jié)構(gòu)物外露的混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料（如草袋、鋸木、濕砂等），在緩慢的散熱過(guò)程中，使混凝土獲得必要的強(qiáng)度，以控制混凝土的內(nèi)外溫差小于20℃。

e.混凝土表層布設(shè)抗裂鋼筋網(wǎng)片，防止混凝土收縮時(shí)產(chǎn)生干裂。

f.當(dāng)混凝土出現(xiàn)泌水現(xiàn)象時(shí)將水趕至低洼處，用大功率抽水泵及時(shí)的抽出混凝土產(chǎn)生的泌水和基坑內(nèi)的雨水。

6 結(jié)語(yǔ)

總之，在大體混凝土的澆注中采取各種措失的目的均主要是為了降低由于水化熱產(chǎn)生的內(nèi)外溫差，以此來(lái)有效的減少裂縫的出現(xiàn)，因此在實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐闹墓?yīng)情況、季候特征、澆筑時(shí)期變溫特點(diǎn)等因素采取多項(xiàng)對(duì)策才能在保證質(zhì)量的前提下多、快、好、省地完成施工作業(yè)。

[1]黃恒，楊星，杜興龍.4.5m超厚大體積混凝土澆筑施工技術(shù).ppt（北京城建二公司重慶分公司；重慶萬(wàn)豪國(guó)際會(huì)展大廈）。