大體積混凝土施工的淺析

楊會霞　李芬玲

【摘 要】近十幾年來，隨著國民經(jīng)濟飛速發(fā)展，基礎(chǔ)、環(huán)保設(shè)施的大力改善，全國大體積混凝土施工面廣、工程量大，絕大多數(shù)大體積鋼筋混凝土施工中已淘汰了許多落后的工藝，但許多經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)仍采用如預埋冷卻鋼管，地下水拌合混凝土等落后的施工方法。

【關(guān)鍵詞】建筑施工；大體積混凝土；質(zhì)量影響；應(yīng)用

1.大體積混凝土施工中溫度變化規(guī)律

（1）構(gòu)筑物內(nèi)部沿高度方向，靠近上表面的頂部溫升最快，最先達到峰值，降溫也快。待將到接近氣溫后，受大氣溫度變化影響較大，往往隨晝夜氣溫波化而波動，但波動幅度隨混凝土表面養(yǎng)護措施（保溫效果）而有程度不同的緩解；靠近基低溫升較慢，最晚達到峰值，降溫也慢。從縱斷面等溫線看，中間疏、下面密、上面最密，隨著降溫時間的延長，上中下各部位逐漸接近并趨向一致。上表面與中心溫差（即內(nèi)外溫差）的70%以上是在距上表面80cm；基低與中心溫差的80%集中在距基底80cm內(nèi)，厚度超過2cm時，中心最高溫升大體上與厚度尺寸無關(guān)。

（2）如洛陽市凱利名家工程主樓筏板基礎(chǔ)厚度1.5cm，建筑面積21084m2，主筏板基礎(chǔ)大體積砼澆筑時室外環(huán)境為25℃-31℃之間，為切實反映大體積砼內(nèi)部溫度變化情況，加強砼內(nèi)外溫度的測試以保證大體積砼施工質(zhì)量，大體積砼基礎(chǔ)施工期間，沿澆筑層的高度，在底部（-1.5m）、中部（-0.1m）、表面（-0.5m）分別布置測溫點，測溫點平面間距一般為5m，分別布置在邊緣與中間，垂直測溫點間距一般為500mm，由專人測溫并記錄，溫度上升階段每2h測一次，溫度下降階段每8h測一次，整個測溫記錄反映，溫度上升每2h平均升溫0.45℃，上升溫度最快的中部測溫點每2h平均升溫0.86℃，3天后達到最高峰值，為70.5℃，其中底部最晚5天后達到峰值，為69.6℃。降溫速度比較緩慢，每8h降溫0.52℃，降溫同升溫基底偏慢，中部降溫較快。從整個升降溫過程反映，該工程大體積砼基礎(chǔ)表面溫度度與內(nèi)部溫度差始終維持在24℃以內(nèi)，滿足施工規(guī)范要求。

（3）構(gòu)筑物內(nèi)部沿長（寬）度方向，中心部位達到最高溫升峰值（即內(nèi)外最大溫差）時，距測表面（即模板內(nèi)表面）1m遠的混凝土內(nèi)部溫差很小，而且大體上與平面尺寸無關(guān)。

2.溫度變化對混凝土質(zhì)量的影響

（1）混凝土內(nèi)部最高溫升問題。大體積混凝土構(gòu)筑物內(nèi)部溫升高未必會出現(xiàn)裂縫，反之亦然。據(jù)資料介紹，1972年日本群津鋼鐵廠高爐基礎(chǔ)施工中混凝土溫升達到76℃，并未出現(xiàn)裂縫。

（2）關(guān)于混凝土澆筑溫度、入模溫度、出機溫度、大氣溫度等問題。

混凝土拌合物從出攪拌機到進入模板的時間不同，其溫度略有差異，但都與大氣溫度相關(guān)不大，常規(guī)施工中，混凝土澆筑溫度與大氣溫度約高于大氣溫度1-3℃。上海寶鋼一期工程中的幾個大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)，澆筑溫度最高達35-36℃，再從混凝土內(nèi)部最高溫升達到76℃也無害的事實來看，為降低入模溫度而要求用地下水或冰水拌合混凝土，對砂、石堆場采取遮陽等技術(shù)措施也就沒有必要了。

（3）對厚度較大的地下大體保積鋼筋混凝土分層分塊跳槽澆筑，甚至還采取預埋循環(huán)冷卻水管等施工方法，既延長了施工工期，又增加了對施工縫的處理工序和費用，得不償失。從結(jié)構(gòu)受力和地下結(jié)構(gòu)抗?jié)B要求來說，整體連續(xù)澆筑混凝土才是最好的施工方法。

3.淺析幾個有關(guān)問題

（1）大體積鋼筋混凝土構(gòu)筑物，如工業(yè)廠房獨立柱基礎(chǔ)，大型設(shè)備基礎(chǔ)，高聳煙囪基礎(chǔ)等，都是承重構(gòu)件，配筋較密且都集中在邊部，對大體積混凝土抗裂性有利。澆筑后的混凝土在硬化過程中，升溫時受到鋼筋籠限制，其勢膨脹量遠少與自由狀態(tài)下混凝土構(gòu)筑物的熱膨脹量，降溫時其體積收縮程度也小得多。因此大體積鋼筋混凝土比大壩混凝土的抗裂性要高得多。這里說明一點，用自由狀態(tài)下混凝土線膨脹系數(shù)計算有鋼筋籠約束的厚板或塊體混凝土的體積膨脹量，準確性很低。

（2）地下大體積鋼筋混凝土構(gòu)筑物工作環(huán)境特點。

施工期間較少受到或完全不受日期、風吹、雨淋等然害，同時深基坑中構(gòu)筑物周圍空間狹窄，通風條件差，就連晝夜溫差變化大的氣溫影響也比地面要小，這對混凝土澆筑、養(yǎng)護都有利。7-14d的高溫熱自養(yǎng)護，混凝土已比較接近甚至達到設(shè)計強度，拆模時混凝土已有較高的抗裂能力，拆模后及時回填，此后混凝土內(nèi)部殘余溫度（余熱）將通過回填土緩慢外泄，直到與地面溫度平衡。土壤導熱性差，殘余溫度的消失將在長時間內(nèi)緩慢地完成，這過程中溫度應(yīng)力不會影響混凝土質(zhì)量，以致產(chǎn)生溫度裂縫。所以地下大體積鋼筋混凝土只重視施工期間，即早期溫度影響，而不考慮中、中期溫度影響。

（3）保證大體積鋼筋混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

大體積鋼筋混混土內(nèi)部溫升約在50-80℃，澆完后24-72h到達峰值，7D內(nèi)平均降溫速度為1℃/d。即在距構(gòu)筑物外表面1m遠的混凝土內(nèi)部、養(yǎng)護期間混凝土處于高溫、高溫（相對標樣）、高壓（相對自由狀態(tài)）的自養(yǎng)護條件下完成硬化過程。強度增長比同齡期標養(yǎng)快，接近或達到蒸養(yǎng)效果。

硬化過程中混凝土導熱性差、升溫稍快，降溫緩慢，溫度梯度最大，最可能出現(xiàn)裂縫的部位是在3個臨邊處，即上表面、下底面和四周側(cè)表面深約12cm以內(nèi)。因此，不管體積（厚度與平面尺寸）多大，3個臨邊易出現(xiàn)問題，也是解決問題的關(guān)鍵。

降溫時溫差大，如遇到約束就會產(chǎn)生溫度應(yīng)力，而溫度應(yīng)力大于此時混凝土的抗拉承受力，混凝土會出現(xiàn)溫度理裂縫。可見在3個臨邊處控制降溫速度，特別是防止急劇降溫和放松外界約束等措施，可保證混凝土施工質(zhì)量。3個臨邊中，上表面和四周側(cè)表面都與養(yǎng)護措施密切相關(guān)，底約束與混凝土的構(gòu)筑物的基層材性有關(guān)，如混凝土構(gòu)筑物座在剛度較大的堅實巖石或舊混凝土基礎(chǔ)上，則應(yīng)采取消除或減輕其對新澆混凝土構(gòu)筑物約束的措施。

4.大體積混凝土施工綜合技術(shù)的應(yīng)用

4.1混凝土外加劑的應(yīng)用

高效減水劑的廣泛應(yīng)用，在滿足施工和易性的前提下，使混凝土單位用水量大大降低，水灰比已從五、六十年代常用0.55-0.7降低到目前的0.4左右，比較接近水化反應(yīng)所需用水量。

微膨脹劑的普遍采用，彌補了超細高強水泥水化初期收縮性大的缺點，使混凝土固化收縮量大為減少或不再收縮，因此使大體積混凝土在硬化過程中產(chǎn)生裂縫的可能性大大減少。有針對性的使用外加劑，大大改善了混凝土的品質(zhì)，提高了大體積混凝土外界干擾的能力。

4.2商品混凝土和泵送混凝土的應(yīng)用

商品混凝土和泵送施工工藝的普遍應(yīng)用，既保證混凝土的質(zhì)量，又解決了大體積混凝土的連續(xù)澆筑問題。分層、分塊，人為地設(shè)置施工縫的舊辦法已無必要，從而為大體積混凝土施工提高工效、降低成本提供了有利條件。

5.結(jié)語

雖膚淺的認識到大體積混凝土的施工溫度的變化規(guī)律，溫度的變化對工程質(zhì)量的影響及大體積混凝土的特點，保證質(zhì)量的關(guān)鍵和新技術(shù)的應(yīng)用等，但隨著不斷出現(xiàn)的特大型國家重點工程開工（大體積混凝土面廣、量大），望有關(guān)單位和個人牽頭，組織調(diào)查研究，介紹先進的施工技術(shù)和成功經(jīng)驗，全面提高大體積混凝土施工技術(shù)水平。