大體積混凝土配合比設計及應用分析

馬鑫峰

南通市建設混凝土有限公司 江蘇南通 226000

摘要：在現(xiàn)代建筑工程中，大體積混凝土的工程規(guī)模日趨擴大，為確保大體積混凝土施工質(zhì)量，除滿足強度等級、抗?jié)B要求外，關鍵要嚴格控制混凝土在硬化過程中引起的內(nèi)外溫差，防止因溫度應力而使混凝土產(chǎn)生裂縫。本文主要分析了大體積混凝土配合比設計及應用要點，以減少大體積混凝土裂縫問題，提高施工質(zhì)量。

關鍵詞：大體積混凝土；裂縫；配合比設計

1.大體積混凝土特點

大體積混凝土主要具備以下兩個特點：一是，具有較高的總體要求。大體積混凝土結構在進行施工時，常采用連續(xù)澆筑的方式，不進行施工縫的預留。二是，具有較大的結構體積。在澆筑完混凝土之后會產(chǎn)生大量的水化熱，聚集在內(nèi)部難以散發(fā)出去，從而導致混凝土的內(nèi)外部存在較大的溫度差異，引發(fā)溫差應力，進而使該混凝土結構的體積出現(xiàn)膨脹。大體積混凝土結構是現(xiàn)代建筑工程中的主要施工部位，其配合比設計直接關系到工程性能的高低。所以在施工過程中，施工人員要對大體積混凝土材料的性能檢測予以重視，嚴格控制混凝土配合比設計，并采取相應的措施保證施工質(zhì)量，保證安全。

2.配合比優(yōu)化設計

2.1嚴格控制原材料的質(zhì)量

（1）對水泥的選擇。對于大體積的混凝土應該優(yōu)先選擇低水化熱的水泥，像礦渣水泥、或者摻有礦粉粉煤灰等水泥，提高混凝土的抗泌水性能，防止離析，降低水泥用量，從而降低水化熱。

（2）對于骨料的選擇。骨料是混凝土的骨架，骨料質(zhì)量的好壞直接關系著混凝土的質(zhì)量，所以骨料的選用首先要考慮就地取材、價格低廉、質(zhì)量有保障的骨料，還要符合國家標準的相關規(guī)定。對于大體積的混凝土結構，有粗骨料和細骨料兩者選擇，粗骨料應選用自然連續(xù)性級配5～40mm石子最適宜。細骨料以中、粗砂為宜，且石子的含泥量不得大于 1%，砂的含泥量不得大于3%。

（3）外加劑的選擇。外加劑的選擇包括減水劑、緩凝劑、膨脹劑三種，第一減水劑，在混凝土中是運用比較廣泛的一種外加劑，它能提高砂漿的強度，能減少拌合用水量，節(jié)約水泥用量，并且能降低水泥早期的水化熱，經(jīng)濟效益好，綠色環(huán)保。第二緩凝劑，它能夠延長混凝土拌合物凝結硬化的時間，從而使水泥水化放熱速度變慢，有利于熱量擴散，混凝土內(nèi)部溫度降低，提高其強度。第三膨脹劑，它主要是修補混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的干縮和冷縮，從而提高混凝土的密實性和抗?jié)B性能，減少混凝土的溫度應力，提高強度。

2.2大體積混凝土配合比確定原則

大體積混凝土要求具有較低的水化熱、良好的工作性和體積穩(wěn)定性。大體積混凝土配合比設計的確定，必須通過試驗優(yōu)選。大體積混凝土配合比確定原則是：在保證混凝土強度等級的前提下，盡量少用水泥，多用摻合料，盡可能降低水膠比。經(jīng)設計單位同意，可利用60d強度作為混凝土強度評定及混凝土配合比設計的依據(jù)；在保證混凝土和易性、泵送性的前提下，盡量降低砂率，提高石子用量。砂率宜為37%～40%；在保證可泵性前提下，盡量降低混凝土用水量，緩凝時間一般控制在20h以上。

2.3水泥用量控制技術

根據(jù)多年的經(jīng)驗，我們使用P.O42.5水泥設計C30混凝土時，在滿足設計強度要求的前提下，盡可能的減少水泥用量，其用量控制在160（kg/m3）以內(nèi)為宜，以減少水泥水化熱的產(chǎn)生，降低混凝土的溫升；雖然P.O42.5水泥用量較低，但是在混凝土中摻入S95級礦粉140（kg/m3），實際上等同于使用P.S32.5礦渣水泥300（kg/m3），滿足《公路橋涵施工技術規(guī)范》JTJ041-2000要求，并能提高混凝土的耐久性。

2.4優(yōu)化配合比設計

（1）選用低水化熱水泥。在滿足混凝土強度要求的基礎上，通過比較后選用水化熱比普通水泥低1/3的海工42.5 級水泥。（2）適當添加摻合料，以減少水泥用量。通過試驗比較，最終確定膠凝材料總用量483kg，其中水泥用量314kg，礦粉和粉煤灰雙摻用量169kg。（3）摻入水泥含量0.9%的緩凝型高效減水劑，改善混凝土的和易性，減少水泥用量，降低水化熱、減少溫度應力。（4）適當添加膨脹劑，以抵抗混凝土的自身收縮。摻水泥用量8%的微膨脹劑，在混凝土中產(chǎn)生一定的膨脹應力，延長混凝土的收縮過程，以抵抗收縮應力，防止裂縫出現(xiàn)。（5）粗骨料采用粒徑5～31.5mm 連續(xù)級配的碎石，含泥量嚴格控制在1%以內(nèi)，細骨料采用細度模數(shù)在2.6～3.0之間的中粗砂，含泥量嚴格控制在3%以內(nèi)。（6）適當摻加粉煤灰，可提高混凝土的抗?jié)B性、耐久性，減少收縮，降低膠凝材料體系的水化熱，提高混凝土的抗拉強度，抑制堿骨料反應，減少新拌混凝土的泌水等。（7）可以考慮在大體積混凝土中摻加堅實無裂縫沖洗干凈、規(guī)格為150-300mm的大塊石，這不僅減少了混凝土總用量、降低了水化熱，而且石塊本身也吸收了熱量，使水化熱能進一步降低，對控制裂縫產(chǎn)生有一定好處。

3.控制溫度的具體措施

（1）在水泥用量相同的條件下，盡可能選用中低水化熱水泥。

（2）盡量減少單位體積的水泥用量。適當?shù)臏p少單位體積砼的水泥用量，能夠有效的控制溫度，因此，在對混凝土的配合比進行設計時，需要充分考慮以下問題：①利用砼的后期強度。一般來說，砼的設計強度為28天齡期強度f28，但是相關試驗表明，在28天后，砼的強度仍會有所增加。從大體積砼結構的特性和荷載方面考慮，一般需要經(jīng)過較長一段時間后，其設計強度才能充分體現(xiàn)，因此，結合實踐經(jīng)驗，在對砼的設計強度進行確定時，可以利用砼的后期強度f45、f60、f90，同時適當減少單位體積砼的水泥用量。②摻加粉煤灰。作為一種活性材料，粉煤灰可以在一定程度上替代砼中的水泥，從而降低水泥用量，降低砼的水化熱，同時還可以充當潤滑劑，改善砼的可泵性。③摻加減水劑。在砼中摻加一定的減水劑，可以有效對水泥顆粒進行分散，降低水的表面張力，減少5～15% 拌和水量，減少5～15%的水泥用量。

（3）摻加適量緩凝劑，延緩水泥的水化作用，減緩水化熱的釋放速率。

（4）降低砼的澆筑溫度。根據(jù)具體的施工經(jīng)驗，例如江蘇地區(qū)，一般在夏季進行施工時，砼澆筑溫度一般能夠達到33～38℃，過高的砼澆筑溫度會影響工程質(zhì)量，一般最高澆筑溫度應該控制在30℃度，這樣才能有效的避免因溫度較高產(chǎn)生裂縫。

（5）砼內(nèi)部埋冷卻水管。在施工過程中，如果遇到混凝土厚度較大，又或者結構相對特殊的情況，采用一般的降溫措施無法對砼的溫升進行控制，這時，就需要采取水管冷卻方案。

（6）砼表面蓄熱保溫。一般情況下，砼內(nèi)部溫度是高于表面溫度的，導致內(nèi)表溫差過大。因此，為了控制好這個溫差，就需要對砼表面進行蓄熱保溫處理。特別是在夏季的施工中，做好砼表面的保溫工作至關重要。

4.結束語

大體積混凝土在實際施工過程中，難免有一些質(zhì)量難以控制的情況發(fā)生，但是我們通過討論研究也能發(fā)現(xiàn)，大體積混凝土的施工，只要是保證嚴格控制配合比，有序的進行施工，質(zhì)量就能得受到有效地控制和保證，所以我們必須要提高大體積混凝土的配合比設計水平，提高大體積混凝土的實際利用價值。

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