淺談大體積混凝土澆筑技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

石姍姍　李　輝

【摘要】 由于大體積混凝土的普遍常見，在這段時(shí)期，施工單位對(duì)大體積混凝土的施工重視程度降低，套用和單憑經(jīng)驗(yàn)主義也較普遍，施工管理人員的質(zhì)量控制意識(shí)松懈，放松了對(duì)大體積混凝土監(jiān)測、監(jiān)控工作，在大體積混凝土的澆筑、養(yǎng)護(hù)工作中，也較為隨意，沒有足夠的重視。因而，就大體積混凝土的施工，本文提出質(zhì)量控制措施方法，希望對(duì)現(xiàn)場施工起到一定的指導(dǎo)作用，能夠引起對(duì)質(zhì)量控制的重視。

【關(guān)鍵字】 裂縫；降溫養(yǎng)護(hù)；澆筑方案

一、前言

大體積混凝土施工的主要技術(shù)難點(diǎn)是防止混凝土表面裂縫的產(chǎn)生。造成大體積混凝土開裂的主要原因是干燥收縮和降溫收縮。處于完全自由狀態(tài)下的混凝土，出現(xiàn)再大的均勻收縮，也不會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)混凝土處在地基等約束條件下時(shí)，內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過當(dāng)時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)開裂。

混凝土中水泥水化用水大約只占水泥重量的20%，在混凝土澆筑硬化后，拌合水中的多余部分的蒸發(fā)將使混凝上體積縮小?；炷粮煽s率大致在（2-10）x10-4范圍內(nèi)，這種干縮是由表及里的一個(gè)相當(dāng)長的過程，大約需要4個(gè)月才能基本穩(wěn)定下來。干縮在一定條件下又是個(gè)可逆過程，產(chǎn)生干縮后的混凝土再處于水飽和狀態(tài)，混凝土還可有一定的膨脹恢復(fù)。

值得注意的是早期潮濕養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土的后期收縮并無明顯影響，大體積混凝土的保濕養(yǎng)護(hù)只是為了推遲干縮的發(fā)生，有利于表層混凝土強(qiáng)度的增長，以及發(fā)揮微膨脹劑的補(bǔ)償收縮作用。

大體積混凝土澆筑凝結(jié)后，溫度迅速上升，通常經(jīng)3d—5d達(dá)到峰值，然后開始緩慢降溫。溫度變化產(chǎn)生體積脹縮，線脹縮值符合△L=Lo.a.△T的規(guī)律，這里線脹縮值數(shù)取1x10-5（1/0C）。因?yàn)榛炷恋奶攸c(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高而抗拉強(qiáng)度低，而且混凝土彈性模量較低，所以升溫時(shí)體積膨脹一般不會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生有害影響。但在降溫時(shí)其降溫收縮與干燥收縮疊加在一起時(shí)，處于約束條件下的混凝土常常會(huì)產(chǎn)生裂縫，起初的細(xì)微裂縫會(huì)引起應(yīng)力集中，裂縫可逐漸加寬加長，最終破壞混凝上的結(jié)構(gòu)性、抗?jié)B性和耐久性。

混凝土降溫值=溫度+水化熱溫升值－環(huán)境溫度。其中溫升值的影響因素主要有水泥品種和用量、用水量、大體積混凝土的散熱條件（主要包括澆筑方法、混凝土厚度、混凝土各表面的能力和其它降溫措施）等。

為盡量發(fā)揮混凝土松弛對(duì)應(yīng)力的抵消作用，同時(shí)避免在混凝土硬化初期驟然產(chǎn)生過大的應(yīng)力，應(yīng)該減慢降溫速度。一般規(guī)定，混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃，降溫速度不大于1.50C/d.

二、混凝土配合比設(shè)計(jì)

對(duì)配合比設(shè)計(jì)的主要要求是：既要保證設(shè)計(jì)強(qiáng)度，又要大幅度降低水化熱；既要使混凝土具有良好的和易性、可泵性，又要降低水泥和水的用量。

（1）選用水化熱低的32.5MPa礦渣水泥，水泥用量僅為340 kg/m3.

（2）大摻量I級(jí)粉煤灰（國外高達(dá)30 %）。摻量高達(dá)100 kg/m3 ，占水泥用量的29%，占膠凝材料總量的21%.在大體積混凝土中摻粉煤灰是增加可泵性、節(jié)約水泥的常用方法。礦渣水泥本身就摻有20%一70%活性或惰性摻合料，再在礦渣水泥中摻近30%的粉煤灰，而且要配制大坍落度的C40混凝土，非常少見。這個(gè)摻量巳接近GBJ146-9.粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范的規(guī)定的上限。

三、混凝土的澆筑方案選用

全面分層，采取二次振搗方案?；炷脸跄院?，不允許受到振動(dòng)?；炷辽形闯跄▌偨咏跄龠M(jìn)行一次振搗，稱二次振搗），這在技術(shù)上是允許的。二次振搗可克服一次振搗的水分、氣泡上升在混凝土中所造成的微孔，亦可克服一次振搗后混凝土下沉與鋼筋脫離，從而提高混凝土與鋼筋的握裹力，提高混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)性和抗?jié)B性。

全面分層，二次振搗方案就是當(dāng)下層混凝土接近初凝時(shí)再進(jìn)行一次振搗，使混凝土又恢復(fù)和易性。這樣，當(dāng)下層混凝土一直澆完42m后，再澆上層，不致出現(xiàn)初凝現(xiàn)象。此方案雖然技術(shù)上可行，也有利于保證混凝土質(zhì)量，但需要增加人力和振動(dòng)設(shè)備，是否采用應(yīng)做技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

四、預(yù)測溫度、設(shè)計(jì)養(yǎng)護(hù)方案

在約束條件和補(bǔ)償收縮措施確定的前提下，大體積混凝土的降溫收縮應(yīng)力取決于降溫值和降溫速率。降溫值=澆筑溫度+水化熱溫升值－環(huán)境溫度。

為了防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，通過計(jì)算預(yù)測了混凝土的澆筑溫度、混凝土溫升值的可能產(chǎn)生應(yīng)力，并據(jù)此制定了降低澆筑溫度腔制溫升值措施，預(yù)先制定減緩降溫速率的方案和一旦出現(xiàn)意外情況的應(yīng)急措施。

這個(gè)溫度是晝夜平均澆筑溫度，如果白天最高氣溫是35℃，這時(shí)的澆筑溫度Tj= 31.4℃。為了降低Tj，采取如下措施：料場石子進(jìn)倉前用涼水沖洗，水泥在筒倉內(nèi)存放15d以上，晴天泵管用濕巖棉被覆蓋，氣溫高時(shí)拌合水中加冰降溫。其中，拌合水中加冰效果最好。

可見，每使混凝土澆筑溫度下降1℃，平均要使拌合水溫下降近6℃。要使混凝土澆筑溫度下降3℃，至少每m3混凝土要加0℃冰40 kg.無論如何，在工程中實(shí)際澆筑溫度Tj，都不能超過32℃。

五、確定保溫材料的厚度，預(yù)測混凝土表面溫度

一般規(guī)定：混凝土內(nèi)表溫差T1－T2≤25℃對(duì)于較厚的混凝土，此溫差值可適當(dāng)放寬。

由此可見，即使在炎熱的夏季，大體積混凝上在降溫階段要“保溫”養(yǎng)護(hù)。

經(jīng)過計(jì)算，提出兩種養(yǎng)護(hù)方案供施工時(shí)選擇。

一種是蓋一層塑料薄膜和一層3 cm厚的防水巖棉被。

另一種是蓄水2cm－12cm養(yǎng)護(hù)，深度隨當(dāng)時(shí)混凝土內(nèi)外溫差增減。前者的優(yōu)點(diǎn)是保溫性能較好，可縮小混凝土內(nèi)表溫差，減慢降溫速度，從而有利于混凝土抗裂，但缺點(diǎn)是可能因降溫速度過慢而延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間；但如遇環(huán)境溫度驟降造成混凝土內(nèi)表溫差過大時(shí)，較難采取臨時(shí)加強(qiáng)保溫的措施。

實(shí)際施工中采用了第一種養(yǎng)護(hù)方案，養(yǎng)護(hù)效果很好。塑料薄膜很有效地保證了混凝土表面的潮濕，既保證了表層混凝土的強(qiáng)度增長，又使前3周的降溫階段不致出現(xiàn)干燥收縮，還保證了微膨脹劑充分發(fā)揮補(bǔ)償收縮的作用。

巖棉被的效果也恰到好處，當(dāng)混凝土表面溫度過高，不利于降溫時(shí)，局部揭開巖棉被加快降溫。下過幾場大雨后，巖棉被被水浸透，導(dǎo)熱系數(shù)增大，使混凝土澆筑后3周的降溫速度始終較好地控制在1.30C/d－1.50C/d范圍之內(nèi)。

六、結(jié)束語

（1）基礎(chǔ)大體積混凝土施工，一次澆筑量大，厚度大，強(qiáng)度等級(jí)高，在夏季炎熱天氣施工，技術(shù)難度大?；炷翝仓?，經(jīng)過3個(gè)星期保溫保濕養(yǎng)護(hù)，效果理想。

要施工好超厚、高強(qiáng)度等級(jí)的大體積混凝土，關(guān)鍵要有一個(gè)先進(jìn)的混凝土配合比，有一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕そM織設(shè)計(jì)，有一套科學(xué)的養(yǎng)護(hù)工藝，有一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

（2）配制大體積混凝土，關(guān)鍵在于水化熱要低，大摻量I級(jí)粉煤灰和低用量的礦渣32.5MPa水泥相結(jié)合是該工程成功的關(guān)鍵之一。它有效地降低了水化熱，提高了可泵性，從而提高了表層混凝土的強(qiáng)度。

在大體積混凝土的濕熱養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展得很好，有效地防止了混凝土裂縫的出現(xiàn)。

微膨脹劑確實(shí)起到了補(bǔ)償收縮作用。根據(jù)計(jì)算，自降溫開始，混凝土表層就應(yīng)該出現(xiàn)拉應(yīng)力?？墒窃趯?shí)測中，始終未測到拉應(yīng)力。除混凝土松弛，養(yǎng)護(hù)階段沒發(fā)生干縮外，微膨脹劑功不可沒。

（3）大體積混凝土施工，養(yǎng)護(hù)和澆筑同樣重要。保濕是前提，控制降溫速度是關(guān)鍵，監(jiān)測是根據(jù)。

總之，大體積混凝土是目前施工中應(yīng)用較多的一項(xiàng)新技術(shù)，只要嚴(yán)格施工規(guī)范，仔細(xì)落實(shí)每一個(gè)施工環(huán)節(jié)，認(rèn)真妥善地作好澆筑完的保溫工作，該項(xiàng)技術(shù)是完全可以取得滿意的效果。