摘要：大体积混凝土施工技术在建筑工程中得到了广泛的应用。但在实际操作的过程中还存在着一些技术方面的不足，比如，在浇筑施工的过程中容易出现有害裂缝，从而导致工程的质量受到了一定程度的影响。本文以某工程案例进行详细分析，阐述了大体积混凝土施工中如何采取有效措施防止有害裂缝的产生。
关键词：大体积混凝土；施工技术；有害裂缝；防止措施
1、工程特点
1.1 某工程反应器框架基础、压缩机基础C8101A/B/C、C8102A/B/C、催化剂构架（构-7）基础等基础实体最小尺寸大于1米，预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝的产生，按规范要求符合大体积混凝土的特点，设计要求施工时需满足《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009的相关要求，并采取措施防止有害裂缝的产生。
1.2 反应器框架基础、催化剂构架（构-7）基础混凝土强度等级设计为C40；压缩机基础C8101A/B/C、C8102A/B/C等基础混凝土强度等级设计为C30；混凝土设计强度较高，单方水泥用量较多，水化热引起的混凝土内部温度较一般混凝土要大得多。结构断面内配筋较多，整体性要求较高。基础结构大多埋置地下，虽然受外界温度变化影响较小，但要求抗裂性能较高。
根据以上特点，如何控制混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝的产生，提高混凝土的抗裂性能，是本工程大体积混凝土施工中的一个关键问题。
2、大体积混凝土原材料的相关要求
2.1因选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，水泥的3d水化热不宜大于240KJ/Kg，7d水化热不宜大于270KJ/Kg，所用水泥在搅拌站的人机温度不大于60℃。
2.2细骨料宜采用中砂，其细度模数宜大于2.3，含泥量不应大于3%；粗骨料宜采用粒径5～31.5mm，并应连续级配，含泥量不应大于1%；应选用非碱活性的粗骨料。
2.3外加剂的品种和掺量应根据工程所用的胶凝材料经试验。
2.4配合比设计中尚应符合以下要求：
1）所配置混凝土的拌和物，到浇筑工作面的坍落度不宜大于160mm，拌和水用量不宜大于175Kg/m3
2）粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%，矿渣粉掺量不宜超过胶凝材料用量的50%，粉煤灰和矿渣粉掺合料的总量不宜大于混凝土中胶凝材料用量的50%；
3）水胶比不宜大于0.50；
4）砂率宜为35%～42%。
3、大体积混凝土搅拌、运输和浇筑
3.1混凝土搅拌
商品混凝土搅拌采用电脑计量控制所用原材料用量。提前同砼搅拌站沟通和要求，在混凝土拌制期间，定时测定水和粗细骨料装入搅拌机时的温度、混凝土的拌制温度。每一工作班至少检测4次。根据本工程施工进度安排及往年常规天气情况及混凝土运输距离，本项目大体积砼施工时间为10月底-12月初，日平均气温约15度左右，可控制混凝土入模温度在30℃以下。
3.2混凝土运输
搅拌站距离现场约2KM，混凝土采用罐车进行运输。现场输送泵车采用3台48米，其中1台备用，配备输送泵配15台罐车。
3.3混凝土浇筑、振捣
输送泵车及混凝土罐车进场路线提前规划好。提前三天同搅拌站调度协调好砼供应及运输车辆保证措施。
为保证混凝土的施工质量，用温度计对到现场每车混凝土的入模温度进行测控，确保入模温度不得低于5℃，并不宜超过30度。
在浇筑前，清除模板和钢筋的污垢。
泵送混凝土前，先泵送1m3同标号的（减全石）混凝土进行润滑管壁。泵送开始后，保持泵送连续工作，并且泵的进料口内混凝土始终保持充满状态，以免吸入空气堵管。在现场随时抽查坍落度，若发现坍落度超过配合比设计规定退回混凝土。
浇筑混凝土时，浇筑方向采用从一端斜向推进、分段分层连续进行（如下图），每层虚铺厚度300mm～500mm，确保每层厚度为振动棒作用部分长度的1.25倍以内。
混凝土浇筑按信息化施工的原则加强现场调度管理，确保已浇混凝土在初凝前被上层混凝土覆盖，不出现施工缝。
混凝土振捣：现场施工用插入式振捣棒10台，备用5台。采用插入式振捣棒进行机械振捣时遵循快插慢拨的原则，避免拨出过快造成空洞，插点间距控制在200㎜以内，每一插点振捣30S左右，振捣至混凝土不再显著下沉或者表面呈浮浆即可，不允许在一个地方强振或漏振某一地方。分层浇筑时，在下面一层混凝土初凝前，浇筑上一层混凝土，振捣时，振动棒插入下层50㎜ 左右，水平方向前后作业区交叉350～500mm 振捣。振捣随下料进度，均匀有序地进行，无漏振。混凝土振捣操作人员挂牌上岗各负其责，服从现场施工技术管理人员统一安排和指挥。
大体积混凝土施工还应满足以下要求：
3.4大体积混凝土工程的施工宜采用整体分层连续浇筑施工或推移式连续浇筑施工。反应器框架基础采用多台汽车泵整体分层连续浇筑，控制每层砼摊铺厚度在300~500厚；压缩机基础承台等高度较小承台，采用推移式连续浇筑施工。
整体分层连续浇筑施工 推移式连续浇筑施工
3.5 混凝土浇筑层厚度应根据所用振捣棒的作用深度及混凝土的和易性确定，整体连续浇筑时宜为300~500mm。
3.6整体分成连续浇筑或推移式连续浇筑，应缩短间歇时间，并应在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕。层间最长的间歇时间不应大于混凝土的初凝时间，混凝土的初凝时间应通过试验确定。当层间间歇时间超过混凝土的初凝时间时，层面应按施工缝处理。
3.7混凝土浇筑宜从低处开始，沿长边方向自一端向另一端进行。当混凝土供应量有保证时，亦可多点同时浇筑。反应器框架基础砼量非常大，拟采用3台汽车泵同时分层摊铺砼，具体砼泵车站位及砼运输路线详见附图。催化剂构架（构-7）基础，拟采用2台汽车泵同时分层摊铺砼，分别布置在南北两侧。
反应器框架基础
3.8混凝土浇筑宜采用二次振捣工艺。
3.9大体积混凝土施工采用分层间歇浇筑混凝土时，水平施工缝的处理应符合下列规定：
1）在已硬化的混凝土表面，应清楚表面的浮浆、松动的石子及软弱的混凝土层；
2）在上层混凝土浇筑之前，应用清水冲洗混凝土表面的污物，并应充分润湿，但不得有积水；
3）混凝土应振捣密实，并应使用新旧混凝土紧密结合。
3.10大体积混凝土底板与侧墙相连接的施工缝，当有防水要求时，应采用钢板止水带处理措施。
3.11在大体积混凝土浇筑过程中，应采取防止受力钢筋、定位筋、预埋件等移位和变形的措施，并应及时处理混凝土表面的沁水。
3.12大体积混凝土浇筑面应派专人及时进行二次抹压处理。
4、施工过程中出现问题的预控措施
4.1降低混凝土水化热
1）选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥。水化热大的水泥应用到大体积混凝土中，水化热不易散发，使混凝土内部温度过高。当混凝土内部与表面产生较大的温度差，混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝，通过掺加合适的外加剂可以改善混凝土的性能。
2）细骨料宜采用中砂，其细度模数宜大于2.3，含泥量不应大于3%；粗骨料宜采用粒径5～31.5mm，并应连续级配，含泥量不应大于1%；应选用非碱活性的粗骨料。掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂、缓凝剂，改善和易性、降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。外加剂的添加符合设计及规范要求。
4.2、控制模内温度
浇筑混凝土时应注意混凝土入模温度，入模温度不低于5℃。混凝土浇筑体的里表温差不宜大于25℃，内外温差过大，混凝土会因应力作用而产生裂缝。通常采取两种措施减小内外温差：一种是降低混凝土内部温度（预埋循环水管），另一种是提高混凝土表面温度（保温覆盖法）。本工程同时采用预埋循环水管、保温覆盖法来控制混凝土的内部温度和表面温度。
1）预埋循环水管
循环水管采用φ100×3.0mm钢管，沿基础高度方向上、下2道，分别设置在上排钢筋向下1200mm，下排钢筋向上750mm处，利用钢筋脚手钢管支撑架固定，水平方向@1200mm，钢管外露基础外部10cm，钢筋绑扎完成后，模板支设前需将循环水管安装完成。预埋循环水管在基础内竖直搭接处采用外套50PVC管外包胶带密封，确保水流畅通。基础模板外侧外露管子头采用软管套接联通，冷凝水采用水泵加压，从塘下河抽水，热水排放至基坑边现场总排水沟，自流外排。基础砼浇筑完成后达到初凝条件12小时内开始通冷凝水，降低混凝土内部的水化热，冷凝水通水时长控制在72小时左右，具体可按现场实际测温情况决定（控制温差小于20度）。基础拆模后，需将外露钢管割平，并用基础同强度砼灌实。
反应器基础
2）保温覆盖法
基础砼浇筑完成后达到终凝条件后12小时内开始用封底塑料薄膜一层、保温棉两层（厚10mm以上）、外覆塑料薄膜一层共计四层覆盖混凝土，提高砼表面的温度，减少砼内外温差。覆盖面包括基础侧面。
3）在基础中部严格根据设计要求配置好控制温度和收缩的构造钢筋。
4.3、防止混凝土分层
浇筑混凝土时应注意采用分层分段法浇筑混凝土，分层有利于混凝土水化热的散失，还可采用二次振捣的方法增加混凝土的密实度，提高抗裂能力，使上下两层混凝土在初凝前结合良好。
5、大体积混凝土对测温人员和技术的要求
要求测温人员认真负责，做好记录存档，并派专人负责保温养护工作。在混凝土浇筑后，入模温度的测量每台班不应少于2次。本工程监测频率为：混凝土浇筑结束后按每昼夜4次。当混凝土内外温差与大气温差小于20℃时，停止测温。
5.1为保证混凝土施工质量并及时了解混凝土内部温度，对基础混凝土进行温度检测，并做好测温记录。基础混凝土中部中心点的温升高峰值，该温升值一般略小于绝热温升值。一般在混凝土浇筑后3d左右产生，以后趋于稳定不再升温，并且开始逐步降温。规范规定，对大体积混凝土养护，根据气候条件采取控温措施，并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围内；当设计无具体要求时，温差不超过20℃。
5.2监测点的布置范围：在混凝土浇筑体平面图对称轴线的半条轴线为测试区，在测试区内监测点按平面分层布置。
5.3基础混凝土浇筑前，反应器框架留设28组测温点、催化剂构架（构-7）基础、留设10组测温点，压缩机基础每个承台设4个测温点，采用预埋热电偶测温，测基础底部、中部、面层温度。降温及测温完毕后，用C40细石混凝土将测温孔堵实。温度观测时采用温度计。
5.4混凝土浇筑完成后，12小时内每隔2小时测一次，12小时后每隔4小时测量一次，并记录每一测温点不同深度的温度，并做好温度记录，发现温度过高的点位，及时换水，保证内外温差控制在25℃以内。
6、全过程质量控制措施
6.1、前期控制
组织技术人员熟悉图纸；组织劳动力，做好技术交底；材料机械设备提前做好进场报验，测量定位所用的经纬仪、水准仪等测量仪器及工艺控制质量检测设备必须经过鉴定合格。施工现场做好清理，测量基准点要严格保护，避免撞击、毁坏。
6.2、过程控制
执行三级检查制度；上道工序未经验收合格，下道工序不得插入；地基验槽、隐蔽工程等重要工序必须严格执行操作要求，按图施工，施工前通知监理人员，在施工过程中，由技术人员全面负责；做好施工记录、试验记录、自检记录、质量评定记录等，形成书面文件。
6.3、成品保护
明确各工种对上道工序质量的保护责任及本工序工程的防护，上道工序与下道工序应有必要的交接手续，以明确各方的责任。
7、结束语
综上所述，大体积混凝土有害裂缝的防止措施可以通过加强混凝土原材料控制，提高混凝土浇筑方法，对混凝土内外部的温度进行及时的测量进行合理预冷、控制水温等方法实现，另外为了更好地防止大体积混凝土裂缝出现，在工程施工质量上也需要进行严格的控制，笔者也希望本文可以在大体积混凝土有害裂缝防止措施这一话题的研究和讨论中起到些许的参考作用。
论文作者:许建章
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/31
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