熊黎
淮矿地产有限责任公司 232001
摘要：随着建筑行业的快速发展，大体积混凝土获得了愈来愈普遍的运用。建筑项目中，大体积混凝土具备构造庞大、浇筑量大，项目条件复杂，施工技术与质量要求高等特征。大体积混凝土施工，以防裂、抗渗作为重点控制目标，其施工质量控制要点是：施工方案中混凝土浇筑时间、浇筑方案、水化热计算、温度控制方案和严格控制原材料质量、混凝土配合比及施工过程中检查施工方案的落实情况、坍塌度大小、浇筑分层厚度、混凝土养护等。所以，一定要增强大体积混凝土的施工控制，确保建筑项目的施工质量。
关键词：大体积混凝土；质量控制
1、工程概况简述
本项目，地下室底板从主塔楼底板与裙楼和回迁楼、公寓楼底板构成，约3.2万m2的总面积。依据后浇带把地下室底板划分为18块，每块底板的混凝土独立一次连续浇筑完成。其中主塔楼地下室底板厚度为中间核心筒位置4.5m、外框筒位置4m，再向外厚度变成2m，面积约3000m2，约14300m3的浇筑混凝土量，混凝土强度等级C50。
2、大体积混凝土的质量通病
2.1施工冷缝
由于大体积混凝土的混凝土浇筑量大，在分层浇筑中，在混凝土的初凝之前没有控制前后的分层。混凝土提供不足或遇到停水、停电和别的恶劣气候等原因的影响，导致混凝土不可以持续浇筑而发生冷缝。
2.2混凝土表面水泥浆太厚
由于大体积混凝土的量大，而且很多都是用泵送，所以，在混凝土表面的水泥浆会发生过厚情况。
2.3裂缝
（1）表面裂缝：水泥的水化热量在大体积混凝土浇筑后很大，因为大的体积，在内部聚集的水化热不容易分散，明显提高混凝土内部温度，而相对快的是表面散热，这样内外温差就产生相对大的，压应力在内部出现，拉应力在表面发生，而砼有非常低的早期抗拉强度，所以产生裂缝。
（2）贯穿性裂缝：因为构造温差相对大，受到外界的限制而引发的。当大体积砼浇筑在限制地基上时，又没有选取特别的措施来降低、放松或取消限制，或几乎不能清除限制时容易造成拉应力超过混凝土的极限抗拉强度而在限制接触处出现裂缝，甚至会贯穿整个表面，发生贯穿性裂缝。
2.4泌水现象：因为混凝土浇筑是分层分段，让混凝土上下浇筑层施工间隔时间相对长，各分层中间出现泌水层，造成混凝土层间粘结力降低。
2.5干燥收缩裂缝：混凝土硬化后，内部的游离水会从表及里渐渐蒸发，造成混凝土相应地出现干燥收缩。在限制的条件下，收缩变形造成的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会发生从表及里的干燥收缩裂缝，影响构造的耐久性与承载能力。
3、原因分析
3.1、大体积混凝土中产生产生施工质量有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面 湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度 的1／10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104，长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不 均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋 混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设 计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度 应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
3.2、 温度应力的分析
根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：
（1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特 征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。
（2）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。
（3）晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。
根据温度应力引起的原因可分为两类：
（1）自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。
（2）约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。
这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。
4、优选原材料与控制配合比
4.1选取水化热低、水化速度相对慢的水泥。混凝土温度的提高不但和水泥用量相关，还和水泥种类相关。
4.2掺加粉煤灰。水泥用量大的混凝土出现的水化热也大，尤其对于高强度混凝土，相关单方水泥用量相对多，水化热引发的混凝土内部温升比一般混凝土要大。因此，在不影响混凝土标号与坍落度等应用性能的前提下，合理的把水泥用量减少，就能达到降低水化热的目的。
4.3加入缓凝剂。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了让水化热减少，把混凝土温度降低，常常希望混凝土缓凝，就是把混凝土初凝时间延长。试验表明，缓凝剂加入后，水泥的初凝时间能分别延长1～4h不等，从而让混凝土放热峰值出现的时间推迟，因为混凝土的强度会随龄期的增长而增大，因此等放热峰值发生时，也增大了混凝土强度，从而让温度裂缝发生的机率减小了。
4.4 配合比设计控制措施
（1）大体积混凝土通常都是经过泵送浇筑，所有依据泵送需求与降低单位水泥用量2个方面来思考配合比的设计。水泥用量通常为280~300kg/m3，不超过400kg/m3，控制在40~50%左右的砂率。石子需要级配优良，而且骨料的最大粒径d与泵管直径D的比值要满足d/D≤1/3，能控制在12~18cm的坍落度。
（2）商品混凝土质量的控制。施工前能依据混凝土站报送的配合比和材料化验报告来掌控，需要时施工前实行实地考察，施工中抽查。
（3）混凝土的搅拌与运输也是确保适当的配合比的关键程序，混凝土一定要用机械搅拌，掺有外加剂的混凝土搅拌时间要相对延长，通常为2~2.5分钟。
5、控制好混凝土的出机温度及其浇筑时的温度
5.1出机温度的控制
石子只有0.8左右的比热，而每立米混凝土中有40%都是石子；水的比热相对大，但每立米混凝土中只有6%左右的水；因此石子与水对混凝土出机温度的影响相对大，之后就是砂子的温度，对出机温度的影响最小的是水泥。当外界的环境温度相对高时，为了防止太阳光的直接照射，要在砂石堆的上方布置遮阳棚，并喷洒实行降温。用冰量能按下面公式实行计算：
P=7.5+1.125（tw-10）
其中为用冰率的是P，表对冰水的百分率；tw为降温以前的水温，单位，℃
混凝土的出机温度掌控在18到20℃中间相对合适。
5.2浇筑温度的控制
为了让混凝土的最高温升降低，从而把混凝土的内、外部温差减少，能够选用下面2点措施：①提升混凝土的施工速度，施工尽可能地选在低温或者是夜间；②由于冷量的损失对浇注经过的影响相对大，因此要加快输送的速度，加快浇筑，浇筑的时间尽量缩短。
6设计措施
1）精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。
2）增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3-0.5%之间。
3）避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。
4）在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。
5）在构造设计中要充足思考施工时的气候特点，适当布置后浇缝，保留时间通常不小于60天。假如不可以预测施工时的详细条件，也能临时依据详细状况作设计变更。
7、施工质量控制
7.1从原材料方面
1）优选混凝土各类原材料。在条件准许状况下，要优先选取收缩性小的或具备微膨胀性的水泥。骨料在大体积混凝土中所占比例通常为混凝土绝对体积的80%-83%，要选取线膨胀系数小、岩石弹模相对低、表面清洁没有弱包裹层、级配优良的骨料。砂除满足骨料标准要求外，要合理放宽石粉或细粉含量，砂子中石粉比例通常在15%-18%之间为好。粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当，烧失量小，含硫量和含碱量低，需水量比小，均可掺用在混凝土中使用。高效减水剂和引气剂复合使用对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用，也是混凝土向高性能化发展不可或缺的重要组分。
2）细致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，减少混凝土的坍落度，合理掺加塑化剂和减少剂。掺合粉煤灰，在不降低混凝土强度的情况下可减少水泥用量，也即减少水化热的产生，对降低大体积混凝土内部温度、收缩裂缝十分有利，同时也改善了混凝土的可泵性。混凝土坍落度好控制、抗裂能力强。
7.2施工办法控制措施
大体积混凝土施工时内部要合理的预留一些孔道，在内部通循环冷水或冷气冷却，降温速度不能超过0.5℃～1.0℃/h。对大型设备基本能使用分块分层浇筑，对水化热散发与减少限制作用有利。
7.3温度控制措施
混凝土温度与温度变化对混凝土裂缝是非常敏感的。采用综合措施，控制混凝土初始温度。当混凝土从零应力温度降低到混凝土开裂温度时，超过了这时的混凝土极限拉应力的是混凝土拉应力。根据工程特点，充分利用混凝土后期强度，可以减少用水量，减少水化热和收缩。混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。
7.4 强化混凝土的振捣时间，保证混凝土的密实程度
通常状况下，尽量防止在白天高温的时候实行施工，尽可能的把混凝土的浇筑时间布置在晚上，这样能够最大化的完成对混凝土的温度控制，依据之前的浇筑经验，一般把浇筑时间掌控在12h以内。此外，为了有效的确保混凝土的密实度与均匀度，在振捣经过中需要持续的加强混凝土的抗压强度，操作人员要持续强化混凝土的振捣，依照必然的程序实施，把间距掌控在300mm，时间掌控在15～30s之间，当混凝土表明平整而且没有发生沉落时，就能够停止振捣。
7.5大体积混凝土裂缝控制，采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。
1）混凝土级配调整
使用掺粉煤灰的办法，优化混凝土级配，让水灰比减小。要充足运用混凝土后期强度，通过和建设单位、监理单位协商，决定混凝土使用90d强度实行评定。但增加留置3，7，10，14，28，60d强度试块各1 ～ 3组，用以观察混凝土的强度改变状况，为项目施工提供强度根据。对于高强混凝土，应尽量使用中热微膨胀水泥，掺超细矿粉和膨胀剂，使用高效减水剂。通过试验掺入粉煤灰，掺量15%-50%。
2）防渗措施
强化对混凝土配合比的监督，需要商品混凝土供应商严格依照设计需要的防渗等级实施配合比设计，尽力做到混凝土配合比的最优化，同时还呀严格掌控混凝土的生产与运输。强化现场混凝土的收料和泵送管理，禁止向混凝土中添加生水与超过初凝时间后向泵车倾倒混凝土。浇捣混凝土要密实，振捣棒要持续振动，不可以漏振。
7.6混凝土养护
为防止混凝土内外温差过大，混凝土的养护应根据当时的施工情况和环境气温采取相应的措施。夏季混凝土的养护可采用蓄水法，或覆盖草帘、塑料膜、水膜等方法。冬季混凝土的养护可采用“夹心式”保温措施，即一层塑料薄膜+两层草垫+一层塑料薄膜，同时用塑料薄膜加草垫密封混凝土侧模，外围可用跳板或彩条布围实保温。养护期间应随时向草垫中添加热水以保证一定温湿度，夜间低温期间可以用碘钨灯升温。
1）保温保湿自然养护
混凝土在浇筑结束接近初凝时，在上部掩盖1层塑料薄膜，以确保混凝土早期水分散发不会很快。当达到初凝后的混凝土，在上面掩盖3层麻袋，并在上表面掩盖1层塑料薄膜，以强化保温层的不透风功能，和避免突降雨水让混凝土表面温度降低。
2）模板带水养护
在混凝土浇筑结束后，模板不予以松动与拆除。对于没有模板的位置，则要在外侧用铁钉钉上1层或多层麻袋，以确保混凝土内外温差≤25℃。因为在养护开始阶段混凝土温升相对快，在第1～3天每2h实行1次测温；第4 ～ 28天每4h实行1次测温。内外温差<25℃时终止测温；如果发觉温差>25℃，覆盖保温及时增加。
8.结语
在大体积混凝土施工中，为了保证混凝土施工质量，适当选择施工材料，在优化原材料和施工配合比、采用切实可行的混凝土浇筑方案、做好混凝土养护和测温等方面采取有效技术措施，严格依照国家相关标准，技术规范实施精心设计、精心施工。此外，还需要持续的总结施工经验，多实行工作性的总结，尽可能的防止施工经过中的裂缝状况。
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论文作者:熊黎
论文发表刊物:《基层建设》2015年22期供稿
论文发表时间:2016/3/10
标签：混凝土论文; 应力论文; 温度论文; 体积论文; 水化论文; 裂缝论文; 水泥论文; 《基层建设》2015年22期供稿论文;