1、大體積混凝土施工淺議李 *摘要結(jié)合工程實例，針對大體積混凝土的施工特點，主要從保證混凝土質(zhì)量上進行探討，從而確保大體積混凝土施工質(zhì)量。關(guān)鍵詞大體積混凝土、水化熱、溫度應力、溫度裂縫、澆筑方案、溫度監(jiān)控。工程背景材料昆明新機場飛行區(qū)貨運通道工程位于昆明東北方向官渡區(qū)境內(nèi)，距昆明市約24km。本貨運通道分為A、B 兩線。 A 線東起遠期的東側(cè)貨運區(qū)，向西下穿遠期的東次跑道及滑行道、爬坡至地面，與服務車道相接，本期建設的A 線長度為 880m，B 線長度 227.25m，本工程箱涵底板、頂板混凝土厚度為1.2m、1 m，一次性澆筑混凝土體積 1.2m 厚 24.5m 寬 27m長導墻混凝土約 879

2、.3m3。凡厚度為 1m 及以上的頂板及底板按大體積混凝土考慮施工。大體積施工兩條線路約 6 萬方混凝土左右?；炷林饕獜姸鹊燃墳镃40P8、C50P8，澆筑完畢后埋置于土層下。內(nèi)容我國有的規(guī)范認為：大體積混凝土就是當邊長大于20m、厚度大于 1m、體積大于400m3，即稱之為大體積混凝土。一般認為當變長尺寸大到必須采取措施， 妥善處理所發(fā)生的溫差， 合理解決變形變化所引起的應力， 力圖控制裂縫開展到最小程度， 這種混凝土稱得上大體積混凝土。我國混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范 GB502041992第 4.5.3 條規(guī)定：現(xiàn)場澆筑的最小邊長在 13m 且必須采取措施以避免水化熱引起的溫差超過 2

3、5的混凝土稱為大體積混凝土。大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工方法根據(jù)其型式而定，包括鋼筋、模板和混凝土三部分。 本文主要主要談談大體積混凝土施工中需要注意的問題。大體積混凝土工程施工大體積混凝土多具有數(shù)量巨大，對于這些大體積混凝土的澆筑，多采用商品混凝土，利用混凝土泵（泵車）進行澆筑?；炷帘眯吞柕倪x擇， 主要根據(jù)單位時間需要的澆筑量及泵送距離。進行計算選用適合的型號?；炷帘没虮密嚨臄?shù)量按下式計算，重要工程宜有備用泵。式中N 混凝土泵（泵車）臺數(shù)；Q 混凝土澆筑數(shù)量（ m3/h ） ;QA 混凝土泵（泵車）的實際平均輸出量 （m3/ h ） ;t 施工作業(yè)時間（ h ）。供應大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工用的商

4、品混凝土，采用混凝土攪拌運輸車供應。混凝土泵不應間斷，宜連續(xù)供應，以保證順利泵送。混凝土攪拌運輸車的臺數(shù)按下式計算式中 Ng 混凝土攪拌運輸車臺數(shù)；Q 混凝土泵（泵車）單位時間計劃泵送量（ m3/h ） ; QB 混凝土攪拌運輸車的裝載量（ V ） ;L 混凝土攪拌運輸車往返一次的行程（km ） ;v 混凝土攪拌運輸車的平均車速（協(xié)11m / h ） ;T 往返一次內(nèi)的因裝料、卸料、沖洗、停歇等的總停歇時間（h ）?；炷帘茫ū密嚕┠芊耥樌盟?，在很大程度上取決于其在平面上的合理布置與保證施工現(xiàn)場道路的暢通。 若利用泵車，則宜使其盡量靠近澆筑部位，以擴大布料桿的澆筑半徑。混凝土泵（泵車）的受料

5、斗周圍宜有能夠同時停放 2 輛混凝土攪拌運輸車的場地，這樣可輪流向泵或泵車供料， 使調(diào)換供料時不至于停歇， 若場地受限時應充分考慮道路上可能出現(xiàn)的問題， 如凹陷等，應經(jīng)常對不良場地進行修復，以便混凝土的順利澆筑。若商品混凝土工廠中的攪拌機、混凝土攪拌運輸車和混凝土泵（泵車）相對固定，則可簡化指揮調(diào)度，這樣就能提高工作效率。混凝土的振搗也要適應斜面分層澆筑工藝， 一般在每個斜面層的上、下各布置一道振動器。 上面的一道布置在混凝土卸料處，保證上部混凝土的搗實。 下面一道振動器布置在近坡腳處， 確保下部混凝土密實。隨著混凝土澆筑的向前推進，振動器也相應跟上。大流動性混凝土在澆筑和振搗過程中， 上涌的

6、泌水和浮漿順混凝土坡面流到坑底， 混凝土墊層在施工時已預先留有一定坡度， 可使大部分泌水順墊層坡度通過側(cè)模底部預留孔排出坑外。 少量來不及排除的泌水隨著混凝土向前澆筑推進而被趕至基坑頂部， 由模板頂部的預留孔排出。由于混凝土量太大，一次性澆筑側(cè)壓力很大，因此，應該適度根據(jù)現(xiàn)場條件及當時的天氣條件， 適當調(diào)整混凝土層數(shù)， 但是混凝土的暴露面不宜過大，以免造成來不及打后一層混凝土造成冷縫影響工程質(zhì)量，在澆筑混凝土時，應該從一定的方向澆筑，這樣有利于因混凝土泌水時采取必要的處理措施，若是出現(xiàn)少量泌水直接用筒提出即可。若大量泌水時采用軟軸抽水機抽出（如下圖）采用這種方法基本上排除了最后階段的所有泌水。

7、大體積混凝土（尤其用泵送混凝土）的表面水泥漿較厚，在澆筑后要進行處理。 一般先初步按設計標高用長刮尺刮平， 然后在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍， 再用木蟹打磨壓實， 以閉合收水裂縫， 經(jīng) 12h 左右再用塑料薄膜和草袋覆蓋充分澆水濕潤養(yǎng)護。根據(jù)上述混凝土施工過程和本工程大體積混凝土施工總結(jié)出以下大體積混凝土施工中存在的必須充分解決的問題?；炷亮芽p混凝土是由多種材料組成的非勻質(zhì)材料，它具有較高的抗壓強度、良好的耐久性及抗拉強度低、抗變形能力差、易開裂的特點。大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，主要是：(1)由變形變化引起的裂縫，即由溫度、收縮、不均勻沉降、膨脹等變形變化產(chǎn)生應力而引起的。（ 2）風速引起的裂

8、縫（ 3）混凝土配合比引起的裂縫大體積混凝土的裂縫多由變形變化引起的，即結(jié)構(gòu)要求變形，當變形受到約束得不到滿足時，引起應力，當該應力超過混凝土抗拉強度時就引起裂縫。為此，裂縫的產(chǎn)生既與變形大小有關(guān)，又與約束的強弱有關(guān)。結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形變化時，不同結(jié)構(gòu)之間和結(jié)構(gòu)內(nèi)部各質(zhì)點之間都會產(chǎn)生約束。一般大體積混凝土承受的溫差和收縮主要是均勻溫差和均勻收縮，故外約束應力占主要地位，因此我們要重點研究由結(jié)構(gòu)變形和外約束引起的應力。大體積混凝土由于截面大，水泥用量大，水泥水化釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化，由此形成的溫度應力是導致產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫分為兩種：1）混凝土澆筑初期，水泥水化產(chǎn)生大量水化熱，使

9、混凝土的溫度很快上升。但由于混凝土表面散熱條件較好， 熱量可向大氣中散發(fā)，因而溫度上升較少；而混凝土內(nèi)部由于散熱條件較差，熱量散發(fā)少，因而溫度上升較多，內(nèi)外形成溫度梯度，形成內(nèi)約束。結(jié)果混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，面層產(chǎn)生拉應力，當該拉應力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。2)混凝土澆筑后數(shù)日，水泥水化熱基本上已釋放，混凝土從最高溫逐漸降溫，降溫的結(jié)果引起混凝土收縮，再加上由于混凝土中多余水分蒸發(fā)、碳化等引起的體積收縮變形，受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束（外約束），不能自由變形，導致產(chǎn)生溫度應力（拉應力），當該溫度應力超過混凝土抗拉強度時，則從約束面開始向上開裂形成溫度裂縫。如果該溫度應力

10、足夠大，嚴重時可能產(chǎn)生貫穿裂縫，破壞了結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性和防水性，影響正常使用。為此，應盡一切可能堅決杜絕貫穿裂縫。大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫，按其深度一般可分為表面裂縫（也就是我們通常所說的規(guī)裂） 、深層裂縫和貫穿裂縫(上圖 )三種。貫穿性裂縫切斷了結(jié)構(gòu)斷面，破壞結(jié)構(gòu)整體性、穩(wěn)定性和耐久性等，危害嚴重。深層裂縫部分切斷了結(jié)構(gòu)斷面，也有一定危害性。表面裂縫雖然不屬于結(jié)構(gòu)性裂縫，但在混凝土收縮時，由于表面裂縫處斷面削弱且易產(chǎn)生應力集中，能促使裂縫進一步開展。國內(nèi)外有關(guān)規(guī)范對裂縫寬度都有相應的規(guī)定，般都是根據(jù)結(jié)構(gòu)工作條件和鋼筋種類而定。我國的混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范(GBJlO89)，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的

11、最大允許裂縫寬度亦有明確規(guī)定：室內(nèi)正常環(huán)境下的一般構(gòu)件為0.3mm；露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境為0.2mm。由于溫度收縮應力引起的初始裂縫，不影響結(jié)構(gòu)的瞬時承載能力，而對耐久性和防水性產(chǎn)生影響。對不影響結(jié)構(gòu)承載能力的裂縫，為防止鋼筋銹蝕、混凝土碳化等，應對裂縫加以封閉或補強處理。如：涂刷水泥漿，水泥基結(jié)晶型防水涂料、柔性涂料等。對于地下或半地下結(jié)構(gòu)，裂縫主要影響其防水性能。當裂縫寬度只有 0102mm 時，雖然早期有輕微滲水，經(jīng)過一段時間后一般裂縫可以自愈。裂縫寬度如超過 0.203mm，滲水量隨著裂縫寬度的增大而增加甚快，為此，對于這種裂縫必須進行化學灌漿處理。大體積混凝土施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫，

12、是其內(nèi)部應力發(fā)展的結(jié)果。一旦溫度應力超過混凝土能承受的抗拉強度，就會產(chǎn)生裂縫。大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的情況，可知道產(chǎn)生裂縫的原因主要有：水泥水化熱水泥在水化過程中要產(chǎn)生一定的熱量，是大體積混凝土內(nèi)部熱量的主要來源。由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失，這樣就會引起在很短時間內(nèi)升溫。水泥水化熱起的驟然絕熱溫升，混凝土單位體積內(nèi)的水泥用量和水泥品種有關(guān)，根基本工程大體積混凝土施工經(jīng)驗，一般在10d 左右達到最終絕熱溫升，但由于結(jié)構(gòu)自然散熱，實際上混凝土內(nèi)部的最高溫度，大多發(fā)生在混凝土澆筑后的25d。這也是混凝土配合比應著重考慮的問題，所以對配合比上的要求主要是在保證混凝土質(zhì)量的同

13、時必須考慮采用低水化熱水泥，能盡量減少水泥用量采用其它膠泥材料置換水泥用量（如摻加粉煤灰、礦粉等），采用外加劑延緩水泥散熱達到最高峰的時間等。外界氣溫變化大體積混凝土施工期間， 外界氣溫的變化對大體積混凝土開裂有重大影響。混凝土的內(nèi)部溫度是澆筑溫度（如 C50 混凝土澆筑溫度在 20左右）水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)散熱降溫等各種溫度的疊加之和。外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也愈高；如外界溫度下降，會增加混凝土的降溫幅度，特別在外界溫度驟降時，會增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，這對大體積混凝土極為不利。（如在冬季施工高強度混凝土）混凝土溫度裂縫對于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，為防止其產(chǎn)生溫度裂縫，除需進

14、行認真的計算，做到事先心中有數(shù)之外，在施工之前和施工過程中采取有效的技術(shù)措施，亦有非常重大意義。根據(jù)昆明新機場飛行區(qū)貨運通道工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工經(jīng)驗，為防止產(chǎn)生溫度裂縫，著重在控制混凝土溫升、延緩混凝土降溫速率、減少混凝土收縮、提高混凝土極限拉伸值、改善約束等方面采取措施。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中的溫度監(jiān)測亦非常重要，它可使有關(guān)人員及時了解混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度變化情況，必要時可臨時采取事先考慮的有效措施，以防止混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度裂縫。由風速產(chǎn)生的裂縫也應該引起足夠的重視，由于風速過大會使剛澆筑好的混凝土由于表面嚴重失水，而內(nèi)部混凝土還有足夠的水分，致使混凝土表面產(chǎn)生裂縫，在澆筑下一層混凝

15、土是及有可能產(chǎn)生冷縫，這種了冷縫處理起來就有很大的難度。一般大體積混凝土多采用分層澆筑，在澆筑混凝土是應充分根據(jù)混凝土初凝時間、澆筑速度及遇到什么環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障所需要的時間進行合理的分層，澆筑混凝土的暴露面不宜過大，澆筑好以后應及時采取保水措施。大體積混凝土施工， 控制裂縫產(chǎn)生，配合比也是相當關(guān)鍵的，大體積混凝土結(jié)構(gòu)在降溫階段，由于降溫和水分蒸發(fā)等原因產(chǎn)生收縮，再加上存在外約束不能自由變形而產(chǎn)生溫度應力的。因此，控制水泥水化熱引起的溫升，即減小了降溫溫差，這對降低溫度應力、防止產(chǎn)生溫度裂縫能起釜底抽薪的作用?？刂拼篌w積混凝土結(jié)構(gòu)因水泥水化熱而產(chǎn)生的溫升，工程主要從原材料上入手：用中低熱的水泥品種

16、混凝土升溫的熱源是水泥水化熱，選用中低熱的水泥品種，可減少水化熱，使混凝土減少升溫。為此，施工大體積混凝土結(jié)構(gòu)多用 P.S42.5礦渣硅酸鹽水泥。根基水泥生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)： 如 42.5強度等級礦渣硅酸鹽水泥其3d 的水化熱為18OkJ/kg，而 42.5 強度等級普通硅酸鹽水泥則為25OkJ/kg，水化熱量減少28。摻加減水劑木質(zhì)素磺酸鈣木質(zhì)素磺酸鈣屬陰離子表面活性劑，對水泥顆粒有明顯的分散效應，并能使水的表面張力降低而引起加氣作用。因此，在混凝土中摻人水泥重量0.25 的木鈣減水劑（即木質(zhì)素磺酸鈣），它不僅能使混凝土和易性有明顯的改善，同時又減少了 10左右的拌合水，節(jié)約 10左右的水泥

17、，從而降低了水化熱。同時可明顯延遲水化熱釋放的速度，放熱峰也較不摻者推遲，這樣不但可減小溫度應力，且可使初凝和終凝的時間相應延緩 58h，可大大減少了在大體積混凝土施工過程中出現(xiàn)溫度裂縫的可能性。摻加粉煤灰外摻料根據(jù)試驗提供的數(shù)據(jù)，在混凝土內(nèi)摻人一定數(shù)量的粉煤灰，由于粉煤灰具有一定活性， 不但可代替部分水泥， 而且粉煤灰顆粒呈球形，起潤滑作用，能改善混凝土的粘塑性，并可增加泵送混凝土要求的 31.5mm 以下細粒的含量，改善混凝土可泵性，降低混凝土的水化熱。摻加粉煤灰后可改善混凝土的后期強度， 但其早期抗拉強度及早期極限拉伸值均有少量降低。 因此對早期抗裂要求較高的工程，粉煤灰摻人量應少一些，

18、否則表面易出現(xiàn)細微裂縫。粗細骨料選擇為了達到預定的要求， 同時又要發(fā)揮水泥最有效的作用， 粗骨料有一個最佳的最大粒徑。對于大體積鋼筋混凝土，粗骨料的規(guī)格往往與結(jié)構(gòu)物的配筋間距、模板形狀以及混凝土澆筑工藝等因素有關(guān)。優(yōu)先采用以自然連續(xù)級配的粗骨料配制混凝土。因為用連續(xù)級配粗骨料配制的混凝土具有較好的和易性、較少的用水量和水泥用量以及較高的抗壓強度。在石子粒徑上可根據(jù)施工條件，盡量選用粒徑較大、級配良好的石子。因為增大骨料粒徑，可減少用水量，而使混凝土的收縮和泌水隨之減少。混凝土施工后過程監(jiān)測為了進一步摸清大體積混凝土水化熱的多少，不同深度處溫度場升降的變化規(guī)律， 隨時監(jiān)測混凝土內(nèi)部溫度情況，以便有的放矢地采取相應技術(shù)措施確保工程質(zhì)量， 如昆明新機場飛行區(qū)貨運通道的做法是在大體積混凝土中埋設測溫線，用混凝土溫度測定記錄儀，進行施工全過程的跟蹤和監(jiān)測。 為了能準確地了解混凝土內(nèi)部溫度場的分布情況，除了按施工方案合理布置傳感器外，還要確保每個傳感器具有較高的可靠性。所以對傳感器進行篩選、封裝。確保銅熱傳感器的可靠性、準確性和密封性， 剔除原材料質(zhì)量不合格和限定混凝土堿性腐蝕對測試工作的影響。 記錄儀可顯示讀數(shù)， 隨時監(jiān)視大體積混凝土內(nèi)部的溫度變化，對照理論計算值，如有異?？杉皶r反饋信息，便于決策部門及時采取技術(shù)措施。這樣在施工過程中， 對大體積混凝土內(nèi)部各部位的溫度變化可跟蹤監(jiān)測