大体积混凝土施工的质量控制

张磊

包钢集团设计研究院

摘要：本文主要论述影响大体积混凝土质量的因素，施工时应采取哪些措施来控制大体积混凝土的施工质量。

关键词：大体积混凝土  贯穿裂缝   温度应力   温度控制 

一．大体积混凝土的概念

    混凝土结构实体最小几何尺寸不小于1m的大体积混凝土，或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产生的混凝土。

二．影响大体积混凝土质量的主要因素

    由于大体积混凝土截面大，至使混凝土在水化热的过程中，在混凝土表面及中部的温度形成温差，产生温度应力。当混凝土温度应力大于自身结构约束应力时，混凝土便产生裂缝，从而影响混凝土的整体性能。裂缝分混凝土表面裂缝、贯穿裂缝、和底部裂缝。其中贯穿裂缝对混凝土整体性能的影响最大。当裂缝宽度在0.1~0.2mm时混凝土裂缝会慢慢愈合，当混凝土裂缝在0.2~0.3mm时，表面裂缝逐渐延伸最终形成贯穿裂缝，对混凝土的整体性能造成不可逆转的破坏。

三．防止混凝土出现裂缝的措施

1.控制混凝土温升

（1）选用低水化热的水泥品种，如32.5级或42.5级矿渣硅酸盐水泥。所选水泥3d的水化热不宜大于240kj/kg,7d的水化热不宜大于270kj/kg。

（2）大体积混凝土的设计强度宜在C25~C40之间，利用混凝土的后期强度，如60天、90天强度。

（3）掺加减水剂，如木质素磺酸钙，间接减少混凝土中水泥用量。

（4）掺加粉煤灰外掺料，使混凝土早期水化热缓慢增长。

（5）采用天然级配的粗细骨料，在满足可泵性的条件下尽量采用大粒径的粗骨料，来减少水泥用量，降低混凝土的水化热。

（6）控制混凝土的出机温度和浇筑温度。

2.选择合理的混凝土配合比

（1）水胶比不宜大于0.55。

（2）砂率宜为38%~42%。细骨料宜采用中砂，其细度模数宜大于2.3，含泥量不大于3%。粗骨料宜选用粒径5~31.5mm，并连续级配，含泥量不大于1%。选用非碱活性的粗骨料。

（3）粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%；矿粉掺量不宜超过胶凝材料用量的50%；粉煤灰和矿粉掺量不宜超过胶凝材料用量的50%。

（4）拌合用水量不宜大于175kg/m³。

（5）拌合物泌水量宜小于10L/m³。

（6）当混凝土有抗渗要求时，所选水泥的铝酸三钙含量不宜大于8%。

大体积混凝土结构施工

3.材料要求

3.1.水泥

（1）在满足强度和耐久性等要求的前提下，宜选用低热或中热的矿渣水泥、火山灰水泥（发热量270~290kJ/kg）、严禁使用安定性不合格的水泥。

（2）由于大体积混凝土工程量大，水泥用量多，水泥供应难以做到按施工要求的品种标号一次进场，因此要加强水泥进场的检验和试配工作。

3.2. 骨料

（1）粗骨料。碎石和卵石均可，并采取连续级配或合理的掺配比例。其最大粒径不得大于钢筋最小间距的3/4。当采用泵送混凝土时，为了提高混凝土的可泵性和控制增加水泥用量，可参照下表选用。骨料中不得含有有机杂质，其含泥量应≦1%

泵送大体积混凝土粗骨料最大粒径（㎜）

管道直径（㎜）	100	125	150
砾  石	30	40	50
碎  石	25	30	40

（2）细骨料。宜选用粗砂或中砂，含泥量应≤3%。当采用泵送混凝土时，其细度模数以2.6～2.8为宜。控制细砂以0.3㎜筛孔的通过率为15～30%；0.15㎜筛孔的通过率为5～10%。

4.配合比设计

4.1. 基本要求

（1）设计配合比时尽量利用混凝土60天或90天的后期强度，以满足减少水泥用量的要求。但必须征得设计单位的同意和满足施工荷载的要求。

（2）混凝土配合比，应根据使用的材料通过试配确定。一般要求水泥用量宜控制在260～300kg/m3。水灰比应≤0.6。砂率应控制在0.33～0.37（泵送时宜为0.4～0.45）。坍落度应根据配合比要求严加控制，当采用商品混凝土泵送时，坍落度的增加应通过调整砂率和掺用减水剂或高效减水剂解决，严禁在现场随意加水以增大坍落度，并应控制在10～14㎝为宜。

4.2. 设计步骤

按现行《混凝土结构工程施工及验收规范》执行。

5.大体积混凝土施工的控制要求

大体积混凝土施工前的准备工作，除按一般混凝土施工前必须进行的物质准备、机具准备、技术准备和现场准备外，应根据其施工的特殊性，做好附属材料和辅助设备的准备工作，如真空吸水设备、水泵、测温设备等。尤其要做好施工方案的编制工作。其编制的原则和主要内容如下：

5.1.编制的原则

（1）在保证结构整体性的原则下，采用分层分块浇筑时，尽量减少浇筑块在硬化过程中的内外约束，分层的时间间隔做到既有利于散热，又考虑到底层对上层的约束。

（2）控制内外温差，加强养护，防止产生贯通裂缝和其它有害裂缝。

5.2. 编制的主要内容

（1）大体积混凝土的施工，一般宜在低温条件下进行，即最高气温≤30ºC时为宜。气温大于30ºC时，应周密分析和计算温度（包括收缩）应力，并采取相应的降低温差和减少温度应力的措施。

（2）混凝土的配制，应严格掌握各种原材料的配合比，其重量允许误差为：水泥、外掺合料+2%；粗、细骨料+3%；水、外加剂溶液+2%。混凝土的搅拌时间，自全部拌合料装入搅拌筒内起到卸料止，一般应不少于1.5～2min。雨季施工期间，应勤测粗细骨料的含水量，并随时调整用水量和粗细骨料用量。

（3）搅拌后的混凝土，应及时运至浇筑地点，入模浇筑。在运送过程中，要防止混凝土离析、灰浆流失、坍落度变化等现象，如发生离析现象，必须进行人工二次拌合后方可入模。

（4）混凝土浇筑要点如下：

    1）大体积混凝土的浇筑，应根据整体连续浇筑的要求，结合结构尺寸的大小、钢筋疏密、混凝土供应条件等具体情况，选用以下三种方法：

    ① 全面分层。即将整个结构浇筑层分为数层浇筑，当已浇筑的下层混凝土尚未凝结时，即开始浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇筑完成。这种方法适用于结构平面尺寸不太大的工程。一般长方形底板宜从短边开始，沿长边推进浇筑；亦可从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

    ②分段（块）分层。适用于厚度较薄而面积或长度较大的工程。施工时从底层一端开始浇筑混凝土，进行到一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其它各层。

2）当基础底板厚度超过1.3m时，应采取分层浇筑。分层厚度宜为0.6～1.0m。对于大块底板，在平面上应分成若干块施工，以减少收缩和温度应力，有利于控制裂缝，一般分块最大尺寸宜为30m左右。

3）为了减少大体积混凝土底板的内外约束，浇筑前宜在基层设置滑移层。为了减少分块间后浇缝处钢筋的连接约束，应将钢筋的连接设置在后浇缝处。

设置滑移层可采取以下做法：

    ①在基层设置沥青油毡层或其它类似做法；

    ②利用防水层上的保护层在其早期强度较低时，浇筑底板大体积混凝土；

    ③在岩基等基层上铺设250㎜厚级配砂石层，作为缓冲层。

小结

    大体积混凝土结构裂缝预防和控制是一项系统工程,必须从设计、材料、施工和养护等方面加以综合解决。设计方面,要积极采用先进技术,配合成熟的技术措施,在理论上提出可行的控制措施,在实践操作中采用切实可行的技术,在经济上合理节约。材料配置、施工组织方面,要科学组织,合理安排,确保大体积混凝土的质量,严格按照施工规范,施工操作规程操作,注意施工经验的积累，因地制宜，不断改进操作工艺,加强养护,以预防和减少大体积混凝土裂缝的产生,将大体积混凝土裂缝损害控制到最小程度。

参考文献：

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