大体积混凝土施工技术及控制要点浅析

任笑风

(中国建筑第二工程局有限公司，北京 101101)

1 概述

大体积混凝土施工在现行施工中较为普遍采用，现行版国标GB 50496—2018大体积混凝土施工标准较旧版有了更详尽的规定和要求，足见其重要程度。工作的重点就是针对大体积混凝土体积庞大、结构厚实的构型特点，解决由此导致的内外温差大、易裂变的问题。一切的一切均围绕这些问题展开并加以解决。找到合理有效的方法和措施，促进工程质量的提高，助力业界相关的有益探索和整体水平的提升，即为本文的宗旨。

2 大体积混凝土的特质

大体积混凝土体积庞大、结构厚实，施工浇筑的连续和衔接及配比和养护等均有别于一般寻常体量混凝土结构的要求。

3 大体积混凝土施工中面临的问题

3.1 水化热的问题

水化热的问题是大体积混凝土首要解决的问题。因其体积大、升温快的特点，加之厚度远大于寻常混凝土结构之厚度，表面系数相对低，内部产生的水化热不易及时排出，且内层温度大大高于外层温度，使得该温差的不均衡性极易导致混凝土结构出现裂缝，直接影响混凝土强度和质量。

3.2 裂缝问题

除水化热导致的裂缝外，主要还有混凝土自缩、约束力因素及外界温度影响导致的裂缝。

所谓混凝土自缩就是水泥硬化过程中失水量大于自身的自缩值时，结构出现自缩现象，进而引发裂缝出现;约束力因素即外部的约束力和混凝土结构内部硬化过程中应变产生的内部约束力共同作用而导致的结构裂缝现象;外界温度影响因素即外界气温的剧烈变化兼养护性的防护失当，使得混凝土外层与内层温度差异较大，由此引发的应变差异也会导致裂缝出现。

3.3 混凝土泌水问题

混凝土产生泌水的原因，比较一致的观点是混凝土浇筑后到凝结期间，由于各自的组分密度不同，骨料和水泥浆下沉、水分上升，从而在混凝土表面析出水分的现象称之为泌水。骨料与水泥浆体分离即为离析;水分上浮溢出即为泌水。易在大体积混凝土分层、分段浇筑间隙阶段出现。泌水后的混凝土各组分结合不均匀，泌水部位有空隙缺陷，使得混凝土强度降低。对混凝土抗渗性、耐久性、抗冻性影响较大。

解决水化热、温度控制和裂缝的三大问题就是大体积混凝土施工中的中心工作。裂缝的成因系多种因素，关键所在就是找出问题的成因，有的放矢采取有效措施，从根源上予以解决。

4 应对措施

4.1 水泥品种选定

首要的问题就是解决混凝土水化热的问题，为此选择水泥品种成为首选重点。主要从两方面加以考量:一是水化热要小，二是水泥用量要少，要充分利用好中后期强度，尽可能降低水泥用量。再兼顾到很多大体积混凝土在基础筏板部位，往往有抗渗要求，传统选择普通硅酸盐水泥或大坝水泥为多，现行的规范GB 50496—2018大体积混凝土施工标准提倡选用水化热低的通用硅酸盐水泥，并且对水化热指标有具体的要求:3 d水化热不宜大于250 kJ/kg，7 d水化热不宜大于280 kJ/kg;选用52.5强度等级水泥时，7 d水化热不宜大于300 kJ/kg。

4.2 优选材料优化配合比

粗集料选用优质的连续级配水洗碎石;细集料选用级配合理、质地均匀、细度适中的水洗中粗砂;采用高效能缓凝减水剂，其作用在于减少单位配比中的用水量，延缓早期水化作用进程，控制其反应速度，从而避免热峰值集中出现;添加复合纤维，作用在于增强钢筋与混凝土之间的握裹力，增强混凝土抗裂性能;掺用优质粉煤灰能够充分发挥其物理填充作用，避免泌水等问题的出现，延缓水化热热峰值集中出现;膨胀剂可“抵御”混凝土的凝结收缩，利用混凝土收缩补偿原理提高混凝土的抗裂性能，同时保证混凝土外形的精准;选用细度的细集料和水泥，有利于防止泌水现象出现，同时相对增加水泥用量、减少减水剂用量、避免混凝土过振都可防止泌水现象出现。

4.3 严控温度

温度控制就是对混凝土的入模温度及混凝土内层最高温度、表里层的温差进行控制和人工干预。GB 50496—2018大体积混凝土施工标准规定:混凝土入模温度不宜大于50℃;混凝土浇筑体里表温差不宜大于25℃;降温速率不宜大于2℃/d;拆除保温覆盖时混凝土浇筑体表面与大气温差不应大于20℃。

施工中均要严格遵照规范要求、按照施工方案的要求实施，均有相应的热工计算指导。达不到要求，就要人工干预。一般有下列一些方法:

1)预制混凝土用水掺加小冰块，用以降低混凝土入模温度;

2)覆盖保温、保湿层;

3)暖棚保温法;

4)混凝土浇筑体内层布设通水冷却热交换管等。

4.4 浇筑措施

一般采用分层浇筑法，以便充分利用浇筑面散热，减少裂缝出现的几率。

混凝土浇筑体平面面积不是很大的情况下，采用全面分层法;面积趋中的情况下，采用分段分层法;平面面积较大的情况下，采用斜面分层推进法。

混凝土的振捣是紧随混凝土浇筑推进方向进行，一定要在旧的浇筑层初凝前进行新的浇筑层的浇筑衔接。操作中注意监控混凝土坍落度，保证入模混凝土的和易性合格。

4.5 养护工作

混凝土养护工作是保证混凝土质量的关键环节，其宗旨就是保持适宜的温度、湿度，将混凝土浇筑体内外温度差控制在合理范围内，促进混凝土强度稳定提升，同时防止混凝土裂缝的产生和发展。

混凝土养护主要有下列几种方法加以实施:

1)保温、保湿覆盖法，这是最常用的方法;2)淋水保湿法;3)喷雾保湿法;4)暖棚保温法;5)电热保温法;6)蒸汽保温、保湿法等。

4.6 其他辅助措施

1)做好温度监测的基础工作;

2)由于大体积混凝土浇筑工作的时效性、连续性的特点，客观上要求施工现场具备双电源供电，或者配有临时发电机备用;

3)有应急混凝土搅拌站待命，以备不时之需;

4)垫层上加设滑动层，可减小外部约束力对大体积混凝土浇筑体应变影响，有利于防止混凝土裂缝的产生;

5)要防止地质沉降造成的塌陷裂缝。

5 工程实例

某地5×350 MW火力发电厂205 m钢筋混凝土烟囱:外筒直径11.5 m～21.7 m，壁厚300 mm～600 mm，50 m 标高以上混凝土强度C30，50 m标高以下为C40;基础为圆环型筏板，基础埋深－5.000 m，混凝土强度 C40，圆环外径 30.40 m，圆环内径12.80 m，筏板厚度 2.40 m，环壁沿外壁斜向放脚至筏板。

选用普硅水泥 P.O42.5，水泥用量 338 kg/m3，水170 kg/m3，配比中有外加剂、矿粉、聚丙烯纤维，强度C40。

5.1 混凝土水化热温升值计算

其中，m为调整系数，查施工手册;ξ(t)为龄期降温系数，查施工手册。据上式得:t=3 d，T3=57.6 ℃;t=6 d，T6=57.1 ℃;t=9 d，T9=56.6 ℃;t=12 d，T12=53.0 ℃;t=15 d，T15=47.8 ℃;t=18 d，T18=43.2 ℃;t=21 d，T21=38.6 ℃;t=24 d，T24=35.0 ℃;t=27 d，T27=32.3 ℃;t=30 d，T30=31.9℃。

5.2 混凝土表层温度计算

混凝土的虚厚度:

混凝土的计算厚度:

混凝土的表层温度:

其中，T2(t)为混凝土表面温度，℃;Tq为施工期大气平均温度，取15℃。

由以上计算可知，混凝土浇筑体中心温度与表层温度差:

Δt(t)=T1(t)－T2(t)=57.6－33.79=23.81 ℃ ＜25 ℃，故可不考虑布热交换冷水管降温。

12 d 的内外温差:53.0－33.79=19.21 ℃＜20 ℃;

18 d 的内外温差:43.2－33.79=9.41 ℃＜10 ℃。

5.3 温差监测

不同的部位、不同的深度进行测温布点;根据各龄期混凝土内部中心温度计算值，混凝土浇捣后3 d内每隔2 h测温一次，以后每隔4 h～6 h测温一次，12 d以后每天测温一次。若有异常现象出现，及时采取措施人工干预。

5.4 混凝土养护

在混凝土初凝后，为减少升温阶段内外温差，防止表面裂缝出现，需及时浇水养护，让混凝土始终保持湿润状态(混凝土表面覆盖一层塑料薄膜，外面再覆盖两层麻袋)。

6 结语

大体积混凝土施工中面临的问题并非单个因素使然，往往有多个因素综合作用，相伴相生。我们相信，通过对此类问题的不断深入探讨，定会促进大体积混凝土技术优势的健康发展。随着现代科技的不断进步，一定会有更先进的技术与施工方案，更为完美的换代材料出现，其前景可待可期。