大体积混凝土技术应用研究

张洪彬

【摘  要】本文从原材料选择、配合比设计到降温措施等方面进行研究，来降低大体积混凝土的水化热，减少混凝土内外温差，降低混凝土出现裂缝的风险。结果表明，选用低比表面积水泥、降低单方混凝土水泥用量、在混凝土结构内部埋置冷却水管等措施，能够使混凝土的内外温差控制在较为理想的范围内。

【关键词】大体积混凝土;水化热;循环冷却水管

引言

随着建筑行业科学技术水平的不断完善和进步，混凝土结构的建筑形式也越来越多样化，大体积结构也越来越常见，如高层楼房基础、大型设备基础等。大体积混凝土的特点是水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生裂缝，影响结构的安全和正常使用。因此大体积混凝土首先要考虑的是如何降低水化热，减小混凝土内外温差的问题。本文作者认为应该从原材料的选择、配合比设计以及施工浇筑过程中采取必要的措施等三个方面进行控制，再制定一套完善的施工方案，在实际施工过程中保证各个环节按既定方案实施，才能获得良好的工程效果。

1.工程概况

四院四部和十七所综合实验楼工程位于北京市门头沟区，其设备基础最大一次浇筑尺寸长、宽、高分别为34米、17.5米、4.1米，混凝土强度等级为C35P8，浇筑时平均气温为25℃。由于本工程属于航天系统一个比较重要的工程，要求试验设备基础混凝土在浇筑硬化后不准出现裂缝，所以经过各方多次讨论论证要求混凝土里表温差控制值为不大于22℃，最终以不出现裂缝为准。

2.原材料情况

2.1水泥

选择了唐山金马启新水泥有限公司生产的P.O42.5低比表面积水泥。由于水泥的比表面积低，这样就可以延缓混凝土的放热速率，降低混凝土的放热峰值，水泥的具体指标如表1所示：

2.2粉煤灰

大唐同舟科技有限公司张家口分公司生产的F类Ⅱ级粉煤灰，需水量比99%～102%，细度18%～22%，烧失量2.75%～3.50%。

2.3矿粉

河北银水实业集团有限公司生产的S95级矿粉，7天活性指数80%以上，28天活性指数100%以上，比表面积410m2/kg～430m2/kg，流动度比98～102%。

2.4砂

河北易县Ⅱ区中砂，细度模数2.5～2.8，含泥量≤3.0%，泥块含量≤1.0%。

2.5石

河北易县5～25mm连续级配卵碎石，含泥量≤1.0%，泥块含量≤0.5%，针片状含量≤8%。

2.6减水剂

北京东方亿达建材有限公司生产的YD-A1聚羧酸系高性能减水剂，减水率26%-29%，PH值4-6。

3.配合比设计情况

在配合比设计时，首先在保证混凝土强度的情况下要尽可能降低水泥的用量，增加矿物掺合料的用量，以此来减少混凝土的水化热。在和施工单位进行协商之后，决定采用90d龄期标养试件强度作为混凝土强度评定的标准。我司试验室经过多次试验，最终确定了如表2所示施工使用的配合比。

混凝土拌合物性能及硬化后性能如表3所示：

通过表3可以看出，混凝土的工作性能能够满足施工浇筑的需要，硬化后的性能能够满足设计需要。

4.理论热工计算

混凝土浇筑时的天气温度情况大概是白天最高温度在30℃左右，夜间最低温度在20℃左右，日平均气温在25℃左右。生产时原材料温度测定值如表4所示，根据标准公式计算出浇筑完毕后混凝土中心温度和混凝土里表温差如表5所示：

通过热工计算可以看出，混凝土的里表温差符合大体积混凝土温度控制的规定值，但不符合方案要求控制值，所以施工单位决定采用在混凝土内部埋置冷却水管的办法来降低混凝土内部的温度，使里表温差满足要求。

5.埋置循环冷却水管

在大体积混凝土结构中埋置循环冷却水管用以降低混凝土自身温度是一种比较有效的降温措施，在许多大体积混凝土中都有应用。本工程在混凝土浇筑前埋置好循环冷却水管，冷却水管按上下左右间隔1米埋设，冷却水管直径为5cm。混凝土浇筑完毕后安排专人观察入水口和出水口的水温差，根据水温差，及时调整泵水速度。水温差大时，提高水速;水温差小时，降低水速。根据施工现场对混凝土温度的监测结果来看，混凝土内部最高温度和里表温差最大值出现在混凝土浇筑后的第3天，从第3天开始混凝土内部温度和里表温差都在随着时间的推移而下降，混凝土浇筑后各龄期里表温差值最大值如表6所示：

混凝土最终的里表温差值符合要求，并且在后续观察中没有发现混凝土表面有裂缝现象，获得了良好的使用效果。

6.施工现场混凝土强度统计情况

施工现场共计制作混凝土试块12次，其标养试块在各个龄期的强度统计情况如下：7天强度值在17.5MPa—20.8 MPa， 90d强度区间范围为41.5MPa—43.9MPa。混凝土试块标养90天强度达到设计值的118%—125%之间，符合設计强度等级要求。

7.混凝土浇筑过程中应注意的事项

（1）混凝土浇筑时尽量选择下午或者夜间开始浇筑，以减少混凝土被阳光直晒的几率。

（2）混凝土浇筑时，要严格按分层厚度要求进行分层浇筑，避免局部拌合物堆积过高现象。

（3）混凝土浇筑完毕后，要立即采取合理的措施对混凝土进行保温保湿养护，时间应不少于14天。