淺談大體積混凝土澆筑技術在建筑施工中的應用

【摘要】 由于大體積混凝土的普遍常見，在這段時期，施工單位對大體積混凝土的施工重視程度降低，套用和單憑經驗主義也較普遍，施工管理人員的質量控制意識松懈，放松了對大體積混凝土監測、監控工作，在大體積混凝土的澆筑、養護工作中，也較為隨意，沒有足夠的重視。因而，就大體積混凝土的施工，本文提出質量控制措施方法，希望對現場施工起到一定的指導作用，能夠引起對質量控制的重視。

【關鍵字】 裂縫；降溫養護；澆筑方案

一、前言

大體積混凝土施工的主要技術難點是防止混凝土表面裂縫的產生。造成大體積混凝土開裂的主要原因是干燥收縮和降溫收縮。處于完全自由狀態下的混凝土，出現再大的均勻收縮，也不會在內部產生拉應力。當混凝土處在地基等約束條件下時，內部就會產生拉應力，當拉應力超過當時混凝土的抗拉強度時，混凝土就會開裂。

混凝土中水泥水化用水大約只占水泥重量的20%，在混凝土澆筑硬化后，拌合水中的多余部分的蒸發將使混凝上體積縮小。混凝土干縮率大致在（2-10）x10-4范圍內，這種干縮是由表及里的一個相當長的過程，大約需要4個月才能基本穩定下來。干縮在一定條件下又是個可逆過程，產生干縮后的混凝土再處于水飽和狀態，混凝土還可有一定的膨脹恢復。

值得注意的是早期潮濕養護對混凝土的后期收縮并無明顯影響，大體積混凝土的保濕養護只是為了推遲干縮的發生，有利于表層混凝土強度的增長，以及發揮微膨脹劑的補償收縮作用。

大體積混凝土澆筑凝結后，溫度迅速上升，通常經3d—5d達到峰值，然后開始緩慢降溫。溫度變化產生體積脹縮，線脹縮值符合△L=Lo.a.△T的規律，這里線脹縮值數取1x10-5（1/0C）。因為混凝土的特點是抗壓強度高而抗拉強度低，而且混凝土彈性模量較低，所以升溫時體積膨脹一般不會對混凝土產生有害影響。但在降溫時其降溫收縮與干燥收縮疊加在一起時，處于約束條件下的混凝土常常會產生裂縫，起初的細微裂縫會引起應力集中，裂縫可逐漸加寬加長，最終破壞混凝上的結構性、抗滲性和耐久性。

混凝土降溫值=溫度+水化熱溫升值－環境溫度。其中溫升值的影響因素主要有水泥品種和用量、用水量、大體積混凝土的散熱條件（主要包括澆筑方法、混凝土厚度、混凝土各表面的能力和其它降溫措施）等。

為盡量發揮混凝土松弛對應力的抵消作用，同時避免在混凝土硬化初期驟然產生過大的應力，應該減慢降溫速度。一般規定，混凝土內外溫差不大于25℃，降溫速度不大于1.50C/d.

二、混凝土配合比設計

對配合比設計的主要要求是：既要保證設計強度，又要大幅度降低水化熱；既要使混凝土具有良好的和易性、可泵性，又要降低水泥和水的用量。

（1）選用水化熱低的32.5MPa礦渣水泥，水泥用量僅為340 kg/m3.

（2）大摻量I級粉煤灰（國外高達30 %）。摻量高達100 kg/m3 ，占水泥用量的29%，占膠凝材料總量的21%.在大體積混凝土中摻粉煤灰是增加可泵性、節約水泥的常用方法。礦渣水泥本身就摻有20%一70%活性或惰性摻合料，再在礦渣水泥中摻近30%的粉煤灰，而且要配制大坍落度的C40混凝土，非常少見。這個摻量巳接近GBJ146-9.粉煤灰混凝土應用技術規范的規定的上限。

三、混凝土的澆筑方案選用

全面分層，采取二次振搗方案。混凝土初凝以后，不允許受到振動。混凝土尚未初凝（剛接近初凝再進行一次振搗，稱二次振搗），這在技術上是允許的。二次振搗可克服一次振搗的水分、氣泡上升在混凝土中所造成的微孔，亦可克服一次振搗后混凝土下沉與鋼筋脫離，從而提高混凝土與鋼筋的握裹力，提高混凝土的強度、密實性和抗滲性。

全面分層，二次振搗方案就是當下層混凝土接近初凝時再進行一次振搗，使混凝土又恢復和易性。這樣，當下層混凝土一直澆完42m后，再澆上層，不致出現初凝現象。此方案雖然技術上可行，也有利于保證混凝土質量，但需要增加人力和振動設備，是否采用應做技術經濟比較。

四、預測溫度、設計養護方案

在約束條件和補償收縮措施確定的前提下，大體積混凝土的降溫收縮應力取決于降溫值和降溫速率。降溫值=澆筑溫度+水化熱溫升值－環境溫度。

為了防止大體積混凝土裂縫的產生，通過計算預測了混凝土的澆筑溫度、混凝土溫升值的可能產生應力，并據此制定了降低澆筑溫度腔制溫升值措施，預先制定減緩降溫速率的方案和一旦出現意外情況的應急措施。

這個溫度是晝夜平均澆筑溫度，如果白天最高氣溫是35℃，這時的澆筑溫度Tj= 31.4℃。為了降低Tj，采取如下措施：料場石子進倉前用涼水沖洗，水泥在筒倉內存放15d以上，晴天泵管用濕巖棉被覆蓋，氣溫高時拌合水中加冰降溫。其中，拌合水中加冰效果最好。

可見，每使混凝土澆筑溫度下降1℃，平均要使拌合水溫下降近6℃。要使混凝土澆筑溫度下降3℃，至少每m3混凝土要加0℃冰40 kg.無論如何，在工程中實際澆筑溫度Tj，都不能超過32℃。

五、確定保溫材料的厚度，預測混凝土表面溫度

一般規定：混凝土內表溫差T1－T2≤25℃對于較厚的混凝土，此溫差值可適當放寬。

由此可見，即使在炎熱的夏季，大體積混凝上在降溫階段要“保溫”養護。

經過計算，提出兩種養護方案供施工時選擇。

一種是蓋一層塑料薄膜和一層3 cm厚的防水巖棉被。

另一種是蓄水2cm－12cm養護，深度隨當時混凝土內外溫差增減。前者的優點是保溫性能較好，可縮小混凝土內表溫差，減慢降溫速度，從而有利于混凝土抗裂，但缺點是可能因降溫速度過慢而延長養護時間；但如遇環境溫度驟降造成混凝土內表溫差過大時，較難采取臨時加強保溫的措施。

實際施工中采用了第一種養護方案，養護效果很好。塑料薄膜很有效地保證了混凝土表面的潮濕，既保證了表層混凝土的強度增長，又使前3周的降溫階段不致出現干燥收縮，還保證了微膨脹劑充分發揮補償收縮的作用。

巖棉被的效果也恰到好處，當混凝土表面溫度過高，不利于降溫時，局部揭開巖棉被加快降溫。下過幾場大雨后，巖棉被被水浸透，導熱系數增大，使混凝土澆筑后3周的降溫速度始終較好地控制在1.30C/d－1.50C/d范圍之內。

六、結束語

（1）基礎大體積混凝土施工，一次澆筑量大，厚度大，強度等級高，在夏季炎熱天氣施工，技術難度大。混凝土澆筑后，經過3個星期保溫保濕養護，效果理想。

要施工好超厚、高強度等級的大體積混凝土，關鍵要有一個先進的混凝土配合比，有一套嚴謹的施工組織設計，有一套科學的養護工藝，有一種嚴謹的工作作風。

（2）配制大體積混凝土，關鍵在于水化熱要低，大摻量I級粉煤灰和低用量的礦渣32.5MPa水泥相結合是該工程成功的關鍵之一。它有效地降低了水化熱，提高了可泵性，從而提高了表層混凝土的強度。

在大體積混凝土的濕熱養護條件下，混凝土早期強度發展得很好，有效地防止了混凝土裂縫的出現。

微膨脹劑確實起到了補償收縮作用。根據計算，自降溫開始，混凝土表層就應該出現拉應力。可是在實測中，始終未測到拉應力。除混凝土松弛，養護階段沒發生干縮外，微膨脹劑功不可沒。

（3）大體積混凝土施工，養護和澆筑同樣重要。保濕是前提，控制降溫速度是關鍵，監測是根據。

總之，大體積混凝土是目前施工中應用較多的一項新技術，只要嚴格施工規范，仔細落實每一個施工環節，認真妥善地作好澆筑完的保溫工作，該項技術是完全可以取得滿意的效果。