大體積混凝土施工方案及質量控制

◎ 慈溪城關建筑有限公司 勵特豐

美國混凝土協會曾指出：任何就地現澆混凝土必須具有足夠大的斷面尺寸，以避免水化熱問題及其引起的混凝土開裂變形等現象。我們這里所說的大體積混凝土是指混凝土斷面最小厚度在1m以上，且由水化熱引起得混凝土內部溫度與外界氣溫之差在25℃以上，必須采取適當措施防止水化熱引起開裂問題的混凝土。隨著國民經濟的飛速發轉，人們的生活水平不斷提高，建筑技術不斷進步，建筑規模不斷擴大，在這個大環境下，混凝土結構因具有承載力大，強度高，價格低，裝飾性強等特點在建筑工程中得到廣泛應用，其中以大體積混凝土應用最為廣泛。

1、大體積混凝土施工技術方案

1.1 選取原材料

為了最大程度的避免大體積混凝土發生變形開裂等現象，必須嚴把材料關，合理選擇施工材料，優化混凝土配合比。選取原材料時應遵循以下幾方面的原則：選用中砂為細骨料最好，且泥塊含量應小于1.0%，不宜含有機雜質；粗骨料宜采用連續級配且顆粒含量應小于15%，含泥量小于0.5%，不宜含有機雜質；水泥以采用低熱礦渣水泥，中熱硅酸鹽水泥最合適；摻合劑宜選取粉煤灰、礦渣粉等；外加劑宜采用緩凝劑、減水劑等。

1.2 澆筑

大體積混凝土一般具有混凝土量大，結構厚實，工程條件復雜，整體性要求高等特點，因此宜采用連續澆筑，不留施工縫。另一方面，若采用分層澆筑，應確保在下層混凝土初凝前完成上層混凝土的澆筑，以保證結構的整體性和施工的連續性。分層澆筑又包括全面分層、斜面分層和分段分層三種方法。全面分層是指在模板內將混凝土結構完全分成厚度相等的幾層，基礎平面面積即為澆筑面積。采用全面分層法澆筑混凝土時應從一側短邊開始，沿長邊方向，向另一側短邊進行澆筑，且在逐層澆筑過程中，上面一層混凝土的澆筑要在下面一層混凝土初凝前完成澆筑。斜面分層則適用于長度較大的混凝土結構的澆筑，由混凝土自然流淌形成斜面，一次性完成澆筑。當混凝土結構厚度不大但面積或長度較大時，致使澆筑強度過大，現場混凝土攪拌機、運輸和振搗設備無法滿足施工要求，不宜采用全面分層的方法進行澆筑，可采用分段分層的方法。所謂分段分層是指澆筑混凝土時，首先沿長邊方向，將結構分成若干段，然后將每一段進行分層，實施階梯型推進，即分段進行澆筑，而每段則又進行分層澆注。

1.3 振搗

澆筑完畢，大體積混凝土必須采用振搗棒進行振搗，振搗時宜布置三道振搗，分別設在混凝土的坡腳，中間和坡頂，通過三道振搗的相互配合實現整個坡面的均勻振搗。另外，在振動界限以前還應對混凝土進行二次振搗，以排除混凝土表面泌水，提高混凝土質量及強度，減少表面裂縫，增加混凝土的密實度，提高混凝土的抗壓強度，從而使混凝土的抗裂性得以提高。

2、大體積混凝土施工質量控制策略

2.1 大體積混凝土施工質量問題

大體積混凝土由于結構斷面尺寸較大，施工過程中最常出現的問題是水化熱及引起的結構裂縫問題。大體積混凝土施工過程中產生的裂縫包括結構型裂縫和材料型裂縫兩類。其中結構型裂縫屬于受力裂縫，是由于受到外荷載產生的各應力作用造成的。材料型裂縫則是由非受力變形引起的，主要是由于溫差帶來的混凝土伸縮造成的。對于結構型裂縫本文不做討論，本文主要討論溫度裂縫及收縮裂縫等幾種常見的材料裂縫。

1）溫度裂縫

大體積混凝土施工時產生的溫度裂縫主要是由溫差造成的。而產生溫差的原因又可分為以下三種：最常見的是混凝土澆筑過程中產生的水化熱造成的溫差。混凝土澆筑過程產生大量水化熱，由于混凝土的不可導熱性，致使水化熱不能得到擴散而積聚在混凝土內部，使內部溫度大幅上升，遠遠大于周圍環境的溫度，形成混凝土的內外溫差，產生溫差應力。當溫差應力大于混凝土抗壓強度時，就會導致混凝土裂縫的產生；另外，當混凝土內部溫度達到極限最高溫度后，熱量就會逐漸擴散，直至使用溫度，使用溫度與最高溫度之間的溫差稱為內部溫差，也會導致溫度裂縫的產生；再者，在拆模前后，混凝土表面溫度相差很大，也會導致裂縫的產生。

2）收縮裂縫

大體積混凝土施工時產生的伸縮裂縫有很多種，例如干燥收縮、塑性收縮及自身收縮、等。干燥收縮是指混凝土在干燥的環境下硬化后，內部的水分逐漸向外流失，引起混凝土由外向內的干縮變形裂縫。在水泥活性大、混凝土溫度較高，或在水灰比較低的條件則容易產生塑性伸縮。因為這種情況下混凝土的泌水大幅減少，表面水分不斷蒸發而得不到及時補充，最終導致混凝土處于塑性狀態，只要受到拉力表面就會產生裂縫。裂縫的產生加速了混凝土內水分的蒸發，裂縫會進一步加劇，從而形成惡性循環，此種裂縫我們稱之為塑性裂縫。

2.2 大體積混凝土施工質量溫度控制策略

最大程度的避免大體積混凝土施工過程中出現的裂縫變形問題就必須要盡量降低水泥在水化過程中的水化熱，控制溫度，縮小溫差，減少因溫差引起的溫度與收縮應力。為控制溫度，大結構混凝土澆筑時宜采用斜面分層澆注，因為斜面分層澆筑法可以減少混凝土的一次澆注量，降低水化熱，避免溫度應力和收縮應力過大產生裂縫。且澆筑時盡量縮短各層之間的間隔時間，即應確保在下層混凝土初凝前完成上層混凝土的澆筑，以保證結構的整體性和施工的連續性，與此同時延長混凝土的初凝及終凝時間，通過延長水泥產生水化熱的時間來降低溫度梯度的峰值，防止溫差的陡升造成裂縫的迅速擴大。

另一種控制大體積混凝土施工過程中出現裂縫變形問題的方法是提高混凝土自身的抗拉能力，主要是通過合理選用原材料來實現的，即選用符合規定的混凝土粗細骨料及水泥，合理確定水灰比，并適量添加緩凝劑等外加劑。

在施工之前的鋼筋混凝土結構設計及計算時，我們就應當考慮到溫差所帶來的附加應力，水泥水化過程中產生大量水化熱，溫差所帶來的溫度應力不容忽視，必須針對溫度應力這一附加應力采取必要措施來防止應力過大而產生裂縫。所以配筋時應適當擴大配筋率，增加承擔溫度應力的鋼筋，提高鋼筋混凝土的抗拉伸強度，最大程度的減少結構裂縫的產生。

降低混凝土的內外溫差既可以通過降低混凝土的最高溫度也可以通過提高混凝土表面溫度來實現。混凝土澆筑完成后的保溫保濕措施就是通過提高混凝土表面溫度來控制溫差的。具體操作方法如下：首先是混凝土澆筑之前的檢漏工作，在確保墊層防水沒有出現滲漏的前提下才可實施混凝土澆筑工作；然后是混凝土澆筑之后的保溫保濕措施，混凝土澆筑后，通過在其表面覆蓋一層塑料薄膜防止水分蒸發，再在薄膜表面覆蓋保溫材料控制溫度，必要時也可通過碘鎢燈照明或搭建保溫棚等方法控制溫度。

另外，應選擇合適季節澆筑混凝土以低溫季節為最好，盡量避免炎熱的夏天實施，若不可避免，則應選用冷水進行混凝土的攪拌，并適當添加緩凝劑，減水劑等外加劑；加強混凝土的早期養護，提高早期相應齡期的抗拉強度和彈性模量；混凝土結構內部預埋冷卻水管，通過循環冷水降低混凝土內部溫度，減小溫差。總之，大體積混凝土施工溫度控制問題必須慎重考慮，不容忽視。

3、結語

隨著我國基礎建設基礎的加快，高層建筑以及大型設備基礎廣泛采用大體積混凝土施工技術，而其裂縫一旦產生，對構筑物會產生致命的影響。鑒于大體積混凝土裂縫問題，必須掌握大體積混凝土施工技術方案，明晰裂縫產生的原因好條件，充分控制施工溫度，最大程度上杜絕裂縫的產生。