大體積混凝土施工技術

摘要：本文主要根據工程實例，對建筑施工中的大體砼施工技術進行分析，供類似工程參考。

關鍵詞：建筑工程；大體積混凝土；施工技術

一、工程概況

某建筑工程混凝土為C30P8，公共建筑，地下室橫向變形縫分為9個分部，每一分部的長度均為120米。外墻混凝土需與底板同時澆筑，施工縫設置在承臺混凝土以上450mm高。

二、大體積混凝土的施工

（一）混凝土的澆筑

本工程地下室底板面積較大，長為420米，由1米寬的后澆帶以及8軸、12軸的變形縫將底板分三個施工段九個分部，每一分部長度均為120米，由于C30/P8大體積混凝土有其特殊性，施工技術要求高，決定對于每一分部采用按每40米增設1條膨脹加強帶進行分區，即每一分部增加二條膨脹加強帶，膨脹加強帶與底板混凝土用鋼板網進行分隔，每一分區對厚度在1～3米的底板進行斜面分層一次到頂的澆筑方案，對于大于3.0米厚的底板采用整體分層澆筑方法，膨脹加強帶的混凝土也與底板混凝土一起澆筑，每一分部的混凝土一次澆筑，澆筑時配置5～8臺混凝土輸送泵，前后保持約為3m距離，滾動式推進，避免施工冷縫的出現。

膨脹加強帶的混凝土的寬度設計為1米寬，內摻10%的CEA-B微膨脹劑，混凝土強度等級提高一級，膨脹加強帶處的底板鋼筋不斷開。

地下室底板縱向后澆帶外側的6個分部的底板混凝土厚度較大，平均高度為3米，寬度接近10米，長度均為120米，由于混凝土中加了高效減水劑，使混凝土有較好的流動性和緩凝性質，混凝土的坍落度最大為180mm，混凝土的初凝時間不少于7小時（中午天氣較炎熱時，初凝時間可能減少至5小時），采用普通的分層澆筑方法勢必使混凝土流淌較遠，流淌最遠的混凝土可能較長時間沒有新澆筑的混凝土接應而容易形成施工冷縫。現場采取在與澆筑方向垂直每隔40米設鋼板網一道，以便與膨脹加強帶的分隔相吻合，并阻止混凝土任意流淌，相對縮小澆筑面積，保證混凝土在澆筑過程中不出現施工冷縫。

對與底板相接外墻柱，其與底板混凝土標號不一致，也用鋼板網進行分隔，確保低標號混凝土不流入到高標號混凝土中去。

（二）大體積混凝土的裂縫控制

底板混凝土的水化熱計算和裂縫控制尤為重要。裂縫產生的規律是：溫差和收縮越大，裂縫越大；溫度變化和收縮的速度越快越易開裂；地基對結構的約束作用越大裂縫越易開裂；溫度變化梯度越大越易開裂。大體積混溫度應力計算公式：

σ（7）=-[ɑ/（1-μ）]×[1-1/（Chβl/2）]×∑E（7）×△TS（7）

式中：σ（7）為7天混凝土承受的溫度應力（N/mm2）；E（7）為7天齡期混凝土彈性模量，取2.42 ×104 N/mm2；ɑ為混凝土線膨脹系數，取1.0×10-5； μ為泊桑比，地基雙向受力取0.15；S（7）為7天齡期混凝土松馳系數；Ch為雙曲線余弦函數。

根據結構實測溫升曲線作為模擬混凝土養護條件，實測試件抗拉強度與按上述方法計算的理論抗拉強度作比較，可以得出從3天～10天各齡期混凝土均有相當大的安全儲備。

從以上大體積混凝土的特性可以看出，大體積之所以開裂主要是混凝土所承受的溫度應力與混凝土本身抗拉強度之間矛盾發展的直接結果。因而為了控制大體積混凝土溫度裂縫的開展，就必須從降低溫度應力和提高混凝土本身抗拉性能這兩方面綜合考慮。

針對本工程實際施工情況，從混凝土供應、輸送、澆筑及控制措施的等方面逐項落實，嚴格把關；在施工中實施全過程的溫度監控手段，了解大體積混凝土內部溫度變化情況，及時采取有效措施，防止大體積混凝土產生溫度裂縫，確保混凝土施工質量。

（1）優化配合比、降低水化熱

在得到設計同意的情況下，盡可能減少水泥用量，由原設計的340Kg/m3（重要結構耐久性設計規定中的最小水泥用量）調整為310 Kg/m3，并經反復試配，選用“銀羊”牌P.II型42.5R低熱的普通硅酸鹽水泥，所有水泥存放時間不少于1個月（以降低水泥入罐時的溫度）；外加劑選用“五山”牌N型減水劑；粉煤灰選用媽灣電廠I級粉煤灰。

（2）嚴格控制混凝土的入模溫度

混凝土入模溫度直接影響到混凝土的內部最高溫度，采用每立方米摻加40Kg冰替代同重量的水攪拌混凝土，在泵機位置搭設遮陽棚、泵送管道上鋪設濕麻袋等措施，保證混凝土的入摸溫度在22.5℃以下。

（3）改進混凝土澆筑工藝，采用“分層循環推進、薄層澆筑”的澆筑工藝，加快混凝土澆筑速度，縮短澆筑時間避免出現冷縫。在混凝土凝固前進行表面二次振搗，并增加混凝土的壓光次數，以減少混凝土表面的收縮裂縫。

（4）控制粗、細骨料含泥量，以減少混凝土收縮，石子的含泥量不大于1%，砂的含泥量不大于2%。

（5）由于地下室鋼筋的保護層較大（結構耐久性要求），對于該部位的素混凝土側壁增加20×20的鋼絲網，以增強其抗裂性。

（6）為增加混凝土的抗裂性能和降低混凝土內部的溫度，構造上對于5.95m厚底板的中部增加2層Ф16@200的鋼筋網以及二層1#鍍鋅鋼管@1000的冷卻循環水管，3米的增加一道鋼筋網以及一層1#鍍鋅鋼管@1000的冷卻循環水管。

（7）大體積混凝土的測溫

為準確測定大體積混凝土內部的溫度變化規律，控制內表溫差，采用JDC-2建筑電子測溫儀，沿混凝土上表面、混凝土中心、混凝土下底三處設3個測溫點為一組，共設180組，每1h記錄一次溫度數據，共記錄數據3萬個，并用Excel繪制成溫度變化和內表溫差曲線。根據測溫記錄，在混凝土澆筑后3～5d ，混凝土內部最高溫度達76.80c，最高溫升達36.50c，平均溫差為24.50C，最大溫差為270C，這種測溫準確、自動、連續。測溫持續兩周。

（8）混凝土的養護

在混凝土終凝后及時覆蓋好一層塑料薄膜和二層麻袋，進行保溫養護，并澆水濕潤。為了加強混凝土的保溫，剪力墻模板在4天后方可拆除，拆除模板后立即張掛麻布袋，采用淋水養護，養護由專人負責，養護時間不得少于14晝夜，確保混凝土達到養護的目的。

三、地下室長墻的裂滲控制

由于本工程地下室外墻長度為540m，外墻的約束較大，墻體容易出現裂縫。為保證工程質量，經反復試及專家討論，采用了以下施工措施，取得了相當好的效果。

（一）增加外墻后澆帶的數量，減少變形縫的數量。根據王鐵夢的？變形變化引起結構裂縫？一文中知道：

σ=-EаT[1-1/（Chβl/2）]H（tт）（Cx/HE）1/2

由該公式可知，地下室外墻獨立單元的長度越長，越容易出現裂縫，裂縫的出現一般開始在墻的中部，增加后澆帶的數量可很有效地減少裂縫的開展；減少變形縫的數量是因為變形縫一旦日后滲水，其修補相當困難。經設計同意，后澆帶橫向間距由原來的60m一條改為45m。

（二）改變外墻的配筋。地下室外墻原配筋水平、豎向均為Φ20@200，且水平鋼筋在豎向筋的內側，經設計同意，改為水平鋼筋放在外側，配筋改為Φ12@120，在外剪力墻的施工縫的上下各增加2Φ12的鋼筋。

（三）改善混凝土的配合比。降低水泥用量，水泥用量由原設計的340Kg/m3（重要結構耐久性設計規定中的最小水泥用量）調整為290Kg/m3，使用的水泥采用低熱硅酸鹽水泥，且水泥的存放時間不少于1個月；增加粉煤灰的摻量，由原來水泥用量的14%調整為27%；調低混凝土的水灰比，坍落度由原來的16～18，調整為12～14；增大混凝土配合比中的砂率，由原先的40%調整為43%。

（四）控制混凝土的入模溫度。外墻混凝土的澆筑盡量選擇在夜間進行，對于厚度大于800 mm的墻體，在混凝土中摻加40Kg冰替代同重量的水，確保混凝土的入模溫度不大于22.5C0。

（五）取消原設計在混凝土中摻加的MD復合型防水劑。經過長達3個月的MD對比試驗，發現該防水劑對混凝土的密實度確有好處，但對混凝土的水化熱及收縮裂縫的產生有不利影響。

（六）在外墻混凝土中增加聚丙烯纖維，增加聚丙烯纖維有利于減少早期混凝土塑性裂縫的產生。聚丙烯纖維采用美國產杜拉纖維，其均勻性及分散性較好，杜拉纖維的摻量為0.7Kg/m3。

（七）除后澆帶混凝土外，取消原設計在混凝土中摻加的UEA膨脹劑。經安托山混凝土公司試驗室所作的對比試驗，發現膨脹劑的存在對混凝土坍落度損失有不利影響，1小時混凝土坍落度由180下降為140。

（八）限制混凝土的澆筑高度。混凝土的澆筑高度不大于6m，以減少墻體頂部沉縮裂縫的出現。

（九）加強混凝土的振搗。混凝土澆筑采用汽車泵為主，塔吊輔助，增加混凝土振動棒的數量，杜絕施工冷縫的出現；盡量避開雨天澆筑混凝土，如遇雨天澆筑，在混凝土的出料口用彩條布進行覆蓋，并在模板上留置泄水孔。

（十）延長拆模時間。外墻拆模時間延長至7天，以減少混凝土的內外溫差。

（十一）加強混凝土的養護。外墻混凝土的養護采用循環自噴淋養護，養護時間不少14天。

（十二）減少混凝土暴露的時間。在混凝土養護結束且模板拆除后，立即著手外墻防水施工，并及時回填，混凝土外墻在空氣在暴露的時間不超過3個月。