淺析某供水項目大體積混凝土施工技術

張黎明

（福建省水利水電工程局有限公司 福建 泉州 362001）

1 工程概況

某供水項目位于湖北省應城市和漢川市的規劃區內，本次項目的取水點為漢江，由漢江崔家灣將水提至應城二水廠，然后再從應城二水廠提水至應城一水廠，從而解決規劃區的生產和生活用水問題。本項目屬于崔家灣取水樞紐工程，主要建筑物包括防洪閘、取水泵房和進水口建筑物等。預制圓沉井的外徑為17m，沉井壁厚為1.5m，深度為16.6m，沉井的節數為3節，高度由下往上為4.8m，5.9m，5.9m。沉井混凝土要求一次澆筑成形，不得預留施工縫。沉井封底混凝土的厚度為2.3m，防洪閘底板混凝土的厚度為1.5m；前池尺寸為28.22m×12.4m，底板厚度為2m；取水泵房的尺寸為31m×16.4m，基礎底板厚度為2m。除了沉井的混凝土強度為C30P8外，其余混部位的混凝土強度均為C25P8。根據GB50496-2009規范可知，該項目這些部位的混凝土均屬于大體積混凝土。

2 大體積混凝土施工裂縫的成因

2.1 收縮變形

大體積混凝土在凝結硬化的過程中，由于發生水化反應和外界氣候因素的影響，使得混凝土中的水分大量減少，這樣混凝土的體積就會收縮變形，進而產生一定的收縮應力，當收縮應力值超過混凝土的抗拉強度時，收縮裂縫就會出現。而影響混凝土的收縮應力的主要因素為用水量和水泥用量，兩者的數值越大，混凝土的收縮就越明顯。收縮裂縫一般呈無規則性，大小不一，危害性較小。

2.2 內外溫差大

混凝土結構的尺寸較大，厚度較大，使得其體積較大。大體積混凝土在硬化中由于發生水化反應導致混凝土內部熱量大量聚集，由于厚度較厚，使得熱量的散發速度較慢，隨著化學反應的不斷進行，熱量不斷增多，那么混凝土內部的溫度將急劇上升，這樣內外溫差將會顯著加大。通常情況下，大體積混凝土在澆筑后第三天其內部溫度值將達到峰值，這時混凝土內外溫差將會達到最高值。當內外溫差大于25℃，那么混凝土內部將可能出現裂縫，溫度裂縫將會呈貫穿形狀，危害性較大。

3 大體積混凝土施工技術

3.1 混凝土材料的選擇與確定

本工程大體積混凝土采用商品混凝土，選擇與公司長期合作的質量和供應能力穩定的某建材有限公司為商品混凝土供應商，要求混凝土供應商根據本工程特點和要求，加強對混凝土原材料的各項性能指標的控制，確保混凝土原材料質量合格。

（1）水泥

本工程采用P·O42.5R的“三峽”水泥，試驗表明水泥3d水化熱為218kJ/kg，滿足<240kJ/kg的規定，7d水化熱為259kJ/kg，符合<270kJ/kg的要求。盡量減少水泥用量，減少混凝土的收縮值。

（2）細骨料

本工程細骨料采用河砂，規格為中砂，細度模數為2.5～3.0，含泥量≤3%，其中氯離子含量不大于干砂質量的0.01%。理論計算可知，采用中砂拌制的混凝土用水量比采用細砂拌制的混凝土用水量節約10%左右，減少用水量就可以相應地減少混凝土的收縮值。

（3）粗骨料

本工程粗骨料采用花崗巖碎石，其粒徑為16mm～31.5mm，碎石針片狀顆粒≤5%，含泥量≤1%，碎石級配等級為二級，碎石粒徑盡量選擇大些，以達到提高抗壓強度，增強骨架結構，使得孔隙率得到降低，使得水泥用量減少，從而減少水化熱的產生。

（4）摻合料

本工程摻合料采用粉煤灰，其等級為I級，采用外摻法，摻量<10%，主要是改善混凝土和易性和減少水泥用量，從而降低水化熱。

（5）外加劑

本工程外加劑采用緩凝減水劑，型號為SF型，并按照一定比例摻加WG-CMA抗裂粉劑，以達到降低水泥水化熱峰值和提高混凝土的抗裂能力的目的。

3.2 混凝土配合比優化設計

根據本工程大體積混凝土的設計要求和特性，建議商品混凝土供應商對大體積混凝土配合比進行優化與試配，混凝土配合比設計采用60d的后期強度進行配制，根據試配試驗結果進行不斷的改善與優化，盡量減少水泥用量和用水量，使得混凝土水化熱得以降低。實際混凝土攪拌時，應根據原材料的含水量情況和當時的天氣情況對混凝土配合比中用水量進行適當的調整，使得混凝土的和易性滿足現場施工需求。混凝土運至施工現場時其坍落度控制在140mm～180mm范圍內，泌水量≤10L/m3，水灰比 <0.45，水膠比≤0.55，砂率為38%～42%，用水量≤175 kg/m3，混凝土相關性能滿足泵送的要求。

3.3 大體積混凝土的施工控制

（1）合理組織施工

根據項目的混凝土特點及實際澆筑方量，安排1輛汽車泵，8方混凝土罐車12輛并保證至少3輛罐車在施工現場等待。混凝土澆筑前應與攪拌站事先溝通好，確保混凝土供應的連續性。由于澆筑時天氣較為炎熱應在汽車泵所在的位置搭設遮陽棚，攪拌站應對原材料采取降溫措施，根據運距對混凝土坍落度損失進行合理的估算，確保混凝土的入模溫度≤30℃。

（2）正確的澆筑方法

根據本工程的結構形式及混凝土的厚度，采用具有薄層施工、合理坡度、一次到頂和順序澆筑等特點的“斜面分層法”澆筑方法。薄層施工厚度一般為300mm～500mm，本工程分層厚度為400mm，斜面的坡度為1∶6，該澆筑工藝有利于混凝土泵送，能夠有效地自然形成斜面，從而避免出現施工冷縫。大體積混凝土的澆筑順序由結構長邊方向往短邊方向推進，從低處往高處進行澆筑，逐層頂升。當混凝土的落差超過2m，應采用串桶進行澆筑，預防混凝土出現離析現象。

（3）加強混凝土振搗

混凝土施工時，應安排專人在混凝土出料口和坡腳處各設置2條振動棒，快插慢拔，主要負責將上下部的混凝土振搗密實，振搗時間控制在20s～30s范圍內，振動棒的布置點應均勻排列，理論上振動棒的振搗半徑為0.4m，按照1.5R的振搗范圍進行布控，布置點呈“交錯式”次序移動，嚴禁漏振和欠振；當混凝土下沉，氣泡完全冒出，表面泛出灰漿時方可停止振搗。在對上層混凝土進行振搗時，采取二次振搗方法，應將振動棒插入下層混凝土5cm，使得兩層混凝土交界面完全地咬合銜接，減少施工冷縫的出現的概率。

（4）加強混凝土抹壓

隨著混凝土的澆筑的不斷進行，混凝土表面的泌水會越來越多，這就需要將泌水往低處趕，再用抽水機抽走。由于摻加料為粉煤灰，混凝土振搗后會出現浮漿現象，浮漿較厚的話會出現開裂現象，這就需要對浮漿進行處理。具體的處理辦法為在混凝土表面均勻鋪設一層洗凈的粒徑為10mm～30mm碎石，再用平板振動器振搗密實；混凝土初凝后采用平板磨漿機打磨2～3次，二次磨平法使得混凝土表面的縫隙全部閉合，使得混凝土的抗裂性與抗滲性得以提高。

（5）加強混凝土養護

根據大體積混凝土結構形式及其厚度，本工程采用保溫法對混凝土進行養護，保溫材料及其具體層數由水化熱峰值計算可得，混凝土保溫需要2層土工布+2層塑料薄膜，土工布搭接良好，并應澆水濕潤。混凝土的養護應安排專人負責，發現混凝土表面干燥時，應及時澆水養護，對于剪力墻結構應覆蓋毛毯，并保證毛毯濕潤，使得混凝土的降溫速率<2.0℃/d。混凝土的養護時間不小于14d。

3.4 混凝土的溫度監測

按照大體積混凝土規范要求，在混凝土中部、底部和表面各布置1根測溫管，測溫管為Ф20鍍鋅鋼管，管底與混凝土底部和表面的距離為300mm，管底焊死，管頂露出混凝土面約10cm，一組測溫管的相互間距為100mm，管內裝完機油，管頂用塑料套保護好，采用水銀溫度計進行測溫。在測溫之前應編制詳細的測溫方案，并安排專人進行跟蹤檢測。本工程共布置23組測溫點，在混凝土澆筑完成后10小時進行測溫，前面7d的測溫頻率為2h/次，第8d開始的測溫頻率為4h/次，并及時將溫度監控數據記錄好，繪制溫度/時間曲線，當發現混凝土內部溫度與外部溫度之間的溫差超過25℃時，應及時上報技術負責人，并采取相應的措施進行處理。當混凝土內外溫差顯著小于25℃以下時，可以向技術負責人匯報并由其決定是否停止測溫。溫度監測結果顯示，本工程大體積混凝土在澆筑完成后第3天，其內部溫度為56.8℃，達到監測溫度最高值，內外溫差為23.1℃，滿足小于25℃的溫度裂縫出現的臨界值要求。

4 結束語

本工程的大體積混凝土施工中，選擇合格的混凝土供應商，加強對商品混凝土原材料相關性能指標的確定與選擇，對混凝土配合比進行優化設計，合理地做好施工部署，采取正確的澆筑方法，加強混凝土振搗和抹壓施工，采取合理的混凝土的養護方式，加強混凝土澆筑后的溫度監測工作，使得大體積混凝土施工得到有效的控制，確保大體積混凝土內外溫差<25℃，從而保證混凝土不出現有害的施工裂縫，最終達到確保混凝土施工質量的目的。陜西水利

[1]楊龍,黎迪輝，劉盧.大體積混凝土裂縫產生的原因與預防措施[J].施工技術.2010（06）

[2]蔣水利.水利工程建設中基礎大體積混凝土施工技術的探討[J].中國水運.2010（10）