大體積混凝土施工方法

葛　軍（中交第四公路工程局有限公司，北京　100125）

大體積混凝土施工方法

葛軍
（中交第四公路工程局有限公司，北京100125）

大體積混凝土，結構厚實，混凝土量大。工程條件復雜，施工技術要求高，水泥水化熱較大，預計超過25度易使結構物產生溫度變形，大體積混凝土除了最小斷面和內外，溫度有一定的規(guī)定外，對平面尺寸也有一定限制。

大體積混凝土；水化熱；裂縫

一、工程概況

本例工程YQ1：高14.21（11.56）m×總長度32.4m×1m；YQ2：高14.21（11.56）m×總長度40.1m×1m。YQ1厚1.2m，每隔3m一道600mm厚、500mm寬的暗柱；YQ2 厚1.0m，每隔3m一道600mm厚、300mm寬的暗柱。

1 施工準備工作

大體積混凝土的施工技術要求比較高，特別在施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產生溫度應力裂縫。因此需要從材料選擇上、技術措施等有關環(huán)節(jié)做好充分的準備工作，才能保證基礎底板大體積混凝土順利施工。

（1）材料選擇

（a）水泥：采用水化熱比較低的礦渣硅酸鹽水泥，標號為42.5，通過摻加合適的外加劑可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗?jié)B能力。

（b）粗骨料：采用碎石，粒徑5mm-25mm，含泥量不大于1%。

（c）細骨料：采用中砂，山砂（45%）+人工砂 （55%），平均粒徑大于0.5mm，含泥量不大于5%。

（d）粉煤灰：采用礦渣硅酸鹽水泥拌制大體積粉煤灰混凝土時，其粉煤灰取代水泥的最大限量為25%。

（2）混凝土配合比

（a）混凝土采用由住宅六公司攪拌站供應的商品混凝土，因此要求混凝土攪拌站根據(jù)現(xiàn)場提出的技術要求，提前做好混凝土試配。

（b）混凝土配合比應提高試配確定。按照國家現(xiàn)行《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》、《普通混凝土配合比設計規(guī)程》及《粉煤灰混凝土應用技術規(guī)范》中的有關技術要求進行設計。

圖1　測溫孔布置示意圖

（c）粉煤灰采用外摻法時僅在砂料中扣除同體積的砂量。另外應考慮到水泥的供應情況，以滿足施工的要求。

2 大體積混凝土溫度計算

（1）最大絕熱溫升（二式取其一）

（a）Th=（mc+K·F）Q/c·ρ= （307+0.25×171）×375/0.97×2400= 56.34℃

（b）Th=mc·Q/c·ρ（1-e-mt）=307× 375/0.97×2400×（1-2.718-0.34×28）=49.46℃

取Th=56.34℃。

式中：Th—混凝土最大絕熱溫升（℃）；mc—混凝土中水泥（包括膨脹劑）用量（307kg/m3）；F—混凝土活性摻合料用量（171kg/m3）；K—摻合料折減系數(shù)。粉煤灰取0.25-0.30；Q—水泥28d水化熱（375kJ/kg）；c—混凝土比熱、取0.97[kJ/（kg·K）]；ρ—混凝土密度、取2400（kg/m3）；e—為常數(shù)，取2.718；t—混凝土的齡期（28d）；m—系數(shù)，隨澆筑溫度改變。取0.34。

（2）混凝土中心計算溫度

T1（t）=Tj+Th·ξ（t）=15+56.34 × 0.36=35.28℃

式中：T1（t）—t齡期混凝土中心計算溫度（℃）；Tj—混凝土澆筑溫度（15℃）；ξ（t）—t齡期混凝土降溫系數(shù)。取0.36。

（3）混凝土表層（表面下50mm～100mm處）溫度

（a）保溫材料厚度（防火草簾）

δ=0.5h·λx（T2-Tq）kb/λ （Tmax-T2）

=0.5×1.2×0.14×15×2/2.33×20

=0.054m

取雙層防火草簾下鋪塑料布，總厚度為0.07 m。

式中：δ—保溫材料厚度（m）；λx—所選保溫材料導熱系數(shù)[0.14W/（m·k）；T2=混凝土表面溫度（℃）；Tq=施工期大氣平均溫度（℃）；λ—混凝土導熱系數(shù)，取2.33W/（m·k）；Tmax—計算得混凝土最高溫度（℃）。計算時可取T2-Tq=15～20℃；Tmax- T2=20～25℃；kb—傳熱系數(shù)修正值，取1.3～2.0。

（b）混凝土表面模板及保溫層的傳熱系數(shù)

β=1/[Σδi/λi+1/βq]=1/ [0.035/0.14+0.035/0.14）+1/23]=1.84 W/（m2·k）

式中：β—混凝土表面模板及保溫層等的傳熱系數(shù)[W/（m2·k）]；δi—各種保溫材料厚度（m）；λi—各保溫材料導熱系數(shù)[W/（m·k）]；βq—空氣層的傳熱系數(shù)，取23[W/（m2·k）]。

（c）混凝土虛厚度

h′=k·λ/β=（2/3）×2.33/1.84= 0.84m

式中： h′—混凝土虛厚度（m）；K—折減系數(shù)，取2/3；λ—混凝土導熱系數(shù)，取2.33[W/（m·k）]。

（d）混凝土計算厚度

H= h+ 2h′=1.2+2×0.84=2.88 m

式中： H—混凝土計算厚度（m）；h—混凝土實際厚度（m）。

（e）混凝土表層溫度

T2（t）=Tq+4·h′（H- h′）[ T1 （t）- Tq]/H2=15+4×0.84×（2.88-0.84）×[35.28-15]/2.882=31.76℃

式中：T2（t）—混凝土表面溫度（℃）；Tq—施工期大氣平均溫度（℃）；h′—混凝土虛厚度（m）；T1（t）— 混凝土中心溫度（℃）。

（4）混凝土內平均溫度

Tm（t）=[T1（t）+ T2（t）]/2= （35.28+28.78）/2=32.03℃

對基礎底板混凝土進行溫度檢測；基礎底板混凝土中部中心點的溫升高峰值，該溫升值一般略小于絕熱溫升值。一般在混凝土澆筑后3d左右產生，以后趨于穩(wěn)定不在升溫，并且開始逐步降溫。對大體積混凝土養(yǎng)護，根據(jù)氣候條件采取控溫措施，并按需要測定澆筑后的混凝土表面和內部溫度，將溫差控制在設計要求的范圍內；當設計無具體，要求時，溫差不宜超過25度；本工程設計無具體要求，即按規(guī)范執(zhí)行。表面溫度的控制可采取調整保溫層的厚度。

3 大體積混凝土澆筑

（1）施工段的劃分及澆筑順序

由于基礎底板尺寸不大，底板厚度均為800mm，因此基礎底板為一個自然施工段。混凝土的澆筑順序由Af至Gf軸方向從1f到16f軸向后澆灌。基礎底板外側四周砌筑240厚磚墻，然后水泥砂漿找平層，采用逆作SBS卷材防水，在SBS卷材防水層上抹1：3水泥砂漿3d后作外側模板。基礎底板上的預留基坑、積水坑部位采用組合鋼模板支模，不合模數(shù)的部位采用木模板支模。地下室墻體按長方向均勻分為兩段，反力臺作為一段，澆筑順序同底板，±0.00以上反力墻分為一段。

（2）混凝土澆筑

（a）混凝土采用商品混凝土，用混凝土運輸車運到現(xiàn)場，采用1臺混凝土輸送泵送筑。

（b）混凝土澆筑時板應采用“一個坡度、循序推進、一次到頂”的澆筑工藝。澆筑時先在一個部位進行，直至達到設計標高，混凝土形成扇形向前流動，然后在其坡面上連續(xù)澆筑，循序推進。

（c）混凝土澆筑時在泵車的出灰口處配置3至4臺振搗器，因為混凝土的坍落度比較大，在0.8m厚的底板內可斜向流淌0.6m遠左右，2臺振搗器主要負責下部斜坡流淌處振搗密實，另外1至2臺振搗器主要負責頂部混凝土振搗。

（d）由于混凝土坍落度比較大，會在表面鋼筋下部產生水分，或在表層鋼筋上部的混凝土產生細小裂縫。為了防止出現(xiàn)這種裂縫，在混凝土初凝前和混凝土預沉后采取二次抹面壓實措施。

（3）混凝土測溫

（a）基礎底板混凝土澆筑時應設專人配合預埋測溫管。測溫管的長度分為兩種規(guī)格，測溫點布置如圖1所示。測溫管與鋼筋綁扎牢固，以免位移或損壞。在管的上段用膠帶做上標記，便于區(qū)分深度。測溫管用塑料帶罩好，綁扎牢固，不準將測溫端頭受潮。測溫管位置用保護木框作為標志，便于保溫后查找。

（b）配備專職測溫人員，按兩班考慮。對測溫人員要進行培訓和技術交底。測溫人員要認真負責，按時按孔測溫，不得遺漏或弄虛作假。測溫記錄要填寫清楚、整潔，換班時要進行交底。

（c）測溫工作應連續(xù)進行，每4h測一次，持續(xù)測溫及混凝土強度達到時間、強度，并經技術部門同意后方可停止測溫。

（4）混凝土養(yǎng)護

試驗臺底板、頂板、反力墻中預埋的鋼套管在一定程度上起到了降低大體積混凝土所產生的水化熱的作用，可減少混凝土裂縫的產生。另外還要采取以下措施來控制大體積混凝土裂縫的產生：

（a）混凝土澆灌采用分層方法：澆筑過程中嚴格控制分層厚度不超過0.45m。澆筑時，應以手電筒注意觀察振動棒周圍的混凝土氣泡情形，保證混凝土密實度，防止鋼筋下及鋼筋間發(fā)生孔洞。

（b）加強混凝土的養(yǎng)護：試驗臺混凝土施工時為九月份，室外溫度約為20度左右，而混凝土中心溫度約為50度左右，因此針對不同部位的混凝土采取不同的養(yǎng)護方法。試驗臺底板采取蓄水養(yǎng)護的方法；因試驗臺頂板上有大量貫通的鋼套管，故采取混凝土表面鋪塑料薄膜保水，覆蓋兩層草簾保溫的養(yǎng)護方法。

（c）柱、墻插筋部位是保溫的難點，要特別注意蓋嚴，防止造成溫差較大或受凍。

[1]李春梅.大體積混凝土施工裂縫控制方法[J].貴州工業(yè)大學學報：自然科學版，2003，32（03）：93-96.

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