大體積混凝土施工質量控制要點

文/柏章朋　國家林業局林產工業規劃設計院　北京　100010

大體積混凝土施工質量控制要點

文/柏章朋國家林業局林產工業規劃設計院北京100010

大體積混凝土或是必須要當作大體積混凝土來對待的建（構）筑物構件越來越多，已經是漸呈常態化，即便是我們已經采取了一些預防措施，但是在工程實際中仍然還是發生了許多質量問題。施工現場技術管理人員必須從多方面進行分析，采取相應質量控制措施，防止質量事故發生，保證施工質量。

混凝土；大體積；配合比；水化熱；測溫

混凝土構件最小截面幾何尺寸大于1m（包括等于1m）的混凝土［1，2］，或預計會因混凝土中水泥顆粒水化引起的溫度和濕度變化而導致裂縫產生的混凝土，都可以叫做大體積混凝土。過去大體積混凝土于日常生活中并不多見，只是多見于水利大壩、橋墩橋梁、大型設備基礎等，但是隨著建筑技術的發展、人類生活空間不斷向天上和地下的延伸，大體積混凝土施工在現在的工業與民用建筑中已經是常態化，即使是在一些工程中混凝土體積不一定嚴格符合定義，但是實際上我們必須要當做大體積混凝土施工來慎重對待，縱然如此，仍然還是發生了許多質量問題，給建設方造成了巨大的損失。大體積混凝土的體積與表面積之比相比較一般混凝土構件要小得多，水泥水化過程熱量釋放迅速，大體積混凝土內部溫度上升比較快，當混凝土內外部溫差較大（一般以25℃為界）時，會使混凝土構件表面乃至內部產生溫度裂縫，嚴重的會危及結構安全和正常使用。所以施工現場技術人員必須從原材料、外加劑、施工工藝、養護和測溫等各方面進行分析，采取相應措施保證施工的質量。

1 優化混凝土配合比

1.1水泥：采用低水化熱、凝結時間長的水泥。配合比設計時［3］，應在滿足強度的條件下，盡量減小水泥用量。

1.2細骨料：盡可能選用中砂，考慮到混凝土可能需要泵送，細度模數宜控制在2.6～3.0。

1.3粗骨料：在能滿足泵送和下料入模的前提下，適當提高骨料粒級，可相應減少水泥用量，降低水化熱量。

1.4粉煤灰：為盡可能減少水泥用量，降低水化熱，在許可的條件下摻入盡量多的粉煤灰取代水泥，粉煤灰的燒失量不應大于8％，三氧化硫含量不應超過3％，二氧化硅含量應大于40％，其必須對水泥無不良反應。

1.5外加劑：混凝土中加入微膨脹劑，補償混凝土在水化過程中的收縮。對于處于地下的大體積混凝土，摻加膨脹劑不會加劇混凝土后期的收縮。

2 慎重添加緩凝劑和減水劑［4］

在大體積混凝土澆筑中，為滿足施工工藝要求，不留施工縫，需要摻加緩凝劑，但是必須注意單加緩凝劑有可能會使混凝土開裂，或是成為混凝土開裂的誘因，工程實踐中出現過片面追求緩凝效果過量添加緩凝劑，建筑基礎全部開裂，導致工程報廢的案例，但是在大體積混凝土澆筑中為延緩水泥水化熱的釋放，又必須要摻加緩凝劑，所以緩凝劑添加的原則是能滿足施工工藝要求即可，摻加量宜少；減水劑可以直接降低水的用量，分散水泥顆粒，顯著提高混凝土的流動性和和易性，降低水灰比，有利于泵送施工和振搗，減少混凝土內部孔隙率，增強混凝土抗滲能力和強度等級。

3 盡量減少水泥用量

水泥是混凝土中必需的膠凝材料，但是水泥顆粒水化時會釋放熱量，大體積混凝土澆筑時必須要注意的就是盡可能降低水泥水化熱的釋放量，或者是避免水化熱的集中釋放，以免大體積混凝土內部熱量積聚，溫度升高過快，與大體積混凝土表面溫差過大，產生裂縫，而減少水泥用量是避免問題最為直接和有效的方法，在滿足設計強度要求和規范許可的情況下，施工現場要盡量減少水泥的使用量。適宜的水泥摻加量，不但可以降低水化熱，還可以降低混凝土造價，為社會節約資源。

4 嚴格控制粗、細骨料各項指標

粗、細骨料的選擇要依據設計混凝土強度等級、配筋率、鋼筋間距、澆筑方式等特點，遵照規范規程和經過批準的施工組織設計對大體積混凝土的相關要求進行，澆筑前做好實驗室配合比，澆筑過程中應嚴格控制其級配、含水率、含泥量、壓碎等指標。

5 加強混凝土的養護

混凝土養護的目的是為了使混凝土保持或盡可能接近水飽和狀態，使水泥顆粒水化作用達到或接近其最大程度，轉化為穩定的結晶，得到更高強度的混凝土，不同的養護和維護可使混凝土抗裂能力成倍的變化。維持混凝土良好的保濕狀態是非常必要的，如混凝土濕狀態低于相對濕度的80％，水泥水化幾乎完全停止，可導致強度降低干縮并引起微裂縫擴展。

大體積混凝土澆筑完畢后立即用塑料薄膜對表面進行覆蓋及保溫棉被進行養護［5］，必須派專人監測混凝土硬化過程中的溫度、溫差變化，為其配備專用的溫度計和定時器，當大體積混凝土內外溫差超過25℃時，及時采取加蓋保溫層或是采用內部通冷水循環降溫等措施，確保混凝土的內外部溫差在允許范圍內。

大體積混凝土終凝后，在其表面用塑料薄膜覆蓋，然后蓋防火保溫棉被保溫層、薄膜保護層，對大體積混凝土進行保溫保濕養護。在養護期間根據測溫點測得混凝土內外溫差和降溫速率，針對變換的情況及時對養護措施進行有效調整。

6 降低（保證）混凝土出機和入模溫度

在炎熱季節澆筑大體積混凝土時，可采用搭遮陽棚或苫蓋等方式降低砂、石、水泥、粉煤灰等原料的溫度，如果條件具備使用冰水攪拌混凝土，還可采用液氮冷風冷卻骨料等方法對骨料進行預冷卻，降低混凝土入模溫度（不超過30℃為宜），冷卻降溫的同時必須注意用水量的控制不能超標。大體積混凝土澆筑后必須要及時保濕保溫養護，避免模板和混凝土被陽光直接照射，造成混凝土內部升溫急劇和表面局部失水。如果條件允許，盡可能避開高溫時段澆筑大體積混凝土。

相反，在寒冷季節澆筑大體積混凝土時，也必須及時采取加熱、搭保溫棚或覆蓋等保溫措施，提高混凝土出機和入模溫度，避免大體積混凝土表面熱量急速流失，混凝土表面溫度迅速下降，造成表面混凝土溫度過低，水泥水化作用減緩乃至停止，或者大體積混凝土內外部溫差過大（超過25℃），形成裂縫。

7 大體積混凝土表面處理

等混凝土二次收水完成后，讓瓦工用木抹子多次壓實抹平。然后及時覆蓋塑料薄膜和防火保溫棉被等養護，以保持混凝土表面的濕度和溫度。

另外，施工前必須考慮到養護時混凝土表面墻、柱、梁伸出鋼筋的影響，在伸出鋼筋內應填滿養護材料。

8 運用計算機軟件進行預測

依據配合比進行混凝土內部溫度預測，采用混凝土溫度測控系統軟件進行，指導施工配合比的優化設計。

9 使用計算機自動測溫

大體積混凝土在施工過程中，由于混凝土構件的截面尺寸較大，其內部水泥水化熱難于快速得到釋放，必然使混凝土構件內部產生高溫，一旦與混凝土表面產生過大溫差，必將引起混凝土的開裂，為了保證混凝土的施工質量，在做好充分的預控工作后，必須對混凝土內的溫度變化進行嚴密的監控，一旦發現情況變化異常立即采取科學有效的控制措施，使混凝土內外部溫差不超標（不超過25 ℃）。

在工程實踐中采用計算機自動測溫技術也日趨普遍，通過預先埋設在大體積混凝土中的溫度傳感器，將監測數據直接傳輸到計算機中，監測及數據處理過程無需人工參與，避免了人工操作的誤差和失誤，通過計算機強大的數據處理能力，實時生成被監測混凝土構件的溫度數據和曲線，同時通過真實數據、曲線和預測的數據、曲線進行對比分析，判斷出混凝土溫度發展趨勢，實時指導混凝土的養護工作，能為保證混凝土的施工質量提供有力的支持。計算機模擬測溫溫度曲線顯示界面見圖1。

圖1　溫度曲線界面

［1］《大體積混凝土施工規范》（GB50496-2009） 中國計劃出版社 2009.07

［2］《建筑施工手冊》（第五版）建筑施工手冊第五版編委會中國建筑工業出版社 2013.09

［3］《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010） 中國建筑工業出版社 2011.05.

［4］《混凝土外加劑應用技術規范》（50119-2013） 中國建筑工業出版社 2014.01

［5］《混凝土結構工程施工規范》（GB50666-2011） 中國建筑工業出版社 2012.06