大體積混凝土技術應用研究

張洪彬

【摘? 要】本文從原材料選擇、配合比設計到降溫措施等方面進行研究，來降低大體積混凝土的水化熱，減少混凝土內外溫差，降低混凝土出現裂縫的風險。結果表明，選用低比表面積水泥、降低單方混凝土水泥用量、在混凝土結構內部埋置冷卻水管等措施，能夠使混凝土的內外溫差控制在較為理想的范圍內。

【關鍵詞】大體積混凝土;水化熱;循環冷卻水管

引言

隨著建筑行業科學技術水平的不斷完善和進步，混凝土結構的建筑形式也越來越多樣化，大體積結構也越來越常見，如高層樓房基礎、大型設備基礎等。大體積混凝土的特點是水泥水化熱釋放比較集中，內部升溫比較快。混凝土內外溫差較大時，會使混凝土產生裂縫，影響結構的安全和正常使用。因此大體積混凝土首先要考慮的是如何降低水化熱，減小混凝土內外溫差的問題。本文作者認為應該從原材料的選擇、配合比設計以及施工澆筑過程中采取必要的措施等三個方面進行控制，再制定一套完善的施工方案，在實際施工過程中保證各個環節按既定方案實施，才能獲得良好的工程效果。

1.工程概況

四院四部和十七所綜合實驗樓工程位于北京市門頭溝區，其設備基礎最大一次澆筑尺寸長、寬、高分別為34米、17.5米、4.1米，混凝土強度等級為C35P8，澆筑時平均氣溫為25℃。由于本工程屬于航天系統一個比較重要的工程，要求試驗設備基礎混凝土在澆筑硬化后不準出現裂縫，所以經過各方多次討論論證要求混凝土里表溫差控制值為不大于22℃，最終以不出現裂縫為準。

2.原材料情況

2.1水泥

選擇了唐山金馬啟新水泥有限公司生產的P.O42.5低比表面積水泥。由于水泥的比表面積低，這樣就可以延緩混凝土的放熱速率，降低混凝土的放熱峰值，水泥的具體指標如表1所示：

2.2粉煤灰

大唐同舟科技有限公司張家口分公司生產的F類Ⅱ級粉煤灰，需水量比99%～102%，細度18%～22%，燒失量2.75%～3.50%。

2.3礦粉

河北銀水實業集團有限公司生產的S95級礦粉，7天活性指數80%以上，28天活性指數100%以上，比表面積410m2/kg～430m2/kg，流動度比98～102%。

2.4砂

河北易縣Ⅱ區中砂，細度模數2.5～2.8，含泥量≤3.0%，泥塊含量≤1.0%。

2.5石

河北易縣5～25mm連續級配卵碎石，含泥量≤1.0%，泥塊含量≤0.5%，針片狀含量≤8%。

2.6減水劑

北京東方億達建材有限公司生產的YD-A1聚羧酸系高性能減水劑，減水率26%-29%，PH值4-6。

3.配合比設計情況

在配合比設計時，首先在保證混凝土強度的情況下要盡可能降低水泥的用量，增加礦物摻合料的用量，以此來減少混凝土的水化熱。在和施工單位進行協商之后，決定采用90d齡期標養試件強度作為混凝土強度評定的標準。我司試驗室經過多次試驗，最終確定了如表2所示施工使用的配合比。

混凝土拌合物性能及硬化后性能如表3所示：

通過表3可以看出，混凝土的工作性能能夠滿足施工澆筑的需要，硬化后的性能能夠滿足設計需要。

4.理論熱工計算

混凝土澆筑時的天氣溫度情況大概是白天最高溫度在30℃左右，夜間最低溫度在20℃左右，日平均氣溫在25℃左右。生產時原材料溫度測定值如表4所示，根據標準公式計算出澆筑完畢后混凝土中心溫度和混凝土里表溫差如表5所示：

通過熱工計算可以看出，混凝土的里表溫差符合大體積混凝土溫度控制的規定值，但不符合方案要求控制值，所以施工單位決定采用在混凝土內部埋置冷卻水管的辦法來降低混凝土內部的溫度，使里表溫差滿足要求。

5.埋置循環冷卻水管

在大體積混凝土結構中埋置循環冷卻水管用以降低混凝土自身溫度是一種比較有效的降溫措施，在許多大體積混凝土中都有應用。本工程在混凝土澆筑前埋置好循環冷卻水管，冷卻水管按上下左右間隔1米埋設，冷卻水管直徑為5cm。混凝土澆筑完畢后安排專人觀察入水口和出水口的水溫差，根據水溫差，及時調整泵水速度。水溫差大時，提高水速;水溫差小時，降低水速。根據施工現場對混凝土溫度的監測結果來看，混凝土內部最高溫度和里表溫差最大值出現在混凝土澆筑后的第3天，從第3天開始混凝土內部溫度和里表溫差都在隨著時間的推移而下降，混凝土澆筑后各齡期里表溫差值最大值如表6所示：

混凝土最終的里表溫差值符合要求，并且在后續觀察中沒有發現混凝土表面有裂縫現象，獲得了良好的使用效果。

6.施工現場混凝土強度統計情況

施工現場共計制作混凝土試塊12次，其標養試塊在各個齡期的強度統計情況如下：7天強度值在17.5MPa—20.8 MPa， 90d強度區間范圍為41.5MPa—43.9MPa。混凝土試塊標養90天強度達到設計值的118%—125%之間，符合設計強度等級要求。

7.混凝土澆筑過程中應注意的事項

（1）混凝土澆筑時盡量選擇下午或者夜間開始澆筑，以減少混凝土被陽光直曬的幾率。

（2）混凝土澆筑時，要嚴格按分層厚度要求進行分層澆筑，避免局部拌合物堆積過高現象。

（3）混凝土澆筑完畢后，要立即采取合理的措施對混凝土進行保溫保濕養護，時間應不少于14天。