大體積混凝土質量控制

蘇宗寶

（廈門振銀預拌混凝土有限公司，福建 廈門 361000）

隨著我國社會經濟水平不斷提高，各地城市建設進程日益加快。大體積混凝土澆筑技術是現代城市建設的主要技術形式之一，采用大體積混凝土澆筑技術，既能夠高效實現多層地下室建設目的，也能夠提升地上高層商業大廈的基礎承載力水平，提升項目的整體建設質量。為此，技術人員需要針對地下室工程，認真分析大體積混凝土澆筑作業的過程中產生常規收縮裂縫和溫度應力裂縫的原因，采取針對性措施，降低質量問題產生的概率，提高大體積混凝土澆筑的施工質量。

1 大體積混凝土澆筑質量控制過程

大體積混凝土是現階段建筑、道橋、涵洞、水利工程中較為常用的結構形態，結構的最小橫斷面尺寸≥1m，需要通過系統、規范的處理工藝進行操作。大體積混凝土澆筑過程中涉及較多施工工序、施工材料，若能夠明確混凝土澆筑要點、加強對混凝土材料的控制，可以在最大程度上保證工程施工成品質量穩定，符合工程施工技術要求。在工程施工中應用大體積混凝土技術，其關鍵思路是防止表面出現混凝土裂縫問題，合理調控多種因素，有效弱化不良因素對混凝土的影響，實現對內部溫度變化的控制。通過技術手段協調內外溫度，減小溫差，降低裂縫出現的概率，控制混凝土質量。

控制大體積混凝土澆筑成品質量，要把握技術工藝的“源頭”即材料，加強材料控制，可以從根源上解決質量問題。在實際環節，工作人員需要嚴格檢查施工所用的混凝土材料，通過實驗室抽檢，檢驗混凝土的水化熱情況，分析混凝土混合料的配合比是否科學，及時調整配合比參數，促使混凝土混合料的整體水化熱情況、塌落度情況符合工程施工要求。對大體積混凝土內部溫度與表面溫度的溫差數值進行控制，溫差不宜大于25℃；工作人員要認真觀察混凝土入模時的溫度參數，根據技術規范要求與參數標準，控制入模溫度，且在之后的12h內進行人工輔助保濕控溫，完成至少14d的周期性養護。

2 大體積混凝土的質量問題及原因

相較于普通混凝土施工，大體積混凝土的特點就是體積大、深度參數大、混凝土澆筑規格大。大體量的混凝土澆筑在凝固環節極易出現裂縫問題，深度過大也極易引起裂縫問題，技術人員應針對這兩項大體積混凝土常出現的裂縫問題進行分析，在生產過程中采取相應的措施。

2.1 收縮裂縫

在混凝土澆筑后，凝結的過程中混凝土材料內部熱量會逐漸散去，有一個硬化的過程，此時就會出現“收縮”，大體積混凝土的收縮問題更明顯。混凝土澆筑后，受外界約束，會在內部產生相應的收縮應力，當內部收縮應力參數大于混凝土極限抗拉強度，就會出現收縮裂縫。影響裂縫產生的主要因素包括用水量、水泥用量與水泥品種，混凝土中的用水量與水泥量越高，其產生的收縮應力就越大，越容易出現明顯的收縮裂縫。

2.2 溫度應力裂縫

溫度應力裂縫是指在混凝土的內部與外部呈現出差距較大的溫度特征，由于這種溫差特征所引發的混凝土表面開裂現象。裂縫產生主要是由于混凝土內水泥含量較大、水泥的水化熱較高，促使內部產生較高的溫度，與表面形成溫差，在表面出現裂縫。一般來說，混凝土厚度每增加200mm，中心溫度相對增加10%左右，與表面之間的溫差約增加2℃。混凝土并不是絕熱材料，在水泥水化溫升高的同時，也在向外散熱。混凝土厚度越大，傳熱越困難，因此，施工時大體積混凝土的內部溫度和表面溫度會有較大的內外溫差，進而產生溫度應力。混凝土溫差產生的原因主要包括：

（1）混凝土澆筑初期產生大量水化熱，形成內外溫差，導致混凝土開裂。

（2）混凝土拆模前后，表面溫度下降導致內部與外部溫差較大，產生裂縫。

（3）混凝土內部溫度達到峰值，熱量發散，促使其形成內部溫差，形成裂縫。

基于此，在地下室大體積混凝土澆筑施工中，可以適當采取減少水泥用量、減少用水量等質量控制措施，或者可以從澆筑之后的養護與測溫環節入手，加強對混凝土內外溫度差距的控制。一般大體積混凝土澆筑后2～3d溫度達到峰值，加上散熱較慢，往往使混凝土內部聚集的溫度高達60℃～80℃，如果保溫過程做得不到位，內外溫差較大，開裂的風險就會增加。

3 大體積混凝土在實際施工中的質量控制措施

結合上文所述，可以發現，大體積混凝土在施工過程中出現裂縫，主要需要針對混凝土混合料、混凝土配合比及施工角度等方面進行控制。

（1）優先選用低水化熱的水泥進行配置，或者通過添加草木灰的方法減少混凝土混合料中水泥的占比，也可以使用減水劑、膨脹劑等外加劑。通過調整混凝土材料構成，弱化水化熱的產生，降低混凝土在凝固過程中的收縮情況，從而避免出現裂縫。但在實際生產過程中，使用低水化熱水泥存在一定難度，使用的水泥多為普通硅酸鹽水泥，其水化熱一般都不低。另外，膨脹劑的質量一定要符合要求。膨脹劑的使用其實在行業內有一定的爭議，歸根到底主要是膨脹劑的質量參差不齊，若膨脹劑質量差，在混凝土中發揮不了相應的作用，甚至還會起反效果，而且使用膨脹劑對于混凝土的養護要求較高。粗骨料宜為連續級配，最大公稱粒徑不宜小于31.5mm，含泥量不應大于1.0%，細骨料宜采用中砂，含泥量不應大于30%。目前，由于天然砂資源枯竭，機制砂已被慢慢推廣，在滿足強度和施工要求的前提下，砂率不宜過高。

（2）混凝土強度等級對其中心溫度影響較大，一般隨混凝土強度等級提高，中心溫度相應提高，因此，在滿足設計要求的前提下，采用較低強度等級的混凝土，對降低大體積混凝土中心溫度和控制內外溫差有利。關于大體積混凝土的強度齡期，工作人員可以根據本地區行業要求，依據《大體積混凝土施工規范》（GB 50496-2009）等文件中的混凝土強度技術標準要求，按照《粉煤灰混凝土應用技術規范》（GB/T 50146-2014）等規范規定執行。大體積混凝土配合比設計環節，工作人員可以選擇強度等級為60d、90d的混凝土材料。保證混凝土材料強度符合規范要求，側面影響內部溫度變化。在實際施工過程中，如果能夠采取60d或90d的強度作為混凝土設計驗收依據，還可以進一步降低混凝土的水膠比，減少水泥用量。礦物摻合料的使用，可以降低混凝土的水化熱，延緩水化熱的釋放，在降低成本的同時，改善混凝土的水化熱情況。粉煤灰屬于球狀顆粒物，將其摻入混凝土中能夠起到較強的潤滑作用，提高混凝土混合物的黏聚性與流動性，增強混凝土可泵性，還可以有效控制混凝土內外溫差，從而降低發生裂縫質量問題的概率。在實際生產過程中，控制混凝土水膠比，摻入一定量的礦物摻合料，尤其是優質粉煤灰的方法，是控制大體積混凝土質量比較常用且有效的手段，而礦物摻合料的摻量須經過試驗確定。

（3）在滿足質量要求和施工要求的前提下，要減少拌和水用量，不宜大于170kg/m3，盡量控制混凝土的坍落度，不宜大于180mm。減少用水量，實際就是減少摻合料用量，可以起到減小混凝土的水化熱、控制坍落度的目的，一方面，可以保證強度滿足要求；另一方面，可以減小混凝土的收縮，減少裂縫的產生。

（4）控制水泥在攪拌站的入機溫度，不宜高于60℃，如果條件允許，可在拌和水中加入冰塊，適當降低拌和水的溫度，采用噴淋措施降低骨料溫度，避免材料暴曬，以此控制混凝土的入模溫度。

（5）根據工程要求設置后澆帶，減少外應力與溫度應力，加大散熱效果，降低混凝土的內部溫度。實際施工過程中，若是特別厚的大體積混凝土，可采取混凝土分層澆筑的方法進行控溫。整體連續澆筑時，澆筑層厚度宜為0.3～0.5m，第一層混凝土初凝前，開始澆筑下一層混凝土，使水泥部分水化熱散失到大氣中。

（6）可以在混凝土中預埋冷水管，通入循環水，將混凝土內部熱量導出，以此縮小內外溫差。

（7）大體積混凝土中宜摻入緩凝型高效減水劑，以抑制水泥水化作用，延緩混凝土的水化絕熱溫升，防止或減少施工縫，對結構整體性能有利。同時，利用減水劑控制混凝土的凝結時間，避免凝結時間過短，影響施工過程。

（8）完成混凝土澆筑作業后，工作人員需要根據規范要求完成混凝土半成品的養護工作，積極引入先進溫控技術，結合工程所在地區、季節的溫度變化情況，人為干預調整溫度，防止因溫度變化引起結構物開裂。若過早拆模或拆除保溫材料，會使混凝土表面溫度驟降，形成很陡的溫度梯度，而混凝土早期強度低，極限拉伸小，如果養護不善，容易產生裂縫。因此，工作人員可以利用保溫材料提高新澆筑的混凝土表面和四周溫度，減少混凝土的內外溫差，這是一項簡便有效的溫度控制方法。例如，塑料薄膜、麻袋、阻燃保溫被等，可作為保溫材料覆蓋混凝土和模板，必要時可搭設擋風保溫棚或遮陽降溫棚。

（9）良好的平整度也能夠提升澆筑成果質量，改善內部應力，降低裂縫出現概率。由于地下室大體積混凝土澆筑完成后，主要用途是地下設備用房、地下人防及地下停車庫，對墻面、地面與頂面的平整度要求較高。

4 完善大體積混凝土澆筑方法

大體積混凝土配合比經過試驗確認后，為減小施工過程對大體積混凝土質量的影響，施工單位和混凝土公司應密切配合，在整個澆筑過程中，嚴格控制混凝土坍落度，嚴禁人為任意加水，及時解決澆筑過程中遇到的突發性問題，保證澆筑過程有序可控。大體積混凝土澆筑方法為分段、分層澆筑，整體施工難度較大，在控制施工方法的同時，還需要加強施工細節控制，完善大體積混凝土的澆筑細節，具體內容如下：

（1）澆筑工序避開高溫時段，或者盡量利用夜間時間澆筑混凝土，避免白天溫度過高影響混凝土內部溫度變化。條件允許時，應多安排泵送設備，減少澆筑時間。

（2）澆筑環節采用斜面分層控制方法，逐步推進每塊、每層的混凝土澆筑任務，嚴格控制每塊、每層的混凝土初凝時間。針對個別大體積混凝土采用跳倉法完成施工作業，保證跳倉的分塊尺寸在40m以下，控制時間間隔在7d以上。當采用變形縫方法時，需要根據規范標準進行變形縫的設置。

（3）要保證混凝土的連續供應，不可以中途停止，避免出現混凝土供應不上的情況。施工現場供水、供電應滿足混凝土連續施工需要。

（4）在混凝土泵送過程中，需要保證混凝土連續工作，停歇時間≤45min。大體積混凝土供應能力應滿足混凝土連續施工需要，不宜低于單位時間所需量的1.2倍。

（5）若泵口出現堵塞的情況，需要將泵機翻轉，將混凝土退回料斗中，均勻攪拌之后，再次送入泵。

（6）合理布置布料桿，不可以將布料桿直接放置在模板上，需要在布料桿四周設置長木方支撐。

（7）混凝土澆筑完畢后，在初凝前宜立即進行覆蓋或噴霧養護工作。并且應嚴格控制混凝土養護時間。對澆筑完成的混凝土進行表面濕度控制，及時灑水養護，避免影響表面的溫度與濕度，保濕養護時間不宜小于14d。

（8）在澆筑完成的混凝土結構內設置溫度監測點，實時采集混凝土內部溫度變化，掌握混凝土結構的各項溫度控制指標。在澆筑完成之后，每天進行4次混凝土溫度監測與分析，完成監測記錄，分析監測結果，保證內部溫度與外部溫度均符合施工要求，從而實現對地下室工程大體積混凝土澆筑的質量控制。

5 結語

綜上所述，在保證混凝土具有良好性能的基礎上，從配合比方面，技術人員應盡量增加粉煤灰、礦粉的使用量，適當降低混凝土中單位用水量，采用低砂率、低塌落度、高效減水劑、高粉煤灰摻入量的設計思路，優化設計混凝土配合比，再加上施工單位的后期養護控溫措施，能夠提升混凝土的強度、韌性，降低熱量，提高抗拉值，從而有效控制裂縫的產生。

在大體積混凝土澆筑工程中，收縮裂縫與溫度應力裂縫產生原因不同，但是，其本質都是由于施工人員缺乏對澆筑細節、養護規范的控制而引起的。施工單位應和混凝土公司密切配合，增強質量意識，在大體積混凝土施工過程中，需要根據地區規范要求嚴格落實大體積混凝土澆筑作業規范，加強對施工細節的控制；認真完成養護工作與測溫工作，實時掌握大體積混凝土澆筑成果溫度變化，杜絕由于澆筑、溫差因素產生裂縫，有效控制混凝土澆筑質量，實現質量控制目標。