试淡民用建筑大体积混凝土的施工控制要点

王 军，陈维壬，谢 东

（广西云星地产投资集团有限公司，广西 南宁 530000）

近年来，随着经济的发展，人们的生活水平日益提高，民用建筑业随之增加。现阶段民用建筑往往采用大体积混凝土结构，其特点是施工技术要求高，水泥水化热使温度升高，因温差变形而引起开裂。我国普通混凝土配合比设计规程有明确定义：混凝土结构物实体最小尺寸≥1 m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土即为大体积混凝土。因此，大体积混凝土主要的问题是如何控制混凝土温度变形裂缝，以提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性能及提高建筑结构的耐久性。

1 混凝土裂缝的形成原因

1.1 外部荷载作用

由于外荷载（静、动荷载）作用产生的直接应力及各种结构次应力超过混凝土抗拉极限强度时而产生的裂缝。混凝土的抗压强度很大而抗拉强度很小，只有抗压强度的 1/10～1/16。因此，在大体积混凝土结构的设计中，通常要求不出现拉应力（如重力坝的设计）或者只出现很小的拉应力。因此，大体积混凝土结构由于外荷载引起的裂缝很少。

1.2 体积收缩

收缩变形主要包括塑性收缩变形和干燥收缩两个方面。在硬化之前，混凝土处于塑性状态，如果上部混凝土的均匀沉降受到限制，其水平方向的减缩比垂直方向更难时，就容易形成一些不规则的塑性收缩裂缝。混凝土在水泥水化过程中要产生一定的体积变形，但只有约20 %的水分是水泥水化所必需的，因此由于水泥水化所产生的“自生变形”很小，可以忽略不计。而掺入混凝土中其余80 %的水逐渐蒸发。随着混凝土的不断干燥而使吸附水溢出，就会出现干燥收缩变形。混凝土的表面收缩较快，中心收缩较慢，则表面的干缩受到中心的约束，而在表面产生拉应力出现裂缝。显然，外界环境湿度降低会加速混凝土的干缩导致混凝土裂缝产生。此外，混凝土还会产生碳化收缩变形，即空气中的二氧化碳与混凝土中的氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，这些结合水蒸发会使混凝土产生收缩变形。混凝土热胀冷缩，在温度下降过程中也会造成混凝土的收缩。实践证明，混凝土的最终收缩值一般在2～6×10－4范围内波动，有的高达10×10－4。这种收缩变形不受约束条件的影响，若有约束，由收缩引起的应力占混凝土应力值的30 %以上，即可引起混凝土的开裂。

1.3 温度变化

在大体积混凝土结构中，由于体积、厚度均较大，传热效果差，水泥水化产生的热量聚集在结构物内部长期不易散失，形成较大的温差和温度应力。温度应力和温差成正比，温差越大，温度应力也越大。随着混凝土结构的大型化及施工速度的加快，水泥水化热引起的温度应力成为结构物产生裂缝的重要原因。此外，大体积混凝土施工期间，外界气温的骤增或骤减都会引起混凝土内外部的温差而造成过大的温度应力。因此，如何降低混凝土的发热量、控制混凝土的温度应力是大体积混凝土施工中关注的重点。

1.4 其他因素

由于地基不均匀沉降引起结构变形，当变形受到约束时便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉极限强度时就产生裂缝。另外，混凝土拌合物的不均匀会造成混凝土硬化后弹性模量不均匀，使得混凝土在收缩变形过程中导致应力集中从而引起裂缝。

2 大体积混凝土施工质量控制要点

2.1 配合比及原料

2.1.1 材料选择

必须严格的控制混凝土原材料的质量及标准，以保证混凝土强度及耐久性。①水泥的选择：水泥的水化热较高，易引起大体积混凝土内部温度过高，从而产生内部压力，导致混凝土开裂。因此，针对大体积混凝土，应采用水化热较低的硅酸盐水泥，并通过加入外加剂调节其抗渗性。②粗骨料的选择：粗骨料的选择不仅要符合相关的标准，同时也要满足结构密实且具有较大强度的特点。针对大体积混凝土工程，粗骨料以碎石为主，粒径尽量保持在10 mm～20 mm之间，含泥量要小于1 %，并优先选用连续级配好的碎石。这样可以确保混凝土的和易性及强度，减少混凝土的温升。③细骨料的选择：选择中粗砂作为主料，细度模数不小于2粒径不大于0.5 mm，这样，可以比同体积的细砂混凝土少用1/10的水量，除此之外还要确保砂中不含其他杂物，含泥量要小于1 %。④添加粉煤灰。本工程采用不低于二级的粉煤灰，以保证混凝土的流动性及强度。在原料进场后，须对其进行取样复测，合格后方可使用。

2.1.2 配合比的确定与优化

通过试验室进行多种配合比的试验和研究，选用最佳配合比作为混凝土的施工配合比，最佳配合比应满足以下要求：①混凝土的初凝时间不少于6 h。②混凝土的砂率控制在35 %～40 %。③混凝土中的最大氯离子含量为0.06 %。④混凝土中的最大碱含量为3.0 kg/m3。⑤水泥中铝酸三钙含量小于8 %。

2.2 混凝土的运输与浇筑

2.2.1 混凝土的运输

①混凝土在运输过程中，应保持其匀质性，做到不分层、不离析、不漏浆，以保持较好的和易性和塌落度；②混凝土运输采用混凝土罐车运输，混凝土罐车应穿防寒毡，保证混凝土的出罐温度；③混凝土的供应必须保证混凝土连续浇筑。

2.2.2 混凝土的浇筑

浇筑时除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，常采用的方法有以下几种：

（1）分段分层：混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少、结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。

（2）全面分层：即在第一层全面浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应保证第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。采用这种方案，适用于结构的平面尺寸一般不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

（3）斜面分层：要求斜面的坡度不大于 1/3，适用于结构的长度超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。浇捣的一般要求：①混凝土自由倾落高度不应超过2 m，否则应用串筒、溜槽，以保证混凝土不致发生离析现象；②振动棒快插慢拔。插点布置均匀排列，逐点移动，顺序进行，不应遗漏，移动间距一般不超过30 mm～40 mm。为保证泵送混凝土浇筑速度应该配备足够数量的振动机械和人员；③浇筑混凝土时，应经常检查观察模板、钢筋、预留孔和埋件，发现问题及时纠正；④基础梁和板不能同时连续浇注，在水平交接时，应适当问歇1 h～2 h，待混凝土沉实再继续浇捣，以防“吊脚”。

2.3 混凝土的养护

（1）大体积混凝土养护要达到保湿和保温的双重目的，在混凝土浇筑及二次抹面压实后应立即覆盖保温，先在混凝土表面覆盖一层塑料布，然后在塑料布上覆盖一层防寒毡，塑料布覆盖后可以起到保温、保湿的作用，防止混凝土表面因脱水而产生干裂缝。

（2）混凝土养护期间，应根据测温情况掌握内部温差情况，当内部温度与表面温度大于 25 ℃，应采取保温措施，在其表面上覆盖袋装珍珠岩进行保温，降低温差。

（3）大体积混凝土养护应保证在潮湿的状态下养护不得少于14 d，现场应设专人负责养护工作。

3 结束语

总之，大体积混凝土的施工应优选原材料、优化配合比设计，采用科学的施工方法，做好温度监测工作并加强养护，就可以降低混凝土温度直力和提高混凝土本身抗拉性能，避免大体积混凝土施工中遇到的各种裂缝，从而保证整个工程的质量。