大体积混凝土冬期施工技术研究

(太原太工天昊土木工程检测有限公司，山西 太原 030024)

引言

在进行大体积混凝土施工时，由于混凝土水化热较大，施工后混凝土会出现开裂等危害，这时应采用抗拉强度较高的混凝土，减小混凝土的温差变化，以减少混凝土出现裂缝的数量和概率。为减少混凝土出现裂缝[1]，可以采用对混凝土进行保温、在混凝土中掺入膨胀剂、二次振捣等措施来减小大体积混凝土中的裂缝，以满足施工要求，保证工程质量。

1 工程概况

某办公楼建筑高度为49 m，地上12层，地下3层，其中结构上部为框架核心筒结构，下部为框架剪力墙结构。办公楼基础采用伐板基础，伐板厚度为1.5 m，伐板用混凝土强度等级为C40，抗渗等级为P8。由于伐板基础属于大体积混凝土涵盖之列，因此对于伐板基础浇筑采用斜面分层浇筑，每层厚度500 mm。

2 伐板基础裂缝控制

2.1 技术路线

大体积混凝土在浇筑时最容易遇到的问题是混凝土开裂，由于水泥水化热的影响导致混凝土温度上升，巨大的温差效应使得混凝土急剧膨胀和收缩导致混凝土开裂，因此通常采用对混凝土进行保温、提高混凝土的抗拉强度、增设变形缝等方法进行改善和避免。这些方法通常是联合使用，其施工效果优于单独使用的效果。

2.2 温度控制

(1)对温度进行控制时应首先选用水化热较低的胶凝材料，因此该工程采用的是P·O 42.5水泥。

(2)以往的研究发现，混凝土中每增加10 kg水泥，混凝土温度就增高1 ℃，同样每减少10 kg水泥，混凝土温度就降低1 ℃。因此，可以选用45 d、90 d替代28 d作为抗压强度值，每m3混凝土可以节省40～80 kg水泥，并且混凝土温差将减小4～7 ℃。特别是高层建筑施工工期较长，对于基础来讲荷载是逐步增加的，正常使用时用的是混凝土的后期强度而非前期强度，因此只要是在正常使用时应考虑到混凝土的后期强度[2]。

(3)在混凝土中加入适量的减水剂不仅能够减少混凝土用水量，也减少了混凝土中水泥的用量，因此在一定程度上也减少了水化热的产生。

(4)粉煤灰作为胶凝材料产生的水化热远远低于水泥，在混凝土配合比中使用粉煤灰替代部分水泥可以降低混凝土内部温差。但是，加入粉煤灰后混凝土的强度会有所降低，因此粉煤灰替代水泥的最佳百分率为30%。

(5)在选用粗骨料时应选用连续级配的粗骨料，所配制出的混凝土强度较其他级配高。选用混凝土的粒径时，应根据工程中最小钢筋间距和泵口大小等因素来确定。在搅拌混凝土时，尽可能选择粒径较大的连续级配石子，石子粒径大则所占混凝土的体积也大，使用的水泥量就相应减少，因此水化反应产生的热量也较少，直接提高了混凝土的流动性，但在运输和振捣过程中容易导致混凝土离析，因此在使用时应根据具体情况进行试配，试验合格后方可使用。当增大混凝土中石子的粒径后，每m3混凝土中的水泥用量可以减少15～20 kg，不仅减小了水泥用量，降低了工程造价，而且减小了水化热，保证了工程的质量[3]。混凝土中采用细骨料时应选用粗、中砂，砂的比表面积越大则使用的水泥量越大，因此选择比表面积较小的粗、中砂可以节省水泥用量。砂的粒径越小其吸收的水分越多，因此选用粗、中砂可以减少水的用量，降低混凝土的水灰比，提高混凝土强度。

(6)控制混凝土拌合物的搅拌温度和浇筑温度，减小混凝土内部的温差变化。特别是冬期施工时，应加强对混凝土的保温，减小混凝土的内外温差，加强混凝土的养护。混凝土冬期施工时，应将混凝土四周边角处覆盖密实，以免伐板四周被冻害。混凝土出机时应保证出机温度高于15 ℃，浇筑振捣时应保证浇筑温度高于10 ℃。

(7)伐板基础进行浇筑时，应从下部防水层直接分层浇筑到指定标高处，每层厚度500 mm，并且在浇筑过程中控制间隔时间，即当下部混凝土初凝之前进行上部混凝土浇筑，并且振捣棒应插入下部混凝土50 mm以下，以确保上下层混凝土的有效粘结。

2.3 控制混凝土强度，延缓散热时间

(1)在采取较好的保温措施后，混凝土的温差变化减小，使得混凝土内部水化反应完全，强度提高，裂缝减小，增强了混凝土的使用性能和耐久性。因此，在冬期施工时，更应该注意大体积混凝土的保温措施[4]。在浇筑完毕，应加强混凝土的保湿养护，保湿养护可以减小混凝土因表面脱水而产生的干缩裂缝，并且使混凝土内部的水化反应更加彻底。

(2)通过调整混凝土的配合比，减少混凝土裂缝的出现。

(3)配制混凝土时，在混凝土拌合物中加入一定量的混凝土用膨胀剂，补偿混凝土因为水化热而产生的收缩变形。

(4)混凝土浇筑完毕对混凝土进行二次振捣，二次振捣后的混凝土强度较之前提高，成型后的混凝土产生的裂缝也较少。这是因为二次振捣后混凝土中水泥的水化反应更加充分，并且在振捣过程中散失了较多的水化热，排除了混凝土中多余的水分，使得混凝土内部水化反应更加完全，不仅提高了混凝土的强度，而且增加了混凝土与钢筋之间的握裹力，减小了混凝土内部裂缝的数量，同时增加了混凝土的密实度。混凝土浇筑完毕进行二次振捣的关键是要控制好混凝土振捣后重新恢复到塑形状态的时间，混凝土二次振捣施工人员应进行相关培训和考核后方可进行施工操作，掌握好二次振捣时所用时间和工艺[5]。

(5)混凝土二次振捣之后，对混凝土进行二次抹平，去除混凝土表面产生的裂缝。

2.4 预防混凝土开裂

预防混凝土开裂可以采用双控理论，根据双控理论计算混凝土的温度变化、混凝土内部温度、表面温度、收缩变形值、混凝土的弹性模量和收缩应力，并且根据后台监测记录和以往施工经验为施工提供参考。

2.5 施工监测

根据施工后台监测记录混凝土内部的温度变化指导施工，确保施工质量。根据监测的数据确定修补裂缝和避免裂缝产生的措施，解决混凝土温差的问题，最大程度地减少混凝土内部和表面裂缝的产生，并增大混凝土的抗拉强度和抗压强度。

3 结语

目前，在大体积混凝土施工时遇到的最严重的问题就是水泥水化反应后形成较多的热量，这些热量散失后导致混凝土内部形成裂缝，对混凝土强度和耐久性产生较大的影响。尤其是在冬期施工时混凝土温度变化更大，形成较多裂缝的可能性也增大。通常可以采用改变混凝土配合比、使用大粒径石子和粗中砂、对混凝土进行保温、控制出机温度和浇筑温度、二次振捣、二次抹平、后台监测等方法进行控制，以减少混凝土内部裂缝的出现。

参考文献：

[1] 胡章贵.大体积混凝土温度裂缝的成因与控制[J].中国科技信息，2011(8)：78-79.

[2] 方仙梅.大体积混凝土裂缝的分析及防治[J].中国西部科技，2011，10(10)：20-21.

[3] 王玉岚，蒋沧如，苏骏，等.大体积混凝土的温控监测实例[J].新型建筑材料，2004(6)：25-27.

[4] 丁慧莉，秦家强，赵涛.大体积混凝土施工时温度应力控制方法探讨[J].科技创新导报，2009(16)：62,64.

[5] 孟宪礼，王丰娟.大体积混凝土冬期施工技术应用实例[J].科技信息，2008(33)：525-526.