大体积混凝土结构施工技术在土木工程中的应用

梁敬琳

摘要：在土木工程中,大体积混凝土结构施工技术被广泛应用。本文在借鉴大量实践经验的基础上，对大体积混凝土结构施工的特点、施工中易出现的问题、施工要点及质量控制措施等方面对其在土木工程中的应用进行了分析探讨。总结出在土木工程中应通过加强施工技术、控制浇筑温度、合理选用和配比原料及科学养护方法等措施入手加以防范，以确保工程质量。

关键词：大体积混凝土结构土木工程

中图分类号：TU37文献标识码： A

1大体积混凝土结构的定义和特点

我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。

大体积混凝土施工过程中，由于混凝土中水泥的水化作用是放热反应，混凝土自身又具有一定的保温性能，因此其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多，而在混凝土升温峰值过后的降温过程中，内部降温速度又比其表层慢得多，在这些过程中，混凝土各部分的温度变形及温度应力是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，混凝土就会出现裂缝。因此，大体积混凝土结构具有以下特点：结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂（一般都是地下现浇钢筋混凝土结构），施工技术要求高。

2土木工程中大体积混凝土结构施工技术易出现的问题

大体积混凝土施工中易出现裂缝问题。原因有以下四点：①水泥水化热。水泥在水化过程中要产生大量的热量，是大体积混凝土内部热量的主要来源。由于大体积砼截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，使混凝土内部的温度升高。混凝土内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3-5天，当混凝土的内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成比，温差越大，温度应力也越大。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。这是大体积混凝土容易产生裂缝的主要原因。②约束条件。大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，当早期温度上升时产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力。由于混凝土的弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使混凝土与地基连接不牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，产生较大的拉应力，当超过混凝土的抗拉强度，砼就会出现垂直裂缝。③外界气温变化。大体积混凝土在施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土的开裂有重大影响。混凝土内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和砼的散热温度三者的叠加。外界温度越高，混凝土的浇筑温度也越高。外界温度下降，尤其在骤降的情况下，在很大程度会增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，产生温差应力，造成大体积混凝土出现裂缝。因此，控制好混凝土表面温度与外界气温温差，也是防止裂缝的重要一环。④混凝土的收缩变形。混凝土的拌合水中，只有约20%的水分是水泥水化所必需的，其余80%会被蒸发。混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种收缩变形不受约束条件的影响，当存在约束，就会产生收缩应力而出现裂缝。

3土木工程中大体积混凝土结构中的施工要点及质量控制措施

3.1浇筑温度

浇筑温度是指混凝土出罐后，经运输、振捣后的温度。因我国幅员广阔，各地的气温差距也较大，所以在《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2002中，没有对大体积混凝土结构的浇筑温度做出明确规定。但是，在土木工程大体积的混凝土机构施工中控制浇筑温度非常有必要。要降低浇筑温度必须从降低混凝土出机温度入手，其目的是降低大体积混凝土的总温升值和减小结构的内外温差。降低混凝土出机温度最有效的方法是降低石子的温度，由于夏季气温较高，为防止太阳的直接照射，可要求商品混凝土供应商在砂、石堆场搭设简易遮阳装置，必要时向骨料喷射水雾或使用前作淋水冲洗。在控制混凝土的浇筑温度方面，通过计算混凝土的工程量，做到合理安排施工流程及机械配置，调整浇筑时间为以夜间浇筑为主，尽量避免在白天进行，以免因暴晒而影响质量。

3.2原材料配制控制要点

（1）原材料的选择

大体积混凝土所选用的原材料有粗骨料、外加剂、水泥、水等。在对原材料进行选择时要注意以下几点：

①粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂。

②外加剂宜采用缓凝剂、减水剂。掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等。

③大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以降低单方混凝土的水泥用量。

④水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。

（2）配制要点

①大体积混凝土配合比的设计除应符合设计强度等级、耐久性、抗渗性、 体积稳定性等要求外，尚应符合大体积混凝土施工工艺特性的要求，并应符合合理使用材料、降低混凝土绝热温升值的原则。

②混凝土拌和物在浇筑工作面的坍落度不宜大于160mm。

③拌和水用量不宜大于170kg/m。

④粉煤灰掺量应适当增加，但不宜超过水泥用量的40%;矿渣粉的掺量不宜超过水泥用量的50%，两种掺和料的总量不宜大于混凝土中水泥重量的 50%。

⑤水胶比不宜大于0.55。当设计有要求时，可在混凝土中填放片石（包括经破碎的大漂石）。填放片石应符合下列规定：可埋放厚度不小于15cm的石块，埋放石块的数量不宜超过混凝土结构体积的20%；应选用无裂纹、无水锈、无铁锈、无夹层且未被烧过的、抗冻性能符合设计要求的石块，并应清洗干净；石块的抗压强度不低于混凝土的强度等级的1.5倍；石块应分布均匀，净距不小于150mm，距结构侧面和顶面的净距不小于250mm，石块不得接触钢筋和预埋件；受拉区混凝土或当气温低于0℃时，不应埋放石块。

3.3施工中浇筑要点

（1）混凝土的入模温度（振捣后50mm-100mm深处的温度）不宜高于 28℃。混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不大于45℃。

（2）大体积混凝土工程的施工宜釆用分层连续浇筑施工或推移式连续浇筑施工。应依据设计尺寸进行均匀分段、分层浇筑。当横截面 面积在200m以内时，分段不宜大于2段；当横截面面积在300m以内时， 分段不宜大于3段，且每段面积不得小于50m。每段混凝土厚度应为1.5m-2.0m。段与段间的竖向施工缝应平行于结构较小截面尺寸方向。当釆用分段浇筑时，竖向施工缝应设置模板。上、下两邻层中的竖向施工缝应互相错开。

（3）当釆用泵送混凝土时，混凝土浇筑层厚度不宜大于500mm;当釆用非泵送混凝土时，混凝土浇筑层厚度不宜大于300mm。

（4）大体积混凝土施工釆取分层间歇浇筑混凝土时，水平施工缝设置除应符合设计要求外，尚应根据混凝土浇筑过程中温度裂缝控制的要求、混凝土的供应能力、钢筋工程的施工、预埋管件安装等因素确定。

（5）大体积混凝土在浇筑过程中，应釆取措施防止受力钢筋、定位筋、预埋件等移位和变形。

（6）大体积混凝土浇筑面应及时进行二次抹压处理。

3.4养护要点

（1）保湿养护的持续时间，不得少于28天。保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表层温度与环境最大温差小于20℃时，方可全部拆除。

（2）保湿养护过程中，应经常检查塑料薄膜或养护剂涂层的完整情况，保持混凝土表面湿润。

（3）在大体积混凝土保温养护中，应对混凝土浇筑体的芯部与表层温差和降温速率进行检测，当实测结果不满足温控指标的要求时，应及时调整保温养护措施。

（4）大体积混凝土拆模后应釆取预防寒流袭击、突然降温和剧烈干燥等情况的出现。

（5）大体积混凝土应适当延迟拆模时间，当模板作为保温养护措施的一部分时，其拆模时间应根据温控要求确定。

4结论

综上所述，大体积混凝土结构施工技术在土木工程中的应用重点主要集中在温度控制、原料选用和配比、浇筑要点、养护、裂缝防范等几个方面。施工中务必要遵循相关的技术规范，针对性的做好应对防范措施，确保大体积混凝土结构施工技术在土木工程中得到科学合理应用。

参考文献

[1]邢惠玲.大体积混凝土结构施工中存在问题及解决方法.广东建材,2011(9)

[2]李红霞.大体积混凝土结构在土木建筑施工中的技术探析.山西建筑,2014(7)

[3]曹建平.土木工程中混凝土施工技术的质量防控综述.科技信息,2010(19)