大体积混凝土施工质量控制要点

文/柏章朋　国家林业局林产工业规划设计院　北京　100010

大体积混凝土施工质量控制要点

文/柏章朋国家林业局林产工业规划设计院北京100010

大体积混凝土或是必须要当作大体积混凝土来对待的建（构）筑物构件越来越多，已经是渐呈常态化，即便是我们已经采取了一些预防措施，但是在工程实际中仍然还是发生了许多质量问题。施工现场技术管理人员必须从多方面进行分析，采取相应质量控制措施，防止质量事故发生，保证施工质量。

混凝土；大体积；配合比；水化热；测温

混凝土构件最小截面几何尺寸大于1m（包括等于1m）的混凝土［1，2］，或预计会因混凝土中水泥颗粒水化引起的温度和湿度变化而导致裂缝产生的混凝土，都可以叫做大体积混凝土。过去大体积混凝土于日常生活中并不多见，只是多见于水利大坝、桥墩桥梁、大型设备基础等，但是随着建筑技术的发展、人类生活空间不断向天上和地下的延伸，大体积混凝土施工在现在的工业与民用建筑中已经是常态化，即使是在一些工程中混凝土体积不一定严格符合定义，但是实际上我们必须要当做大体积混凝土施工来慎重对待，纵然如此，仍然还是发生了许多质量问题，给建设方造成了巨大的损失。大体积混凝土的体积与表面积之比相比较一般混凝土构件要小得多，水泥水化过程热量释放迅速，大体积混凝土内部温度上升比较快，当混凝土内外部温差较大（一般以25℃为界）时，会使混凝土构件表面乃至内部产生温度裂缝，严重的会危及结构安全和正常使用。所以施工现场技术人员必须从原材料、外加剂、施工工艺、养护和测温等各方面进行分析，采取相应措施保证施工的质量。

1 优化混凝土配合比

1.1水泥：采用低水化热、凝结时间长的水泥。配合比设计时［3］，应在满足强度的条件下，尽量减小水泥用量。

1.2细骨料：尽可能选用中砂，考虑到混凝土可能需要泵送，细度模数宜控制在2.6～3.0。

1.3粗骨料：在能满足泵送和下料入模的前提下，适当提高骨料粒级，可相应减少水泥用量，降低水化热量。

1.4粉煤灰：为尽可能减少水泥用量，降低水化热，在许可的条件下掺入尽量多的粉煤灰取代水泥，粉煤灰的烧失量不应大于8％，三氧化硫含量不应超过3％，二氧化硅含量应大于40％，其必须对水泥无不良反应。

1.5外加剂：混凝土中加入微膨胀剂，补偿混凝土在水化过程中的收缩。对于处于地下的大体积混凝土，掺加膨胀剂不会加剧混凝土后期的收缩。

2 慎重添加缓凝剂和减水剂［4］

在大体积混凝土浇筑中，为满足施工工艺要求，不留施工缝，需要掺加缓凝剂，但是必须注意单加缓凝剂有可能会使混凝土开裂，或是成为混凝土开裂的诱因，工程实践中出现过片面追求缓凝效果过量添加缓凝剂，建筑基础全部开裂，导致工程报废的案例，但是在大体积混凝土浇筑中为延缓水泥水化热的释放，又必须要掺加缓凝剂，所以缓凝剂添加的原则是能满足施工工艺要求即可，掺加量宜少；减水剂可以直接降低水的用量，分散水泥颗粒，显著提高混凝土的流动性和和易性，降低水灰比，有利于泵送施工和振捣，减少混凝土内部孔隙率，增强混凝土抗渗能力和强度等级。

3 尽量减少水泥用量

水泥是混凝土中必需的胶凝材料，但是水泥颗粒水化时会释放热量，大体积混凝土浇筑时必须要注意的就是尽可能降低水泥水化热的释放量，或者是避免水化热的集中释放，以免大体积混凝土内部热量积聚，温度升高过快，与大体积混凝土表面温差过大，产生裂缝，而减少水泥用量是避免问题最为直接和有效的方法，在满足设计强度要求和规范许可的情况下，施工现场要尽量减少水泥的使用量。适宜的水泥掺加量，不但可以降低水化热，还可以降低混凝土造价，为社会节约资源。

4 严格控制粗、细骨料各项指标

粗、细骨料的选择要依据设计混凝土强度等级、配筋率、钢筋间距、浇筑方式等特点，遵照规范规程和经过批准的施工组织设计对大体积混凝土的相关要求进行，浇筑前做好实验室配合比，浇筑过程中应严格控制其级配、含水率、含泥量、压碎等指标。

5 加强混凝土的养护

混凝土养护的目的是为了使混凝土保持或尽可能接近水饱和状态，使水泥颗粒水化作用达到或接近其最大程度，转化为稳定的结晶，得到更高强度的混凝土，不同的养护和维护可使混凝土抗裂能力成倍的变化。维持混凝土良好的保湿状态是非常必要的，如混凝土湿状态低于相对湿度的80％，水泥水化几乎完全停止，可导致强度降低干缩并引起微裂缝扩展。

大体积混凝土浇筑完毕后立即用塑料薄膜对表面进行覆盖及保温棉被进行养护［5］，必须派专人监测混凝土硬化过程中的温度、温差变化，为其配备专用的温度计和定时器，当大体积混凝土内外温差超过25℃时，及时采取加盖保温层或是采用内部通冷水循环降温等措施，确保混凝土的内外部温差在允许范围内。

大体积混凝土终凝后，在其表面用塑料薄膜覆盖，然后盖防火保温棉被保温层、薄膜保护层，对大体积混凝土进行保温保湿养护。在养护期间根据测温点测得混凝土内外温差和降温速率，针对变换的情况及时对养护措施进行有效调整。

6 降低（保证）混凝土出机和入模温度

在炎热季节浇筑大体积混凝土时，可采用搭遮阳棚或苫盖等方式降低砂、石、水泥、粉煤灰等原料的温度，如果条件具备使用冰水搅拌混凝土，还可采用液氮冷风冷却骨料等方法对骨料进行预冷却，降低混凝土入模温度（不超过30℃为宜），冷却降温的同时必须注意用水量的控制不能超标。大体积混凝土浇筑后必须要及时保湿保温养护，避免模板和混凝土被阳光直接照射，造成混凝土内部升温急剧和表面局部失水。如果条件允许，尽可能避开高温时段浇筑大体积混凝土。

相反，在寒冷季节浇筑大体积混凝土时，也必须及时采取加热、搭保温棚或覆盖等保温措施，提高混凝土出机和入模温度，避免大体积混凝土表面热量急速流失，混凝土表面温度迅速下降，造成表面混凝土温度过低，水泥水化作用减缓乃至停止，或者大体积混凝土内外部温差过大（超过25℃），形成裂缝。

7 大体积混凝土表面处理

等混凝土二次收水完成后，让瓦工用木抹子多次压实抹平。然后及时覆盖塑料薄膜和防火保温棉被等养护，以保持混凝土表面的湿度和温度。

另外，施工前必须考虑到养护时混凝土表面墙、柱、梁伸出钢筋的影响，在伸出钢筋内应填满养护材料。

8 运用计算机软件进行预测

依据配合比进行混凝土内部温度预测，采用混凝土温度测控系统软件进行，指导施工配合比的优化设计。

9 使用计算机自动测温

大体积混凝土在施工过程中，由于混凝土构件的截面尺寸较大，其内部水泥水化热难于快速得到释放，必然使混凝土构件内部产生高温，一旦与混凝土表面产生过大温差，必将引起混凝土的开裂，为了保证混凝土的施工质量，在做好充分的预控工作后，必须对混凝土内的温度变化进行严密的监控，一旦发现情况变化异常立即采取科学有效的控制措施，使混凝土内外部温差不超标（不超过25 ℃）。

在工程实践中采用计算机自动测温技术也日趋普遍，通过预先埋设在大体积混凝土中的温度传感器，将监测数据直接传输到计算机中，监测及数据处理过程无需人工参与，避免了人工操作的误差和失误，通过计算机强大的数据处理能力，实时生成被监测混凝土构件的温度数据和曲线，同时通过真实数据、曲线和预测的数据、曲线进行对比分析，判断出混凝土温度发展趋势，实时指导混凝土的养护工作，能为保证混凝土的施工质量提供有力的支持。计算机模拟测温温度曲线显示界面见图1。

图1　温度曲线界面

［1］《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009） 中国计划出版社 2009.07

［2］《建筑施工手册》（第五版）建筑施工手册第五版编委会中国建筑工业出版社 2013.09

［3］《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010） 中国建筑工业出版社 2011.05.

［4］《混凝土外加剂应用技术规范》（50119-2013） 中国建筑工业出版社 2014.01

［5］《混凝土结构工程施工规范》（GB50666-2011） 中国建筑工业出版社 2012.06