大体积混凝土质量控制

苏宗宝

（厦门振银预拌混凝土有限公司，福建 厦门 361000）

随着我国社会经济水平不断提高，各地城市建设进程日益加快。大体积混凝土浇筑技术是现代城市建设的主要技术形式之一，采用大体积混凝土浇筑技术，既能够高效实现多层地下室建设目的，也能够提升地上高层商业大厦的基础承载力水平，提升项目的整体建设质量。为此，技术人员需要针对地下室工程，认真分析大体积混凝土浇筑作业的过程中产生常规收缩裂缝和温度应力裂缝的原因，采取针对性措施，降低质量问题产生的概率，提高大体积混凝土浇筑的施工质量。

1 大体积混凝土浇筑质量控制过程

大体积混凝土是现阶段建筑、道桥、涵洞、水利工程中较为常用的结构形态，结构的最小横断面尺寸≥1m，需要通过系统、规范的处理工艺进行操作。大体积混凝土浇筑过程中涉及较多施工工序、施工材料，若能够明确混凝土浇筑要点、加强对混凝土材料的控制，可以在最大程度上保证工程施工成品质量稳定，符合工程施工技术要求。在工程施工中应用大体积混凝土技术，其关键思路是防止表面出现混凝土裂缝问题，合理调控多种因素，有效弱化不良因素对混凝土的影响，实现对内部温度变化的控制。通过技术手段协调内外温度，减小温差，降低裂缝出现的概率，控制混凝土质量。

控制大体积混凝土浇筑成品质量，要把握技术工艺的“源头”即材料，加强材料控制，可以从根源上解决质量问题。在实际环节，工作人员需要严格检查施工所用的混凝土材料，通过实验室抽检，检验混凝土的水化热情况，分析混凝土混合料的配合比是否科学，及时调整配合比参数，促使混凝土混合料的整体水化热情况、塌落度情况符合工程施工要求。对大体积混凝土内部温度与表面温度的温差数值进行控制，温差不宜大于25℃；工作人员要认真观察混凝土入模时的温度参数，根据技术规范要求与参数标准，控制入模温度，且在之后的12h内进行人工辅助保湿控温，完成至少14d的周期性养护。

2 大体积混凝土的质量问题及原因

相较于普通混凝土施工，大体积混凝土的特点就是体积大、深度参数大、混凝土浇筑规格大。大体量的混凝土浇筑在凝固环节极易出现裂缝问题，深度过大也极易引起裂缝问题，技术人员应针对这两项大体积混凝土常出现的裂缝问题进行分析，在生产过程中采取相应的措施。

2.1 收缩裂缝

在混凝土浇筑后，凝结的过程中混凝土材料内部热量会逐渐散去，有一个硬化的过程，此时就会出现“收缩”，大体积混凝土的收缩问题更明显。混凝土浇筑后，受外界约束，会在内部产生相应的收缩应力，当内部收缩应力参数大于混凝土极限抗拉强度，就会出现收缩裂缝。影响裂缝产生的主要因素包括用水量、水泥用量与水泥品种，混凝土中的用水量与水泥量越高，其产生的收缩应力就越大，越容易出现明显的收缩裂缝。

2.2 温度应力裂缝

温度应力裂缝是指在混凝土的内部与外部呈现出差距较大的温度特征，由于这种温差特征所引发的混凝土表面开裂现象。裂缝产生主要是由于混凝土内水泥含量较大、水泥的水化热较高，促使内部产生较高的温度，与表面形成温差，在表面出现裂缝。一般来说，混凝土厚度每增加200mm，中心温度相对增加10%左右，与表面之间的温差约增加2℃。混凝土并不是绝热材料，在水泥水化温升高的同时，也在向外散热。混凝土厚度越大，传热越困难，因此，施工时大体积混凝土的内部温度和表面温度会有较大的内外温差，进而产生温度应力。混凝土温差产生的原因主要包括：

（1）混凝土浇筑初期产生大量水化热，形成内外温差，导致混凝土开裂。

（2）混凝土拆模前后，表面温度下降导致内部与外部温差较大，产生裂缝。

（3）混凝土内部温度达到峰值，热量发散，促使其形成内部温差，形成裂缝。

基于此，在地下室大体积混凝土浇筑施工中，可以适当采取减少水泥用量、减少用水量等质量控制措施，或者可以从浇筑之后的养护与测温环节入手，加强对混凝土内外温度差距的控制。一般大体积混凝土浇筑后2～3d温度达到峰值，加上散热较慢，往往使混凝土内部聚集的温度高达60℃～80℃，如果保温过程做得不到位，内外温差较大，开裂的风险就会增加。

3 大体积混凝土在实际施工中的质量控制措施

结合上文所述，可以发现，大体积混凝土在施工过程中出现裂缝，主要需要针对混凝土混合料、混凝土配合比及施工角度等方面进行控制。

（1）优先选用低水化热的水泥进行配置，或者通过添加草木灰的方法减少混凝土混合料中水泥的占比，也可以使用减水剂、膨胀剂等外加剂。通过调整混凝土材料构成，弱化水化热的产生，降低混凝土在凝固过程中的收缩情况，从而避免出现裂缝。但在实际生产过程中，使用低水化热水泥存在一定难度，使用的水泥多为普通硅酸盐水泥，其水化热一般都不低。另外，膨胀剂的质量一定要符合要求。膨胀剂的使用其实在行业内有一定的争议，归根到底主要是膨胀剂的质量参差不齐，若膨胀剂质量差，在混凝土中发挥不了相应的作用，甚至还会起反效果，而且使用膨胀剂对于混凝土的养护要求较高。粗骨料宜为连续级配，最大公称粒径不宜小于31.5mm，含泥量不应大于1.0%，细骨料宜采用中砂，含泥量不应大于30%。目前，由于天然砂资源枯竭，机制砂已被慢慢推广，在满足强度和施工要求的前提下，砂率不宜过高。

（2）混凝土强度等级对其中心温度影响较大，一般随混凝土强度等级提高，中心温度相应提高，因此，在满足设计要求的前提下，采用较低强度等级的混凝土，对降低大体积混凝土中心温度和控制内外温差有利。关于大体积混凝土的强度龄期，工作人员可以根据本地区行业要求，依据《大体积混凝土施工规范》（GB 50496-2009）等文件中的混凝土强度技术标准要求，按照《粉煤灰混凝土应用技术规范》（GB/T 50146-2014）等规范规定执行。大体积混凝土配合比设计环节，工作人员可以选择强度等级为60d、90d的混凝土材料。保证混凝土材料强度符合规范要求，侧面影响内部温度变化。在实际施工过程中，如果能够采取60d或90d的强度作为混凝土设计验收依据，还可以进一步降低混凝土的水胶比，减少水泥用量。矿物掺合料的使用，可以降低混凝土的水化热，延缓水化热的释放，在降低成本的同时，改善混凝土的水化热情况。粉煤灰属于球状颗粒物，将其掺入混凝土中能够起到较强的润滑作用，提高混凝土混合物的黏聚性与流动性，增强混凝土可泵性，还可以有效控制混凝土内外温差，从而降低发生裂缝质量问题的概率。在实际生产过程中，控制混凝土水胶比，掺入一定量的矿物掺合料，尤其是优质粉煤灰的方法，是控制大体积混凝土质量比较常用且有效的手段，而矿物掺合料的掺量须经过试验确定。

（3）在满足质量要求和施工要求的前提下，要减少拌和水用量，不宜大于170kg/m3，尽量控制混凝土的坍落度，不宜大于180mm。减少用水量，实际就是减少掺合料用量，可以起到减小混凝土的水化热、控制坍落度的目的，一方面，可以保证强度满足要求；另一方面，可以减小混凝土的收缩，减少裂缝的产生。

（4）控制水泥在搅拌站的入机温度，不宜高于60℃，如果条件允许，可在拌和水中加入冰块，适当降低拌和水的温度，采用喷淋措施降低骨料温度，避免材料暴晒，以此控制混凝土的入模温度。

（5）根据工程要求设置后浇带，减少外应力与温度应力，加大散热效果，降低混凝土的内部温度。实际施工过程中，若是特别厚的大体积混凝土，可采取混凝土分层浇筑的方法进行控温。整体连续浇筑时，浇筑层厚度宜为0.3～0.5m，第一层混凝土初凝前，开始浇筑下一层混凝土，使水泥部分水化热散失到大气中。

（6）可以在混凝土中预埋冷水管，通入循环水，将混凝土内部热量导出，以此缩小内外温差。

（7）大体积混凝土中宜掺入缓凝型高效减水剂，以抑制水泥水化作用，延缓混凝土的水化绝热温升，防止或减少施工缝，对结构整体性能有利。同时，利用减水剂控制混凝土的凝结时间，避免凝结时间过短，影响施工过程。

（8）完成混凝土浇筑作业后，工作人员需要根据规范要求完成混凝土半成品的养护工作，积极引入先进温控技术，结合工程所在地区、季节的温度变化情况，人为干预调整温度，防止因温度变化引起结构物开裂。若过早拆模或拆除保温材料，会使混凝土表面温度骤降，形成很陡的温度梯度，而混凝土早期强度低，极限拉伸小，如果养护不善，容易产生裂缝。因此，工作人员可以利用保温材料提高新浇筑的混凝土表面和四周温度，减少混凝土的内外温差，这是一项简便有效的温度控制方法。例如，塑料薄膜、麻袋、阻燃保温被等，可作为保温材料覆盖混凝土和模板，必要时可搭设挡风保温棚或遮阳降温棚。

（9）良好的平整度也能够提升浇筑成果质量，改善内部应力，降低裂缝出现概率。由于地下室大体积混凝土浇筑完成后，主要用途是地下设备用房、地下人防及地下停车库，对墙面、地面与顶面的平整度要求较高。

4 完善大体积混凝土浇筑方法

大体积混凝土配合比经过试验确认后，为减小施工过程对大体积混凝土质量的影响，施工单位和混凝土公司应密切配合，在整个浇筑过程中，严格控制混凝土坍落度，严禁人为任意加水，及时解决浇筑过程中遇到的突发性问题，保证浇筑过程有序可控。大体积混凝土浇筑方法为分段、分层浇筑，整体施工难度较大，在控制施工方法的同时，还需要加强施工细节控制，完善大体积混凝土的浇筑细节，具体内容如下：

（1）浇筑工序避开高温时段，或者尽量利用夜间时间浇筑混凝土，避免白天温度过高影响混凝土内部温度变化。条件允许时，应多安排泵送设备，减少浇筑时间。

（2）浇筑环节采用斜面分层控制方法，逐步推进每块、每层的混凝土浇筑任务，严格控制每块、每层的混凝土初凝时间。针对个别大体积混凝土采用跳仓法完成施工作业，保证跳仓的分块尺寸在40m以下，控制时间间隔在7d以上。当采用变形缝方法时，需要根据规范标准进行变形缝的设置。

（3）要保证混凝土的连续供应，不可以中途停止，避免出现混凝土供应不上的情况。施工现场供水、供电应满足混凝土连续施工需要。

（4）在混凝土泵送过程中，需要保证混凝土连续工作，停歇时间≤45min。大体积混凝土供应能力应满足混凝土连续施工需要，不宜低于单位时间所需量的1.2倍。

（5）若泵口出现堵塞的情况，需要将泵机翻转，将混凝土退回料斗中，均匀搅拌之后，再次送入泵。

（6）合理布置布料杆，不可以将布料杆直接放置在模板上，需要在布料杆四周设置长木方支撑。

（7）混凝土浇筑完毕后，在初凝前宜立即进行覆盖或喷雾养护工作。并且应严格控制混凝土养护时间。对浇筑完成的混凝土进行表面湿度控制，及时洒水养护，避免影响表面的温度与湿度，保湿养护时间不宜小于14d。

（8）在浇筑完成的混凝土结构内设置温度监测点，实时采集混凝土内部温度变化，掌握混凝土结构的各项温度控制指标。在浇筑完成之后，每天进行4次混凝土温度监测与分析，完成监测记录，分析监测结果，保证内部温度与外部温度均符合施工要求，从而实现对地下室工程大体积混凝土浇筑的质量控制。

5 结语

综上所述，在保证混凝土具有良好性能的基础上，从配合比方面，技术人员应尽量增加粉煤灰、矿粉的使用量，适当降低混凝土中单位用水量，采用低砂率、低塌落度、高效减水剂、高粉煤灰掺入量的设计思路，优化设计混凝土配合比，再加上施工单位的后期养护控温措施，能够提升混凝土的强度、韧性，降低热量，提高抗拉值，从而有效控制裂缝的产生。

在大体积混凝土浇筑工程中，收缩裂缝与温度应力裂缝产生原因不同，但是，其本质都是由于施工人员缺乏对浇筑细节、养护规范的控制而引起的。施工单位应和混凝土公司密切配合，增强质量意识，在大体积混凝土施工过程中，需要根据地区规范要求严格落实大体积混凝土浇筑作业规范，加强对施工细节的控制；认真完成养护工作与测温工作，实时掌握大体积混凝土浇筑成果温度变化，杜绝由于浇筑、温差因素产生裂缝，有效控制混凝土浇筑质量，实现质量控制目标。