浅谈大体积混凝土的浇筑技术

【摘要】在重大工程项目和高层建筑施工中，通常混凝土一次浇筑量较大，这种大体积混凝土的浇筑极易出现裂缝，如果施工中不加以控制，会产生许多严重的后果。所以，在浇筑大体积混凝土的施工，一定要认真组织施工，合理安排施工工序，才能确保混凝土的质量。本文对大体积混凝土施工中的主要技术难点进行了简要的阐述，提出了混凝土配合比设计、测温养护的一些可供借鉴的方法。

【关键词】裂缝；降温养护；浇筑方案

1. 前言

1.1大体积混凝土施工的主要技术难点是防止混凝土表面裂缝的产生。造成大体积混凝土开裂的主要原因是干燥收缩和降温收缩。处于完全自由状态下的混凝土，出现再大的均匀收缩，也不会在内部产生拉应力。当混凝土处在地基等约束条件下时，内部就会产生拉应力，当拉应力超过当时混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂。

1.2混凝土中水泥水化用水大约只占水泥重量的20%，在混凝土浇筑硬化后，拌合水中的多余部分的蒸发将使混凝上体积缩小。混凝土干缩率大致在（2-10） ×10-4范围内，这种干缩是由表及里的一个相当长的过程，大约需要4个月才能基本稳定下来。干缩在一定条件下又是个可逆过程，产生干缩后的混凝土再处于水饱和状态，混凝土还可有一定的膨胀回复。

1.3值得注意的是早期潮湿养护对混凝土的后期收缩并无明显影响，大体积混凝土的保湿养护只是为了推迟干缩的发生，有利于表层混凝土强度的增长，以及发挥微膨胀剂的补偿收缩作用。

1.4大体积混凝土浇筑凝结后，温度迅速上升，通常经3 d～5d达到峰值，然后开始缓慢降温。温度变化产生体积胀缩，线胀缩值符合L=Lo・ a・T的规律，这里线胀缩值数取1 x 10-5（1/ 0C）。因为混凝土的特点是抗压强度高而抗拉强度低，而且混凝土弹性模量较低，所以升温时体积膨胀一般不会对混凝土产生有害影响。但在降温时其降温收缩与干燥收缩叠加在一起时，处于约束条件下的混凝土常常会产生裂缝，起初的细微裂缝会引起应力集中，裂缝可逐渐加宽加长，最终破坏混凝上的结构性、抗渗性和耐久性。

1.5混凝土降温值=温度+水化热温升值-环境温度。其中温升值的影响因素主要有水泥品种和用量、用水量、大体积混凝土的散热条件（主要包括浇筑方法、混凝土厚度、混凝土各表面的能力和其它降温措施）等。

2. 混凝土配合比设计

对配合比设计的主要要求是：既要保证设计强度，又要大幅度降低水化热；既要使混凝土具有良好的和易性、可泵性，又要降低水泥和水的用量。

（1）选用水化热低的32.5 MPa矿渣水泥，水泥用量仅为340 Kg/ m3。

（2）大掺量I级粉煤灰（国外高达30 %）。掺量高达100 Kg/ m3 ，占水泥用量的29%，占胶凝材料总量的21%。在大体积混凝土中掺粉煤灰是增加可泵性、节约水泥的常用方法。矿渣水泥本身就掺有20%一70%活性或惰性掺合料，再在矿渣水泥中掺近30%的粉煤灰，而且要配制大坍落度的C40混凝土，非常少见。这个掺量巳接近GBJ 146- 9。粉煤灰混凝土应用技术规范的规定的上限。

3. 混凝土的浇筑方案选用

（1）全面分层，采取二次振捣方案。混凝土初凝以后，不允许受到振动。混凝土尚未初凝（刚接近初凝再进行一次振捣，称二次振捣），这在技术上是允许的。二次振捣可克服一次振捣的水分、气泡上升在混凝土中所造成的微孔，亦可克服一次振捣后混凝土下沉与钢筋脱离，从而提高混凝土与钢筋的握裹力，提高混凝土的强度、密实性和抗渗性。

（2）全面分层，二次振捣方案就是当下层混凝土接近初凝时再进行一次振捣，使混凝土又恢复和易性。这样，当下层混凝土一直浇完42m后，再浇上层，不致出现初凝现象。此方案虽然技术上可行，也有利于保证混凝土质量，但需要增加人力和振动设备，是否采用应做技术经济比较。

4. 预测温度、设计养护方案

在约束条件和补偿收缩措施确定的前提下，大体积混凝土的降温收缩应力取决于降温值和降温速率。降温值=浇筑温度+水化热温升值-环境温度。

为了防止大体积混凝土裂缝的产生，通过计算预测了混凝土的浇筑温度、混凝土温升值的可能产生应力，并据此制定了降低浇筑温度腔制温升值措施，预先制定减缓降温速率的方案和一旦出现意外情况的应急措施。

4.1计算混凝土内最大温升。

这个温度是昼夜平均浇筑温度，如果白天最高气温是35℃，这时的浇筑温度Tj = 31.4℃。为了降低Tj，采取如下措施：料场石子进仓前用凉水冲洗，水泥在筒仓内存放15 d以上，晴天泵管用湿岩棉被覆盖，气温高时拌合水中加冰降温。其中，拌合水中加冰效果最好。

可见，每使混凝土浇筑温度下降1℃，平均要使拌合水温下降近6℃。要使混凝土浇筑温度下降3℃，至少每m3混凝土要加0℃冰40 Kg.无论如何，在工程中实际浇筑温度Tj，都不能超过32℃。

5. 确定保温材料的厚度，预测混凝土表面温度

5.1据公式（3）计算，混凝土中心最大温升达47.3℃，假如浇筑温度是30℃，混凝土中心温度将达77.3℃。如果环境平均温度Tq=（35 +23） /2=29℃。两者平均温差将有48.3℃，这是无论如何不能允许的。解决办法是在混凝土开始降温时，在其表面覆盖保温材料，使表层混凝土温度提高，达到减小混凝土内表温差的目的。

一般规定：混凝土内表温差T1-T2≤25℃对于较厚的混凝土，此温差值可适当放宽。

由此可见，即使在炎热的夏季，大体积混凝上在降温阶段要“保温”养护。

经过计算，提出两种养护方案供施工时选择。

一种是盖一层塑料薄膜和一层3 cm厚的防水岩棉被。

5.2另一种是蓄水2cm～12cm养护，深度随当时混凝土内外温差增减。前者的优点是保温性能较好，可缩小混凝土内表温差，减慢降温速度，从而有利于混凝土抗裂，但缺点是可能因降温速度过慢而延长养护时间；但如遇环境温度骤降造成混凝土内表温差过大时，较难采取临时加强保温的措施。

5.3实际施工中采用了第一种养护方案，养护效果很好。塑料薄膜很有效地保证了混凝土表面的潮湿，既保证了表层混凝土的强度增长，又使前3周的降温阶段不致出现干燥收缩，还保证了微膨胀剂充分发挥补偿收缩的作用。

5.4岩棉被的效果也恰到好处，当混凝土表面温度过高，不利于降温时，局部揭开岩棉被加快降温。下过几场大雨后，岩棉被被水浸透，导热系数增大，使混凝土浇筑后3周的降温速度始终较好地控制在1.3 0C/d～1.5 0C/ d范围之内。

6. 结语

（1）基础大体积混凝土施工，一次浇筑量大，厚度大，强度等级高，在夏季炎热天气施工，技术难度大。混凝土浇筑后，经过3个星期保温保湿养护，效果理想。

要施工好超厚、高强度等级的大体积混凝土，关键要有一个先进的混凝土配合比，有一套严谨的施工组织设计，有一套科学的养护工艺，有一种严谨的工作作风。

（2）配制大体积混凝土，关键在于水化热要低，大掺量I级粉煤灰和低用量的矿渣32.5 MPa水泥相结合是该工程成功的关键之一。它有效地降低了水化热，提高了可泵性，从而提高了表层混凝土的强度。

在大体积混凝土的湿热养护条件下，混凝土早期强度发展得很好，有效地防止了混凝土裂缝的出现。

微膨胀剂确实起到了补偿收缩作用。根据计算，自降温开始，混凝土表层就应该出现拉应力。可是在实测中，始终未测到拉应力。除混凝土松弛，养护阶段没发生干缩外，微膨胀剂功不可没。

（3）大体积混凝土施工，养护和浇筑同样重要。保湿是前提，控制降温速度是关键，监测是根据。

总之，大体积混凝土是目前施工中应用较多的一项新技术，只要严格施工规范，仔细落实每一个施工环节，认真妥善地作好浇筑完的保温工作，该项技术是完全可以取得满意的效果。

[文章编号]1619-2737（2014）03-18-629