賈廷剛

【摘要】在重大工程項(xiàng)目和高層建筑施工中，通?；炷烈淮螡仓枯^大，這種大體積混凝土的澆筑極易出現(xiàn)裂縫，如果施工中不加以控制，會(huì)產(chǎn)生許多嚴(yán)重的后果。所以，在澆筑大體積混凝土的施工，一定要認(rèn)真組織施工，合理安排施工工序，才能確?；炷恋馁|(zhì)量。本文對(duì)大體積混凝土施工中的主要技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，提出了混凝土配合比設(shè)計(jì)、測(cè)溫養(yǎng)護(hù)的一些可供借鑒的方法。

【關(guān)鍵詞】裂縫；降溫養(yǎng)護(hù)；澆筑方案

1. 前言

1.1大體積混凝土施工的主要技術(shù)難點(diǎn)是防止混凝土表面裂縫的產(chǎn)生。造成大體積混凝土開(kāi)裂的主要原因是干燥收縮和降溫收縮。處于完全自由狀態(tài)下的混凝土，出現(xiàn)再大的均勻收縮，也不會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)混凝土處在地基等約束條件下時(shí)，內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)當(dāng)時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)開(kāi)裂。

1.2混凝土中水泥水化用水大約只占水泥重量的20%，在混凝土澆筑硬化后，拌合水中的多余部分的蒸發(fā)將使混凝上體積縮小?；炷粮煽s率大致在（2-10） ×10-4范圍內(nèi)，這種干縮是由表及里的一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的過(guò)程，大約需要4個(gè)月才能基本穩(wěn)定下來(lái)。干縮在一定條件下又是個(gè)可逆過(guò)程，產(chǎn)生干縮后的混凝土再處于水飽和狀態(tài)，混凝土還可有一定的膨脹回復(fù)。

1.3值得注意的是早期潮濕養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土的后期收縮并無(wú)明顯影響，大體積混凝土的保濕養(yǎng)護(hù)只是為了推遲干縮的發(fā)生，有利于表層混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)，以及發(fā)揮微膨脹劑的補(bǔ)償收縮作用。

1.4大體積混凝土澆筑凝結(jié)后，溫度迅速上升，通常經(jīng)3 d～5d達(dá)到峰值，然后開(kāi)始緩慢降溫。溫度變化產(chǎn)生體積脹縮，線脹縮值符合△L=Lo· a·△T的規(guī)律，這里線脹縮值數(shù)取1 x 10-5（1/ 0C）。因?yàn)榛炷恋奶攸c(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高而抗拉強(qiáng)度低，而且混凝土彈性模量較低，所以升溫時(shí)體積膨脹一般不會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生有害影響。但在降溫時(shí)其降溫收縮與干燥收縮疊加在一起時(shí)，處于約束條件下的混凝土常常會(huì)產(chǎn)生裂縫，起初的細(xì)微裂縫會(huì)引起應(yīng)力集中，裂縫可逐漸加寬加長(zhǎng)，最終破壞混凝上的結(jié)構(gòu)性、抗?jié)B性和耐久性。

1.5混凝土降溫值=溫度+水化熱溫升值-環(huán)境溫度。其中溫升值的影響因素主要有水泥品種和用量、用水量、大體積混凝土的散熱條件（主要包括澆筑方法、混凝土厚度、混凝土各表面的能力和其它降溫措施）等。

2. 混凝土配合比設(shè)計(jì)

對(duì)配合比設(shè)計(jì)的主要要求是：既要保證設(shè)計(jì)強(qiáng)度，又要大幅度降低水化熱；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）選用水化熱低的32.5 MPa礦渣水泥，水泥用量?jī)H為340 Kg/ m3。

（2）大摻量I級(jí)粉煤灰（國(guó)外高達(dá)30 %）。摻量高達(dá)100 Kg/ m3 ，占水泥用量的29%，占膠凝材料總量的21%。在大體積混凝土中摻粉煤灰是增加可泵性、節(jié)約水泥的常用方法。礦渣水泥本身就摻有20%一70%活性或惰性摻合料，再在礦渣水泥中摻近30%的粉煤灰，而且要配制大坍落度的C40混凝土，非常少見(jiàn)。這個(gè)摻量巳接近GBJ 146- 9。粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范的規(guī)定的上限。

3. 混凝土的澆筑方案選用

（1）全面分層，采取二次振搗方案?；炷脸跄院?，不允許受到振動(dòng)?；炷辽形闯跄▌偨咏跄龠M(jìn)行一次振搗，稱二次振搗），這在技術(shù)上是允許的。二次振搗可克服一次振搗的水分、氣泡上升在混凝土中所造成的微孔，亦可克服一次振搗后混凝土下沉與鋼筋脫離，從而提高混凝土與鋼筋的握裹力，提高混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)性和抗?jié)B性。

（2）全面分層，二次振搗方案就是當(dāng)下層混凝土接近初凝時(shí)再進(jìn)行一次振搗，使混凝土又恢復(fù)和易性。這樣，當(dāng)下層混凝土一直澆完42m后，再澆上層，不致出現(xiàn)初凝現(xiàn)象。此方案雖然技術(shù)上可行，也有利于保證混凝土質(zhì)量，但需要增加人力和振動(dòng)設(shè)備，是否采用應(yīng)做技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

4. 預(yù)測(cè)溫度、設(shè)計(jì)養(yǎng)護(hù)方案

在約束條件和補(bǔ)償收縮措施確定的前提下，大體積混凝土的降溫收縮應(yīng)力取決于降溫值和降溫速率。降溫值=澆筑溫度+水化熱溫升值-環(huán)境溫度。

為了防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，通過(guò)計(jì)算預(yù)測(cè)了混凝土的澆筑溫度、混凝土溫升值的可能產(chǎn)生應(yīng)力，并據(jù)此制定了降低澆筑溫度腔制溫升值措施，預(yù)先制定減緩降溫速率的方案和一旦出現(xiàn)意外情況的應(yīng)急措施。

4.1計(jì)算混凝土內(nèi)最大溫升。

這個(gè)溫度是晝夜平均澆筑溫度，如果白天最高氣溫是35℃，這時(shí)的澆筑溫度Tj = 31.4℃。為了降低Tj，采取如下措施：料場(chǎng)石子進(jìn)倉(cāng)前用涼水沖洗，水泥在筒倉(cāng)內(nèi)存放15 d以上，晴天泵管用濕巖棉被覆蓋，氣溫高時(shí)拌合水中加冰降溫。其中，拌合水中加冰效果最好。

可見(jiàn)，每使混凝土澆筑溫度下降1℃，平均要使拌合水溫下降近6℃。要使混凝土澆筑溫度下降3℃，至少每m3混凝土要加0℃冰40 Kg.無(wú)論如何，在工程中實(shí)際澆筑溫度Tj，都不能超過(guò)32℃。

5. 確定保溫材料的厚度，預(yù)測(cè)混凝土表面溫度

5.1據(jù)公式（3）計(jì)算，混凝土中心最大溫升達(dá)47.3℃，假如澆筑溫度是30℃，混凝土中心溫度將達(dá)77.3℃。如果環(huán)境平均溫度Tq=（35 +23） /2=29℃。兩者平均溫差將有48.3℃，這是無(wú)論如何不能允許的。解決辦法是在混凝土開(kāi)始降溫時(shí)，在其表面覆蓋保溫材料，使表層混凝土溫度提高，達(dá)到減小混凝土內(nèi)表溫差的目的。

一般規(guī)定：混凝土內(nèi)表溫差T1-T2≤25℃對(duì)于較厚的混凝土，此溫差值可適當(dāng)放寬。

由此可見(jiàn)，即使在炎熱的夏季，大體積混凝上在降溫階段要“保溫”養(yǎng)護(hù)。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，提出兩種養(yǎng)護(hù)方案供施工時(shí)選擇。

一種是蓋一層塑料薄膜和一層3 cm厚的防水巖棉被。

5.2另一種是蓄水2cm～12cm養(yǎng)護(hù)，深度隨當(dāng)時(shí)混凝土內(nèi)外溫差增減。前者的優(yōu)點(diǎn)是保溫性能較好，可縮小混凝土內(nèi)表溫差，減慢降溫速度，從而有利于混凝土抗裂，但缺點(diǎn)是可能因降溫速度過(guò)慢而延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間；但如遇環(huán)境溫度驟降造成混凝土內(nèi)表溫差過(guò)大時(shí)，較難采取臨時(shí)加強(qiáng)保溫的措施。

5.3實(shí)際施工中采用了第一種養(yǎng)護(hù)方案，養(yǎng)護(hù)效果很好。塑料薄膜很有效地保證了混凝土表面的潮濕，既保證了表層混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)，又使前3周的降溫階段不致出現(xiàn)干燥收縮，還保證了微膨脹劑充分發(fā)揮補(bǔ)償收縮的作用。

5.4巖棉被的效果也恰到好處，當(dāng)混凝土表面溫度過(guò)高，不利于降溫時(shí)，局部揭開(kāi)巖棉被加快降溫。下過(guò)幾場(chǎng)大雨后，巖棉被被水浸透，導(dǎo)熱系數(shù)增大，使混凝土澆筑后3周的降溫速度始終較好地控制在1.3 0C/d～1.5 0C/ d范圍之內(nèi)。

6. 結(jié)語(yǔ)

（1）基礎(chǔ)大體積混凝土施工，一次澆筑量大，厚度大，強(qiáng)度等級(jí)高，在夏季炎熱天氣施工，技術(shù)難度大。混凝土澆筑后，經(jīng)過(guò)3個(gè)星期保溫保濕養(yǎng)護(hù)，效果理想。

要施工好超厚、高強(qiáng)度等級(jí)的大體積混凝土，關(guān)鍵要有一個(gè)先進(jìn)的混凝土配合比，有一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕そM織設(shè)計(jì)，有一套科學(xué)的養(yǎng)護(hù)工藝，有一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

（2）配制大體積混凝土，關(guān)鍵在于水化熱要低，大摻量I級(jí)粉煤灰和低用量的礦渣32.5 MPa水泥相結(jié)合是該工程成功的關(guān)鍵之一。它有效地降低了水化熱，提高了可泵性，從而提高了表層混凝土的強(qiáng)度。

在大體積混凝土的濕熱養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展得很好，有效地防止了混凝土裂縫的出現(xiàn)。

微膨脹劑確實(shí)起到了補(bǔ)償收縮作用。根據(jù)計(jì)算，自降溫開(kāi)始，混凝土表層就應(yīng)該出現(xiàn)拉應(yīng)力?？墒窃趯?shí)測(cè)中，始終未測(cè)到拉應(yīng)力。除混凝土松弛，養(yǎng)護(hù)階段沒(méi)發(fā)生干縮外，微膨脹劑功不可沒(méi)。

（3）大體積混凝土施工，養(yǎng)護(hù)和澆筑同樣重要。保濕是前提，控制降溫速度是關(guān)鍵，監(jiān)測(cè)是根據(jù)。

總之，大體積混凝土是目前施工中應(yīng)用較多的一項(xiàng)新技術(shù)，只要嚴(yán)格施工規(guī)范，仔細(xì)落實(shí)每一個(gè)施工環(huán)節(jié)，認(rèn)真妥善地作好澆筑完的保溫工作，該項(xiàng)技術(shù)是完全可以取得滿意的效果。

[文章編號(hào)]1619-2737（2014）03-18-629endprint

【摘要】在重大工程項(xiàng)目和高層建筑施工中，通?；炷烈淮螡仓枯^大，這種大體積混凝土的澆筑極易出現(xiàn)裂縫，如果施工中不加以控制，會(huì)產(chǎn)生許多嚴(yán)重的后果。所以，在澆筑大體積混凝土的施工，一定要認(rèn)真組織施工，合理安排施工工序，才能確?；炷恋馁|(zhì)量。本文對(duì)大體積混凝土施工中的主要技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，提出了混凝土配合比設(shè)計(jì)、測(cè)溫養(yǎng)護(hù)的一些可供借鑒的方法。

【關(guān)鍵詞】裂縫；降溫養(yǎng)護(hù)；澆筑方案

1. 前言

1.1大體積混凝土施工的主要技術(shù)難點(diǎn)是防止混凝土表面裂縫的產(chǎn)生。造成大體積混凝土開(kāi)裂的主要原因是干燥收縮和降溫收縮。處于完全自由狀態(tài)下的混凝土，出現(xiàn)再大的均勻收縮，也不會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)混凝土處在地基等約束條件下時(shí)，內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)當(dāng)時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)開(kāi)裂。

1.2混凝土中水泥水化用水大約只占水泥重量的20%，在混凝土澆筑硬化后，拌合水中的多余部分的蒸發(fā)將使混凝上體積縮小。混凝土干縮率大致在（2-10） ×10-4范圍內(nèi)，這種干縮是由表及里的一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的過(guò)程，大約需要4個(gè)月才能基本穩(wěn)定下來(lái)。干縮在一定條件下又是個(gè)可逆過(guò)程，產(chǎn)生干縮后的混凝土再處于水飽和狀態(tài)，混凝土還可有一定的膨脹回復(fù)。

1.3值得注意的是早期潮濕養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土的后期收縮并無(wú)明顯影響，大體積混凝土的保濕養(yǎng)護(hù)只是為了推遲干縮的發(fā)生，有利于表層混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)，以及發(fā)揮微膨脹劑的補(bǔ)償收縮作用。

1.4大體積混凝土澆筑凝結(jié)后，溫度迅速上升，通常經(jīng)3 d～5d達(dá)到峰值，然后開(kāi)始緩慢降溫。溫度變化產(chǎn)生體積脹縮，線脹縮值符合△L=Lo· a·△T的規(guī)律，這里線脹縮值數(shù)取1 x 10-5（1/ 0C）。因?yàn)榛炷恋奶攸c(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高而抗拉強(qiáng)度低，而且混凝土彈性模量較低，所以升溫時(shí)體積膨脹一般不會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生有害影響。但在降溫時(shí)其降溫收縮與干燥收縮疊加在一起時(shí)，處于約束條件下的混凝土常常會(huì)產(chǎn)生裂縫，起初的細(xì)微裂縫會(huì)引起應(yīng)力集中，裂縫可逐漸加寬加長(zhǎng)，最終破壞混凝上的結(jié)構(gòu)性、抗?jié)B性和耐久性。

1.5混凝土降溫值=溫度+水化熱溫升值-環(huán)境溫度。其中溫升值的影響因素主要有水泥品種和用量、用水量、大體積混凝土的散熱條件（主要包括澆筑方法、混凝土厚度、混凝土各表面的能力和其它降溫措施）等。

2. 混凝土配合比設(shè)計(jì)

對(duì)配合比設(shè)計(jì)的主要要求是：既要保證設(shè)計(jì)強(qiáng)度，又要大幅度降低水化熱；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）選用水化熱低的32.5 MPa礦渣水泥，水泥用量?jī)H為340 Kg/ m3。

（2）大摻量I級(jí)粉煤灰（國(guó)外高達(dá)30 %）。摻量高達(dá)100 Kg/ m3 ，占水泥用量的29%，占膠凝材料總量的21%。在大體積混凝土中摻粉煤灰是增加可泵性、節(jié)約水泥的常用方法。礦渣水泥本身就摻有20%一70%活性或惰性摻合料，再在礦渣水泥中摻近30%的粉煤灰，而且要配制大坍落度的C40混凝土，非常少見(jiàn)。這個(gè)摻量巳接近GBJ 146- 9。粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范的規(guī)定的上限。

3. 混凝土的澆筑方案選用

（1）全面分層，采取二次振搗方案。混凝土初凝以后，不允許受到振動(dòng)?；炷辽形闯跄▌偨咏跄龠M(jìn)行一次振搗，稱二次振搗），這在技術(shù)上是允許的。二次振搗可克服一次振搗的水分、氣泡上升在混凝土中所造成的微孔，亦可克服一次振搗后混凝土下沉與鋼筋脫離，從而提高混凝土與鋼筋的握裹力，提高混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)性和抗?jié)B性。

（2）全面分層，二次振搗方案就是當(dāng)下層混凝土接近初凝時(shí)再進(jìn)行一次振搗，使混凝土又恢復(fù)和易性。這樣，當(dāng)下層混凝土一直澆完42m后，再澆上層，不致出現(xiàn)初凝現(xiàn)象。此方案雖然技術(shù)上可行，也有利于保證混凝土質(zhì)量，但需要增加人力和振動(dòng)設(shè)備，是否采用應(yīng)做技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

4. 預(yù)測(cè)溫度、設(shè)計(jì)養(yǎng)護(hù)方案

在約束條件和補(bǔ)償收縮措施確定的前提下，大體積混凝土的降溫收縮應(yīng)力取決于降溫值和降溫速率。降溫值=澆筑溫度+水化熱溫升值-環(huán)境溫度。

為了防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，通過(guò)計(jì)算預(yù)測(cè)了混凝土的澆筑溫度、混凝土溫升值的可能產(chǎn)生應(yīng)力，并據(jù)此制定了降低澆筑溫度腔制溫升值措施，預(yù)先制定減緩降溫速率的方案和一旦出現(xiàn)意外情況的應(yīng)急措施。

4.1計(jì)算混凝土內(nèi)最大溫升。

這個(gè)溫度是晝夜平均澆筑溫度，如果白天最高氣溫是35℃，這時(shí)的澆筑溫度Tj = 31.4℃。為了降低Tj，采取如下措施：料場(chǎng)石子進(jìn)倉(cāng)前用涼水沖洗，水泥在筒倉(cāng)內(nèi)存放15 d以上，晴天泵管用濕巖棉被覆蓋，氣溫高時(shí)拌合水中加冰降溫。其中，拌合水中加冰效果最好。

可見(jiàn)，每使混凝土澆筑溫度下降1℃，平均要使拌合水溫下降近6℃。要使混凝土澆筑溫度下降3℃，至少每m3混凝土要加0℃冰40 Kg.無(wú)論如何，在工程中實(shí)際澆筑溫度Tj，都不能超過(guò)32℃。

5. 確定保溫材料的厚度，預(yù)測(cè)混凝土表面溫度

5.1據(jù)公式（3）計(jì)算，混凝土中心最大溫升達(dá)47.3℃，假如澆筑溫度是30℃，混凝土中心溫度將達(dá)77.3℃。如果環(huán)境平均溫度Tq=（35 +23） /2=29℃。兩者平均溫差將有48.3℃，這是無(wú)論如何不能允許的。解決辦法是在混凝土開(kāi)始降溫時(shí)，在其表面覆蓋保溫材料，使表層混凝土溫度提高，達(dá)到減小混凝土內(nèi)表溫差的目的。

一般規(guī)定：混凝土內(nèi)表溫差T1-T2≤25℃對(duì)于較厚的混凝土，此溫差值可適當(dāng)放寬。

由此可見(jiàn)，即使在炎熱的夏季，大體積混凝上在降溫階段要“保溫”養(yǎng)護(hù)。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，提出兩種養(yǎng)護(hù)方案供施工時(shí)選擇。

一種是蓋一層塑料薄膜和一層3 cm厚的防水巖棉被。

5.2另一種是蓄水2cm～12cm養(yǎng)護(hù)，深度隨當(dāng)時(shí)混凝土內(nèi)外溫差增減。前者的優(yōu)點(diǎn)是保溫性能較好，可縮小混凝土內(nèi)表溫差，減慢降溫速度，從而有利于混凝土抗裂，但缺點(diǎn)是可能因降溫速度過(guò)慢而延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間；但如遇環(huán)境溫度驟降造成混凝土內(nèi)表溫差過(guò)大時(shí)，較難采取臨時(shí)加強(qiáng)保溫的措施。

5.3實(shí)際施工中采用了第一種養(yǎng)護(hù)方案，養(yǎng)護(hù)效果很好。塑料薄膜很有效地保證了混凝土表面的潮濕，既保證了表層混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)，又使前3周的降溫階段不致出現(xiàn)干燥收縮，還保證了微膨脹劑充分發(fā)揮補(bǔ)償收縮的作用。

5.4巖棉被的效果也恰到好處，當(dāng)混凝土表面溫度過(guò)高，不利于降溫時(shí)，局部揭開(kāi)巖棉被加快降溫。下過(guò)幾場(chǎng)大雨后，巖棉被被水浸透，導(dǎo)熱系數(shù)增大，使混凝土澆筑后3周的降溫速度始終較好地控制在1.3 0C/d～1.5 0C/ d范圍之內(nèi)。

6. 結(jié)語(yǔ)

（1）基礎(chǔ)大體積混凝土施工，一次澆筑量大，厚度大，強(qiáng)度等級(jí)高，在夏季炎熱天氣施工，技術(shù)難度大。混凝土澆筑后，經(jīng)過(guò)3個(gè)星期保溫保濕養(yǎng)護(hù)，效果理想。

要施工好超厚、高強(qiáng)度等級(jí)的大體積混凝土，關(guān)鍵要有一個(gè)先進(jìn)的混凝土配合比，有一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕そM織設(shè)計(jì)，有一套科學(xué)的養(yǎng)護(hù)工藝，有一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

（2）配制大體積混凝土，關(guān)鍵在于水化熱要低，大摻量I級(jí)粉煤灰和低用量的礦渣32.5 MPa水泥相結(jié)合是該工程成功的關(guān)鍵之一。它有效地降低了水化熱，提高了可泵性，從而提高了表層混凝土的強(qiáng)度。

在大體積混凝土的濕熱養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展得很好，有效地防止了混凝土裂縫的出現(xiàn)。

微膨脹劑確實(shí)起到了補(bǔ)償收縮作用。根據(jù)計(jì)算，自降溫開(kāi)始，混凝土表層就應(yīng)該出現(xiàn)拉應(yīng)力?？墒窃趯?shí)測(cè)中，始終未測(cè)到拉應(yīng)力。除混凝土松弛，養(yǎng)護(hù)階段沒(méi)發(fā)生干縮外，微膨脹劑功不可沒(méi)。

（3）大體積混凝土施工，養(yǎng)護(hù)和澆筑同樣重要。保濕是前提，控制降溫速度是關(guān)鍵，監(jiān)測(cè)是根據(jù)。

總之，大體積混凝土是目前施工中應(yīng)用較多的一項(xiàng)新技術(shù)，只要嚴(yán)格施工規(guī)范，仔細(xì)落實(shí)每一個(gè)施工環(huán)節(jié)，認(rèn)真妥善地作好澆筑完的保溫工作，該項(xiàng)技術(shù)是完全可以取得滿意的效果。

[文章編號(hào)]1619-2737（2014）03-18-629endprint

【摘要】在重大工程項(xiàng)目和高層建筑施工中，通常混凝土一次澆筑量較大，這種大體積混凝土的澆筑極易出現(xiàn)裂縫，如果施工中不加以控制，會(huì)產(chǎn)生許多嚴(yán)重的后果。所以，在澆筑大體積混凝土的施工，一定要認(rèn)真組織施工，合理安排施工工序，才能確?；炷恋馁|(zhì)量。本文對(duì)大體積混凝土施工中的主要技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，提出了混凝土配合比設(shè)計(jì)、測(cè)溫養(yǎng)護(hù)的一些可供借鑒的方法。

【關(guān)鍵詞】裂縫；降溫養(yǎng)護(hù)；澆筑方案

1. 前言

1.1大體積混凝土施工的主要技術(shù)難點(diǎn)是防止混凝土表面裂縫的產(chǎn)生。造成大體積混凝土開(kāi)裂的主要原因是干燥收縮和降溫收縮。處于完全自由狀態(tài)下的混凝土，出現(xiàn)再大的均勻收縮，也不會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)混凝土處在地基等約束條件下時(shí)，內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)當(dāng)時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)開(kāi)裂。

1.2混凝土中水泥水化用水大約只占水泥重量的20%，在混凝土澆筑硬化后，拌合水中的多余部分的蒸發(fā)將使混凝上體積縮小?；炷粮煽s率大致在（2-10） ×10-4范圍內(nèi)，這種干縮是由表及里的一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的過(guò)程，大約需要4個(gè)月才能基本穩(wěn)定下來(lái)。干縮在一定條件下又是個(gè)可逆過(guò)程，產(chǎn)生干縮后的混凝土再處于水飽和狀態(tài)，混凝土還可有一定的膨脹回復(fù)。

1.3值得注意的是早期潮濕養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土的后期收縮并無(wú)明顯影響，大體積混凝土的保濕養(yǎng)護(hù)只是為了推遲干縮的發(fā)生，有利于表層混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)，以及發(fā)揮微膨脹劑的補(bǔ)償收縮作用。

1.4大體積混凝土澆筑凝結(jié)后，溫度迅速上升，通常經(jīng)3 d～5d達(dá)到峰值，然后開(kāi)始緩慢降溫。溫度變化產(chǎn)生體積脹縮，線脹縮值符合△L=Lo· a·△T的規(guī)律，這里線脹縮值數(shù)取1 x 10-5（1/ 0C）。因?yàn)榛炷恋奶攸c(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高而抗拉強(qiáng)度低，而且混凝土彈性模量較低，所以升溫時(shí)體積膨脹一般不會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生有害影響。但在降溫時(shí)其降溫收縮與干燥收縮疊加在一起時(shí)，處于約束條件下的混凝土常常會(huì)產(chǎn)生裂縫，起初的細(xì)微裂縫會(huì)引起應(yīng)力集中，裂縫可逐漸加寬加長(zhǎng)，最終破壞混凝上的結(jié)構(gòu)性、抗?jié)B性和耐久性。

1.5混凝土降溫值=溫度+水化熱溫升值-環(huán)境溫度。其中溫升值的影響因素主要有水泥品種和用量、用水量、大體積混凝土的散熱條件（主要包括澆筑方法、混凝土厚度、混凝土各表面的能力和其它降溫措施）等。

2. 混凝土配合比設(shè)計(jì)

對(duì)配合比設(shè)計(jì)的主要要求是：既要保證設(shè)計(jì)強(qiáng)度，又要大幅度降低水化熱；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）選用水化熱低的32.5 MPa礦渣水泥，水泥用量?jī)H為340 Kg/ m3。

（2）大摻量I級(jí)粉煤灰（國(guó)外高達(dá)30 %）。摻量高達(dá)100 Kg/ m3 ，占水泥用量的29%，占膠凝材料總量的21%。在大體積混凝土中摻粉煤灰是增加可泵性、節(jié)約水泥的常用方法。礦渣水泥本身就摻有20%一70%活性或惰性摻合料，再在礦渣水泥中摻近30%的粉煤灰，而且要配制大坍落度的C40混凝土，非常少見(jiàn)。這個(gè)摻量巳接近GBJ 146- 9。粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范的規(guī)定的上限。

3. 混凝土的澆筑方案選用

（1）全面分層，采取二次振搗方案。混凝土初凝以后，不允許受到振動(dòng)?；炷辽形闯跄▌偨咏跄龠M(jìn)行一次振搗，稱二次振搗），這在技術(shù)上是允許的。二次振搗可克服一次振搗的水分、氣泡上升在混凝土中所造成的微孔，亦可克服一次振搗后混凝土下沉與鋼筋脫離，從而提高混凝土與鋼筋的握裹力，提高混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)性和抗?jié)B性。

（2）全面分層，二次振搗方案就是當(dāng)下層混凝土接近初凝時(shí)再進(jìn)行一次振搗，使混凝土又恢復(fù)和易性。這樣，當(dāng)下層混凝土一直澆完42m后，再澆上層，不致出現(xiàn)初凝現(xiàn)象。此方案雖然技術(shù)上可行，也有利于保證混凝土質(zhì)量，但需要增加人力和振動(dòng)設(shè)備，是否采用應(yīng)做技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

4. 預(yù)測(cè)溫度、設(shè)計(jì)養(yǎng)護(hù)方案

在約束條件和補(bǔ)償收縮措施確定的前提下，大體積混凝土的降溫收縮應(yīng)力取決于降溫值和降溫速率。降溫值=澆筑溫度+水化熱溫升值-環(huán)境溫度。

為了防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，通過(guò)計(jì)算預(yù)測(cè)了混凝土的澆筑溫度、混凝土溫升值的可能產(chǎn)生應(yīng)力，并據(jù)此制定了降低澆筑溫度腔制溫升值措施，預(yù)先制定減緩降溫速率的方案和一旦出現(xiàn)意外情況的應(yīng)急措施。

4.1計(jì)算混凝土內(nèi)最大溫升。

這個(gè)溫度是晝夜平均澆筑溫度，如果白天最高氣溫是35℃，這時(shí)的澆筑溫度Tj = 31.4℃。為了降低Tj，采取如下措施：料場(chǎng)石子進(jìn)倉(cāng)前用涼水沖洗，水泥在筒倉(cāng)內(nèi)存放15 d以上，晴天泵管用濕巖棉被覆蓋，氣溫高時(shí)拌合水中加冰降溫。其中，拌合水中加冰效果最好。

可見(jiàn)，每使混凝土澆筑溫度下降1℃，平均要使拌合水溫下降近6℃。要使混凝土澆筑溫度下降3℃，至少每m3混凝土要加0℃冰40 Kg.無(wú)論如何，在工程中實(shí)際澆筑溫度Tj，都不能超過(guò)32℃。

5. 確定保溫材料的厚度，預(yù)測(cè)混凝土表面溫度

5.1據(jù)公式（3）計(jì)算，混凝土中心最大溫升達(dá)47.3℃，假如澆筑溫度是30℃，混凝土中心溫度將達(dá)77.3℃。如果環(huán)境平均溫度Tq=（35 +23） /2=29℃。兩者平均溫差將有48.3℃，這是無(wú)論如何不能允許的。解決辦法是在混凝土開(kāi)始降溫時(shí)，在其表面覆蓋保溫材料，使表層混凝土溫度提高，達(dá)到減小混凝土內(nèi)表溫差的目的。

一般規(guī)定：混凝土內(nèi)表溫差T1-T2≤25℃對(duì)于較厚的混凝土，此溫差值可適當(dāng)放寬。

由此可見(jiàn)，即使在炎熱的夏季，大體積混凝上在降溫階段要“保溫”養(yǎng)護(hù)。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，提出兩種養(yǎng)護(hù)方案供施工時(shí)選擇。

一種是蓋一層塑料薄膜和一層3 cm厚的防水巖棉被。

5.2另一種是蓄水2cm～12cm養(yǎng)護(hù)，深度隨當(dāng)時(shí)混凝土內(nèi)外溫差增減。前者的優(yōu)點(diǎn)是保溫性能較好，可縮小混凝土內(nèi)表溫差，減慢降溫速度，從而有利于混凝土抗裂，但缺點(diǎn)是可能因降溫速度過(guò)慢而延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間；但如遇環(huán)境溫度驟降造成混凝土內(nèi)表溫差過(guò)大時(shí)，較難采取臨時(shí)加強(qiáng)保溫的措施。

5.3實(shí)際施工中采用了第一種養(yǎng)護(hù)方案，養(yǎng)護(hù)效果很好。塑料薄膜很有效地保證了混凝土表面的潮濕，既保證了表層混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)，又使前3周的降溫階段不致出現(xiàn)干燥收縮，還保證了微膨脹劑充分發(fā)揮補(bǔ)償收縮的作用。

5.4巖棉被的效果也恰到好處，當(dāng)混凝土表面溫度過(guò)高，不利于降溫時(shí)，局部揭開(kāi)巖棉被加快降溫。下過(guò)幾場(chǎng)大雨后，巖棉被被水浸透，導(dǎo)熱系數(shù)增大，使混凝土澆筑后3周的降溫速度始終較好地控制在1.3 0C/d～1.5 0C/ d范圍之內(nèi)。

6. 結(jié)語(yǔ)

（1）基礎(chǔ)大體積混凝土施工，一次澆筑量大，厚度大，強(qiáng)度等級(jí)高，在夏季炎熱天氣施工，技術(shù)難度大?；炷翝仓?，經(jīng)過(guò)3個(gè)星期保溫保濕養(yǎng)護(hù)，效果理想。

要施工好超厚、高強(qiáng)度等級(jí)的大體積混凝土，關(guān)鍵要有一個(gè)先進(jìn)的混凝土配合比，有一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕そM織設(shè)計(jì)，有一套科學(xué)的養(yǎng)護(hù)工藝，有一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

（2）配制大體積混凝土，關(guān)鍵在于水化熱要低，大摻量I級(jí)粉煤灰和低用量的礦渣32.5 MPa水泥相結(jié)合是該工程成功的關(guān)鍵之一。它有效地降低了水化熱，提高了可泵性，從而提高了表層混凝土的強(qiáng)度。

在大體積混凝土的濕熱養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展得很好，有效地防止了混凝土裂縫的出現(xiàn)。

微膨脹劑確實(shí)起到了補(bǔ)償收縮作用。根據(jù)計(jì)算，自降溫開(kāi)始，混凝土表層就應(yīng)該出現(xiàn)拉應(yīng)力?？墒窃趯?shí)測(cè)中，始終未測(cè)到拉應(yīng)力。除混凝土松弛，養(yǎng)護(hù)階段沒(méi)發(fā)生干縮外，微膨脹劑功不可沒(méi)。

（3）大體積混凝土施工，養(yǎng)護(hù)和澆筑同樣重要。保濕是前提，控制降溫速度是關(guān)鍵，監(jiān)測(cè)是根據(jù)。

總之，大體積混凝土是目前施工中應(yīng)用較多的一項(xiàng)新技術(shù)，只要嚴(yán)格施工規(guī)范，仔細(xì)落實(shí)每一個(gè)施工環(huán)節(jié)，認(rèn)真妥善地作好澆筑完的保溫工作，該項(xiàng)技術(shù)是完全可以取得滿意的效果。

[文章編號(hào)]1619-2737（2014）03-18-629endprint