大体积混凝土结构施工质量控制

杨怡泉

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450003）

JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》定义:混凝土结构物实体最小尺寸大于或等于1m时,或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土称为大体积混凝土[1]。该定义描述了大体积混凝土的特点:大体积混凝土在硬化过程中水泥产生大量的水化热,水化热引起的温度应力易导致混凝土开裂。

目前符合这个定义的大体积混凝土通常有两大类，一类是水利工程中常见的大坝,这类混凝土一般强度等级较低（C20～C30），钢筋含量少，但坝体厚度大，内部温升控制不高于 32℃，施工方法一般采用碾压浇筑；另一类是建筑工程的大型设备基础、高层建筑的筏板和承台，这类混凝土工程通常强度等级在C30以上，如筏板要求达到C50，属高强混凝土范畴，混凝土流动性好，可泵送，体积大，钢筋含量高，混凝土内部温升最高可达80～90℃。当然。这两类大体积混凝土工程都要求满足混凝土强度等级，要有抗渗能力（包括混凝土的抗渗性能）和不产生有害裂缝特别是贯穿性裂缝。本文分析了大体积混凝土施工中存在的问题，提出了相应的质量控制方法。

1 大体积混凝土施工中存在的问题

大体积混凝土在施工过程中，由于模板安装、混凝土配料、拌和、运输、浇筑、养护等施工环节某些不符合规范要求的人为因素和混凝土水化放热引起温度裂缝及其收缩变形的客观因素导致多种质量缺陷。

1）人为因素:混凝土坍落度大，在运输过程中受振动引起泌水；配合比有异常变化，拌和用水量过大引起泌水；混凝土拌和时间过短，拌和不充分，出料早；模板安装或支撑不牢固，稳定性差，浇筑混凝土过程中局部模板产生位移；模板局部加固不到位，大体积混凝土施工时，受混凝土自身压力引起挤胀鼓包，混凝土表面凸凹不平；上下层混凝土浇筑间隔太长，在浇筑上层混凝土时，因混凝土水化热作用产生伸胀使模板受到推力向外移动,而下层混凝土已初凝失去重塑能力,因而与模板间形成缝隙导致上层混凝土浆液向下流淌；模板拼装不严密，有缝隙；振捣时间短，振捣不完全；未按配合比配料，水泥含量过少，水与骨料含量过多，振捣时间过长引起离析；拆模时间过早，混凝土未达到一定强度拆模，或混凝土浇筑完成后长时间滞留在模板内不拆模、不养护等。

2）客观因素:大体积混凝土由于水泥水化时放出大量的水化热，而自身体积较厚，混凝土表面热量直接向大气中散发，表面温度上升较少，而混凝土导热性能差，水化热积聚在混凝土内部不易散发；温度上升较多，内外温差较大，混凝土内部产生温度应力。温差越大，产生的温度应力越大，混凝土越容易开裂。当温度应力足够大，裂缝会连续产生，甚至会贯穿整个截面，俗称“贯穿裂缝”，给结构带来重大的损伤，严重地影响工程结构安全。大体积混凝土在硬化过程中，水泥水化反应激烈，出现泌水和水分急剧蒸发现象，水分的蒸发会引起混凝土的体积收缩,这种收缩变形受到大体积混凝土内外约束作用产生拉应力,由于混凝土的抗拉强度低，当其拉应力大于混凝土的抗拉强度时，大体积混凝土就会出现裂缝。高强、高性能混凝土硬化收缩值较大，更容易产生收缩裂缝，因此，大体积混凝土不宜采用高强、高性能混凝土。

2 大体积混凝土施工质量控制

施工前应做好准备工作，制定详尽的施工方案，施工前技术交底，施工中严格管理，控制好质量关。

2.1 混凝土浇筑

大体积混凝土浇筑时，为了保证结构的整体性和施工的连续性，当采用分层浇筑,即在下层混凝土初凝前将上层混凝土浇筑完毕。常用的分层浇筑方法包括全面分层、分段分层和斜面分层。全面分层法是在整个模板内，将结构分成若干个厚度相等的浇筑层,浇筑区的面积即为基础平面面积。浇筑混凝土时从短边开始，沿长边方向进行浇筑，浇筑完第一层混凝土后浇筑第二层。要求在逐层浇筑过程中，第二层混凝土要在第一层混凝土初凝前完成施工操作。这种方法适用于结构的平面尺寸一般不宜太大,必要时也可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。分段分层法是当采用全面分层施工方案时，浇筑强度很大，现场混凝土搅拌机、运输和振捣设备均不能满足施工要求时，可采用分段分层方案。浇筑混凝土时,将结构沿长边方向分成若干段，浇筑工作从底层开始，当第一层混凝土浇筑一段长度后，便回头浇筑第二层；当第二层浇筑一段长度后，回头浇筑第三层，以此类推向前呈阶梯式推进。分段分层方案适用于结构厚度不大而面积或长度较大的施工段面情况。斜面分层法是对于浇筑长度较大的结构，混凝土一次浇筑到顶，由于混凝土自然流淌而形成斜面。

2.2 施工振捣

混凝土采取振捣棒振捣,进行二次振捣应尽量减少混凝土泌水在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，增加混凝土的密实度，提高混凝土的抗裂性。

2.3 施工养护

大体积混凝土养护时，采取温度控制措施，使大体积混凝土内外温差、降温速率均满足裂缝控制要求。在尽量减少混凝土内部水化热引起温升的前提下,认真做好大体积混凝土保温保湿养护工作。养护关键是保持适宜的温度和湿度，让大体积混凝土缓慢降温，越慢越好，通过降低混凝土的降温速率,充分发挥混凝土强度的潜力和使大体积混凝土内部应力充分松弛，达到强度增加、收缩减少的目的。对于大面积混凝土结构可采用塑料薄膜养护。塑料薄膜养护是将塑料溶液喷涂在已凝结的混凝土表面上,待挥发后形成一层薄膜，使混凝土表面与空气隔绝，水分不再蒸发，保持混凝土内部处于湿润状态。为了确保新浇筑混凝土有一个适宜的硬化条件，防止由于早期干缩产生裂缝，大体积混凝土浇筑完毕后，应在12小时内加以覆盖和浇水。普通硅酸盐水泥拌制的混凝土，养护时间不得少于14天；矿渣水泥、火山灰等水泥拌制的混凝土，养护时间不得少于21天。浇水养护的次数应以保证混凝土处于足够的润湿状态为准。养护初期，水泥的水化作用进行较快，需水量也较多，浇水次数应增多；当气温较高时，应增加浇水次数；养护用水的水质与拌制混凝土时的用水相同。

2.4 混凝土原材料的选用

1）水泥

大体积混凝土宜选用水化热低、水化放热慢的水泥品种，并尽可能地减少用量。

2）骨料

为了减少水泥用量，降低水化热，提高混凝土抗裂性，在满足大体积混凝土的强度、和易性、施工泵送前提下，大体积混凝土通常选择粒径较大和用量较多的粗骨料,严格控制粗骨料的含泥量及粉料含量，选择含泥量较低的中粗砂，砂子的细度模数在2.7～3.1范围较好，有利于降低大体积混凝土中水泥用量。

3）用水量

大体积混凝土的用水量一般应根据水泥品种、粗骨料品种与粒径、施工所需要的坍落度等因素综合确定。用水量适当，会使水泥用量适当降低，有利于降低大体积混凝土的放热量，也有利于改善混凝土的耐久性，提高大体积混凝土的力学性能。

4）外加剂

使用有缓凝作用的高效减水剂和引气剂,在保持混凝土工作性能不变的情况下,能够显著降低水灰比，改善和易性，并能减少水泥用量、降低水化热、减缓水化速度、推迟初凝时间、减缓浇筑速度以利散热，改善新拌混凝土的工作性，提高硬化混凝土的力学、热学、抗变形和耐久性等适量掺入膨胀剂可有效防止和减少混凝土因收缩产生的裂缝。

5）矿物掺合料

混凝土中掺加矿渣超细粉或粉煤灰,可提高混凝土的抗渗性、耐久性、减少收缩、降低水化热、提高混凝土的抗拉强度、抑制碱集料反应、减少新拌混凝土的泌水等，有利于提高混凝土的抗裂性能。

3 结语

认真、切实地从施工过程的根本抓起，制定和采取先进的施工工艺和正确的施工方法,才能有效地保证混凝土的内在质量和外观质量。

[1]JGJ55—2000,普通混凝土配合比设计规程[S]

[2]江昔平,王社良.超大体积混凝土温度裂缝产生机理分析与抗裂控制新对策[J].混凝土,2007,(12):98-102

[3]刘春.大体积混凝土裂缝产生原因及防治[J].山西建筑,2008,34(32):151-152