浅谈大体积混凝土施工技术及质量管理措施

孟立基（清徐县城乡公共设施管理中心，山西 太原 030400）

大体积混凝土因其截面较大、水泥矿掺等胶凝材料水化放热量大致使混凝土产生较大的温差，易在服役过程中当极限拉应力高于混凝土自身最大承载力时产生开裂，降低混凝土的力学性能和耐久性，严重时甚至发生坍塌等现象，给人们的生活带来安全风险[1-2]。为了研究大体积混凝土的原材料、配合比设计以及施工质量控制以及施工组织管理，本文结合某工程实际开展研究阐述了其实际施工效果。

1 工程概况

某项目总建筑面积为34526.58m2，地上建筑面积为18952.25m2，地下建筑面积为15574.33m2，共地下两层，地下一层为商场及车库，地下二层为人防区、设备机房。本工程地下室底板施工为大体积混凝土，根据现行规范及实际情况，拟采用C60 P8抗渗混凝土，其配合比设计依据JGJ 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》[3]进行计算，确定养护龄期28d作为混凝土强度等级设计依据，确定水胶比为0.4，砂率为0.5，设计拌合物坍落度为200mm～220mm。

2 施工方案

2.1 原材料

硅酸盐水泥：购自郑州天瑞集团，45μm 筛余量为2.3%，比表面积为362m2/kg,密度为3.03g/cm3，标准稠度用水量为25.30%，胶砂流动度为180mm，其化学组成见表1。

表1 原材料化学成分/%

粉煤灰：二级灰，比表面积为345.5m2/kg，含水量为0.2%，其化学组成见表1，矿物组成XRD 图谱如图1 所示，粒度分布图如图2所示。

图1 粉煤灰矿物组成

图2 粉煤灰粒度分布

粗骨料是普通碎石，颗粒级配为6mm~12mm，堆积密度为1.42g/cm3，表观密度是2.13g/cm3；细骨料是河砂，细度模数为2.31，堆积密度为1.42g/cm3，表观密度2.43g/cm3；减水剂为聚羧酸减水剂。

2.2 配合比优化设计

本工程依据C60 制备大体积混凝土，设计水胶比为0.4，粉煤灰分别以0%、10%、20%、30%、40%等质量取代胶凝材料，设计配合比见表2。通过配合比设计，测试混凝土坍落度拓展度、T 环、J 环拓展度、间隙通过性和抗压强度，测试结果见表3。

表2 大体积混凝土配合比设计/kg/m3

通过上述实验结果，选择C60-2 即粉煤灰掺量为20%作为最佳掺量，进行该工程的混凝土浇筑工作。

2.3 混凝土养护

混凝土的养护方法主要包括保温、保湿两种。在混凝土浇筑完毕且接近初凝时，在混凝土表面覆盖一层薄膜，以保证其在水化硬化过程中不会丢失过多水分，当混凝土达到初凝状态后，在其表面覆盖麻袋和塑料膜，起到加强保温的作用。由于在水化初期混凝土水化速度较快，内部水化温升较高，因此在前3d 每隔2h 进行测温；从第4d 开始直至28d，每隔4h 测一次温度。当温差＞25℃时增加麻袋及时保温，重要结构不得高于20℃；当温差＜15℃时减少麻袋量，加速散热[4]。当混凝土内外温差＜30℃，可以进行模板拆除，注意拆模时应满足规范中对混凝土的强度要求，且拆模时间亦应依据规范进行；对大体积混凝土来说，有条件时可以适当延迟拆模时间，拆模后应立即采取相应措施对混凝土进行保温保湿，以避免因温度升高或降低而造成混凝土强度、耐久性的损失，进而影响服役时间，减少二次修补造成的人力、财力的损失。

3 大体积混凝土施工质量控制

大体积混凝土从前期原材料的选取到配合比设计以及后续的施工养护等过程会不可避免地出现裂缝，这是因为该情况下当混凝土的自我约束应力超过了混凝土的极限抗拉应力时就会产生裂缝，常见的裂缝主要分为应力造成的裂缝、温度造成的裂缝、收缩造成的裂缝以及其他裂缝。结合本工程的工程特点及施工方案主要从以下两方面进行裂缝控制讨论。

3.1 大体积混凝土裂缝控制

为避免裂缝的产生或者减少裂缝的出现，首先从最初原材料的选择进行把控，比如水泥，本工程选择了天瑞集团生产的水泥，具有一定的品质保障，可以保证水化产物的正常生成，在选择矿物掺合料时，选取了粉煤灰，一方面是粉煤灰成分稳定，另一方面粉煤灰的三大效应可以改善混凝土的工作性、力学性能和耐久性且可以降低成本[5]。此外，从施工阶段进行把控，大体积混凝土不可避免会出现诸如表面蜂窝及其孔洞等现象。

3.2 大体积混凝土温度控制

大体积混凝土在进行施工前，依据规范，混凝土浇筑体内部及表面温差不应超过30℃。以本工程为例，结合前期工程测得的数据，先优化混凝土配合比设计，选择加入粉煤灰，在改善性能、降低成本的同时，并降低了混凝土的水化热；在浇筑之前，可以提前在底板中设置冷水系统，使混凝土水化初期不至于因温度过高而产生裂缝；依据GB/T 51028-2015《大体积混凝土温度测控技术规范》中混凝土浇筑体的里表温差不宜大于25℃，因此，要及时调整保温保湿措施。

4 大体积混凝土施工质量管理措施

4.1 质量保证措施

本工程项目属于大体积混凝土，因此，在进行浇筑时主要通过以下几种方法保证施工质量：①严格控制原材料质量，本工程选择水化热较低的普通硅酸盐水泥，同时掺入20%的粉煤灰作为胶凝材料，在减少水泥用量的同时提高经济性，同时严格控制混凝土内外温度差，依据规范不应超过25℃；②配合比优化设计，该部分已在前文详细介绍，此处不再赘述；③严格控制大体积混凝土常规问题，当混凝土表面出现蜂窝及孔洞时，在底板钢筋较密处使用同等级细石混凝土进行浇筑，减小孔洞产生[6]。

4.2 大体积混凝土成品保护措施

混凝土浇筑完成后，在达到初凝状态后对其进行强度测试，当抗压强度未达到1.2MPa时，不得在混凝土表面放置材料及其他仪器，且此时不允许调整偏位钢筋；当混凝土达到初凝状态且抗压强度满足高于1.2MPa 后，可依据最大承载力及限定位置进行材料堆放。

拆除模具时要遵循自上而下、从外到内的原则，且在拆模伊始必须经过负责人同意，随后依据规范进行拆除，主要在拆除过程中要注意对混凝土棱角的保护，以免损伤而导致强度下降。

4.3 混凝土评定

制作标准混凝土试块：在试验室将粗细骨料即普通碎石和河砂倒入混凝土搅拌机，干料搅拌30s，使材料充分均匀，随后先加入一半已经溶解过减水剂的水，搅拌90s，然后将剩下的水全部倒入搅拌机中搅拌180s，随后将拌合物倒出依据规范测试工作性，然后倒入100mm×100mm×100mm 的模具中插捣成型，同时成型100mm×100mm×400mm 的试块进行抗折强度测试，24h 后脱模，放入标准养护室（温度20℃，湿度98%）中养护28d。本工程以28d评定，但在试验室中增加3d和7d力学性能测试评定，其不同掺量、不同龄期下的力学性能见表4，其中抗压强度已经乘以换算系数0.93。

表4 大体积混凝土测试结果测试结果

4.4 大体积混凝土施工效果

当养护至相应龄期后，依据规范拆除模具，对大体积混凝土浇筑完成后的效果进行检查，结果如下：

（1）地下室底板大体积混凝土表面观感质量良好，表面无露筋、孔洞、蜂窝麻面、裂缝等现象，说明混凝土振捣效果较好，密实性提高。

（2）地下室底板混凝土顶面标高最大偏差为6mm；截面尺寸最大偏差为1.5mm，说明标高和截面尺寸控制良好，完全满足GB 50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定，符合验收要求。

（3）没有发现因施工造成的混凝土冷缝以及因温度编号导致的温度裂缝。

5 结语

综上所述，为保证大体积混凝土顺利施工以及保证其质量要求，需要材料供应商、设计、施工以及建设单位等多方配合，同时在施工过程中要严格遵守规范要求，避免因操作不规范而导致工程再次施工而造成的经济和人力损失。