探究工程施工中大体积混凝土的施工质量控制

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摘 要：随着经济的不断发展，在建筑工程建设中大截面、高强度的框架柱和外墙构件也屡见不鲜。这就要求我们要不断地、全面地提高对大体积混凝土的认识，以利于施工质量控制。本文主要阐述了在工程建设中大体积混凝土的生产及施工中的注意事项和误区，并提出了混凝土施工的质量控制措施。

关键词：工程建设；大体积混凝土；质量控制

中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：

1 大体积混凝土效应

1．1 温升效应

在大体积筏基施工中，特别是一次性浇注量较大的基础底板工程分层浇注施工过程中，在浇注第二层时，第一层混凝土由于水化放热已经升温(在不采取特殊配比等措施的情况下，C30 以上混凝土5 h 至少可升温5 ℃) ，这使得实体混凝土的凝结时间比预测值大为缩短。所以，在进行类似底板施工组织时，必须主动考虑温升效应等可变因素。

1．2 蒸发效应

混凝土浇注后，在水化热作用下水分快速蒸发，造成混凝土构件表面失水收缩产生表面应力，增加了表面裂缝风险。因自由水迅速流失，构件表面养护、水化不充分造成表面疏松层，影响混凝土的抗碳化性能。

2 大体积混凝土施工控制措施

现行规范除了要求在结构设计上采取措施外，还规定混凝土中心与表面温差控制在25 ℃内，混凝土表面与环境温差控制在15 ℃内，并且提出了对混凝土养护的要求。从实际施工情况来看，上述要求是不够充分的，还应采取以下措施。

2．1 混凝土设计生产

一般做法是: 为了降低水化热，在条件允许的情况下尽量选用水化热低的水泥，配制混凝土时宜掺加粉煤灰、矿渣粉或沸石粉等活性掺合料，以延缓混凝土胶凝材料的水化速率，降低绝热温峰，必要时可以通过外加剂配方调配来控制混凝土的凝结时间。混凝土28 d 设计强度不宜高于图纸要求强度标准值的120%。严格控制砂石的细度和含泥量，石子的含泥量须≯1%，砂细度模数≮2．4，含泥量≯3%。混凝土搅拌站必须具备大宗混凝土连续生产所需的原料储备能力，以使原材料进场后有充足的时间进行检验和均化，保证混凝土连续供应的稳定性。个人认为，夏季采用低温深井自来水，同时有效遮蔽骨料和粉料气力倒库，是比较有效的混凝土降温方法。虽然水的比热高，用低温水可有效降低混凝土的入模温度，但非特殊情况下不推荐使用冰水拌制混凝土，一是因为冰水拌制混凝土控制难度大，容易造成混凝土工作性鉴定失准; 二是制作刨冰需要大型制冷设备，可操作性不强。大体积基础混凝土冬季生产时，可在与施工方沟通并采取有效防冻措施的前提下，对骨料和拌和水可不加热，以混凝土出机均匀无冻块、正温运输浇注为标准。

2．2 混凝土运输和施工

混凝土从出机到浇注完毕应控制在120 min 以内。夏季混凝土入模温度不宜高于27 ℃，大体积基础混凝土冬季施工入模温度可控制在5 ℃甚至更低，因为水泥水化蓄积在混凝土中的热量足以保证混凝土不受冻以及负温环境下的物理性能发展。混凝土入模坍落度应根据规范要求、泵送和施工工序时间安排综合确定，一般≯180 mm。对于预拌混凝土，泵送前必须在罐车内高速搅拌30 ～ 50 s，以保证混凝土的均匀性。大体积混凝土底板施工前，必须正确评估运送量及浇捣速度，正确计算混凝土输出量，以保证混凝土浇注的衔接时间，特别是分层浇注时，更应特别注意两层衔接必须在混凝土初凝前完成。分层浇注还应注意在上层混凝土振捣时，应将振动棒插入下层混凝土表面之下50 mm 左右，以消除分层界面。浇捣时，按规范控制混凝土自由倾落，否则应采用串筒、溜槽，以保证混凝土不致因高空抛落被钢筋分散。振捣时，振动棒应快插慢拔，插点布置均匀排列，逐点移动，按顺序进行，不应遗漏，布点间距以30 ～ 40 cm 为宜，或根据振捣棒作用半径经实际操作验证确定。对于特大型大体积混凝土，如大型设备基础，可以事先在混凝土中预埋永久性冷却水管，用循环水降低混凝土内部温度，同时可与设计洽商，在混凝土中填充毛石。对于大体积混凝土竖向构件( 如高强度等级的独立柱) ，冬季施工宜采用复合加强木模板或竹胶板，不宜使用钢模。特殊情况下使用钢模时，必须用聚苯板将钢模外表面填充覆盖严密，并采取有效的防风措施。

2．3 拆模和养护

大体积混凝土基础浇注周期较长，施工过程中应兼顾前方浇注和后方的抹面、拉毛、养护处理，以免错过后期处理的时机。在混凝土失塑后、初凝之前，至少进行两次表面的抹压，用木抹子反复抹压密实，消除最先出现的表面裂缝。不推荐使用二次振捣法控制表面的塑性裂缝。在冬期施工的条件下，混凝土抹压密实后应及时覆盖塑料薄膜，然后覆盖保温材料( 岩棉被、草帘等) 。常温施工时，可覆盖塑料薄膜及保温材料，也可在混凝土初凝后立即水雾养护或终凝后蓄水养护，并按施工规范的规定测定混凝土表面和内部温度，必要时采取特殊的保温措施，保证温度梯度稳定。大体积混凝土竖向构件拆模后的养护措施越及时，对混凝土构件越有利。

其原因是由于水泥矿物组分和细度的改进，造成水泥水化速率大幅度提前。个别案例显示，高强大体积混凝土浇注后一天即达温峰，大部分大体积混凝土构件拆模时即使未达到最大中心温度，混凝土的水化温升已经达到很高的水平，混凝土内的水分更容易散失。如果伴随冬季低温低湿大风环境，混凝土表面温度在瞬间急剧下降，后果轻则出现塑性收缩、表面裂缝，混凝土表层硬度不够，重则出现结构性裂缝，造成质量事故。具体做法应为: 对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，养护时间不得少于7 d，对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土，不得少于14 d。在冬期施工条件下，保温保水层应在混凝土表面冷却到5 ℃以下时才能拆除。在常温条件下，应在混凝土表面与外界温差≯15 ℃时才能拆除。混凝土保温覆盖拆除后，湿养护必须继续进行。

3 大体积混凝土施工的注意事项和误区

(1) 大量使用掺合料以及调配外加剂的缓凝功能，能够将混凝土中胶凝材料的水化反应过程拉长，延缓达到绝热温峰的时间，给水化热散发提供相对较长的时间，使得绝热温峰绝对值降低。但不能降低水泥的单位放热量。这可以理解为水化总热量Q对水化时间t 和混凝土温度T 两个变量的积分。

(2) 底板施工时，一般混凝土均掺膨胀剂以达到补偿收缩和抗渗的目的，目前UEA、AEA 等钙矾石系列的膨胀剂应用比较广泛。但其掺量必须根据产品说明、混凝土用途来确定。实际上目前主流的膨胀剂就是一种特殊矿物组成的水泥，且早期放热量和放热速度也高于普通水泥。所以，在计算水化热时必须将膨胀剂考虑进去。

(3) 一些规范和文献中推荐使用矿渣水泥，以降低水化热。但随着近几年磨细矿渣粉作为混凝土掺合料的广泛使用及相关国家标准的实施，在大体积混凝土中使用矿渣水泥已经没有必要。因为预拌混凝土企业完全可以在混凝土配比设计时用矿渣粉取代水泥，或者说是将在水泥厂加入的那部分矿渣粉移到混凝土生产时再加入。而且将矿渣粉作为单一组分掺加，更有利于生产控制。目前，施工单位和混凝土生产单位应将注意力集中到水泥有效组分与矿物混合材比例上，正确掌握熟料用量和矿物粉料总量，从配比选配阶段控制混凝土水化热。

(4) 高强混凝土应用越来越广泛。但由高强混凝土水泥用量大带来的大体积混凝土效应，仍未引起足够的重视。

4 结论

4．1 是否采取大体积混凝土施工控制措施，不应片面地以构件尺寸为界定原则。

4．2 对大体积混凝土的认识和界定必须全面，其质量控制原则是: 凡是能产生大体积混凝土效应的混凝土构件均应视为大体积混凝土，施工时应按大体积混凝土来对待。

4．3 大体积混凝土结构的施工技术和施工组织都比较复杂，施工时应十分慎重，否则会造成结构永久缺陷。组织大体积混凝土结构施工，在模板、钢筋和混凝土工程方面有许多技术问题需逐个解决。