浅析大体积混泥土施工控制

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摘要:笔者结合工实际， 论述了大体积混凝土配合比设计的原则、原材料的选择、施工方法的制定,以及所采取的控制措施。从实际浇筑效果看,该工程大体积混凝土在高温条件下的施工,混凝土的绝热温升、混凝土内外温差,均得到了有效控制，简要分析了大体积混泥土在施工时的控制方法，仅供参考。

关键词：电网建设；混泥土施工

中图分类号：TU7文献标识码： A 文章编号：

2007年，公司承建了1000kV晋东南～南阳～荆门输电线路工程汉江大跨越线路工程，工程全长2.956公里，线路单回路架设，跨越方式为：耐－直－直－耐；档距分布706m－1650m-600m。跨越铁塔全高181.8米，单基重量1100吨，是我公司历史上单基铁塔最高最重、导线直径、承台体积、技术难度最大的大跨越工程。工程基础采用灌注桩（群桩）加承台的结构型式。其中直线塔直线塔采用25桩承台基础，桩径1.2米，桩长25米，单个承台尺寸16.8×16.8×2.5米，体积达739m3，需一次浇筑成型，属于大体积混凝土浇灌。耐张塔采用12桩承台基础，桩径1米，桩长20米，承台11×8×2米。

一 大体积混泥土定义

大体积混凝土概念的提出是根据控制混凝土在施工期间的裂缝考虑的，广义的理解大体积混凝土为：只要混凝土的变形应力足以超出混凝土的极限抗拉强度而造成混凝土的开裂即可称为大体积混凝土，狭义的大体积混凝土理解为：当混凝土厚大到在施工期间其内外温度差足以造成混凝土产生裂缝，即可称为大体积混凝土，这类大体积混凝土一般以使混凝土施工、养护期间的内外温度差不超过25℃来控制，是应用较多、认识较为普遍的情况。依据上述定义，汉江大跨越工程中的直线跨越塔和耐张塔基础承台均为大体积混凝土。

二 大体积混凝土裂缝产生的主要原因

混凝土的裂缝主要分为两类：一是结构型裂缝，是由外荷载一起的应力不均造成的受力裂缝；二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，也就是由温度应力和混凝土的收缩引起的；而在施工过程中混凝土产生的裂缝，温度应力引起的裂缝是主要原因。

混凝土强度是随着混凝土内水泥水化热反应而增长的，水化热反应又是一个放热过程，大体积混凝土水泥用量较大，释放的热量也多，而混凝土又是热的不良导体，水泥的水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，内部温度的峰值可以达到45～60℃，而混凝土表面与自然环境接触则散热较快，使混凝土内外产生较大的温差，也就产生了温度应力。

当温度应力在混凝土凝结初期产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会导致混凝土裂缝的产生。

三大体积混凝土浇筑施工控制措施

为了预防混凝土产生裂缝，确保混凝土质量，需全面考虑大体积施工水化热引起的温度应力对混凝土的影响。因此必须对施工全过程进行有效控制，这种控制包括：一、选择合适的原材料：如选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥；选用中粗砂或粗砂，细度模数一般在 2.3～3.0 左右。石子粒径一般都要求采用连续级配的粗骨料来配制混凝土，应尽量选用粒径较大级配良好的石子。再是掺一定量粉煤灰外加剂可代替部分水泥，且能改善混凝土粘塑性。改善可泵性，降低混凝土水化热，改善后期强度。二、原材料的预降温措施：在气温较高时，为防止太阳的直接照射，在砂、石堆场搭设简易遮阳装置，必要时向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。三、合理安排混凝土浇筑时间。四、对大体积混凝土的养护和内部温度进行监控，测定浇筑后的混凝土表面温度和内部温度，通过技术措施将温差控制在设计要求的范围以内，当设计无具体要求时温差不宜超过 25℃。

根据上述原理与以往的施工经验，汉江大跨越工程承台大体积砼施工采用了以下技术：

1、选用低热的矿渣硅酸盐水泥。

2、砼双掺技术。按照试配结果内掺粉煤灰替代水泥和外掺缓凝型高效减水剂，减少水泥的用量，减少水泥用量，降低水化热量，延迟水化热的释放速度，改善混凝土的和易性，可以减缓浇灌速度和强度的增长速度，利于散热。

3、采用分层浇筑、分层振捣、二次振捣技术。

4、采取保温覆盖措施，避免发生急的温度梯度。

在1000KV汉江大跨越直线塔基础承台浇筑采取下列措施，确保大体积混凝土浇筑质量。

（1） 混凝土温升控制

1、大体积混凝土常用计算公式

混凝土的最大绝热温升：Th＝（W+KF）Q/CP(1-1)

式中：W－每立方米混凝土水泥用量

F－每立方米混凝土内活性掺合料用量

K－掺合料折减系数。粉煤灰取0.25～0.30

Q－每千克水泥水化热（ k j / kg），计算时按下表取值每千克水泥发热量（Q）

C－混凝土比热，计算时取0.97（kj / kg）P－混凝土密度，计算时取2400（kg / m3）

混凝土中心计算温度：T1(t)＝Tj+ Thξ(t)(1-2)

式中：Tj－混凝土浇筑温度(℃) ξ(t)－t龄期降温系数，查下表；

混凝土表面计算温度：

T2(t)＝Tq＋（4/H2）hˊ（H－hˊ）[T1(t) - Tq ](1-3)

式中：Tq－龄期t时的大气平均温度(℃)

H－混凝土的计算厚度（m）（H＝h＋2hˊ）

h－混凝土的实际厚度（m）

hˊ－混凝土的虚铺厚度（m）hˊ=K×λ/β

K为计算折减系数，一般取K=0.666

λ－混凝土的导热系数，一般计算时取2.33W/m.k

β－保温层的传热系数（W/m2.k），β＝1/(ΣδI/λI＋1/βq)

δI－为各种保温层的分层厚度（m）

λI－为各种导温层的导热系数，计算时参照下表取值

βq－为空气层的传热系数，计算时取23W/m2.k

2、实际计算

依据公式（1-1）、（1-2）和（1-3）可知，控制混凝土的浇筑温度（入模温度）是很重要的。

①混凝土拌合温度：Tc=∑（T×W×C）/∑（W×C） (1-4)

依据实验室提供的泵送C20混凝土配合比，选用矿渣水泥PS32.5。每立方米混凝土各材料用量：

水：水泥：砂：碎石：粉煤灰=180：260：700：1134：105

1000kV汉江大跨越承台基础浇筑时间在2007年4月中旬至5月初，室外平均气温为22～24℃，因此对骨料没有再采取特殊的降温措施；浇制用水为地下水，水温为14℃。

依公式(1-4)得混凝土拌合温度：Tc=55508/2601=21.3℃

由于采用开敞式搅拌机，采用泵送混凝土，混凝土出机温度：T0= Tc=21.3℃

混凝土浇筑温度（入模温度）

Tj= Tc+（Tq- Tc）（A1+ A2+ A3+…）=21.3+(24-21.3)(0.032+0.003×5)

=21.3℃

混凝土的3d和7d龄期时的绝热温升：

T3＝（260+0.3×105）×180/0.97×2400=22.5℃

T7＝（260+0.3×105）×256/0.97×2400=32.1℃