大体积混凝土的冬季施工方案
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摘 要:主要以东北某地区大型设备基础底板大体积混凝土冬季施工为例，制定大体积混凝土从施工前混凝土原材料的选择、配合比的确定、混凝土搅拌运输、浇筑温度的控制、混凝土的筑施工分层控制、振捣控制、保温养护、测温等过程控制的冬季施工方案。通过对基础底板大体积混凝土施工方案制定，能够防止底板大体积混凝土能够防止早期混凝土遭受冻害，控制温差，防止裂缝的目的。
关键词：大体积混凝土；冬季施工；控制
Abstract: This paper mainly take the large equipment foundation in winter construction of large volume concrete for example, formulation of large volume concrete from construction concrete raw material selection, mixture ratio determination, concrete mixing transport, temperature control, concrete pouring construction of hierarchical control, vibration control, maintenance, such as temperature measurement process control of the project construction in winter. Through to the massive foundation slab concrete construction scheme development, to prevent big volume concrete to prevent early concrete suffered damage, controlling the temperature difference, the purpose of crack resistance.
Key words: mass concrete; construction in winter; control
中图分类号：TV544+.91
一、工程概况
本工程位于东北某地区，该地区自然条件恶劣，冬季寒冷，冰冻期从11月至次年3月份，长达4个月，温度在零下2摄氏度至零下18摄氏度。底板采用钢筋混凝土结构，底板外径为87.400米，中心区设计厚度为1.00米，周边环形区设计厚度为1.20米，底板与其下方桩基础采用刚性锚固连接，混凝土强度等级为C50，浇筑量为7000m3。底板施工从当年的12月3日开始施工至次年的1月2日完成了混凝土的浇筑，环境温度平均在-10℃左右。
大体积混凝土是混凝土结构实物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土。结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂，施工技术要求高，水泥水化热较大，易使结构物产生温度变形。大体积混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。 冬季施工是根据当地多年气象资料统计，当室外平均气温连续5天稳定低于5摄氏度。综上所述，工程基础底板属大体积混凝土冬期施工。
二、大体积混凝土施工前准备
1.大体积混凝土原材料的选择
（1）水泥：是大体积混凝土的主要胶凝材料，为保证混凝土的强度，结合当地条件，选择了P.II 42.5水泥。
(2）矿粉：矿粉可减少水泥用量减少水泥用量约10%～15%，且水化放热量很少，从而减少了水化放热量，因此施工时混凝土的温升降低，可明显减少温度裂缝，这对大体积混凝土工程特别有利。为此方案中选择了S95矿粉为掺合料。
（3）混凝土外加剂：混凝土外加剂在现在混凝土应用技术中作用越来越大，成为名副其实的第五组份。混凝土外加剂掺量较低，且能明显改善混凝土拌合物的工作性和硬化性能。为此方案中选择了Sika Viscocrete 3301C高性能减水剂，减水率为20%-30%。
（4）粗细骨料：粗骨料选用5mm-25mm连续级配碎石，含泥量不大于1%；细骨料采用的是福建河砂，属中砂，含泥量不大于3%。
2.大体积混凝土施工配合比的确定
根据设计及规范要求，参照以往的储罐底板施工经验，冬季大体积混凝土坍落度控制在160-220mm。混凝土配合比采用工程实际使用的原材料和计算配合比进行试配，保证混凝土的绝热温升和工作性满足要求。每盘混凝土试配量不应小于20L；进行试拌，并调整砂率和外加剂掺量等使拌合物满足工作性要求，提出试拌配合比在试拌配合比的基础上，调整胶凝材料用量，提出不少于3个配合比进行试配。根据试件的试压强度和耐久性试验结果，选定设计配合比；应对选定的设计配合比进行生产适应性调整，确定施工配合比； 对采用搅拌运输车运输的混凝土，当运输时间可能较长时，试配时应控制混凝土坍落度经时损失值。经试验确定混凝土施工配合比见表2-1。
表2-1大体积混凝土配合比
3.混凝土的热工计算
(1)混凝土最高绝热温升计算：根据往年本地区的施工气候条件预计在施工期间环境温度为-10℃，大体积混凝土入模温度在+10℃左右。利用公式Tmax=T0+C/10+K/50计算混凝土最高绝热温升，式中T0为混凝土的入模温度；C为单位普通硅酸盐水泥用量，Kg/m3；K为矿粉用量，Kg/m3。底板采用的普通硅酸盐水泥，水泥用量为235 Kg/m3，矿粉用量为190 Kg/m3，Tmax=10 +235/10+190/50=39.65℃。
（2）混凝土保温层厚度计算：本工程计划使用塑料布+草帘被+帆布保温材料进行混凝土保温养护。利用公式λ1·（Ta-Tb）/δ=λ2（Tmax-Ta）/0.5H计算保温层厚度，其中，H为底板厚度；λ1为蓄热层导热系数，取0.08W/(m.c)；λ2为混凝土导热系数，取2.3W/(m.c)；Ta为混凝土表面温度，Ta= Tmax-ΔT（ΔT为控制温差）；Tb为施工时的平均气温，此处取值-10℃；δ为蓄热层厚度，m。δ= 0.5Hλ1·（Ta-Tb）/λ2（Tmax-Ta）=0.5×0.08(14.65+10)/(2.3×25)=0.017m。
（3）通过对混凝土最高绝热温升和保温材料的厚度计算，保温层采用塑料布+草帘被+帆布材料厚度保证在0.017m以上，在环境温度环境温度为-10℃，混凝土入模温度在+10℃左右的前提下，能够满足混凝土的内外温差控制在25℃以内，保证混凝土的表面温度不受冻害。
三、施工过程控制
1.严把材料质量关
对进场的各种原材料进场全部按标准进行严格检查，进场原材料的质量证明文件必须齐全，要求的规格性能必须符合试验配合比的要求，经检查确认无误后。按照规范要求对原材料全部按照标准进行严格复试，经复试合格后，方可进行使用，不合格的原材料严禁入场。
（1）水泥：进场时应对其品种、级别、散装仓号、出厂日期等进行检查，并应对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验，其质量必须符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175。当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月时，应进行复验，并按复验结果使用。钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构中，严禁使用含氯化物的水泥。 检查数量：按同一生产厂家、同一等级、同一品种、同一批号且连续进场的水泥散装不超过500t为一批，每批抽样不少于一次。检验方法：检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。