大体积混凝土一次整体浇筑技术

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摘要：随着高层建筑与大型设备基础日益增多，大体积混凝土的应用也日益广泛。大体积混凝土浇筑处理不好，常常导致混凝土产生表面裂缝和贯穿性裂缝，影响结构的整体性、耐久性和防水抗渗性。本文结合工程实例对大体积混凝土一次整体浇筑技术进行探讨。

关键词：大体积混凝土；整体浇筑；收缩裂缝

Abstract: with the high-rise building and large equipment foundation is growing and the application of mass concrete are also increasingly widely. Mass concrete casting processes is not good, often leading to produce concrete surface crack and penetrating crack affect the structure of integrity, durability and waterproof penetration-proof quality. Combining with the project examples of mass concrete casting a whole technology were discussed.

Keywords: mass concrete; Integral casting; Shrinkage crack

中图分类号：TV544+.91 文献标识码：A 文章编号：

随着我国经济的迅速发展，人们的物质生活水平有了很大程度的提升，各种大型的建筑物日益兴建，而在大型建筑施工中，混凝土往往一次浇筑量非常的大，这种一次性浇筑混凝土非常大的施工往往在混凝土表面很容易出现裂缝，裂缝的出现将会导致很严重的后果。因此如何在大体积混凝土浇筑施工过程中避免裂缝的出现显的尤为重要。本文主要就大体积混凝土浇筑施工过程中产生裂缝的原因进行了分析，针对裂缝产生的原因提出了一些避免产生裂缝的措施。

一、工程概况

某综合楼工程，地下1层，地上21层，其中裙房4层，总建筑面积61300m2，地下建筑面积13650m2。其中主楼的基础底板厚2m，沉降后浇带长46m，宽36m，基坑中间由四座客梯和一座消防电梯及一只集水坑组成一个大坑，共计混凝土浇筑量约3500m3。混凝土设计强度等级为C35，抗渗等级为P6，施工坍落度要求为(120±20)mm，采用45d后期强度评定。大体积混凝土由于水泥水化热散发缓慢，在混凝土中心形成热量积聚，造成内外温差、内部温差、温度陡降和干缩等，易导致混凝土开裂。为了控制结构裂缝，常用的做法有设置永久性施工缝、在混凝土中掺入膨胀剂或在混凝土中预设冷却水管等措施。本工程混凝土采用添加膨胀剂的方式，不设施工缝，也不采用预设冷却水管措施。为了保证主楼底板良好的受力性能和整体性，设计要求一次性连续浇筑混凝土。

二、大体积混凝土配合比设计与计算

1、原材料的选择

根据质量第一、货源稳定和供应能力强的原则，对各种原材料进行筛选，并确定了原材料供应商，配合比设计材料组合及控制指标见表1。

2、设计配合比

(1)试配强度：根据商品混凝土生产实践经验，盯取5MPa，fcu,o≥fcu,k+1.645=43.3MPa，C35混凝土45d后期评定强度的试配强度确定为43．3MPa。

(2)掺和料取代率：为了减少水泥用量，降低混凝土水化热，延缓混凝土中心出现温度峰值的时间，并提高混凝土后期强度，我们采用矿粉和粉煤灰双掺法。矿粉取代水泥率选择20～50％，粉煤灰取代水泥率选择15~60％，超量系数取1.4，进行正交试验设计。

(3)配合比确定：经过系列配合比强度试验、膨胀剂专项试验、泵送减水剂专项试验后，综合考虑强度、抗渗性、耐久性及工作性能等多种因素，结合相关专家评审结论，最终确定底板混凝土配合比，见表2。

3、混凝土浇筑块体的内外温差计算

(1)每立方米混凝土中胶凝材料，按水化热折算成水泥的用量：

Wh=We+Wf =215+33+0.5×95+0.2×105=316.5 kg/m3

式中：Wh――每立方米混凝土中水泥折算用量(kg／m3)；

We――每立方米混凝土中水泥和膨胀剂实际用量之和(kg／m )；

Wf――每立方米混凝土中粉煤灰或矿粉的实际用量(kg／m )；

K――粉煤灰和矿粉的水化热折减系数。

(2)混凝土的出机温度：

To=CiTi/Ci Wi=[0.9（415×35+730×30+1005×30）+4.2×25（173+6）]/ [4.2[（173+6）+0.9（415+730+1005）]=29.3℃

式中：To--混凝土的出机温度(℃)；Ci--分别为水泥、各种矿物外加剂、砂、石、水的比热(kJ／kg・K)，对水泥、各种矿物外加剂、砂、石一般取为0.9(kJ／kg・K)，水的比热取为4．2(kJ／kg・K)；Wi――分别为每立方米混凝土中水泥、各种矿物外加剂、砂、石、水的实际干重量(kg／m)；Ti――分别为水泥、各种矿物外加剂、砂、石、水的入罐温度(℃)。

( 3)混凝土的浇筑温度计算：

Tj=To+To'=22℃+1℃=23℃

式中：Ti―混凝土浇筑温度(℃)；To'――混凝土运输、泵送、浇筑时段的温度补偿值(℃)。

(4)混凝土最大绝热温升值计算：

Tr=WhQo/cp=316.5×350/（0.95×2380）=49℃

式中：Tr--混凝土最大绝热温升值(℃)；Wh--每立方米混凝土中的水泥用量(kg／m3)；Qo--每千克水泥水化热总量(kJ／kg)；C--混凝土的比热[kJ／(kg・K)] ；p--混凝土的密度(kg／m3)。

(5)混凝土内部实际最高温度计算：

Tmax=Tj+Tr=30.3℃+0.65x49℃=62℃

式中：0.65按板厚2m时Tl/Tmax与龄期t曲线得。 Tmax--混凝土内部最高温度(℃)；ξ--与水化热龄期、结构厚度、浇筑温度等有关的系数。

(6)混凝土保温层厚度的计算：本工程拟采用混凝土表面铺一层不透风的薄膜，上面覆盖草袋的保温措施，草袋厚度计算如下：

ξ=[0.5h(Tb+Ta)/[Tmax-Tb]=[0.5x 1.9x0.14x(62-25-30)x2.0]／[2.3x(62-37)]

=0.032m

式中：ξ――保温材料的厚度(m)；h――混凝土结构的厚度(m)；λ--保温材料的导热系数[W/（m・k）]；λc――混凝土的导热系数fw／(m・K)]，可取2．3W／(m・K)；Tb--混凝土表面温度(℃)，可按Tb=Tmax25取值；Ta--混凝土达到Tmax(浇筑2～5d后)的大气平均温度(℃)；a--传热修正系数。

设计要求：此配比按混凝土内外温差为25~C设计，施工单位必须确保保温层厚度≥0．032m才能保证混凝土内外温差≤25℃。

三、大体积混凝土整体浇筑施工技术

从以上计算结果可以看出，采用上述配合比设计的混凝土 只要在施工过程中严格按施工规范组织施工，并切实控制好施 工过程中的质量，就可以最大限度控制温度裂缝，具体施工技术要点如下：

1、施工准备

考虑到混凝土夏季施工，日平均气温已经达到30~C。为了控 制混凝土的出机温度，我们做了充分的准备工作：

1.1原材料储备量

所有粉料料仓、外加剂桶仓、骨料料场在开盘前12h全部备满。其他小方量工程全部推迟到主楼底板大体积混凝土施工完 毕后施工，确保各种原材料能连续供应。

1.2原材料温度控制

(1)与各种原材料供应商进行充分协商与沟通，避免刚出炉的高温粉料入厂，同时要求进料时问为20：00到第2天上午10-00，避免原材料在运输过程中由于太阳暴晒而升温。

(2)粗骨料场装多个多向洒水器，开盘前2h开始持续洒水，直到施工完毕。洒水覆盖面覆盖整个粗骨料场。

(3)往蓄水池中加入冰块。由专人负责看管蓄水池中冰块融化情况，定时测量入机水温，调整蓄水池中冰块的加入量。同时注意蓄水池中的水位不能太低，以免溶化变小的冰块直接冲入搅拌机中。

2、混凝土性能试验

根据所确定的配合比，我们对混凝土拌合物的各个主要物理性能进行了试验，所有试验均按照国际及行业相关的标准进行。

(1)混凝土拌合物凝结时间和坍落度损失试验。我们根据理论配合比做了混凝土拌合物的凝结时间和坍落度损失试验，试验结果见图1，图2。

图1凝结时间实验曲线图 图2 坍落度损失实验曲线图

由图可以看出，混凝土的初凝时间为12：15时，终凝时间为15：30时。该初凝时间完全可以保证施工作业面的覆盖(下层混凝土初凝前上层混凝土浇筑完毕)。另外，2h不到10％的坍落度损失率给泵送施工提供了极大的方便。

(2)混凝土可泵性试验。为确保混凝土在实际应用时泵送顺利，我们对该拌合物进行了压力泌水试验，泌水值在80～100ml，证明该混凝土具有良好的可泵性，实际施工性能良好。

3、大体积混凝土浇筑施工

主楼基础浇筑工程于7月5日开始，历时49h，于7月7日结束。平均每小时浇筑混凝土70m3，完成混凝土方量3500m3。混凝土浇捣原则是：实行连续浇捣，采用平面分条，斜面分层，薄层浇捣，自然流畅，循序推进，一次到顶的连续浇捣方式。派专门的技术人员对工程的施工情况进行24h轮班跟踪监督，发现有不规范施工现象时(如过振)及时汇报，并要求施工人员立即整改，确保施工质量。

4、混凝土养护

混凝土养护采用“两层麻袋+一层塑料薄膜+两层麻袋”进行保温，麻袋叠缝骑马铺放，覆盖严密。下面两层麻袋在加盖塑料薄膜前洒水浇湿，上面两层麻袋保持干燥。混凝土内外温差不大于25℃，降温幅度控制在2～3℃／h。

四、大体积混凝土温度裂缝控制与监测

1、温度测量

(1)混凝土出机温度。通过对各种原材料的入机温度控制，混凝土的出机温度最高值是29.1，完全符合设计出机温度要求。

(2)混凝土中心温度。工程共布置6个测温点，每个测温点设深孔和浅孔两个测温计。深孔温度计距底部500cm，浅孔温度计距底部1000cm。温度测量结果见图3。

图3 混凝土中心温度变化曲线

(3)混凝土内外温差。测量混凝土表面温度频率和测量混凝土内部温度频率一致，混凝土内外温差最大值为23．6℃。符合工程设计要求。

2、混凝土力学性能检测控制

混凝土抗压试块(标准养护)留样32组，28d强度最低值为37.MPa，最大值为43．6MPa，平均值为40．1MPa；45d强度最低值为40.MPa，最大值为46．3MPa，平均值为43．8MPa。混凝土抗渗试块留样5组，抗渗等级全部大于P8。

3、施工效果评价

本地下室工程大体积混凝土浇捣至今已经有接近两年的时间，经过长时间的观察，没有发现大的裂缝现象，工程质量良好，现已顺利通过验收，获得了业主的好评。

五、结束语

综上所述，本工程大体积混凝土中采用矿粉和粉煤灰双掺法不仅降低了水泥的单方用量，从而降低混凝土的绝对温升，同时还可以改善混凝土的和易性，提高混凝土的工作性能。通过实践可以看出，在环境温度不能改变的客观条件下，降低混凝土原材料温度特别是拌和用水的温度是降低混凝土入模温度的有效途径。

参考文献

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[3]王铁梦．工程结构裂缝控制．中国建筑工业出版社，1997，08．

[4]肖备，等．泵送混凝土墙体裂缝原因与预防．施工技术，2001(4)．

[5]李国胜．建筑结构裂缝及加固疑难问题的处理一附实例．中国建筑工业 出版社，2006．

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