大体积混凝土施工：最佳实践

我国工程界一般认为当混凝土结构断面最小尺寸大于2m时，就称为大体积混凝土。随着高层、超高层建筑的大量建造，各种采用大体积混凝土的结构形式，特别是大体积混凝土基础，得到越来越多的应用。但大体积混凝土在施工阶段会因水泥水化热释放引起内外温差过大而产生裂缝。因此，控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，是防止混凝土出现有害温度裂缝的关键问题。这需要在大体积混凝土结构的设计、混凝土材料的选择、配合比设计、拌制、运输、浇筑、保温养护及施工过程中混凝土内部温度和温度应力的监测等环节，采取一系列的技术措施，预防大体积混凝土温度裂缝的产生。

我们将大体积混凝土温度裂缝控制措施分为设计措施、施工措施和监测措施3个方面。

1）设计措施

①大体积混凝土的强度等级宜在C20~C35范围内选用，利用60d甚至90d的后期强度。

②应优先采用水化热低的矿渣水泥配制大体积混凝土。配制混凝土所用水泥7d的水化热不大于25kJ/kg。

③粗骨料宜采用连续级配，采用5~40mm颗粒级配的石子。

④细骨料宜采用中砂，控制含泥量小于1.5%。

⑤使用掺合料（粉煤灰）及外加剂（减水剂、缓凝剂和膨胀剂）。

⑥大体积混凝土基础除应满足承载力和构造要求外，还应增配承受因水泥水化热引起的温度应力控制裂缝开展的钢筋，以构造钢筋来控制裂缝，配筋尽可能采用小直径、小间距。

⑦当基础设置于岩石地基上时，宜在混凝土垫层上设置滑动层，滑动层构造可采用一毡二油，在夏季施工时也可采用一毡一油。也有涂抹两道海藻酸钠隔离剂，以减小地基水平阻力系数，一般可减小至1~3kPa。当为软土地基时，可以优先考虑采用砂垫层处理。因为砂垫层可以减小地基对混凝土基础的约束作用。

⑧大体积混凝土工程施工前，应对施工阶段大体积混凝土浇筑块体的温度、温度应力及收缩力进行验算，确定施工阶段大体积混凝土浇筑块体的升温峰值，内外温差不超过25℃，制订温控施工的技术措施。

2）施工措施

①混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑。大体积混凝土结构多为厚大的桩基承台或基础底板等，整体性要求较高，往往不允许留施工缝，要求一次连续浇筑完毕。根据结构特点不同，可分为全面分层、分段分层、斜面分层等浇筑方案，如图4.41所示。

图4.41　大体积混凝土浇筑方案图

1—模板；2—新浇筑的混凝土

a.全面分层：当结构平面面积不大时，可将整个结构分为若干层进行浇筑，即第一层全部浇筑完毕后，再浇筑第二层，如此逐层连续浇筑，直至结束。为保证结构的整体性，要求次层混凝土在前层混凝土初凝前浇筑完毕。若结构平面面积为A（m2），浇筑分层厚为h（m），每小时浇筑量为Q（m3/h），混凝土从开始浇筑至初凝的延续时间为T（一般等于混凝土初凝时间减去运输时间，单位：h），为保证结构的整体性，则应满足：

b.分段分层：当结构平面面积较大时，全面分层已不适应，这时可采用分段分层浇筑方案。即将结构划分为若干段，每段又分为若干层，先浇筑第一段各层，然后浇筑第二段各层，如此逐层连续浇筑，直至结束。为保证结构的整体性，要求次段混凝土应在前段混凝土初凝前浇筑并与之捣实成整体。若结构的厚度为H（m）、宽度为b（m），分段长度为l（m），为保证结构的整体性，则应满足：

c.斜面分层：当结构的长度超过厚度的3倍时，可采用斜面分层的浇筑方案。这里，振捣工作应从浇筑层斜面下端开始，逐渐上移，且振捣器应与斜面垂直。(www.xing528.com)

混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定，当采用泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于600mm；当采用非泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于400mm。

分层连续浇筑或推移式连续浇筑，其层间的间隔时间应尽量缩短，必须在前层混凝土初凝之前，将其次层混凝土浇筑完毕。层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间。当层间间隔时间超过混凝土的初凝时间，层面应按施工缝处理。

②混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求，并应符合下列规定：

a.炎热季节浇筑大体积混凝土时，混凝土搅拌场站宜对砂、石骨料采取遮阳、降温措施。

b.当采用泵送混凝土施工时，混凝土的运输宜采用混凝土搅拌运输车，混凝土搅拌运输车的数量应满足混凝土连续浇筑的要求。

c.必要时采取预冷骨料（水冷法、气冷法等）和加冰搅拌等。

d.浇筑时间最好安排在低温季节或夜间，若在高温季节施工，则应采取减小混凝土温度回升的措施，譬如尽量缩短混凝土的运输时间、加快混凝土的入仓覆盖速度、缩短混凝土的暴晒时间、混凝土运输工具采取隔热遮阳措施等。对于泵送混凝土的输送管道，应全程覆盖并洒以冷水，以减少混凝土在泵送过程中吸收太阳的辐射热，最大限度地降低混凝土的入模温度。

③在混凝土浇筑过程中，应及时清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比一般较大，泌水现象也较严重，不及时消除，将会降低结构混凝土的质量。

④混凝土浇筑完毕后，应及时按量控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定：

a.保温养护措施，应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求。

b.保温养护的持续时间，应根据温度应力（包括混凝土收缩产生的应力）加以控制、确定，但不得少于15d，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行。

c.在保温养护过程中，应保持混凝土表面湿润。保温养护是大体积混凝土施工的关键环节，其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差值，以降低混凝土块体的自约束应力；其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受外约束应力的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。同时，在养护过程中保持良好的湿度和抗风条件，使混凝土在良好的环境下养护。施工人员需根据事先确定的温控指标要求来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。

⑤塑料膜、塑料泡沫板、喷水泥珍珠岩、挂双层草垫等可作为保温材料覆盖混凝土和模板，覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算，并可在混凝土终凝后，在板面做土围堰并灌水5~10cm深进行保温和养护。水的热容量大，比热容为4.1868kJ/（kg·℃），覆水层相当于在混凝土表面设置了恒温装置。在寒冷季节可搭设挡风保温棚，并在草袋上设置碘钨灯。

⑥土是良好的养护介质，应及时回填土。

⑦在大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等措施。

⑧采用二次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。当混凝土浇筑后即将凝固时，在适当时间内再振捣，可以增加混凝土的密实度，减少内部微裂缝。但必须掌握好二次振捣的时间间隔（以2h为宜），否则会破坏混凝土内部结构，起到相反结果。

⑨利用预埋的冷却水管通低温水以散热降温。混凝土浇筑后立即通水，以降低混凝土的最高温升。

3）监测措施

①大体积混凝土的温控施工中，除应进行水泥水化热的测定外，在混凝土浇筑过程中还应进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测。这些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况，以及所采用的施工技术措施的效果，为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。

②混凝土的浇筑温度系指混凝土振捣后位于混凝土上表面以下50~100mm深处的温度。混凝土浇筑温度的测试每工作班（8h）应不少于2次。大体积混凝土浇筑块体内外温差、降温速度及环境温度的测试一般在前期每2~4h测一次，后期每4~8h测一次。

③大体积混凝土浇筑块体温度监测点的布置，以能真实反映混凝土块体的内外温差、降温速度及环境温度为原则。