大体积混凝土施工探讨与浅析
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大体积混凝土施工探讨与浅析
李增卫 周成帅
摘要：日常建设中，经常会遇到大体积混凝土的施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它的主要特点是体积大，一般实体厚度最小尺寸往往都大于1m，由于其体积大、表面小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快，当内外温差较大时，混凝土会产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用，给混凝土施工带来很大的难度。要想解决这些问题，必须从根本上分析大体积混凝土的特性，找出问题的症结，以保证施工的质量。
关键词：大体积混凝土，施工，养护，裂缝控制
一、大体积混凝土的概念。
目前，大体积混凝土国内尚无明确的定义，国外的定义也不尽相同。日本建筑学会标准（JASS5）规定“结构断面最小厚度在80cm以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25·C的混凝土”。美国混凝土学会（ACI）规定：“任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂”。
我国有的规范认为，当基础边长大于20m，厚度大于1m，体积大于400m3时称为大体积混凝土。一般认为当基础尺寸大到必须采取措施，妥善处理所发生的温差，合理解决变形变化所引起的应力，力图控制裂缝发展到最小程度，这种混凝土才称得上大体积混凝土。
总之，大体积混凝土的定义有的按规范要求定义，有的要根据规范和实际结合起来定义。
二、大体积混凝土浇筑方案，大体积混凝土浇筑应优选用低水化热水泥，比如：粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥等。矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等。因为这些水泥具有凝结硬化慢、早期强度低，后期强度增长较快，水化热低，耐热性较好等特点。 在浇筑方式上，大体积混凝土的浇筑应根据设计要求，在保证结构的整体性和施工的连续性，结构形式及大小，配筋的疏密，混凝土的级配，供应等具体情况确定浇筑方式；当采用分层浇筑时，应保证在下层混凝土初凝前将上层混凝土浇筑完毕。分层浇筑法有三种，全面分层法、分段分层法、斜面分层法等三种方式，正常施工时大多采用第三种。
①全面分层法
在整个模板范围内，将结构分成若干个厚度相等的浇筑层，浇筑区面积即为基础平面面积，浇筑混凝土时从短边开始，沿长边方向进行浇筑，要求在浇筑过程中，第二层混凝土浇筑要在第一层混凝土初凝前完成。这种施工方案适用于结构的平面尺寸不很大的工程。浇捣作业可从短边开始，沿长边推进。如作业面较大时也可分为两段同时浇筑，从中间向两端展开或从两端向中央推进。这种浇筑方式在实际施工中很少使用，因为操作强度较大。
②分段分层法
当采用全面分层法方案浇筑强度很大，现场混凝土搅拌机,运输和振捣设备不能够满足要求时，可以采用分段分层方案。分段分层法适合于结构厚度不大而面积和长度较大的结构。浇筑混凝土时沿结构长边方向分成若干段，浇筑从底层开始，当第一层混凝土浇筑完一段长度后，回头浇筑第二层，第二层浇筑完后浇筑第三层，如此向前推进。但都要在前一层混凝土初凝前完成后一层混凝土的浇筑。这种浇筑方式在实际施工中也很少使用，因为这种方式施工较浪工。
③斜面分层法
斜面分层法适合长度和高度较大的结构。混凝土一次浇筑到顶，由于混凝土自然流淌而形成斜面，混凝土振捣工作从浇筑层下端开始逐渐上移。这种施工方式在实际操作中使用较多，因为混凝土本身就具有流动性，利用混凝土本身的特性，进行斜面分层法浇筑，既不浪工时，又不增加工作强度。
三、大体积混凝土的振捣
①应该采取振捣棒振捣
②浇筑混凝土分层厚度
浇筑混凝土的分层厚度决定于振动器的振动棒长度和振动力大小，也应考虑混凝土作业量大小和可能浇筑的工作量多少，常规投料厚度以200～300mm为宜。
③ 在振捣界限前进行二次振捣
在振捣界限以前应该进行二次振捣，排除混凝土因泌水在粗集料和水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土和钢筋握裹力，防止因为混凝土沉落而形成的空隙，减少内部微裂。增加混凝土密实度，使混凝土抗压强度提高，从而提高抗裂性。
四、大体积混凝土养护
① 养护方法分保温和保湿法两种，一般联合使用
在混凝土浇筑完成后12小时内在混凝土表面覆盖保温材料（如草帘、稻草、麦秆等）减少混凝土表面温度损失，降低内外温差，减少由于温度应力引起的开裂，同时在混凝土表面定时浇水保持一定的湿度使混凝土能进一步完成水化。我们在施工操作时，主要是用稻草和麦秆等作为混凝土表面覆盖保温材料。
②养护时间
为了新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件，防止早期干缩而产生裂缝，大体积混凝土在浇筑完后12小时内应进行覆盖和浇水养护且养护期要达到一定时间。普通硅酸盐水泥拌制的混凝土不少于14天，矿渣和火山灰水泥拌制的混凝土养护时间不得少于21天。
五、大体积混凝土裂缝控制
大体积混凝土浇筑时，由于混凝土凝结过程中水泥的水化反应会释放出大量的水化热，引起混凝土内外温差过大，极易使混凝土体产生裂缝。水化热是水泥遇水产生特有的化学反应，它使混凝土在硬化过程中升温而影响混凝土的各项技术性能。为减少大体积混凝土裂缝的发生，应该从原材料、设计和施工等方面采取措施。如：施工时及时用导管导热，掺加缓凝剂等。
①原材料和配合比 (1)配制大体积工程用混凝土时应该优先选用低水化热的矿渣水泥，并且应该掺加适量减水剂,缓凝剂。 (2)在保证混凝土强度前提下，适当降低水灰比，减少水泥用量。 (3)科学的调整好水灰比，尽量降低单位体积混凝土拌和物的用水量。 (4)控制粗细骨料含泥量，粗骨料含泥量不大于1％，细骨料含泥量不大于3％。
(5)用水控制。凡是能饮用的自来水和清洁的天然水都能用来拌制和养护混凝土，但应符合国家的标准《混凝土拌和用水标准》（JGJ63-89）中的有关规定。
② 施工控制措施
(1)降低混凝土入模温度，控制混凝土内外温差，一般控制在25度以内，当设计有要求时按要求控制。可采取降低拌和水温度的办法（采用地下水或拌和水中加入冰屑等），骨料用水冲洗降温，避免暴晒。在实际操作中一般都是用地下水。
(2)及时覆盖保温保湿材料。
(3)预埋冷却水管，通入循环水将混凝土内部热量带走，避免产生温度应力。
(4)防止拌合物出现泌水现象，在混凝土浇筑完成后，存在泌水应及时排除，并进行二次振捣。
(5)有条件时，在混凝土表层适当地布设钢筋网片，以便有效地控制混凝土由于收缩产生的干裂。
③设计控制措施
(1)增设滑动层。为减小温度应力，防止裂缝，宜在大体积混凝土结构的底面设置滑动层。特别是当结构在坚实的基岩和老混凝土基层上时，外约束力很大，如在基础底面全部或部分设置滑动层，将使温度应力大为减小。 (2)合理分块分缝。合理分块分缝，既可减小温度应力，又可以增加散热面，降低混凝土内部温度，分块分缝可根据不同情况采用伸缩缝、施工缝或后浇带，多层和高层建筑需设置后浇带和沉降缝。 (3)构造钢筋适当。钢筋对混凝土抗裂影响不大，但可以起到减少混凝土收缩，限制裂缝扩大。对于大体积混凝土结构，应适当配置抗拉的温度构造钢筋。 大体积混凝土施工是工程施工的难点之一，且对后续工程质量影响很大。如何保证大体积混凝土的施工质量是保证整个工程质量的关键（一般大体积混凝土多属于基础工程）。只要广大设计、施工等工程技术人员提高认识，注意采取一定的工艺及技术措施，大体积混凝土的施工质量是完全能得到保证的。
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