劉曄

（中國水利水電第八工程局有限公司，長沙410000）

1 引言

大體積混凝土施工技術(shù)在建筑工程中取得廣泛應(yīng)用，但施工控制難度高，易出現(xiàn)質(zhì)量問題，如由于溫度控制不合理而產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受損、力學(xué)性能降低。 因此，深入研究大體積混凝土施工技術(shù)具有重要意義，確定施工方法和控制措施，建設(shè)質(zhì)量可靠的大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

2 工程概況

某燃?xì)怆娬究偨ㄖ娣e13 萬m2，地上建筑面積10 萬m2，地下建筑面積3 萬m2。 地上建筑采用L 形筏板基礎(chǔ)，長99 m、寬28.8 m，混凝土強(qiáng)度等級為C30，防水等級為P8，混凝土用量為5 377 m3，屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)。 澆筑分兩次完成，設(shè)備采用2 臺地泵和1 臺汽車泵。

3 大體積混凝土的原材料及配合比

1）水泥：強(qiáng)度等級為42.5 的普通硅酸鹽水泥，進(jìn)場時進(jìn)行檢驗(yàn)和適配，安定性、強(qiáng)度、耐久性均要達(dá)到要求。

2）粉煤灰：電廠的Ⅱ級粉煤灰，對水泥無不良反應(yīng)，SO2含量＜3%，SiO2含量＞40%， 燒失量＜8%， 摻量為水泥用量的30%。 通過粉煤灰的應(yīng)用，可降低水泥用量，減弱水泥水化熱作用，減少大體積混凝土的溫差裂縫，同時可促進(jìn)后期強(qiáng)度的提高以及降低泌水率[1]。

3）粗骨料：按連續(xù)級配或合理的摻配比例使用碎石或卵石，級配以5～31.5 mm 為宜，最大粒徑不可超過鋼筋最小凈距的3/4，若采用碎石，則最大粒徑不超過30 mm。粗骨料的含泥量需控制在1%以內(nèi)，不含有機(jī)雜質(zhì)。

4）細(xì)骨料：黑河中砂，細(xì)度模量為2.3～2.6，含石率＜8%，含泥量不超過3%。

5）外加劑：初凝時間為10～12 h、終凝時間為14～16 h 的HS-Ⅱ和STYUI 微膨脹劑， 利用復(fù)合性能良好的外加劑提升大體積混凝土的性能。

6）配合比：根據(jù)60 d 強(qiáng)度設(shè)計混凝土的配合比，秉承質(zhì)量可靠、結(jié)構(gòu)完整的原則，盡可能減少水泥用量。水灰比＜0.6，砂率0.4～0.45，以摻加減水劑或調(diào)整砂率的方法控制坍落度。 以強(qiáng)度等級為C40 的大體積混凝土為例，配合比設(shè)計如表1 所示。

表1 C40大體積混凝土配合比

4 大體積混凝土施工準(zhǔn)備

（1）在基坑邊布置泵機(jī)，檢驗(yàn)泵送設(shè)備的性能。 （2）所有混凝土運(yùn)輸車均要掛設(shè)標(biāo)識牌， 注明強(qiáng)度等級等混凝土相關(guān)信息。車輛運(yùn)輸能力強(qiáng)，數(shù)量充足，保證混凝土供應(yīng)的及時性。 （3）混凝土澆筑前，由專員進(jìn)行場內(nèi)外交通疏導(dǎo)，減小外界對現(xiàn)場施工的影響。 （4）每臺泵機(jī)均有1 臺攪拌車等候卸料，以免因供料不足而導(dǎo)致施工進(jìn)程中斷。 （5）裝料前，清理混凝土運(yùn)輸車的料斗，不可存在積水和雜物。 裝車后，司機(jī)規(guī)范駕駛車輛，在不影響混凝土性能的前提下盡快將混凝土運(yùn)送到場。 根據(jù)大體積混凝土隨拌隨用的要求，運(yùn)送至施工現(xiàn)場的時間需在1 h 以內(nèi)。運(yùn)輸工作人員與當(dāng)?shù)亟煌ㄖ笓]部門溝通，創(chuàng)設(shè)良好的運(yùn)輸條件[2]。

5 大體積混凝土施工技術(shù)

5.1 溫度計算

大體積混凝土溫度超出許可范圍時，易引起裂縫，因此，需要進(jìn)行溫度計算，以計算結(jié)果為準(zhǔn)，在施工期間采取控溫措施。大體積混凝土澆筑溫度Tj的計算方法如下：

式中，Ti為混凝土出罐溫度， 取20.8 ℃；Tq為室外平均氣溫，取30 ℃；A1為混凝土裝卸溫度損失系數(shù)， 共裝卸3 次， 每次取0.032， 則A1＝0.096；A2為混凝土運(yùn)輸時溫度損失系數(shù)，A2＝θτ1（θ 為熱損失值，取0.004 2；τ1為運(yùn)輸時間，取30 min），則A2＝0.126；A3為混凝土澆搗時溫度損失系數(shù)，A3＝0.003τ2（τ2為澆搗時間，取20min），則A3＝0.06。 ΣA=A1+A2+A3＝0.282，則：Tj＝30.1℃。

5.2 大體積混凝土澆筑

以分層分段的方式澆筑燃?xì)怆娬净A(chǔ)大體積混凝土， 分層厚度為600～1 000 mm，每層寬度為1.0 m，澆筑時間約1 h，無冷縫。以后澆帶為分界線，劃分為后澆帶以南、以北兩部分，具體順序?yàn)椋合葷仓鬂矌б阅喜糠值幕炷粒瑥臇|南部位開始澆筑，再向西推進(jìn)；再澆筑以北部分，從西北角開始，向西逐步澆筑。在分區(qū)澆筑施工方式下，需做到“一個坡度、循環(huán)推進(jìn)”，嚴(yán)格控制各部分的大體積混凝土施工質(zhì)量，確保無誤。

5.3 大體積混凝土振搗

1）振搗遵循“快插慢拔”的原則，用振動棒進(jìn)行振搗，插點(diǎn)可采用交錯式或并列式布置方式， 相鄰兩插點(diǎn)的距離為300～400 mm，各插點(diǎn)均勻分布。

2）大體積混凝土分層施工，在振搗本層時將振搗棒插入下層50～100 mm，連同下層局部共同振搗后，使相鄰兩層穩(wěn)定結(jié)合。 按照插點(diǎn)布置方式依次振搗，不可漏振。 振搗時間以混凝土表面無明顯下沉、無氣泡、有泛漿為準(zhǔn)進(jìn)行控制，通常每點(diǎn)的振搗時間為30 s[3]。

3）根據(jù)澆搗總量，調(diào)控攪拌車到達(dá)指定泵位。 由專員在現(xiàn)場指揮，澆搗速度保持一致，協(xié)同振搗。

4）大斜面分層下料與振搗，每層厚度約為500 mm。 振搗必須嚴(yán)格依據(jù)“薄層澆筑、分段定點(diǎn)、一個坡度、一次到頂”的基本原則進(jìn)行，經(jīng)過有效的振搗后避免冷縫的出現(xiàn)。

5）每臺混凝土泵出料口配置前、中、后3 處振搗棒，分別在出料點(diǎn)處、坡腳處、斜面中部。 第一道振搗的作用在于使混凝土形成自然流淌坡度， 第二道振搗的作用在于提升混凝土下部的密實(shí)性， 第三道振搗后進(jìn)一步保障大體積混凝土的密實(shí)性。 斜面分層振搗時，還需嚴(yán)格控制振搗棒的移動距離、插入深度以及振搗時間，不過振、不欠振。

5.4 大體積混凝土測溫

1）溫度監(jiān)測點(diǎn)的布置方式為：根據(jù)結(jié)構(gòu)的幾何尺寸合理布置，每套測試軸線的監(jiān)測點(diǎn)位至少為4 處；沿澆筑體厚度方向，底面、中間及外面均要布置，其他測點(diǎn)間距不超過60 cm；在澆筑體底面以上50 mm 設(shè)測溫點(diǎn)，監(jiān)測底面溫度；在澆筑體外表以內(nèi)50 mm 設(shè)測溫點(diǎn)，監(jiān)測外表溫度。

2）測試元件需在水下1 m 深度浸泡24 h，確認(rèn)無異常后方可安裝至測溫點(diǎn)位。 元件接頭位置準(zhǔn)確并連接穩(wěn)定，使用過程中不松動；集中布置測溫元件的引出線，采取保護(hù)措施?；炷翝仓驼駬v時防護(hù)測溫元件，避免因混凝土卸料時的沖擊作用以及振搗時的激振力導(dǎo)致測溫元件異常。

3）大體積混凝土的測溫頻率為每晝夜至少4 次，具體根據(jù)現(xiàn)場氣溫以及其他影響大體積混凝土溫度的因素而定。若溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示內(nèi)外溫差超過25 ℃或內(nèi)部溫度超過65 ℃，均不滿足要求，需及時報警，根據(jù)當(dāng)前的溫度信息采取控制措施。大體積混凝土溫度控制可采取表面保溫（減小混凝土表面溫度的降低速度）和加大循環(huán)水量（促進(jìn)混凝土內(nèi)部降溫）的方法[4]。

5.5 大體積混凝土養(yǎng)護(hù)

1）施工現(xiàn)場的氣溫較高、空氣干燥，大體積混凝土水分蒸發(fā)量大，要求大體積混凝土表面保持濕潤，從而正常成型。對于大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，可向表面依次覆蓋塑料薄膜、雙層土工布、彩條布，起到保水、保溫的作用；承臺大體積混凝土施工時，養(yǎng)護(hù)覆蓋材料以棉被和土工布為宜，起到保溫的作用。

2）大體積混凝土養(yǎng)護(hù)期間需由專員在現(xiàn)場管控，保濕養(yǎng)護(hù)時間≥14 d， 養(yǎng)護(hù)過程中不可出現(xiàn)碰撞等影響成型效果的因素。 以測溫數(shù)據(jù)為指導(dǎo)，靈活采取養(yǎng)護(hù)措施，例如，大體積混凝土降溫速度超過1.5 ℃/d 時，保溫以及降低循環(huán)水流量，緩解降溫過快的問題；大體積混凝土內(nèi)外部溫差超過25 ℃時，可增加循環(huán)水流量從而降低內(nèi)部溫度以及增加保護(hù)層厚度進(jìn)行表面保溫，直至內(nèi)外部溫差控制在許可范圍內(nèi)為止；若混凝土內(nèi)部和表面的溫差過大并且溫度均較高，增加循環(huán)水流量降低內(nèi)部溫度，搭設(shè)遮陽棚降低表面溫度。

3）大體積混凝土養(yǎng)護(hù)的保溫覆蓋層需分層依次拆除，若表面和環(huán)境溫差均在20 ℃以內(nèi)，則完全撤除覆蓋材料。

6 大體積混凝土施工控制措施

拌和站員工嚴(yán)格管控大體積混凝土的質(zhì)量，例如，挑選質(zhì)量可靠的水泥、集料等原材料；嚴(yán)格按照配合比稱量原材料，控制材料用量；控制混凝土拌和時間，保證混凝土的均勻性；控制混凝土坍落度，運(yùn)至現(xiàn)場時坍落度不可超過（16±2）cm，否則混凝土將離析；根據(jù)混凝土運(yùn)輸能力、現(xiàn)場澆搗能力靈活控制拌和量，連續(xù)供應(yīng)混凝土但不可因供料量過多而產(chǎn)生大量廢料。

大體積混凝土澆筑溫度高， 水泥水化劇烈且在短時間內(nèi)完成，可供混凝土散熱的時間較短，難以有效降低混凝土的最高溫度以及縮小溫差， 并且此情況在大氣溫度提升時體現(xiàn)得更為明顯。 為此，需加大溫度控制力度，如控制大體積混凝土的出機(jī)溫度、入模溫度，減小混凝土總溫升、縮小內(nèi)外溫差。若日間氣溫超過25 ℃，水泥的入機(jī)溫度需在40 ℃內(nèi)，拌和站工作人員需對砂石料灑水，用于降低溫度，向拌和水中加入冰塊，使水的溫度降低至10 ℃內(nèi)。 現(xiàn)場施工時，混凝土的入模溫度需在25 ℃內(nèi)，養(yǎng)護(hù)時通過測溫點(diǎn)監(jiān)測溫度，根據(jù)實(shí)際溫度采取控制措施。

7 大體積混凝土裂縫的防治措施

7.1 合理選用材料

細(xì)度模數(shù)為2.80～3.00，砂率為40%～45%的中砂；10.40 mm 連續(xù)級配的碎石，10.30 mm 級配的占比約為65%。 砂、石中不可混入有機(jī)質(zhì)及其他雜物，含泥量均要在1%以內(nèi)，且禁止將海砂作為大體積混凝土的原材料。

7.2 采用科學(xué)的施工工藝

以“分段定點(diǎn)、一個坡度、薄層澆筑、循序漸進(jìn)”的原則進(jìn)行大體積混凝土施工， 采用泵送工藝， 直接將混凝土泵送到位，避免頻繁拆卸管道、接長管道等情況。 混凝土泵送效率高，可有效控制上下層混凝土澆筑間隔時間， 保證相鄰各層的穩(wěn)定結(jié)合，也便于處理泌水問題。 混凝土泵送時自然形成坡度，在澆筑帶的前后位置布置兩道振動器， 分別在混凝土出料口（第一道）和混凝土坡腳位置（第二道），第一道振搗的作用在于提高上部混凝土的密實(shí)性， 第二道振搗的作用在于使下部混凝土具有密實(shí)性且不由于振搗而導(dǎo)致底層較密鋼筋發(fā)生偏位。 振搗作業(yè)根據(jù)混凝土澆筑進(jìn)度及時進(jìn)行，遵循“快插慢拔”的原則，振搗后的混凝土應(yīng)密實(shí)穩(wěn)定。

7.3 控制混凝土入模溫度

工期允許時，盡可能在春秋兩季進(jìn)行大體積混凝土施工，降低混凝土入模溫度。 若因工期要求而在夏季施工，需避免混凝土直接在太陽下暴曬，保證水泥庫通風(fēng)良好，對碎石灑水降溫，在蓄水池中預(yù)先降低自來水溫度。

8 結(jié)語

綜上所述，燃?xì)怆娬净A(chǔ)大體積混凝土施工細(xì)節(jié)多，要求工程人員合理選擇原材料、設(shè)計混凝土配合比，再按照拌和、運(yùn)輸、澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)的基本流程進(jìn)行施工，施工期間加強(qiáng)溫度監(jiān)測與控制，將混凝土內(nèi)部溫度、表面溫度以及環(huán)境溫度的差值控制在允許范圍內(nèi)。 經(jīng)過本文的分析后，提出燃?xì)怆娬净A(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，希望所提內(nèi)容對類似工程有參考作用。