大体积混凝土施工及其温度控制技术分析

大体积混凝土施工及其温度控制技术分析

朱郁锋

上海鹏欣建筑安装工程有限公司

摘要：本文结合丹东鹏欣水游城工程实例，首先分析了大体积混凝土施工难点，然后对该工程的大体积混凝土施工，温度控制、养护进行了深入研究。

关键词：大体积混凝土；施工技术；温度控制；养护

1项目背景

丹东鹏欣水游城是一个集商务公馆、公寓、商业街、购物公园为一体的大型商业综合体项目，项目占地地面积近6万平方米，建筑总面积276291平方米，该土地的成功取得。其中商务公馆的采用的为筏板基础，底板采用的是分区设计，最大分区一次性浇筑面积为1500m2，底板厚度为1000mm，最厚的地方1200mm，混凝土总方量约1500m3。

该工程混凝土浇筑量大、底板厚、一次浇筑面积大，属于大体积混凝土施工。另外，底板的混凝土要在高考前浇筑完成。

2大体积混凝土施工

大体积混凝施工在混凝土施工中难度一般是比较大的，有效控制混凝土的开裂是大体混凝土施工的最大难点。因此，必须合理组织混凝土浇筑方法来控制大体积混凝土水化热，控制混凝土的内外温差是解决这一难题的关键的技术。下面就本项目的底板混凝的浇筑施工做一下简单介绍。

2.1施工前准备工作

2.1.1组织现场施工人员进行图纸会审，及时收集设计图纸中不明确点并与设计进行确定。同时根据图纸规范及现场的具体情况编制大体积混凝土浇筑专项施工方案，并上报审批。

2.1.2确定材料供应商的能力。本工程混凝土全部采用商品混凝土，对混凝土搅拌站的距离、供应能力、机械设备运转情况、运输能力、混凝土原材料质量、试验室水平等进行全面考察，确定两到三家商品混凝土搅拌站作为供应商。并咋施工前对混凝土供应商做好施工交底工作，确保原材料的充足，商品混凝土的供应及时。

2.1.3对大体积混凝土砌块在施工阶段的温度、温度应力和收缩应力进行了验算。确定了大体积混凝土砌块施工阶段温升峰值、内外温差、降温速度等控制指标，制定了温度控制技术措施。

2.1.4清理场地内运输道路畅通不堵塞，确定好泵车的数量及浇筑点，规划罐车的运输走向。加强现场指挥调度，清理施工场内闲置人员与车辆，在场出入口设置交通协调员，协调罐车与社会车辆的关系，在浇筑场设置交通指挥员，负责指挥罐车的方向、错开和停放，在浇筑场设调度员，调度员负责将罐车调入现场，罐车停靠在适宜的汽车泵边，防止发生窝泵、抢泵等事故的发生。

2.1.5混凝土浇筑前应对混凝土搅拌站、相关的管理人员及现场操作人员进行全面书面技术交底、安全交底。保证任何一个环节都能运行流畅。

2.2大体积混凝土材料要求

混凝土材料是大体积混凝土浇筑的关键，大体积混凝土为了减少水化热，在保证混凝土设计强度等级前提下，适当降低水灰比，减少水泥用量。优先选用低水化热的矿碴水泥拌制混凝土，并适当使用缓凝减水剂。提前作好混凝土配合比的试配工作，通过添加缓凝减水剂和粉煤灰的方式减少水泥的用量。水泥用量每增减10KG，其水化热就可以降1°C。混凝土中掺加粉煤灰的量约为水泥用量10%-30%，粉煤灰的质量标准不得低于Ⅱ级。同时还要根据混凝土的入模混度，做好对原材料储存在方式，拌制混凝土温度及运输措施采取措施。

2.4施工浇筑方法

确定浇筑方法和浇筑方向，按后浇带分段划分浇筑段，采用斜面分层的方法进行浇筑，由两端向中间进行。增加混凝土浇筑人员，采用两台汽车泵同时进行，提高浇筑速度。同时设置400*400*600mm坑，坑内放一个350*350*550mm的铁皮筒来收集泌水，集水坑上侧的钢筋先断开，然后排水抽掉铁皮筒再将此处绑好的钢筋搭接。

2.4.1分段分层

2.4.2斜面分层

倾斜分层浇筑技术也需要从底部开始，但这一过程的浇筑方向在上方。当浇筑达到相应高度后，可进行倾斜向下浇筑，直至浇筑的另一端与第一层的高度一致。倾斜分层和分段分层的工艺要求相似，但应用条件不同。倾斜分层通常适用于结构厚度为3倍的大体积浇筑，在选择之前需要确认实际情况。

3大体积混凝土温度控制计算

由于混凝土为C35P8，体量大,拟选用水化热相对较低的P.O.42.5水泥,辅以外加剂和掺合料。根据商品混凝土公司提供的配合比，混凝土每立方P.O.42.5水泥用量260kg，水泥发热量377kj/kg，预计6月份施工大气温度最高可达30℃左右，平均气温按15℃考虑，混凝土浇筑温度控制在30℃以内，进行计算分析。混凝土绝对升温值计算：260*377/（0.96*2400）=42.5°

3.1混凝土浇筑前裂缝控制计算

大体积混凝土浇注前，根据现场情况，计算混凝土浇注后可能产生的最大温度收缩应力，如小于混凝土抗拉强度，表示可以控制裂缝出现；如超过混凝土的抗拉强度，应该采取有效措施（调整混凝土浇注温度以减低水化热温升值、降低混凝土内外温差、提高混凝土抗拉强度、改善混凝土外约束），达到控制混凝土温度收缩裂缝的目的。

3.1.1混凝土最大温度收缩应力计算

⑴龄期水化热温差

其中Mc每立方米混凝土水泥含量Mc=260kg/m3

Q每千克水泥水化热Q=377J/kg

m经验系数m=0.406

t混凝土龄期t=28天

C混凝土的比热C=0.96kJ/kg.K

P混凝土质量密度P=2400kg/m3

经计算得到：T1=260×377×(1-2.718^(-0.406×28))&pide;(0.96×2400)=42.54℃

⑵收缩当量温差计算

其中εy标准状态下的最终收缩值0.000324

b经验系数b=0.01

t混凝土龄期t=28天

M修正系数M=0.74

经计算得到：εy(t)=0.000324×(1-2.718^(0.01×28))×0.74=5.9E-5

⑶收缩当量温差

其中：α混凝土的线膨胀系数α=0.00001

εy(t)任意龄期混凝土的收缩变形值εy(t)=5.9E-5

经计算得到：Ty(t)=5.9E-5&pide;0.00001=5.9℃

⑷混凝土最大综合温差

其中T0混凝土入模温度T0=30℃

Th年平均气温Th=15℃

T(t)龄期水化热温差T(t)=42.54℃

经计算得到：ΔT=30+2×42.54&pide;3+5.9-15=49.26(℃)

⑸混凝土温度收缩应力

其中：α混凝土的线膨胀系数α=0.00001

νc混凝土的泊松比νc=0.15

S(t)考虑徐变影响的松弛系数S(t)=0.233

R混凝土的外约束系数R=0.3

E(t)混凝土最终弹性模量E(t)=31500N/mm2

经计算得到：σ=-(31500×0.00001×49.26&pide;(1-0.15)×0.233×0.3=-1.28N/mm2

3.2混凝土自约束裂缝控制计算

3.2.1混凝土在任意龄期的弹性模量

其中：Ec混凝土最终弹性模量Ec=31500N/mm2

t混凝土龄期t=28天

经计算得到：E(t)=31500×(1-2.718^((-0.09)×28))=28964.86N/mm2

3.2.2不考虑徐变影响的混凝土的最大拉应力

其中E(t)混凝土一定龄期的弹性模量E(t)=28964.86N/mm2

α混凝土的热膨胀系数α=6.75E-61/℃

△T1混凝土截面中心与表面之间的温差△T1=20℃

ν混凝土的泊松比ν=0.15

经计算得到：σt=2&pide;3×(28964.86×6.75E-6×20&pide;(1-0.15))=3.07N/mm2

3.2.3不考虑徐变影响的混凝土的最大压应力

其中E(t)混凝土一定龄期的弹性模量E(t)=28964.86N/mm2

α混凝土的热膨胀系数α=6.75E-61/℃

△T1混凝土截面中心与表面之间的温差△T1=20℃

ν混凝土的泊松比v=0.15

经计算得到：σc=(28964.86×6.75E-6×20&pide;(1-0.15))&pide;3=1.53N/mm2

3.2.4混凝土的龄期抗拉强度

其中t混凝土龄期t=28天

ft混凝土抗拉强度设计值ft=1.65N/mm2

经计算得到：f(28)=0.8×1.65×lg(28)^(2&pide;3)=1.69N/mm2

混凝土内部引起的最大拉应力大于等于龄期内混凝土的抗拉强度值,所以表面可能会出现裂缝施工过程中需加强混凝土的养护工作，防止产生温度裂缝。

4大体积混凝土的养护

4.1在大体积混凝土养护过程中应严格控制内外温差，保证混凝土不出现有害裂缝发保证施工质量，混凝土养护是一个关键的过程，结合当天的气候条件采取温控措施，根据需要确定混凝土浇筑后的表面和内部温度，把温差控制在设计要求的范围内。温差控制在250摄氏度以内。

4.2大体积混凝土养护应达到保温与保湿的双重要求。保温可使混凝土表面温度不快速消散，减少混凝土表面的热扩散与温度梯度，预防表面裂缝，延长散热时间。充分发挥混凝土的潜能以及材料的松弛特性，使混凝土平均总温差产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，防止出现贯通裂缝。保湿使混凝土处于强度发展阶段，在潮湿条件下可以防止混凝土表面脱水产生收缩裂缝，使水泥水化过程顺利进行，提高混凝土的极限抗拉强度。

4.3该项目基础底板大体积混凝土养护采用不透水、气的塑料薄膜，将混凝土表面的所有裸露部位紧紧覆盖，上部覆盖一层覆盖物，以确保混凝土完全固化而不失水。

该方法的优点：水量小，操作简单，可重复使用，可提高混凝土早期强度，但应保持塑料布中有凝结水。当发现缺水时，应及时补充水，保证混凝土得到充分养护，不出现失水现象。集水坑、电梯井和底板侧壁，尽量延缓拆模时间，应在拆模后悬挂一层塑料薄膜和毛毡进行养护。

4.4为保证新浇混凝土具有适宜的硬化条件，防止早期干缩产生裂缝，混凝土应在浇筑后12小时内覆盖。混凝土的养护时间不得少于14天。最终养护时间按照具体的温度测量结果来确定。

4.5在大体积混凝土温升控制过程中，在保证内外温差小于25摄氏度的条件下，及时进行散热。在环境温度较高的情况下（中午和下午），可以减小保温层的厚度；在环境温度较低的情况下（晚上和早上），应增加保温层的厚度，以减小内外的温差。

5结语

由于大体积混凝土浇筑施工难度大，超出常规浇筑的要求。质量控制主要包括裂缝控制、浇筑层参数控制和浇筑施工选择。大体积混凝土施工完成后，立即进行混凝土养护。

参考文献

［1］《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009［S］

［2］《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015［S］

［3］建筑工程大体积混凝土浇筑施工技术［J］吕洲.居舍.2019-03-15