大体积混凝土施工技术研究

大体积混凝土施工技术研究

陈贤达

福建闽能咨询有限公司福建省 350005

摘要：

现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。大体积砼具有形体庞大、混凝土数量较多、工程条件复杂、施工技术和质量要求高、混凝土绝热温升高和收缩等特点。大体积混凝土经常出现的问题不是力学上的结构强度，而是混凝土的裂缝。因内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用，所以必须从根本上分析它，才能保证施工的质量。

关键词：大体积砼、裂缝、预防措施、控制

1、概述

1.1、大体积混凝土存在的问题

大体积混凝土特点：结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂，施工技术要求高，水泥水化热较大，易使结构物产生温度变形。除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。

裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝，它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小。

产生裂缝的主要原因：水泥水化热；外界气温变化；混凝土的收缩。

1.2、以电厂工程锅炉基础为案例分析

福建华电漳平火电有限公司2×300MW机组工程锅炉基础为钢筋砼筏板式结构，筏板基座底面标高为：-7.00米（5#机）， -6.00米（6#机）。筏板顶面标高为：-4.00米（5#机）， -3.00米（6#机）。筏板砼为C30，短柱砼为C35。钢筋保护层厚度：底面，顶面，侧面均为40㎜。筏板长53.3米，宽49米，高3.0米，其上有短柱32根，短柱净高度尺寸为2.95米（5#机）和1.95米（6#机），柱顶标高统一为▽-1.05米。

笩板基础混凝土总方量为7835立方，基础上设有纵横两道宽1m的后浇带，故将基础分为四块。

结合当地气候条件确定锅炉基础大体积混凝土裂缝产生的原因主要表现在以下三方面：水泥水化热、外界气温变化、混凝土的收缩。具体产生裂纹、裂缝的情况如下：

(1)、混凝土水灰比过大，多余水份干脱或骨料下沉，素浆过多上浮，产生混凝土离析，因此，表面会发生较大的物理收缩；在砼早期抗裂能力不足的情况下产生表面龟裂(塑性裂缝)；

(2)、砼中细粉与细骨科含量过大以及针片状比例过高，产生类似于上述性质的裂纹；

(3)、混凝土表面受到暴晒或大风、台风侵袭造成干燥使混凝土拌合物表面水份蒸发，造成干裂和晒裂；这种裂缝短而宽、长而细、无方向，如龟裂一样。一般在混凝土硬化前产生的裂缝（浇筑几小时至30多小时）。如不及时处理，由于暴晒和干燥可能行成整个构件贯穿开裂。

(4)、温度裂缝：水泥水化蓄热多而使混凝土内部温度升高快，表面与内部温差大，内外温差超过25℃时，导致产生温度裂缝。

(5)、约束裂缝：混凝土早期抗拉强度难以抵抗周边的约束应力和内外温差应力引起的约束产生裂缝；由于底板不采取任何措施，尽管底板较厚，由于垫层与底板之间的约束应力，大于砼的早期抗拉强度，容易产生贯穿裂缝；一定要加强施工中的振捣、抹面、尤其是养护等工作。

2、大体积混凝土的施工

2.1、钢筋支撑架的安装和拆除

为支撑锅炉基础上部4层共重600吨的钢筋网片，需在锅炉基础内部搭设满堂脚手架用于钢筋网片的支撑，待所有钢筋绑扎完成后在里侧作加固支撑，浇筑砼过程中，逐步去掉满堂脚手管。

2.2、混凝土浇筑

2.2.1、材料的选择：选用低水化热水泥、降低用量、掺粉煤灰、减水剂、缓凝剂。混凝土供货的几项技术指标：

（1）、选用低水化热水泥.采用红狮水泥厂42.5R普通硅酸盐水泥。

（2）、对配合比进行优化，尽量降低水泥用量。

（3）、掺入粉煤灰等掺合料。

（4）、严格控制水灰比，确保混凝土不能出现离析等不合格现象。

（5）、要求混凝土中掺入缓凝剂，确保初凝时间在6-8小时之间，以满足分层浇筑的要求。

（6）、对砂石原材采用冲水降温措施，在混凝土拌合用水中加入冰块，防止混凝土出料温度过高。

2.2.2、控制好水灰比、坍落度，振捣质量、时间控制，泌水浮浆排出控制，采用分层浇筑方法。

混凝土运输罐车到场后，由专人在出料口负责监测，如发现水灰比控制不好，坍落度过大，应立即报告有关人员，要求罐车开回搅拌楼进行调整。反之混凝土水灰比过小，流动性差时，严禁现场私自加水，同样开回搅拌楼进行调整。做好二次振捣，把混凝土因泌水在粗骨料中产生的空隙，通过二次振捣排除掉，增加混凝土的密实度，减少内部微裂，从而提高混凝土的抗裂性。

2.3、砼浇筑方法：此次砼浇筑总方量为7528立方，分为四个区进行浇筑，其中两个大区分别为2300立方，两个小区分别为1464立方。采用的浇筑方法为：大面积分层浇捣方法，分层厚度为0.5m。浇筑顺序为：先浇筑小区，再浇筑对角的大区，然后再浇筑小区，再浇筑最后一个大区。这样浇筑的目的是考虑刚开始浇筑时，钢筋支撑在小区受力较为有利的条件，然后浇筑对角。当这两个区浇筑完成后，整个面积的钢筋支撑就越来越安全了。实践证明，本工程方法是正确的，完全满足在浇筑第二层砼时第一层砼没有达到初凝的状态。混凝土在浇筑过程中会产生一定的泌水和浮浆，浇筑每一层时先用坍落度较小的混凝土在四周浇筑（这样可以有效防止混凝土浆流入后浇带中），然后在逐步向中心浇筑，这样就行成了一个集水坑的作用，泌水和浮浆聚集到中间，再用潜水泵及时排除。混凝土表面处理：为减少混凝土表面收缩裂缝，待混凝土振捣完毕后，用木杠将混凝土刮平，将多余泌水排除。随后应随时掌握混凝土收面时间, 过早抹压没有效果，过晚抹压砼进入初凝状态失去塑性，消除不了砼表面出现的裂缝。一般以食指压在砼表面，出现1-2mm印记为最佳抹压时间。

2.2.3、砼浇筑速度控制：

由于砼初凝时间较长，又是两个泵车同时浇筑，如果浇筑速度过快，砼强度上升较慢，则会对模板造成过大的侧压力，所以一定要控制砼浇筑速度，使其不能过快。

根据实际情况，规定如下浇筑速度：

浇筑开始时：80m³/h

浇筑中后期：40m³/h，一个泵车

最后：25m³/h

2.3、砼的保温养护及测温

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力的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。

2.3.1、砼的保温养护

(1) 砼养护采用保温保湿法，即在砼表面覆盖一层塑料薄膜保湿，防止混凝土表面因脱水而产生干缩裂缝，再在其上覆盖2～3层毡片保温，同时在基础底板四周、模板外侧挑挂毡片，以进行侧面保温。塑料薄膜互相搭接15厘米以上。插筋部位是保温的难点，要求特别严格。

(2) 混凝土表面处理：为减少混凝土表面收缩裂缝，待混凝土振捣完毕后，用木杠将混凝土刮平，将多余泌水排除。混凝土初凝前后，可以上人时，用木抹子收面一次，铁抹子收面一次，然后等混凝土初凝后，终凝前，再用铁抹子收光，压实。

2.3.2、混凝土的测温

测温采取在砼里埋设塑料套管，在套管中吊设温度计的方法，设专人进行定时测温。对测温曲线的分析如下：

（1）对测温曲线的分析：

砼表面温度在第三天升至最高：63℃

砼下部温度在第四天升至最高：71℃

砼中部温度在第五天升至最高：64℃

从第四天、第五天开始，砼本体温度逐渐下降，趋于稳定。表面温度和内部温度最大温差值达到20℃，小于规定的25℃。

（2）主要措施

A、当砼完全将测温点填埋后，这个点就开始测温。为保证读数准确、可靠，选用水银温度计测量。

B、温度测量过程中如出现异常情况，如内外温差过大，可用电热毯进行局部加温。对边缘、棱角部位的保温厚度应增加到其它部位的2倍以上。

C、测温人员要认真负责，按时按孔测温，不得遗漏或弄虚作假。测温记录要填写清楚、整洁，换班时要进行交底。

2.4、后浇带施工

为防止锅炉基础发生不均匀沉降，减小温度应力，方便砼施工，在此筏板上设置“十字”形纵横贯通的砼后浇带，将整个筏板基础分为四大块体部分，后浇带宽度为1000mm。

按照要求，后浇带两侧设置钢筋网片或钢板网片，防止主体砼流入后浇带内。我们选GW 1.2×12×2000×600 GB11953型号的钢板网两层，再设置300mm×300mm的Φ25钢筋网片，其后再搭设双排脚手架，用脚手管加固和支撑钢筋网片及钢板网片。

在钢筋绑扎前，将钢板网片人工挂制在顶层钢筋网片上，穿制筏板中间钢筋时，让其穿透钢板网，最后，再将钢板网固定在钢筋上并用扎丝相互连接。

待基础底板主体砼施工完后60天，再行施工后浇带砼。后浇带砼采用微膨胀砼。浇筑前将后浇带内浮渣及杂物清理干净，用水冲洗。

结语

锅炉基础大体积砼施工是成功和顺利的，从方案的制定到现场的实施，通过严格的工序把关，有效的控制了各类裂缝的产生，大体积混凝土施工质量良好。

大体积混凝土结构裂缝预防和控制是一门边缘科学，也是一项系统工程，必须以材料、设计、施工和维护四个方面加以综合解决。积极采用先进技术，配合成熟的技术措施，以预防为主，在实践操作中采用切实可行的技术，在经济上合理节约。材料配置，施工组织方面，要科学组织，合理安排，确保大体积砼的质量，严格按照施工规范，施工操作规程操作，不断改进操作工艺，加强养护，以预防和减少大体积砼裂缝的产生，将工程裂缝损害控制到最小程度。

参考文献：

[1] 大体积混凝土施工规范

[2]工程结构裂缝控制.土木工程

[3]大体积混凝土施工手册.中国建筑工业出版社

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