任笑風(fēng)

(中國建筑第二工程局有限公司，北京 101101)

1 概述

大體積混凝土施工在現(xiàn)行施工中較為普遍采用，現(xiàn)行版國標(biāo)GB 50496—2018大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)較舊版有了更詳盡的規(guī)定和要求，足見其重要程度。工作的重點就是針對大體積混凝土體積龐大、結(jié)構(gòu)厚實的構(gòu)型特點，解決由此導(dǎo)致的內(nèi)外溫差大、易裂變的問題。一切的一切均圍繞這些問題展開并加以解決。找到合理有效的方法和措施，促進(jìn)工程質(zhì)量的提高，助力業(yè)界相關(guān)的有益探索和整體水平的提升，即為本文的宗旨。

2 大體積混凝土的特質(zhì)

大體積混凝土體積龐大、結(jié)構(gòu)厚實，施工澆筑的連續(xù)和銜接及配比和養(yǎng)護(hù)等均有別于一般尋常體量混凝土結(jié)構(gòu)的要求。

3 大體積混凝土施工中面臨的問題

3.1 水化熱的問題

水化熱的問題是大體積混凝土首要解決的問題。因其體積大、升溫快的特點，加之厚度遠(yuǎn)大于尋?；炷两Y(jié)構(gòu)之厚度，表面系數(shù)相對低，內(nèi)部產(chǎn)生的水化熱不易及時排出，且內(nèi)層溫度大大高于外層溫度，使得該溫差的不均衡性極易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，直接影響混凝土強(qiáng)度和質(zhì)量。

3.2 裂縫問題

除水化熱導(dǎo)致的裂縫外，主要還有混凝土自縮、約束力因素及外界溫度影響導(dǎo)致的裂縫。

所謂混凝土自縮就是水泥硬化過程中失水量大于自身的自縮值時，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)自縮現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)裂縫出現(xiàn);約束力因素即外部的約束力和混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部硬化過程中應(yīng)變產(chǎn)生的內(nèi)部約束力共同作用而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象;外界溫度影響因素即外界氣溫的劇烈變化兼養(yǎng)護(hù)性的防護(hù)失當(dāng)，使得混凝土外層與內(nèi)層溫度差異較大，由此引發(fā)的應(yīng)變差異也會導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

3.3 混凝土泌水問題

混凝土產(chǎn)生泌水的原因，比較一致的觀點是混凝土澆筑后到凝結(jié)期間，由于各自的組分密度不同，骨料和水泥漿下沉、水分上升，從而在混凝土表面析出水分的現(xiàn)象稱之為泌水。骨料與水泥漿體分離即為離析;水分上浮溢出即為泌水。易在大體積混凝土分層、分段澆筑間隙階段出現(xiàn)。泌水后的混凝土各組分結(jié)合不均勻，泌水部位有空隙缺陷，使得混凝土強(qiáng)度降低。對混凝土抗?jié)B性、耐久性、抗凍性影響較大。

解決水化熱、溫度控制和裂縫的三大問題就是大體積混凝土施工中的中心工作。裂縫的成因系多種因素，關(guān)鍵所在就是找出問題的成因，有的放矢采取有效措施，從根源上予以解決。

4 應(yīng)對措施

4.1 水泥品種選定

首要的問題就是解決混凝土水化熱的問題，為此選擇水泥品種成為首選重點。主要從兩方面加以考量:一是水化熱要小，二是水泥用量要少，要充分利用好中后期強(qiáng)度，盡可能降低水泥用量。再兼顧到很多大體積混凝土在基礎(chǔ)筏板部位，往往有抗?jié)B要求，傳統(tǒng)選擇普通硅酸鹽水泥或大壩水泥為多，現(xiàn)行的規(guī)范GB 50496—2018大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)提倡選用水化熱低的通用硅酸鹽水泥，并且對水化熱指標(biāo)有具體的要求:3 d水化熱不宜大于250 kJ/kg，7 d水化熱不宜大于280 kJ/kg;選用52.5強(qiáng)度等級水泥時，7 d水化熱不宜大于300 kJ/kg。

4.2 優(yōu)選材料優(yōu)化配合比

粗集料選用優(yōu)質(zhì)的連續(xù)級配水洗碎石;細(xì)集料選用級配合理、質(zhì)地均勻、細(xì)度適中的水洗中粗砂;采用高效能緩凝減水劑，其作用在于減少單位配比中的用水量，延緩早期水化作用進(jìn)程，控制其反應(yīng)速度，從而避免熱峰值集中出現(xiàn);添加復(fù)合纖維，作用在于增強(qiáng)鋼筋與混凝土之間的握裹力，增強(qiáng)混凝土抗裂性能;摻用優(yōu)質(zhì)粉煤灰能夠充分發(fā)揮其物理填充作用，避免泌水等問題的出現(xiàn)，延緩水化熱熱峰值集中出現(xiàn);膨脹劑可“抵御”混凝土的凝結(jié)收縮，利用混凝土收縮補(bǔ)償原理提高混凝土的抗裂性能，同時保證混凝土外形的精準(zhǔn);選用細(xì)度的細(xì)集料和水泥，有利于防止泌水現(xiàn)象出現(xiàn)，同時相對增加水泥用量、減少減水劑用量、避免混凝土過振都可防止泌水現(xiàn)象出現(xiàn)。

4.3 嚴(yán)控溫度

溫度控制就是對混凝土的入模溫度及混凝土內(nèi)層最高溫度、表里層的溫差進(jìn)行控制和人工干預(yù)。GB 50496—2018大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:混凝土入模溫度不宜大于50℃;混凝土澆筑體里表溫差不宜大于25℃;降溫速率不宜大于2℃/d;拆除保溫覆蓋時混凝土澆筑體表面與大氣溫差不應(yīng)大于20℃。

施工中均要嚴(yán)格遵照規(guī)范要求、按照施工方案的要求實施，均有相應(yīng)的熱工計算指導(dǎo)。達(dá)不到要求，就要人工干預(yù)。一般有下列一些方法:

1)預(yù)制混凝土用水摻加小冰塊，用以降低混凝土入模溫度;

2)覆蓋保溫、保濕層;

3)暖棚保溫法;

4)混凝土澆筑體內(nèi)層布設(shè)通水冷卻熱交換管等。

4.4 澆筑措施

一般采用分層澆筑法，以便充分利用澆筑面散熱，減少裂縫出現(xiàn)的幾率。

混凝土澆筑體平面面積不是很大的情況下，采用全面分層法;面積趨中的情況下，采用分段分層法;平面面積較大的情況下，采用斜面分層推進(jìn)法。

混凝土的振搗是緊隨混凝土澆筑推進(jìn)方向進(jìn)行，一定要在舊的澆筑層初凝前進(jìn)行新的澆筑層的澆筑銜接。操作中注意監(jiān)控混凝土坍落度，保證入模混凝土的和易性合格。

4.5 養(yǎng)護(hù)工作

混凝土養(yǎng)護(hù)工作是保證混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其宗旨就是保持適宜的溫度、濕度，將混凝土澆筑體內(nèi)外溫度差控制在合理范圍內(nèi)，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度穩(wěn)定提升，同時防止混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。

混凝土養(yǎng)護(hù)主要有下列幾種方法加以實施:

1)保溫、保濕覆蓋法，這是最常用的方法;2)淋水保濕法;3)噴霧保濕法;4)暖棚保溫法;5)電熱保溫法;6)蒸汽保溫、保濕法等。

4.6 其他輔助措施

1)做好溫度監(jiān)測的基礎(chǔ)工作;

2)由于大體積混凝土澆筑工作的時效性、連續(xù)性的特點，客觀上要求施工現(xiàn)場具備雙電源供電，或者配有臨時發(fā)電機(jī)備用;

3)有應(yīng)急混凝土攪拌站待命，以備不時之需;

4)墊層上加設(shè)滑動層，可減小外部約束力對大體積混凝土澆筑體應(yīng)變影響，有利于防止混凝土裂縫的產(chǎn)生;

5)要防止地質(zhì)沉降造成的塌陷裂縫。

5 工程實例

某地5×350 MW火力發(fā)電廠205 m鋼筋混凝土煙囪:外筒直徑11.5 m～21.7 m，壁厚300 mm～600 mm，50 m 標(biāo)高以上混凝土強(qiáng)度C30，50 m標(biāo)高以下為C40;基礎(chǔ)為圓環(huán)型筏板，基礎(chǔ)埋深－5.000 m，混凝土強(qiáng)度 C40，圓環(huán)外徑 30.40 m，圓環(huán)內(nèi)徑12.80 m，筏板厚度 2.40 m，環(huán)壁沿外壁斜向放腳至筏板。

選用普硅水泥 P.O42.5，水泥用量 338 kg/m3，水170 kg/m3，配比中有外加劑、礦粉、聚丙烯纖維，強(qiáng)度C40。

5.1 混凝土水化熱溫升值計算

其中，m為調(diào)整系數(shù)，查施工手冊;ξ(t)為齡期降溫系數(shù)，查施工手冊。據(jù)上式得:t=3 d，T3=57.6 ℃;t=6 d，T6=57.1 ℃;t=9 d，T9=56.6 ℃;t=12 d，T12=53.0 ℃;t=15 d，T15=47.8 ℃;t=18 d，T18=43.2 ℃;t=21 d，T21=38.6 ℃;t=24 d，T24=35.0 ℃;t=27 d，T27=32.3 ℃;t=30 d，T30=31.9℃。

5.2 混凝土表層溫度計算

混凝土的虛厚度:

混凝土的計算厚度:

混凝土的表層溫度:

其中，T2(t)為混凝土表面溫度，℃;Tq為施工期大氣平均溫度，取15℃。

由以上計算可知，混凝土澆筑體中心溫度與表層溫度差:

Δt(t)=T1(t)－T2(t)=57.6－33.79=23.81 ℃ ＜25 ℃，故可不考慮布熱交換冷水管降溫。

12 d 的內(nèi)外溫差:53.0－33.79=19.21 ℃＜20 ℃;

18 d 的內(nèi)外溫差:43.2－33.79=9.41 ℃＜10 ℃。

5.3 溫差監(jiān)測

不同的部位、不同的深度進(jìn)行測溫布點;根據(jù)各齡期混凝土內(nèi)部中心溫度計算值，混凝土澆搗后3 d內(nèi)每隔2 h測溫一次，以后每隔4 h～6 h測溫一次，12 d以后每天測溫一次。若有異?，F(xiàn)象出現(xiàn)，及時采取措施人工干預(yù)。

5.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

在混凝土初凝后，為減少升溫階段內(nèi)外溫差，防止表面裂縫出現(xiàn)，需及時澆水養(yǎng)護(hù)，讓混凝土始終保持濕潤狀態(tài)(混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜，外面再覆蓋兩層麻袋)。

6 結(jié)語

大體積混凝土施工中面臨的問題并非單個因素使然，往往有多個因素綜合作用，相伴相生。我們相信，通過對此類問題的不斷深入探討，定會促進(jìn)大體積混凝土技術(shù)優(yōu)勢的健康發(fā)展。隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，一定會有更先進(jìn)的技術(shù)與施工方案，更為完美的換代材料出現(xiàn)，其前景可待可期。