大体积混凝土的施工技术要点

　　摘要：阐述了大体积混凝土的施工技术要点，包括大体积混凝土的施工准备、浇筑及振岛、泌水及表面处理、养护、测温及温度裂缝控制措施等。
　　关键词：大体积；混凝土；温度裂缝；控制措施
　　1、 大体积混凝土简介
　　1.1 大体积混凝土的定义
　　对于多大的混凝土称为大体积混凝土，目前尚无确切的定义。日本建筑学会标准（JASS5）的定义是“结构断面最小尺寸在80cm，水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土”。我国JGJ/T55-96认为，大体积混凝土是指混凝土结构物中实体最小尺寸大于等于1m的部位所用的混凝土。有时虽然结构断面不大，但由于所使用水泥的水化热较大，也应按大体积混凝土考虑。
　　大体积混凝土的应用
　　大体积混凝土在工业与民用建筑工程中得到了广泛应用，举例如下：
　　(1) 高层建筑的箱形基础、筏式基础；
　　(2) 火力发电厂中汽机基础、烟囱基础、锅炉及主厂房的承台基础、脱硫系统的吸收塔基础、循环水泵房基础底板等；
　　(3) 核电工程中的核岛基础；
　　(4) 水利工程的各种大坝基础等。
　　大体积混凝土的最显著特点是一次浇筑混凝土用量较大，浇筑后产生大量的水化热，容易出现温度裂缝，施工时应高度重视，施工前应做好相应策划，以消除大体积混凝土的温度裂缝，确保大体积混凝土的施工质量。因此，对于从事上述工程施工和管理的工程技术人员来说，了解并掌握大体积混凝土的施工技术要点是非常有必要的。下面以某电厂一期3、4号2x600MW机组工程＃3汽机基础底板施工为例论述大体积混凝土的施工技术要点。
　　2、 大体积混凝土的施工技术要点
　　2.1 工程概况
　　某电厂一期3、4号2x600MW机组工程＃3汽轮发电机基础位于主厂房的④～⑥轴，基础平面尺寸为46.9m×14.8m，底板厚3.5m，基础底板混凝土等级为C30，总的混凝土用量约2400m3，属于大体积混凝土施工。该电厂＃3汽机基础底板的混凝土浇筑时间为广东地区的07月份，天气非常炎热。
　　2.2 大体积混凝土工程的施工准备
　　为确保大体积混凝土施工能有条不紊、连续的进行及混凝土的浇筑质量，施工前应做好一系列的相关准备工作。具体如下：
　　(1) 编制大体积混凝土浇筑专项方案，确定流水段划分、浇筑程序、原材料运输、混凝土配料、搅拌、输送、浇筑、振岛、测温、养护方法、施工平面布置方案（包括水、电等）、相关的应急预案、车辆调配以及劳动组织、各专业工种间协调配合等。
　　(2) 大体积混凝土浇筑前应按事先编制的专项方案检查落实施工现场场地、运输道路、供水、供电、照明线路、临时设施是否按要求完成，为大体积混凝土的有序浇筑创造条件。
　　(3) 混凝土浇筑前应检查确认以下事项：
　　 混凝土基础内埋设的各种管道已安装并固定好；
　　 基础内外模板已支设好，并支撑牢固；板缝已堵严，并涂刷隔离剂，应确保尺寸正确,强度、刚度、稳定性及严密性均满足要求，对模板内杂物应进行清除，并办理相关的验收手续。
　　 基础的钢筋及预埋铁件进行检验，作好隐蔽工程记录，经相关人员检查合格后办理签字手续。
　　(4) 提前与气象部门联系，落实大体积混凝土浇筑时段的天气情况，并做好应急准备。
　　(5) 配制混凝土用水泥、砂、石及粉煤灰、外加剂等材料经质量检验合格后方可用于本工程。同时现场确认搅拌站有足够储量，以满足混凝土连续浇筑的需要；
　　根据试验室提供混凝土配合比的C30配合比报告及＃3汽机基础底板的混凝土方量（2400m3），计算得知＃3汽机底板浇筑约需水泥816t，粉煤灰103t，砂1500m3，碎石1900m3。
　　本工程所用的粉煤灰为该电厂生产的粉煤灰，就在厂内，质量和产量均可满足要求。经现场确认，＃3汽机基础混凝土浇筑前搅拌站的砂、石、水泥、外加剂等均满足连续浇筑的要求。
　　(6) 对混凝土搅拌、运输和浇筑机具设备进行一次全面检修，按施工平面布置图进行安装就位和试运转。
　　(7) 确认混凝土的供应能力是否满足连续施工需要。
　　根据以往工程的施工经验及本工程拟采取的浇筑方案，混凝土泵送时自然形成坡度大约为1：6，分层按每层300mm，则每层混凝土约为120m3，混凝土初凝时间取3h，则拌和站的生产能力最小应为40m3，选择的商品搅拌站生产能力能够满足连续浇筑需要。
　　2.3 大体积混凝土的浇筑及振岛
　　(1) 大体积混凝土的浇筑
　　考虑到天气炎热，＃3汽机基础底板大体积混凝土的开始浇筑时间选择在晚上6：00开始。
　　大体积混凝土的浇筑方法通常可采用分层连续浇筑或分段分层踏步式推进的浇筑方法。本工程采用的是分段分层踏步式推进的浇筑方法。（详见下图）
　　本工程选用的是商品混凝土。由混凝土搅拌运输车运至现场，用泵车直接送料到浇筑部位。采用4台泵车（保证3～4个落砼点），8辆混凝土搅拌车运输浇筑（其中2台备用）。
　　＃3汽机基础底板的混凝土浇筑均由○4轴向○6轴不间断地推进。
　　＃3基础底板混凝土浇筑时分两个浇筑带，每个浇筑带为8m～8.25m，每个浇筑带由一台泵车负责，采用“分段分层，一次浇筑、一个坡度，薄层覆盖，循序推进，一次到顶”的方法，以确保上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。
　　(2) 大体积混凝土的振岛
　　使用插入式振岛器进行振岛。振岛时应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，按顺序进行，移动间距不大于振动棒作用半径的1.5倍（一般为300--400mm），振捣上一层时将振动棒插入下层混凝土面50mm，以消除两层间的接缝。
　　混凝土振岛时应特别注意振岛器的布设位置。在每个浇筑带的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土出料口，主要解决上部混凝土的振实；第二道布置在混凝土坡脚处，以确保下部混凝土密实。
　　2.4 大体积混凝土的泌水及表面处理
　　(1) 泌水处理：
　　通常采用在侧模留设孔洞的方法将浇筑混凝土过程中形成的泌水排出坑外。可在施工基础垫层时就预先设置一定坡度，这样有利于大体积混凝土浇筑时产生的泌水及浮浆能顺坡从底部模板预留孔排除。
　　当砼浇筑至○6轴顶端时，改变混凝土的浇筑方向，即从顶端往回浇筑，与原斜坡相交成一个集水坑，再用人工把泌水往外排出。
　　(2) 表面处理:
　　汽机底板混凝土浇筑完成2～3h后，初步用长括尺按标高括平，在初凝前，铁滚筒碾压数遍，再用木蟹打磨压实收光，以闭合收水裂缝。
　　2.5 大体积混凝土的养护
　　养护是大体积混凝土施工中的一项十分关键的工作。
　　做好混凝土的养护，适当延长拆模时间，能有效提高混凝土强度，减少混凝土表面的温降梯度；降温时采取保温保湿养护，能使混凝土缓慢降温，充分发挥混凝土的徐变松弛效应，削减温度收缩应力，促进混凝土强度的正常发展及防止裂缝的产生。
　　＃3汽机基础混凝土浇筑完成约12h后，在基础上部采用先一层塑料薄膜后二层麻袋草包并洒水养护做保温保湿养护。基础结构侧面可在模板外侧用二层麻袋养护。麻袋应迭缝、骑马铺放。
　　养护工作必须根据测温值与温差，及时调整养护措施（调节降温速率）。养护时间一般应不少于15天，拆模后应立即采用麻袋覆盖保护。
　　2.6 大体积混凝土的测温技术
　　大体积混凝土保温保湿养护中，应对混凝土的内表温度，顶面及底面温度，室外温度进行监测，根据监测结果对养护措施作出相应的调整，确保保证混凝土内外温度差不超过25℃。
　　测温点的布设可根据本工程项目的平面形状尺寸、厚度等不同情况确定，般可沿中心线呈L形布置测温点，点与点距离不大于4m，在高度方向，点与点距离一般以0.5～1.0m为宜。可采用在每个测温点上埋设测温片，常用的有铜热电阻或铜-康铜热电偶测温，或采用埋设钢管的简易测温方法。
　　本工程＃3汽机底板基础内设18组测温探头（布置见下附图）。
　　附图说明：
　　1. 测温点间距为4m，现场测量放样确定布点实际位置；
　　2. 每组测温装置在垂直方向分为上、中、下3层，测温点离上表面、下底面控制在100mm，靠近侧面的测温点距离混凝土的外表面为100mm。
　　专人定时进行测量，并作好记录。测温时间安排：1-3d，每2小时测一次；4-15d，每4小时测一次；15-30d，每8小时测一次。如发现温差接近或超过25℃，应及时采取保温措施。
　　2.7 大体积混凝土的温度裂缝的控制措施
　　大体积混凝土浇筑以后随着龄期的增长，对混凝土内部降温收缩的约束将越来越大，同时将产生很大的拉应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，将开始出现温度裂缝。该温度裂缝的出现将严重影响混凝土的浇筑质量。因此，施工过程中必须采取一系列措施以确保大体积混凝土不出现温度裂缝，确保施工质量。
　　根据施工规范和类似工程经验，汽机底板大体积混凝土表面和内部温差不宜超过25℃（本工程设计对汽机基础大体积混凝土的表面和内部温差无具体要求）。根据该允许温差进行计算分析，在施工中，采取如下的温度裂缝的控制措施：
　　(1) 合理的材料选择及控制混凝土的出机温度及浇筑温度；
　　优化混凝土配合比设计，在混凝土泵送允许的情况下，尽量选用粒径较大、级配良好的石子，以减少用水量和水泥用量、混凝土的收缩和泌水性。粗骨料中的针、片状颗粒按重量计应不大于15%。细骨料以中、粗砂为宜。严格控制砂、石的含泥量，石子控制在小于1%，砂控制在小于2%。水泥尽可能采用中低水化热的水泥品种。同时在混凝土中加入适量的外加剂，可以改善混凝土的特性，以降低水泥用量，减少水化热和延缓水化热释放。
　　为了降低混凝土的总温升，减少内外温差，控制混凝土出机温度和浇筑温度是一个很重要的措施。对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度，砂次之，水泥的影响较小。因此，具体施工中可采取加冰拌和，砂石料遮阳覆盖，混凝土输送管道用草袋包裹洒水降温等技术措施，控制混凝土出机温度和浇筑温度。
　　① 水泥的选择
　　水泥应尽可能采取中低水化热的水泥品种。如普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或抗硫酸盐水泥。
　　本工程在实际施工过程中选用了某品牌P.O42.5普通硅酸盐水泥（铝酸三钙含量不超过8%）。由于随着存放的时间的延长，水泥温度会不断降低。因此，本工程在汽机底板基础浇筑前3天提前在商品混凝土搅拌站的水泥库中储存水泥，以降低水泥搅拌前的温度。
　　② 外加剂的选择；
　　在混凝土中可掺加减水剂和粉煤灰，以减少水泥用量，以及改善混凝土和易性与可泵性。＃3汽机底板大体积混凝土中加入了该电厂1、2号机组生产的Ⅱ级粉煤灰，同时加入了CSP-2的高效缓凝型减水剂及KF-01型聚丙烯纤维丝（规格为15D×19mm）。上述外加剂的掺量均通过试验确定。
　　掺入30%的该电厂供给Ⅱ级粉煤灰，来降低水泥用量，从而降低水化热。
　　选择掺入CSP-2的高效缓凝型减水剂来改善混凝土的内部组织结构，来提高抗裂性，初凝时间控制在7h。
　　选择掺入KF-01型聚丙烯纤维丝（规格为15D×19mm，用量为0.9kg/m3）以增大混凝土的抗裂性，防止温度裂缝的产生。注意纤维应按计算的量准确地与砂、石同步投入搅拌，同时搅拌时间比正常时间延长30秒，确保纤维均匀分散在混凝土中。
　　③ 混凝土水灰比的选择；
　　选择合适的水灰比，使混凝土获得良好的和易性。
　　水灰比不能过小，水灰比过小，混凝土的和易性差，水泥用量过大，水化热也大，降低了混凝土的抗裂性，必须根据有关理论计算和试验，采用最佳的水灰比。本工程采用了0.48的水灰比。
　　④ 细骨料（砂）及粗骨料（石子）的选择；
　　细骨料（砂）采用中粗砂，含泥量<2%，符合筛分曲线要求；
　　在混凝土泵送允许的情况下，尽可能增大粗骨料（石子）粒径，但不能大于泵管直径的1/3，以减少混凝土收缩。本工程中采用的石子粒径为5-31.5mm（连续级配）,含泥量小于1%。同时在骨料场预先用帆布覆盖或洒水降温，从而降低混凝土的出机温度。
　　⑤ 搅拌用水的降温措施；
　　在混凝土搅拌用水中加入冰屑，降低混凝土出机温度（控制在28℃及以下）。
　　(2) 施工过程的温度裂缝控制措施
　　① 混凝土浇筑严格按分层按阶梯进行，这样有利于散热，防止浮浆及泌水。施工人员在施工中，随时监测混凝土的入仓温度，在混凝土浇筑前进行入仓温度试验，保证混凝土浇筑温度不超过28℃。
　　② 混凝土表面初凝前采用三次抹面刮平的方法以防止早期混凝土表面收缩裂缝的产生。初步按标高用长尺刮平，初凝前用铁滚筒碾压数遍，再用木蟹打磨压实，以闭合收水裂缝，约12h后，覆盖薄膜和麻袋充分浇水湿润养护。
　　③ 混凝土表面盖一层薄膜加二层麻袋保温并洒水养护从而降低内外温差，以保证混凝土内外温度差不超过25℃。
　　④ 加强混凝土的养护工作。具体的养护措施见2.5大体积混凝土的养护相关内容。
　　⑤ 原设计混凝土强度C30为28天强度，考虑到降低水化热、减少裂缝的产生，将混凝土强度调整为90天强度。
　　3、 结束语
　　大体积混凝土与一般混凝土的最大区别就是一旦大体积混凝土施工过程中出现质量问题，不满足设计要求需要返工时将浪费大量财物，且工期不允许，将对工程造成很大影响。应此，应充分做好大体积混凝土施工的前期准备工作及大体积混凝土的浇筑、运输、振岛、泌水及表面处理、养护、测温及温控措施等施工要点的全过程控制，确保大体积混凝土的浇筑质量。
　　参考文献：
　　1、 叶琳昌等：《大体积混凝土施工》，中国建筑工业出版社。
　　2、 中国建筑工业出版社，《建筑施工手册》（第四版）缩印本2003.09
　　3、 科学出版社，《新实用混凝土大全》，冯乃谦主编

《大体积混凝土的施工技术要点》

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