大体积混凝土施工技术控制

摘要：伴随着经济的发展与科学技术的进步，建筑物的高度越来越高，规模越来越大，大体积混凝土的应用也越来越普遍。如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。其主要特点是：一次浇注混凝土体积大；混凝土表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升较快， 外表散热速度较快，当混凝土内外温差较大时极易产生温度裂缝，影响工程结构安全和正常使用。所以，必须采取有效得控制措施来保证施工质量。本文从大体积混凝土的施工准备、温度控制、混凝土浇筑和养护、温度监测等方面出发，总结了大体积混凝土施工中的技术控制措施。并结合工程实例，详细阐述了大体积混凝土施工过程中工序的具体施行步骤和措施，并通过控制这些施工技术来保证大体积混凝土施工的顺利进行，来确保施工质量。从而也就对大体积混凝土的裂缝进行了有效的控制，保证了大体积混凝土的质量。

关键词：大体积混凝土；施工技术；温度；控制

中图分类号：TV331 文献标识码： A

ABSTRACT：Along with economic development and scientific and technological progress， increasing the height of the building， increasing scale， mass concrete applications are increasingly common. As the basis of high-rise buildings， large equipment foundations， dams， etc. Its main features are： a large volume of concrete pouring； concrete surface coefficient is relatively small， concentrated cement hyฏdration heat release， the internal temperature rise rapidly， the appearance of heat faster， larger temperature difference between inside and outside when the concrete temperature is apt to crack， affect the safe and proper use of engineering structures. So too must take effective measures to ensure the construction quality control. In this paper， the construction of mass concrete preparation， temperature control， concrete pouring and curing， the starting temperature monitoring， etc.， summed up the large volume of concrete construction technology control measures. And engineering examples， elaborated on the process of mass concrete construction process of the specific implementation steps and measures， and through control of these construction techniques to ensure mass concrete construction to proceed smoothly， to ensure construction quality. And thus also of mass concrete cracks had effective control， to ensure the quality of mass concrete.

KEYWORDS：Large volume of concrete；Construction technology；Temperature；Control

一、引言

1.1大体积混凝土的定义

目前， 我国的建设规模正日益增大，大体积混凝土应用越来越广泛，现代建筑施工中常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、特殊桥梁基础、整跨浇注箱梁、水利大坝等都采用体积庞大的混凝土结构。大体积混凝土已大量应用于工业与民用建筑中。

什么是大体积混凝土，目前国内尚无统一的定义。以截面尺寸来简单判断是否是大体积混凝土的现象比较常见，但是给工程带来不同程度的损失。例如：有些工程虽然厚度达到80cm（或1m），但也不属于大体积混凝土的范畴，业主却要求施工单位按大体积混凝土标准施工，造成不必要的浪费；有些工程虽然厚度未达到80cm（或1m），但水化热却较大，施工单位却没有按大体积混凝土的技术标准施工，造成结构裂缝，结果采取种种措施加以补救，又造成额外费用。

根据我国《混凝土结构工程施工及验收规范》认为，建筑物的基础最小边尺寸在1～3m范围内就属于大体积混凝土。

美国混凝土学会（ACI）的定义：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解水化热及随之引起的体积变形问题，即最大限度减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。

日本建筑学会（JASS5）的标准定义是：结构断面最小尺寸在80cm以上；水花热引起混凝土内的最ส高温度和外界气温之差，预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。

国外对大体积砼的定义，即考虑了混凝土结构的几何尺寸，同时也考虑了水泥水化热引起体积变化与裂缝问题。 参照国外的标准，结合实际的工作经验，可以认为，大体积混凝土的定义为：

现场浇筑混凝土结构的几何尺寸较大，且必须采取技术措施以避免水泥水化热及体积变化引起的裂缝，这类结构称为大体积混凝土。

大体积混凝土结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂（一般都是地下现浇钢筋混凝土结构），施工技术要求高，水泥水化热较大（预计超过25度），易使结构物产生温度变形。大体混凝土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。

1.3大体积混凝土裂缝的成因及影响因素

针大体积混凝土体积的特点，首先应分析形成裂缝的因素。一是内部因素，即由于混凝土内外温差而形成裂缝；二是外部因素，即混凝土结构外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，由于混凝土抗压强度较大而受拉力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能够承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。通常情况下，这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对混凝土结构的耐久性产生一定影响，必须引起重视并加以控制。

其次从大量的研究和实践经验得出产生裂缝的主要原因有以下几个：

（1）水泥水化热

水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。

（2）外界气温变化

大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。

温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

（3）混凝土的收缩

混凝土中约20G的水分是水泥硬化所必须的，而约80G的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。

影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等。

在了解混凝土裂缝产生的原因的基础上，我们必须采取有效的措施来控制裂缝的产生，从而保证大体积混凝土的质量。下面针对大体积混凝土施工中可能出现的温度裂纹，从大体积混凝土施工中的施工准备、温度控制、混凝土浇筑和养护、温度监测技术入手，并通过控制这些施工技术来保证大体积混凝土施工的顺利进行，来确保施工质量。

二、施工准备工作

大体积混凝土的施工技术要求比较高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择上、配合比优化以及现场准备工作等有关环节做好充分的准备工作，才能保证大体积混凝土顺利施工。

2.1材料选择

（1）水泥：理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在满足强度和耐久性等要求的前提下，大体积混凝土施工应尽量使用水花热低或者中水化热的水泥品种配制混凝土，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，粉煤灰水泥、复合水泥等。并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。严禁使用安定性不合格的水泥。

（2）粗骨料：宜采用碎石，粒5-40mm，含泥量不大于1.0%，选用粒径较大、级配良好的石子配制的混

凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低

混凝土温升。

当采用泵送混凝土时，为了提高混凝土的可泵性和控制增加水泥用量，可参照表1-1选用。骨料中不得含有有机杂质，其含泥量应4m的情况

（7）混凝土表面温度的计算：

Tb（t）= Ta +4h/（H-h/）△T（t） （式3.7）

式中：Tb（t）――龄期t时，混凝土的表面温度（℃）。

Ta ――龄期t时，大气平均温度（℃）。

H――混凝土计算厚度（m） H=h+2h/

h――混凝土实际厚度（m）；

h/――混凝土虚厚度。h/=kλ/β。k―计算折减系数。β―模板及保温层传热系数。β=1/（∑δi/λi+1/βq），βq―空气层传热系数。

T（t）――龄期t时，混凝土内最高温度与外界气温之差。△T（t）= Tmax CTa

四、现场混凝土的浇筑和养护控制

4.1浇筑前的准备

（1）浇注前检查模板几何尺寸、钢筋及预埋件定位是否准确；对循环水管进行试压，确认没有问题后进行封闭，避免浇注过程中堵塞开口，影响循环水管降温；清理承台底部杂物，并邀请现场监理工程师进行浇注前验收，签发浇注许可证；技术和试验人员安排好前仓、后仓的抽检人员，以便及时处理施工过程中发现的问题。

（2）现场准备：技术准备工作完成后，向商品混凝土厂家发出浇注混凝土申请，并检查现场机具设备运行情况 （如备用发电机、 振捣泵等 ） ，现场道路畅通情况，以及夜间照明设施和防雨措施等。

（3）人员准备：结合工程概况，混凝土运输距离远近，工地周围交通运输状况等因素，妥善安排施工人员，对现场指挥人员、技术人员和施工人员均实行三班轮流倒班制度。

4.2混凝土的浇筑

大体积混凝土的浇筑有全面分层、分段分层、斜面分层三种方式。

全面分层：浇筑混凝土时从短边开始，沿长边方向进行浇筑，要求在逐层浇筑过程中，第二层混凝土要在第一层混凝土初凝前浇筑完毕。

分段分层：浇筑砼时结构沿长边方向分成若干段，浇筑工作从底层开始，当第一层混凝土浇筑一段长度后，便回头浇筑第二层，当第二层浇筑一段长度后，回头浇筑第三层，如此向前呈阶梯形推进。分段分层方案适用于结构厚度不大而面积或长度较大的情况。

斜面分层：混凝土一次浇筑到顶，由混凝土自然流淌而形成斜面，混凝土振捣工作从浇筑层下端开始逐渐上移。大体积砼宜采用斜面式薄层浇捣，利用自然流淌形成斜坡，每层厚度按垂直于斜面的距离计算，不大于振动棒的有效振捣深度，一般取500mm左右。斜面分层方案多用于长度较大的结构。

斜面分层浇筑示意图

4.3混凝土的振捣

在浇筑过程中，砼振捣是一个重要环节，一定要严格按操作规程操作，做到快插慢拔，快插是为了防止上层砼振实后而下层砼内气泡无法排出，慢拔是为了能使砼能填满棒所造成的空洞。

在振捣过程中，振捣棒略上下抽动，使砼振捣密实，插点要均匀，插点之间距离控制在50cm，离开模板距离不小于20cm。采用单一的行列形式，不要与交错式混用，以免漏振，振捣点时间要掌握好，不要过长，也不要过短，一般控制在20～30s之间，直至砼表面泛浆，不出现气泡，砼不再下沉为止。振捣过程中，避免触及钢筋、模板，以免发生移位、跑模现象。

在浇筑过程中正确控制间歇时间，上层砼应在下层砼初凝之前浇筑完毕， 并在振捣上层砼时，振捣棒插入下层至少5cm，使上下层砼之间更好的结合。为保证插入精度，在距振捣棒端部65cm处捆绑红色皮筋作为深度标记。 根据砼浇筑时的自然坡度，在每个浇筑带的前、后、中部布ณ置多道振捣点，通过混凝土的振动流淌达到均匀铺摊的要求。为防止混凝土集中堆积，先振捣出料口处混凝土，形成自然流淌坡度，然后全面振捣，严格控制振捣时间、移动间距和插入深度，以确保整个砼的浇筑质量。

4.4混凝土的养护

大体积砼养护分保温法和保湿法两种，通常采用保温法。

砼终凝前必须进行二次抹面工作，减少表面收缩裂缝，并用塑料薄膜和草帘覆盖，塑料薄膜及草帘之间相互搭接200mm，以减少水分的散发。覆盖的草帘厚度参照保温材料（式3.6）计算结果。对结构边缘、棱角部位应增加保温层厚度，以此降低砼表面与大气温差，避免由于温差过大而造成的温度裂缝。保温层在砼达到砼强度标准值的50%后、内外温差及表面与大气最低温差均小于15℃时，方可拆除。

五、混凝土的测温及监控

大体积混凝土因其内部的水泥水化热引起温度及温度应力变化，易产生结构裂缝，因此，控制混凝土温差裂缝在大体积混凝土施工中是非常必要的。根据规范，要将大体积混凝土的内表温差限定在25℃以内。为掌握基础内部实际温度变化情况，防止☁内外温差超限值而产生收缩裂缝。对混凝土内外部位进行测温记录，密切监视温差波动，以指导混凝土的养护工作。

5.1温度监测要求

（1）要求

1）大体积混凝土的温控施工中，除应进行水泥水化热的测试外，在混凝土浇筑过程中还应进行混凝土浇筑温度的检测，在养护过程中还要进行混凝土浇筑快升降温、里外温差、降温速度及环境温度等检测。

（2）温度监测点的布设

2）根据测温方案计划对现场所有测温点进行编号。

3）除埋在混凝土里面的传感器外，第一次温度检测过程中，另外使用2个传感器分别检测养护层下混凝土的表面温度及大气温度。

5.2温度监测保证措施

（l）从支模、钢筋绑扎到混凝土浇筑全过程，应注意对测温点的成品保护，不得损坏监测点的感应头和导线，过程中发现感应探头损坏的应在混凝土浇筑前进行恢复或更换。

（2）按不同季节和气温状况在混凝土入泵、浇筑地点抽测入泵和入模温度，以掌控温度损失，进一步调整混凝土拌合物出机温度，使之满足热工计算和混凝土养护要求。

（3）成立温控小组，建立温控周报， 对每周对气温气象、入泵温度、浇筑温度、最高温度、浇筑时段等资料进行汇总分析，找出薄弱环节及时采取措施予以纠正。有针对性地结合工程施工中存在的问题进行分析研究并提出对策措施。

（4）测温工作应由经过培训、责任心强的专人负责。测温记录，并做出测温成果即做出温度变化曲线图，每天报总承包技术质量部查验并签字，作为对混凝土施工和质量的控制依据。

（5）在测温过程中，当发现混凝土内外温度差接近25℃时，测温人员及时报告现场主管技术工程师，以增加保温层厚度或延缓拆除保温材料，以防止混凝土产生温差应力和裂缝。

六、大体积施工实例

6.1工程概况

6.2配合比的设计

砼强度 水用量（kg） 水泥用量（kg） 粉煤灰用量（kg） 防水剂YQ-H用量（kg） 砂用量（kg） 碎石用量✈（kg） 外加剂用量（kg）

C35P8 180 313 78 7.83 759 1006 5.98

（1）施工期间，要根据天气及材料等实际情况，及时调整配比，并且应避免在雨天施工。

（2）提高混凝土抗拉强度，保证骨料级配良好。控制石子、砂子的含泥量不超过1%和3%，且不得含有其他杂质。

（3）混凝土坍落度控制在90mm～130mm

6.3温度控制

为控制好混凝土内部温度与表面温度之差不超过25℃，施工中主要采取如下措施：

（1）尽量降低混凝土入模浇筑温度，必要时用湿润麻袋遮盖泵管。

（2）为防止混凝土表面散热过快和表面脱水，避免内、外温差过大和干缩而产生裂缝，混凝土终凝后，立即进行保温保湿养护，保温养护时间根据测温控制，当混凝土表面温度与大气温度基本相同时，可缓缓撤掉保温养护层。保湿养护不得少于14d；保湿保温养护措施：混凝土表面采用一层湿麻袋+一层塑料薄膜+二层麻袋+一层塑料薄膜+一层麻袋，确保保温厚度达50mm；混凝土侧面采用18mm厚模板+一层湿麻袋+塑料薄膜；筏板内集水坑和电梯基坑采用灌满水保温（坑内侧模板不拆除）。

（3）混凝土热工计算

底板混凝土施工在12月份下旬，大气平均气温（Tq）取150C。

（1）混凝土拌合温度Tc

材料名称 重量（kg） 比热（KJ/kg・K） W×C

Kg/0C 材料温度Ti（0C） Ti×W×C

砂子 759 0.84 638 25 15950

砂石含水量 53 4.2 223 25 5575

合计 2725 65825

Tc=65825/2725=24.20C

（2）混凝土出罐温度TI

因搅拌机棚为敞开式，取TI=Tc=24.20C

（3）混凝土浇筑温度Tj

混凝土运输时间30分钟：A2=0.0017×30=0.051

浇捣完毕需1小时：A3=0.003×60=0.18

（4）混凝土绝热温升

普通水泥P.O42.5R每公斤28天水泥发热量取377KJ/kg（3天为223 KJ/kg ；7天为270.5 KJ/kg），计算龄期7天的绝热温升：

（5）混凝土内部最高温度Tmax

混凝土浇筑块厚度取3.7米，取。

（6）混凝土表面温度Tb

混凝土表面保温层采用：一层湿麻袋+一层塑料薄膜+二层麻袋+一层塑料薄膜+一层麻袋，确保保温厚度达40mm。

取K=0.666，

混凝土虚铺厚度：

混凝土表面温度：所以：

混凝土中心最高温度与表面温度之差：，未超过250C。

混凝土表面温度与大气温度之差：，未超过250C。

因此混凝土表面不需要采取其它措施，可保证混凝土质量。

（7）混凝土侧表面温度Tb

混凝土浇筑块厚度取2.0米，取。

取K=0.666，

混凝土虚铺厚度：

混凝土计算厚度：H=h+2=2+2×0.96=3.92米

混凝土侧面温度：所以：

混凝土中心最高温度与表面温度之差：，未超过250C。

混凝土表面温度与大气温度之差：，未超过250C。

因此混凝土侧面不需要采取其它措施，可保证混凝土质量。

6.4混凝土浇筑方案

本工程地下室底板、筏板砼施工按后浇带分四个阶段顺序进行，施工顺序为底板、筏板Ⅳ→Ⅲ→Ⅱ→Ⅰ。本工程地下室底板、筏板尺寸较大，为防止冷缝出现，采用泵送商品混凝土，施工时采取斜面分层、依次推进、整体浇筑的方法，使每次叠合层面的浇筑间隔时间不得大于8h，小于混凝土的初凝时间。

混凝土采用机械振捣棒振捣。振捣棒的操作，要做到“快插慢拔”，上下抽动，均匀振捣，插点要均匀排列，插点采用并列式和交错式均可；插点间距为300～400mm ，插入到下层尚未初凝的混凝土中约50～100mm，振捣时应依次进行，不要跳跃式振捣，以防发生漏振。每一振点的振捣延续时间30s，使混凝土表面水分不再显著下沉、不出现气泡、表面泛出灰浆为止。为使混凝土振捣密实，每台混凝土泵出料口配备4 台振捣棒（3 台工作，1 台备用），分三道布置。第一道布置在出料点，使混凝土形成自然流淌坡度，第二道布置在坡脚处，确保混凝土下部密实，第三道布置在斜面中部，在斜面上各点要严格控制振捣时间、移动距离和插入深度。

大体积混凝土的表面水泥浆较厚，且泌水现象严重，应仔细处理。对于表面泌水，当每层混凝土浇筑接近尾声时，应人为将水引向低洼边部，处缩为小水潭，然后用小水泵将水抽至附近排水井。在混凝土浇筑后4～8h 内，将部分浮浆清掉，初步用长刮尺刮平，洒少许的干净的细碎石，然后用木抹子搓平压实。在初凝以后，混凝土表面会出现龟裂，终凝要前进行二次抹压，以便将龟裂纹消除，注意宜晚不宜早。 6.5混凝土测温及监控

大体积混凝土浇筑后，必须进行监测，检测混凝土表面温度与结构中心温度。以便采取相应措施，保证混凝土的施工质量。当混凝土内部与表面温度差超过250C 时，每超过约1.50C应紧急增加覆盖一层麻袋（厚10mm），控制温差。计算如下：

取K=0.666，

混凝土虚铺厚度：

计算厚度：H=h+2=3.7+0.62×2=4.94米

混凝土表面温度：因此保温层厚5CM与厚6CM保温效果相比，混凝土表面温度差：32.4-30.3=2.10C

经采取上述措施，实际温差控制在200C左右，混凝土未出现裂缝，达到保证质量安全的效果。

七、结束语

大体积混凝土的应用越来越广泛，影响大体积混凝土的质量的因素也很多。但通过大量的科学研究和实践经验证明。只要采用合理的施工方案和技术措施，以及采用适合的养护保温措施和混凝土表面初凝后终凝前再用木抹子压浆抹面防止收缩裂缝的产生很关键。总之，大体积混凝土施工，只要技术控制措施可行，施工方法得当，绝对能保证混凝土的施工质量。

此外，大体积混凝土施工是一个系统工程。不仅要有技术措施。而且还要有组织措施和管理措施.为保证施工处于受控状态。浇筑时应建立由施工、监理、甲方等多方共同组成的现场质量保证体系机构。对保证混凝土的浇筑质量和连续施工有很好的作用：后期的监测、养护最为关键。在时间、人员、材料、设备上一定要予以保证。