大体积混凝土的浇筑与测温、养护控制

　　本文通过对大体积混凝土整个施工过程的大体论述，并针对各个施工步骤提出了质量控制要点，希望能够引起施工单位对大体积混凝土施工质量控制的重视，通过理论论证和凭借以往施工经验来提高施工质量。

　　近几年来，大体积混凝土的使用在高层建筑基础厚筏底板中较为常见，由于近几年来中高层建筑使用大体积混凝土很普遍，因而施工单位大体积混凝土浇筑、测温及养护手段也随之完善，施工技术也较为成熟，随着大体积混凝土施工技术的不断完善、成熟，施工难度同时也在降低。

　　正是由于大体积混凝土的普遍常见，在这段时期，施工单位对大体积混凝土的施工重视程度降低，套用和单凭经验主义也较普遍，施工管理人员的质量控制意识松懈，放松了对大体积混凝土监测、监控工作，在大体积混凝土的浇筑、养护工作中，也较为随意，没有足够的重视。因而，就大体积混凝土的施工，本文提出质量控制措施方法，希望对现场施工起到一定的指导作用，能够引起对质量控制的重视。

　　一、大体积混凝土的定义

　　在确定什么情况属大体积混凝土各国的标准大多不一，我国对大体积混凝土的定义为混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m,或预计会因水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土，其他国家混凝土结构实体最小尺寸有的为大于或等于0.8m,有的为大于或等于1.2m,因各国大体积混凝土的定义不同，各国针对大体积混凝土的施工技术措施也就存在差异，从我国对大体积混凝土的定义来看，对混凝土的裂缝控制技术措施要求是相当严格的。

　　二、对混凝土配合比的控制

　　混凝土配合比的合理性不仅仅影响到混凝土自身强度要求，还会影响浇筑时的泵送要求、坍落度、和易性等，以及混凝土浇筑后的水化热产生的多少，特别是大体积混凝土水化热的控制将影响到混凝土的裂缝控制既而影响整个大体积混凝土的质量。

　　1、确定合理的水泥。在大体积混凝土中，混凝土温度的升高主要因素是水泥产生的水化热，因而，对大体积混凝土原材料水泥应该选用低水化热和凝结时间较长的水泥，在昆明地区常使用的是矿渣硅酸盐水泥，尽可能不用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，以减低水泥所产生的水化热。如要采用高水化热的水泥，就必须采取相应措施延缓水化热的释放。

　　2、砂石料的级配要合理。一般情况下，石料要采用连续级配，砂料采用中砂，并严控砂石料的空隙率、含泥量、吸水率及压碎指标。

　　3、合理掺加混凝土用掺和料（如粉煤灰）、外加剂（如缓凝剂、减水剂），从而降低水泥水化热。

　　4、作好混凝土配合比的试配工作。

　　5、根据试验室试配资料，对比现场情况（或预拌厂拌制现场）砂、石料含水率、含泥量等与试验室试配原材料的差别，适当调整混凝土配比，满足实际混凝土拌制要求，以达到质量标准。

　　三、大体积混凝土浇筑前水泥水化热的温度计算

　　为做好大体积混凝土的养护、测温工作，大体积混凝土水泥水化热的预先计算是必不可少的。通过计算预估大体积混凝土内部温度及温差，才能预先提出相应的养护措施，做好养护准备工作及测温点布置、测温控制预案工作，这样才有利于保障大体积混凝土的浇筑质量。为保证大体积混凝土后续工作的质量，大体积混凝土的热功计算应力求及时、准确、全面，避免遗漏。

　　1、明确大体积混凝土构件尺寸及浇筑时当地近一段时期工程环境气候状况。根据构件尺寸，可以确定所需泵车数目、人员数量及混凝土总方量，以预估浇筑时间，由此明确每小时混凝土供应量和供应保障措施。依据工程所在地环境气候状况，确定环境气温，预测浇筑当天的环境气温，拌制混凝土时，原材料的实体温度（基本以实测为主）。

　　2、确定混凝土运输距离，特别是采用预拌厂的商品混凝土时，还应着重考虑搅拌站距工程现场的距离。

　　3、热功计算所采用的混凝土配合比（及现场浇筑采用的混凝土配合比）。混凝土的配合比特别是所采用的水泥品牌、规格、型号、数量是影响混凝土收水时温度高低的关键。

　　4、明确混凝土拌制所用各种原材料的重量、比热、热当量、拌制温度（可实测），计算混凝土的拌和温度。

　　5、根据实测室外气温、运距及转运次数、浇筑捣固时间、混凝土泵送距离（或时间）计算混凝土浇筑温度（即混凝土入模温度）。在大体积混凝土浇筑中，施工单位往往会忽略混凝土入模温度及入模时室外温度的检测，在实践中也往往不去计算混凝土的浇筑温度，从另一方面讲，这就使施工单位在大体积混凝土浇筑中失去了主动权，对混凝土的预控没有采取先入为主的态度而被动的凭以往经验处理问题。

　　6、根据配比中每方混凝土水泥用量、所用水泥水化放热量、混凝土比热、混凝土容重以及大体积混凝土浇筑厚度，计算混凝土的绝热温升和混凝土内部温度。混凝土绝热温升及混凝土内部温度的计算是整个大体积混凝土热功计算的重心，不能被忽略的。现阶段大体积混凝土施工中，部分施工单位对大体积混凝土的绝热温升和内部温度只作文字性说明，或只写出一个计算式，而没有详细计算书，对大体积混凝土的绝热温升和内部温度没有具体计算数据，在实际操作中，只凭实测实量和以往经验进行大体积混凝土的养护，从而失去了对大体积混凝土的主动控制，被动的处理室外气温、表面温度、核心温度所形成温差梯度对大体积混凝土造成的影响。

　　7、计算大体积混凝土的表面温度。根据计算，求出混凝土的表面温度和已知混凝土内部温度（中心温度）估算值进行比较，而大体积混凝土在温度应力计算和进行温度控制时，必须了解混凝土中心温度与表面温度之间的温差及混凝土表面温度与外界气温之间的温差，并加以控制，使温差所造成的温度应力小于大体积混凝土同时期的抗拉强度，以及采取措施降低大体积混凝土中心温度与表面温度之间的温差并小于混凝土易产生裂缝的温差，从而抑制温差裂缝的产生。

　　8、计算大体积混凝土的温度应力及其安全系数。在计算温度应力时，通常按外约束为二维时计算温度应力时，通常按外约束为二维时计算温度应力，这样可以简化计算。根据混凝土线膨胀系数、标准状态下的收缩值、混凝土外约束情况下计算混凝土水化热峰值时的温度应力及其安全系数是否达到抗裂条件。

　　大体积混凝土浇筑前的热功计算，不仅仅是对混凝土浇筑方案提供理论数据和指导，而且也是针对本项目本工程特定条件下和特定外界状况下的施工情况预估，同样也可以从理论计算角度上复核大体积混凝土配合比就本工程各项条件下的可行性。因工程建设项目是具有单件性的特征，大体积混凝土的热功计算是具有针对性，应针对不同的工程项目编制相应的计算书，以适应不同项目不同条件下的大体积混凝土的浇筑、测温及养护工作。

　　四、合理编制大体积混凝土浇筑施工方案

　　浇筑施工方案是施工操作具体而详细的指导性文件，也是施工过程中必不可少的技术资料，同样，就施工单位对施工经验的累积，以及对以往施工过程中存在问题、失误、失败、经验教训总结也需要施工方案作为相应的佐证来评判施工过程的科学性、针对性。所以，在编制大体积混凝土的专项施工方案应力求全面、针对性强，能够对具体的施工操作有一定的指导性。

　　在编制大体积混凝土施工方案时，除应编制一般混凝土工程施工方案应具备的工程概况、编制依据、施工部署、施工方法（措施）、混凝土泵送要求、质量要求、质量通病及防治措施、季节性施工措施、技术保障措施、安全保障措施等项目，还应针对工程特点、大体积混凝土施工要求的特殊性增加相关控制项目。

　　1、混凝土搅拌站情况。在方案中要明确混凝土搅拌站生产能力、供应能力，在采用混凝土预拌公司的混凝土时，要附上混凝土搅拌站的相关资质材料，明确混凝土所用各种原材料的备料情况及混凝土所用原材料的供应能力和保障措施，以使在大体积混凝土浇筑时保证浇灌的连续性。

　　2、针对本工程所采用混凝土配比说明。在编制方案时，依据工程特点、地区情况、施工环境气候等条件，确定配比，及混凝土所用原材料的产地、规格、型号和相应技术指标，并附上有资质单位出具的配比单和各种原材料的检（试）验报告，特别在使用高标号混凝土或混凝土配比无把握相关资料不充分时，应进行试配工作，并出具试配资料及成果报告以备查验。

　　3、计量和拌制要求。混凝土配比确定后，拌制前，应对搅拌所用各种衡器具、检（测）试设备进行标定，以保证计量的准确，并在方案中附上相关标定合格证明材料。

　　4、混凝土的运输和浇筑。方案中应考虑混凝土在拌制完成后至浇筑现场的运输方式、距离及影响，特别在长距离运输时，为保证浇筑连续性要充分考虑混凝土的初凝时间，为满足工程需要，在做混凝土试配工作时，还应考虑在混凝土中添加缓凝剂延长混凝土初凝时间，并明确浇筑时浇筑方式、方法、泵送情况。

　　5、混凝土的养护。编制方案时，应考虑大体积混凝土的温差梯度，明确混凝土养护措施、方法及降温方式。

　　6、温度的控制措施与监测。大体积混凝土的温度控制首先应考虑混凝土拌制时集料温度控制措施，再就是混凝土生产温度控制措施，混凝土拌制温度控制措施，泵送过程中的温度控制措施，养护阶段温度控制措施，测温安排，混凝土拌制监测、测温方式及测温点布置情况、要求，读测温度周期安排等控制手段及措施。

　　7、应急处理预案。在浇筑前，应先预见可能发生的风险，并针对各种风险特点采取相应应急处理措施来保证大体积混凝土的连续浇筑，使混凝土不致因供应不上而出现冷缝，特别是工地现场极易出现的断电、泵车损坏、搅拌站搅拌机损坏等风险要有预见性的处理计划，这也是在施工方案编制时风险防范必不可少的预案措施，以备紧急情况发生时能够有组织有计划的处理问题。

　　8、人员组织管理措施和技术交底安全交底布置。组织措施是其他控制措施的前提，因而应编制相关的组织机构、人员安排，明确个人的职责、分工，并在施工前进行认真的大体积混凝土技术交底和安全交底，针对工程情况编制大体积混凝土安全施工方案。

　　9、施工方案还应附上大体积混凝土的浇筑路线图、分层浇筑图、测温点布置图。

　　施工方案是施工实践的理论指导手段，通过理论论证指导实际操作，再通过实践来验证理论的可行性、可靠性，只有在反复的理论论证和实践检验中，才能不断完善施工工艺，保证施工质量，因而，在编制施工方案时，不仅仅需要凭借以往的施工经验，而且要根据工程具体情况，各项条件进行编制工作，从而保证施工方案的先进性、可操作性。

　　五、大体积混凝土施工过程中的控制

　　施工过程相对来说并不复杂，只是要严格按照预定计划及施工方案实施，属于执行操作阶段。要求严格按照施工方案进行浇筑，定时定点测温，按时对混凝土进行养护。施工执行阶段应定立报告制度，针对紧急情况，在发生时，按预案措施处理并及时报告，特别是在预案中未考虑到的紧急情况发生时，应立即上报，通知有关方参与处理特殊事件。

　　六、大体积混凝土浇筑后裂缝控制计算

　　这一点往往是部分施工单位疏忽而未做项目。大体积混凝土浇筑后，根据实测温度值和绘制的温度升降曲线，分别计算各降温阶段产生的混凝土温度收缩拉应力，其累计总拉应力值，如果未超过同龄期的混凝土抗拉强度，则表示所采取的抗裂措施能有效的控制预防裂缝的出现，不致于引起基础出现贯穿性裂缝；如超过该阶段的混凝土抗拉强度，则应采取加强养护和保温措施，使缓慢降温和收缩，提高该龄期混凝土的抗拉强度、弹性模量和发挥徐变特性等，以控制裂缝的出现。

　　其计算步骤大体分为八步：1、计算混凝土绝热温升值；2、求混凝土实际最高温升值；3、计算混凝土水化热平均温度；4、计算混凝土基础截面上任意深度的温差；5、计算各龄期混凝土收缩变形值、收缩当量温差及弹性模量；6、计算各龄期混凝土的综合温差及总温差；7、计算各龄期混凝土松弛系数；8、计算最大温度应力。

　　七、大体积混凝土保温养护所需保温（隔热）材料厚度计算

　　有些施工单位在施工时也往往忽略保温（隔热）覆盖材料的厚度，这也是失去了施工中的主动控制。

　　混凝土采取保温（隔热）养护，主要是为了减少混凝土内外温差，延缓收缩和散热时间，使混凝土在缓慢的散热过程中获得必要的强度来抵抗温度应力，同时可降低变形变化的速度，充分发挥材料的徐变松弛特性，有效地削减约束应力，使小于该龄期抗拉强度，防止内外温差过大，超过允许界限（一般未为25℃），而导致出现温度裂缝。

　　八、工程实例

　　昆明集大广场A区基础底板采用厚筏基础，基础厚度1.93m,一次连续浇筑方量约2300立方米,不留设施工缝，该底板混凝土设计强度为C50、C40,抗渗为S10防水型混凝土。根据工程进度要求，该底板于初冬季节施工，拟定于2~3天浇灌完成，每天入仓800~1000立方米混凝土。

　　为了保证基础底板的混凝土质量，施工单位编制了详细的热功计算书和大体积混凝土施工方案，就本工程特点结合大体积混凝土施工要求进行了详细的论证，并在施工实施前做了风险防范预案措施，在施工前期做到了主动控制，在混凝土浇筑后，认真进行了测温、养护、复核工作，在大体积混凝土施工中取得了较好的效果。

　　现取N6测温点的实测温度绘制成降温曲线图。测温采用电子测温仪，温度感应探头，先预埋钢筋，再沿钢筋设上中下三个测温探头，分别标识为该测点混凝土上中下三个不同深度的温度（如图示）。

　　N6测温点降温曲线如下图：

　　经过施工单位认真细致的工作，大体积混凝土浇筑后，在结构主体断水时，经质检部门、设计、监理等单位检查，底板未出现裂缝，混凝土试块抗压抗渗强度达到设计要求，同时所做实体检测也满足要求。

　　九、小结

　　大体积混凝土施工过程中，混凝土配比的确定、浇筑前热功计算、编制合理的实施计划以及浇筑后裂缝控制计算、保温材料的选择及厚度计算都对混凝土的最终质量有着重要作用，是不能被忽略的。往往有些施工单位忽视了这些工作，大体积混凝土开始降温初期，混凝土表面就已经出现裂缝，甚至部分裂缝延展成为贯穿性通缝，这给大体积混凝土带来极大的质量隐患。因而，在大体积混凝土的施工过程中，应该加强各项控制措施，采取相应手段确保质量。

　　建筑工程质量受到施工过程中各个环节的影响，整个施工阶段的工作要求各方人员积极配合，认真研究分析，做好事前控制、事中控制和事后控制，针对质量影响因素，采取控制措施，特别是施工管理人员的质量控制意识不能松懈，要不断提高自身的综合素质以适应不断变化的建筑市场。