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摘要：大体积混凝土因断面较厚，水化热积集在结构内部不易散失，在内部产生较高的温升。一方面是混凝土由于内外温差产生应力和应变，另一方面是结构物的外部约束和各质点间的约束来阻止这种应变。一旦温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会发生裂缝。这种裂缝可能是表面的，或深层的，或累积发展成贯穿的。其主要危害就是造成底板渗漏、开裂。本文对年产40万吨聚酰胺一体化项目大体积混凝土施工技术研究进行简分析，以资借鉴。
关键词：大体积混凝土；混凝土养护；混凝土温度控制；施工工序
1．引言
本项目年产40万吨／年聚酰胺一体化项目属于新建项目，其中40万吨／年聚酌肢装置包括聚合装置、包装装置、热媒锅炉，40万吨／年己内酰胺装置采用二条20万吨／年生产线，发烟硫酸为40万吨／年生产能力，7500Nm3 /h制氢和30万吨／年合成氨装置，同时建设为其配套的公用工程、辅助工程、“三废 ”处理和生产管理、检修等设施。项目具体位置见区域位置图（图1阴影部分）；主要施工内容包括：己内酰胺装置环己酮肟化单元（36单元）、己内酰胺装置管廊（861单元）、己内酰胺装置甲乙类中间罐区（862单元）、己内酰胺装置丙类中间罐区（863单元）、己内酰按装置硫铵中间罐区（864单元），己内酰胺装置变电所（865单元）、己内酰胺装置仪表机柜间（867单元）。
新建36单元的基础承台以及部分框架结构柱和框架梁的最小截面尺寸大于1m，属于大体积混凝土。
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图1 区域位置图
2．工程施工重点难点分析
2.1标高不一
本工程土0.000相当于绝对标高3.00m，基础形式、标高不一。基础底标高有-3.45m、-2.6m、-1.5m、0.8m等不同高度。
2.2底板厚度高、混凝土量大
底板厚度有1900mm、1800mm、1300mm等，混凝土强度等级C40，基础混凝土量大。本工程80%以上基础属于大体积混凝土范畴，其中最大的筏板基础在36单元四区，承台高度为1900mm，一次性浇筑混凝土量达到570m3。
2.3混凝土浇筑后避免出现温度裂缝是本工程的重点。
大体积混凝土由于内部水化热不能及时扩散至外面，使混凝土内外存在温度差，进而导致内外混凝土因温度变化和收缩不一致而存在应力。如果混凝土内外温差过大，温差应力超过混凝土抗拉强度，将可能导致混凝土产生有害裂缝。因此在大体积混凝土施工过程中尤其在后期的养护过程中必须采取有效的措施，以控制混凝土的内外温差。
3．大体积混凝土施工方法分析
3.1主要施工工序（图2）
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图2 施工工序
3.2模板工程
模板要拼接严密，表面平整，立面垂直，接缝尽量错开，模板接缝贴透明胶带，角缝 粘贴密封条，以防漏浆，形成麻面。模板加固、支撑有足够的强度和刚度，以防止混凝土浇筑时跑模导致结构件变形。模板检查符合要求后方可进行混凝土浇筑。
3.3混凝土材料
本工程的混凝土由商品混凝土公司搅拌站提供，采用M2.6中砂，5～25mm的碎石，由于本工程附近无法采购到低水化热水泥，商混站在进行试配时采用在保证混凝土强度及其它性能的前提下，减少水泥用量，增加矿粉用量保证胶凝材料的方式，降低混凝土浇筑后产生的水化热。水泥采用海螺牌P.042.5普通硅酸盐水泥，细骨料采用连续级配中砂，掺合料可门电厂的II 级粉煤灰、矿渣福建建工TW-R2防腐阻锈剂及福建创新CX-8外加剂，C40配合比如下图（图3）。
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图3：C40配合比
3.4混凝土运输
混凝土运至施工现场后从搅拌车出料口直接倒入混凝土输送泵的进料口，通过泵管输送到浇筑部位。泵送混凝土前，要用水泥砂浆润滑管壁。泵送开始后，保持泵送连续工作，并且泵的进料口内混凝土始终保持充满状态，以免吸入空气堵管。
混凝土泵车进料端要加装一个隔离大石块的筛网，其筛网规格与混凝土骨料最大径相匹配，并安排专人值班监视喂料情况，当发现大块物料时，立即捡出。
混凝土不能连续供料时，要放慢泵送速度，以确保连续浇捣。当罐车供料脱节时，泵机每隔五分钟使泵机反转两个冲程，把物料从管道内抽回重新拌和，再泵入管道，以免管道内拌和料结块或沉淀。在现场随时抽查坍落度，若发现坍落度超过规定时要退回混凝土搅拌站。
3.5混凝土浇筑
本工程筏板基础采用两台泵车沿东南、西北方向布置；采用“分区定点、循序推进的全面分层赶浆法浇筑工艺。
浇筑层高度根据结构特点，钢筋疏密，采用斜面分层法浇筑（右图4），每层厚度一般为振捣棒作用部分长度的1.25倍。
混凝土浇筑完毕后，收面不得少于 三次。第一次收面在混凝土浇筑完以后，用木模子对混凝土表面进行泌水清理及平整；第二次在混凝土浇筑以后40分钟左右，用木模子搓平；在混凝土即将达到初凝时间时，用铁抹子进行收平和压光。
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混凝土浇筑要确保己浇混凝土在初凝前被上层混凝土覆盖，不出现施工缝。
试块留置原则：筏板基础混凝土每200m3取样不得少于一次，共需留置标养试块6组，留置同条件试块3组。
所有试件随机取样，成型后用薄膜严密覆盖，写好编号 日期及部位，除同条件养护外，其余强度试件立即进入标养，以免因试件养护不利出现对工程质量误判。
3.6混凝土振捣
采用插入式振捣器进行机械振捣。混凝土振捣必须遵守快插慢拨的原则，避免拨出过快造成空洞，插点间距控制在350mm以内，采用二次振捣，每一插点振捣30S左右，不允许在一个地方强振或漏振某一地方，振捣至混凝土不再显著下沉或者表面呈浮浆即可。分层浇筑时，在下面一层混凝土初凝前，必须浇筑上一层混凝土，振捣时，振动棒插入下层 50-100mm左右，水平方向前后作业区交叉350-SOOmm振捣。
振捣随下料进度，均匀有序地进行，不可振漏。
混凝土振捣操作人员严格按照混凝土浇筑的施工工艺进行操作，并服从现场施工技术管理人员统一安排和指挥。
3.7混凝土养护
险浇灌完毕，经表面处理后，在其表面先覆盖一层塑料薄膜，再覆盖棉毡，塑料薄膜间应相互搭接好，使薄膜下面水气不会外逸。上下层棉毡也须选合适，不能漏缝，并浇水养护。其目的是隔离较低温度的雨水对棉毡的影响，使混凝土表面己升高的温度不易散失，缩小混凝土内外温差，并根据现场情况不定期洒水保湿养护。基础养护时间不少于14天。
3.8混凝土测温
沿浇筑方向选取具有代表性的位置固定测温布置点，在筏板基础选取7处具有代表性的测温点进行布置，其余基础选取3处布置；每处垂直方向沿板底、板中和板面布置3个点，板面测温点距离板面50mm，板底测温点距离板底面50mm处，且距钢筋的距离不小于30mm；采用建筑电子自动测温仪测温，测温元件的测温误差不大于0.3℃在底板混凝土中预埋测温探头，设专人进行测温工作，坚持24h连续测温，混凝土终凝后，开始测温，3d内每2h测一次，3d后每4h测一次，7d后每8h测一次，到撤除保温层为止，同时应不少于14天。测温度要求准确、真实，并做好温度测试记录，温度记录的误差应不大±0.5℃。测温元件安装位置应准确，固定牢固，并应与结构钢筋及固定架金属体绝缘，测温元件导线应集中布置并加以保护。浇筑过程中下料时不得直接冲击测温元件及其引出导线，振捣时振捣器不得触及测温原件及其引出导线。据计算结果，混凝土养护只需覆盖毛毡即可保证混凝土养护质量。
3.9混凝土控制
输送泵浇筑时需连续工作，若中途停止泵送，每隔4 ～5分钟交替进行几个逆转和顺转动作，保持混凝土处于运动状态，防止混凝土离析。
混凝土浇筑前，充分做好准备工作，并安排好备用水、电源，防止中途停电停水。另外，及时掌握天气变化情况，做好防雨、防晒等工作。采用插入式振捣器时，振动棒避免碰撞钢筋、模板、接地扁铁等，以免移位。采取覆盖毛毡进行保温，以降低混凝土内外温差，保证混凝土里表温差不大于25℃，混凝土浇筑体表面与大气温差不大于20℃。
3.10混凝土温度计算
以基础最厚的部位为例进行验算和根据中国气象局编制的“中国气象资料”历年实测值、混凝土表面及保温层传热系数等进行计算。
4、出现的施工产生裂缝的问题及处理措施
4.1产生裂缝原因
主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性；原材料碱骨料反应，模板变形，基础不均匀沉降等；混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或原有混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力；气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。
4.2处理裂缝措施
原材料方面采取的措施：
选用水化热较低的Po42.5普通硅酸盐水泥，从水泥本身降低水化热；掺入适量的粉煤灰，替代部分水泥，降低水泥用量；使用减水效率较高的复合型泵送剂，也可以在保证混凝土质量的前提下降低水泥用量，减少水化热。
养护方面采取的措施：
养护是减少混凝土裂缝的重要措施，养护的关键是控制混凝土内外温差，在底板上覆盖薄膜及麻袋必要时再加草帘等保温材料，使混凝土表面温度与内部温度相差不要太大。其次要保证混凝土水化用水，混凝土终凝以后要定期在施工表面撒水，保证环境的相对湿度。
5、结束语
在工程大体积混凝土的定义，在我国《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或可能会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。
现代建筑中涉及到的大体积混凝土，如大型设备基础，高层建筑基础底板、桥梁桥墩等。它主要的特点就是体积大，最小断面的任何一个方向的尺寸最小为0.8m。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。
参考文献：
[1]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）
[2]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）
[3]《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2019）
[4]《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2018）
[5]《建筑深基坑工程施工安全技术规范》（JGJ311-2013）