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大体积混凝土配合比设计及工程应用

发表时间：2020/10/29 来源：《基层建设》2020年第21期作者：徐婉蓉

[导读] 摘要：现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。由于大体积混凝土水泥水化热释放集中，内部升温快，混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。

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        摘要：现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。由于大体积混凝土水泥水化热释放集中，内部升温快，混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。鉴于此，本文主要分析大体积混凝土配合比设计及工程应用。
        关键词：大体积混凝土；配合比设计；工程应用
        1、引言
        所谓的大体积混凝土，不但结构厚实，混凝土含量较大，而且工程条件复杂，通常皆是地下现浇的钢筋混凝土构造，施工技术要求高，水泥水化热较大，预计会超过 25℃。作为大体积混凝土所具有的特点，对于结构端面的大量混凝土，房屋建筑工程应当注重增多单次混凝土方面的用量，以此来更具成效的提升混凝土所具有成效、品质跟质量。此外，外界较大的温度差异会对混凝土质量构成较大的影响，比如裂缝等现象的产生。这也表明，混凝土的养护的难度会受到其内部结构的变化跟影响，对于温差方面的问题，施工作业人员可以通过运用浇筑冷水等方式来起到降低混凝土表面温度的目的，进而达成养护的目的。另外，对于大体积混凝土来讲，其内部通常皆是构造筋作为主要部分，而配筋是作为辅助部分的。
        2、大体积混凝土特征
        在管理中，为了保障大体积混凝土项目质量，就需要从其特点切入分析。大体积混凝土说的就是有着较大体积的混凝土，这类混凝土很容易出现水化热问题。目前许多建筑工程施工中用到的混凝土结构都是大体积混凝土，这类混凝土在自身体积不断变大的同时也会增加结构端面大小。大体积混凝土的内外温差通常有20摄氏度左右。为保障大体积混凝土工程质量和效率，施工中需要改变过去的分缝分量形式，要不断增加单次混凝土用量。不过许多时候外界温度都会直接影响到最后的混凝土质量，而这对于混凝土作业显然是有很不利的影响。混凝土养护作业不到位也会导致结构变化。所以提高混凝土作业质量，关键点在于做好材料管理、养护管理。在操作中使用浇冷水的方式控制表面温度。因为大体积混凝土内部为构造筋主干配合其他筋材保障工程稳定性，所以在养护中还要考虑好内部材料结构，选择合适的养护方法、管理方法。
        3、大体积混凝土配合比设计
        本工程所使用的水泥为 P.O 42.5 普通硅酸盐水泥其比表面积为 339g/cm3，粉煤灰为 F 类Ⅱ级，粒化高炉矿渣粉的比表面积为 432㎡/kg，长度为 12mm 的聚丙烯纤维，细集料表观密度为 2713kg/m³、细度模数为 2.6 的中砂，减水剂为缓凝型聚羧酸高效减水剂，粗集料表观密度为 2671kg/m³、级配为 5~25mm 碎石。
        3.1、对大体积混凝土的配合比进行设计
        项目最初设计的配合比为 A0，为了使胶材总量降低，试验人员又以 A0 为基础得出 A1、A2、A3 三种配合比，配合比的具体情况和性能见表 1 和表 2。
                              表1 优化配合比

表2 混凝土性能指标

        根据表 2 可知，四种配合比混凝土均无泌水和离析出现，工作性能良好。但是当水泥用量减少时，初凝时间也会随之增加，但是均在 30~40h 的范围要求内。且 28 天抗压强度均不小于 48.2MPa，符合规范要求。
        3.2、大体积混凝土的耐久性
        在碳化和雨水渗透的作用下，大体积混凝土会使结构产生破坏，对4种配合比混凝土28d的碳化深度、28d和56d的电通量进行研究，表3为回归结果和试验，其中表1中的水泥量为x1，表1中的粉煤灰量为x2，表1中的矿渣粉量为x3，通过建立回归方程得出相应的数据。
                       表3 大体积混凝土的耐久性

        从表 3 中可以看出，28d 时 4 组混凝土的碳化深度均小于 5mm，而 28d、56d 电通量均小于 1000C 设计要求，符合规范。根据回归方程系数可知，矿渣粉掺量是影响水泥混凝土碳化深度以及电通量的主要因素，粉煤灰的影响作用最小，其次为水泥。根据系数影响量可知，水泥掺量对水泥混凝土碳化深度以及电通量影响量为 27.0%～27.8%，矿渣粉掺量影响量为 60.8%~72.3%，而粉煤灰掺量影响量为 0～14.4%。
        3.3、胶凝材料的水化热
        在水泥发生反应的过程中，会产生大量的热量，温峰持续时间、温峰的高度以及热量的大小都会影响到大体积混凝土的温度裂缝和温度应力。在胶凝材料水化放热的过程中，为了对缓凝剂聚羧酸减水剂和矿物掺合料的作用进行试验，本文所使用的仪器为 C80 微量热仪。
        3.4、聚丙烯纤维对混凝土性能的影响
        本工程采用 A2 配合比，为了使混凝土表面的开裂程度降低，试验人员以 A2配合比为基础，加入聚丙烯纤维，添加量为 0.9kg/m³，添加聚丙烯纤维后将其浇筑在顶面 30~50cm 的范围内。添加纤维的配合比为 AX。
        根据试验可知，对比 A2，由于在混凝土中加入纤维起到了相互搭接和加筋的根据试验可知，对比 A2，由于在混凝土中加入纤维起到了相互搭接和加筋的
        除此之外，与普通混凝土相比，在加入聚丙烯纤维后，混凝土的密实度以及耐久性能后悔相应提高，进而可以使碳化深度和电通量降低。
        4、工程应用
        4.1、施工技术控制
        采用膨胀加强带结合跳仓法的施工方式，控制混凝土拌合性能及凝结时间。施工时大气平均气温30℃，入模温度小于30℃，边浇筑成型边用塑料薄膜覆盖保湿。养护质量对于裂缝控制及耐久性都很重要，尽早保温保湿养护，防止表面失水干燥和剧烈降温。进行充分的保温、保湿养护，可以让膨胀剂充分发挥膨胀效应。
        4.2、温度监控
        沿浇筑体厚度方向测点布置（如图1所示）。依据监测数据适当增减覆盖保温层厚度。混凝土不同测点中心位置的温度监控如图2所示。

图1 沿浇筑体厚度方向测点布置

                 图2 不同测点中心位置的温度监控
        4.3、项目裂缝控制效果
        现场混凝土拌合物的和易性良好，可泵性良好，满足施工要求，综合原材、配合比、施工、养护等各方面控制，混凝土质量得到保证，没有出现裂缝。现场留置的混凝土强度试件、抗水渗透试件、限制膨胀率试件试验结果，均达到设计要求。
        5、结束语
        控制好原材、配比、施工，大体积混凝土的养护和监控尤为重要。混凝土早期养护能够保证水化的温度和防止混凝土早期表面失水，同时养护可以补充混凝土早期水化需要的水分，有助于水泥水化的进行。合理充分的养护可以显著提高混凝土耐久性，混凝土的早期养护更是决定混凝土后期性能的关键。
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