大体积混凝土基础施工

大体积混凝土基础施工

王艳

王艳（吉林省通化钢铁股份有限公司焦化厂，吉林通化134000）

摘要：通钢7#高炉基础6.8m厚，施工期间为高温季节，混凝土一次浇筑量为6540m3，采用优化的混凝土配合比和合理的养护方式，浇筑方法，有效地降低了泵送大体积混凝土所产生的水化热，成功解决大体积混凝土裂缝问题。

关键词：大体积混凝土、裂缝、配合比、养护、浇筑方法、水化热

一、前言

建筑工程中的大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。

二、工程概况：

通钢7#高炉高炉基础位于通钢冶金区原耐火厂和通钢企业公司二水泥厂区间，基础为钢筋混凝土基础，长32m，宽32m，混凝土强度等级为C30混凝土，根据图纸要求，高炉基础要求一次连续浇筑，不留施工缝。在基础顶面有一耐热基墩，耐热基墩为C30耐热混凝土。

三、施工难点：

基础混凝土厚6.8m，整个混凝土块体32m×32m，基础属于超厚大体积混凝土，如何防止混凝土中水泥水化所释放的水化热产生引发的温度裂缝，如何保证连续浇筑不产生施工缝不影响使用功能和结构安全，是一大技术难题。

四、裂缝成因分析

1、混凝土水化热产生内外温差引发混凝土裂缝

大体积混凝土之所以产生温差裂缝，是由于大体积混凝土温度变化时所受内约束应力和外约束应力超过混凝土极限抗拉强度而引起。

大体积混凝土，凝固过程中聚积在内部热量散失很慢，常使温度峰值较高（约3-5d），混凝土水化热温度为绝热状态下的混凝土温升值，实际上大体积混凝土并非完全处于绝热状态，混凝土块体厚度越大，混凝土散热越慢，当水泥水化温度升高，体积膨胀，达到峰值将持续一段时间，以内部温度漫漫要与外界气温相平衡，以后温度逐渐下降，从表面开始漫漫深入到内部，此时混凝土已基本结硬，弹性模量很大，降温时当温度收缩变形受到外部边界条件的约束，将引起较大的温度应力，混凝土内部温升值愈大，降温值愈大，产生的拉应力愈大，拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，在内部产生裂缝。

2、混凝土干缩产生裂缝

混凝土浇筑完，裸露在大气中，在不饱和的空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水时，就会干缩，产生裂缝。因此环境湿度、水灰比、密实性将影响混凝土干缩。

五、控制措施

1、在混凝土浇筑前，进行合理的配合比试配

水泥：

混凝土水化热温升值主要取决于水泥的用量及水泥的品种，水泥应选择C3S含量高C3A含量低（小于8%）的水泥、C3A含量过高，不仅水泥水化速度加快，还会引起水泥与高效外加剂相互适应的问题，不仅会影响超塑化剂减水率，更重要的是会造成混凝土拌和物流动度的经时损失增大。水泥选择水化热低的矿渣硅酸盐水泥。但矿渣水泥的析水性比其他水泥大，在浇筑层表面有大量的水析出，不仅影响施工速度，同时影响施工质量，混凝土的泌水性的大小与用水量有关，用水量多，泌水性大；且与温度高低有关，水完全析出的时间随温度的提高而缩短；此外还与水泥的成分和细度有关，所以，在选用矿渣水泥时尽量选择泌水性的品种，并应在混凝土中掺入减水剂，以降低用水量。施工中及时排出析水在浇筑上一层混凝土。

粗细骨料：

采用泵送混凝土，骨料粒径较小，采用级配良好的石子，细骨料宜采用中砂。并进行覆盖遮阳，降低混凝土出罐温度。

外加剂：

采用高效缓凝减水剂，超细矿渣粉等量代替水泥来降低水化热，减小温度应力，改善混凝土和易性，超细矿渣粉主要活性成分为活性SiO2和Al2O3，是高炉矿渣炼铁时排出的高温状态下熔融炉渣经急速水淬而成的，再水泥中掺入超细矿渣粉，水泥的初期释放的水化热会减少，而超细矿渣粉只有在水泥熟料水化产生Ca（OH）2之后才能与之发生二次水化反应，当等量取代混凝土中部分水泥后，降低了混凝土初期水化热峰值，当混凝土温度降低时，它的水化热又使混凝土温降变缓，减少了混凝土内外温差产生温度应力形成温度裂缝的可能性，由于其需水量小，在坍落度相同条件下，掺超细矿渣粉可以减少单位体积混凝土用水量，硬化后混凝土中可蒸发导致收缩的水量相应减少，可以减少干缩裂缝的产生。

水：

2、大体积混凝土施工

2.1混凝土采用集中搅拌站进行搅拌，上料准确，混凝土输送泵进行输送，在混凝土输送泵管表面用岩棉或草袋子覆盖，避免阳光直射。泵管端部位于浇筑的起始方向，退管浇筑，这种浇筑方式有效避免堵管保证连续浇筑。

2.2大体积混凝土厚度过大，且采用的泵送混凝土的坍落度达到160~180mm，使混凝土的堆积坡度达10%左右，所以混凝土浇筑时采用一坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶，然后斜面分层推进的方法，每层厚度300~500mm，这种浇筑方法有效避免水化热的集中，降低了峰值的最高温度。当基础底面混凝土浇筑至上表面时，出现的斜面面积最大，对这个斜面进行斜面覆盖时，出现施工缝的可能性最大，依据这种最不利的情况，根据混凝土初凝时间，计算出初凝前，必须进行覆盖的混凝土数量，提前同搅拌站进行技术联络，要求其每小时必须保证供应的混凝土数量，从而确定混凝土每天供应数量，现场设混凝土输送泵两台，且储备一套防止发生堵管泵坏影响混凝土浇筑出现临时施工缝。高峰期间24小时浇筑了1450m3，由于混凝土覆盖及时，保证底层混凝土初凝前上层混凝土浇筑完毕，无施工缝形成，从而保证了基础结构安全和使用功能。

2.3混凝土养护

混凝土浇筑12小时后，在其表面覆盖一层塑料薄膜和一层草袋子，并设专人三班看护，每两小时洒水一次，洒水只须淋湿草袋子，经实际测温，混凝土内部最高温度为55℃时，其表面塑料薄膜下40℃。

3、结束语

实践证明，大体积混凝土结构的施工关键在于了解大体积混凝土结构出现裂缝的原因及掌握应对此类问题所采取的相应措施，经过以上技术措施的实施，使高炉工程的基础混凝土质量得到了保证。