高性能大体积混凝土配合比设计及施工温控技术

高性能大体积混凝土配合比设计及施工温控技术

任梦雨

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摘要：在现代建筑领域，大体积混凝土的应用范围日益广泛，其结构稳定性和耐久性直接关系到整体工程的安全与质量。随着技术的进步和工程要求的提高，高性能大体积混凝土已成为许多重大工程项目的首选材料。这类混凝土不仅要求具备优异的力学性能，还需在抗裂性、耐久性和施工性能上达到高标准，以满足复杂多变的工程环境和使用需求。基于此，本文主要就高性能大体积混凝土配合比设计及施工温控技术进行分析。

关键词：高性能大体积混凝土；配合比；设计；施工温控

引言

配合比设计作为高性能大体积混凝土生产的关键环节，施工温控技术则是确保高性能大体积混凝土在施工过程中不产生温度裂缝的关键所在。在配合比设计过程中，需充分考虑原材料的物理化学性质、混凝土的强度等级、工作性要求以及环境因素等多方面的因素。由于大体积混凝土在浇筑过程中会产生大量的水化热，若处理不当，极易导致混凝土内部温度过高、内外温差过大，进而引发温度裂缝。这不仅会影响混凝土的强度和耐久性，还可能对结构安全造成威胁。因此，采用科学合理的施工温控技术对于确保高性能大体积混凝土施工质量具有重要意义。

1高性能大体积混凝土施工质量常见问题

1.1温度裂缝

刚浇筑完成的大体积混凝土在凝结硬化的过程中，前期由于胶凝材料比如大量水泥释放的水化热聚集在混凝土内部，如果没有采取有效合理的内部降温措施，会导致内部与外表面温度差异很大，产生较大的温度应力，容易在大体积混凝土内部和外表面产生温度裂缝。一般大体积混凝土位于建筑物地下室底板和承台等地下结构处，如果施工不当或进度脱离控制出现大量的温度裂缝，会导致建筑物地下水渗出，危害建筑主体，对于地下水位丰富的地区建筑破坏性很大，将降低用户使用满意度和减少建筑使用周期。

1.2温度梯度不均匀

由于大体积混凝土浇筑体积巨大，如果对浇筑分层和分区把控不到位，容易造成一次性浇筑量过大，内部水化热导致的温度梯度在体积层面上呈现不均匀分布的现象，而这种温度分布的不均匀会直接导致底板或承台内部温度分布差异过大，裂缝发育过多，进而影响大体积混凝土的力学性能，造成耐久性低于设计预期。

1.3水冷系统冷却降温

水冷管的通水和关停时间需要把控，如果过早通水，不利于水化热放出，会造成大体积混凝土早期强度过低。当关停时间过早，会出现水化热带出数量不多的情况，造成水冷系统浪费，花出去的成本不能获得相应的效果。有大体积混凝土浇筑的项目，需要在浇筑前期依据混凝土形状合理选择水冷系统的管线排布，计算节点数量、水管直径、层数以及最难把控的通停水时间。

2高性能大体积混凝土配合比设计

配合比设计的优化与调整在提升混凝土路面抗裂性能中具有重要作用。通过合理控制水灰比、砂率和掺合料用量，可以有效改善混凝土的和易性、抗裂性和耐久性。适当降低水灰比，增加胶凝材料用量，有助于提高混凝土的强度和密实度，从而减少收缩裂缝的发生。砂率的调整需结合骨料的级配和形状，保证混凝土的工作性能和泌水性能。在掺合料方面，通过优化粉煤灰、矿渣微粉和硅灰的配比，可以进一步提升混凝土的抗裂性能。采用现代计算机仿真技术和优化算法，可以精确预测和调整配合比，确保混凝土在各种施工和环境条件下都能保持最佳性能。

根据混凝土的性能要求和原材料的实际情况，通过大量理论计算、试配制和微调整等方法，确定各种材料的最佳组成比例。在保证混凝土工作性和力学性能满足规范要求的前提下，尽量提高每方混凝土中的粗集料占比，减少砂率（控制在38%~42%之间）。控制混凝土绝热温升不大于50℃，并满足专项施工方案对混凝土凝结时间的要求。

3大体积混凝土施工温控技术

大体积混凝土施工时水泥水化会释放大量热量，而构件截面尺寸较大，混凝土浇筑后内部会出现温度差，中心部位混凝土温度最高，而表面部位混凝土的温度相对较低，导致内外温度形成较大差异，当中心混凝土受热膨胀作用力大于混凝土收缩的拉应力时将会出现开裂现象，甚至出现贯穿裂缝。因此，为了避免大体积混凝土出现开裂等现象，应从混凝土入模温度、浇筑顺序、速度和养护温度等环节进行控制。

3.1 入模温度控制

大体积混凝土的入模温度控制为工程施工的关键环节。合理控制大体积混凝土的入模温度可有效避免因入模温度过高导致内外温差较大现象的出现。高性能大体积混凝土入模温度的控制重点主要包括水泥用量、集料温度和用水温度。水泥、砂子和石子原材料提前14d进入施工现场，对水泥进行防潮处理；砂子和石子定时翻转，保证含水率的稳定性，做好防水处理；混凝土搅拌用水为冷水，则混凝土的入模温度控制在25℃。此外，混凝土进行搅拌时，严格控制原材料用量和搅拌时间，且运输过程中利用帆布遮盖和洒水措施进行保温、降温，保证混凝土的入模温度符合相关规范要求。

3.2 混凝土浇筑施工要点

在预埋件、钢筋分布等施工质量验收合格后，开展大体积混凝土浇筑施工。混凝土浇筑工程量较大，采取斜面分层分段的浇筑方式，分层厚度为400mm，同时采用行列式振捣方法，每隔200mm设置一个振捣点，振捣深度距混凝土底面50mm处，各点振捣至无气泡产生和混凝土下沉现象出现为止，可有效避免层间混凝土出现冷缝缺陷，保证大体积混凝土的振捣密实度。此外，混凝土浇筑30min后进行二次振捣，避免内部钢筋与混凝土之间出现空隙，提高混凝土的密实度，并在混凝土浇筑至设计标高时将其压实处理，实现闭合收缩的目的。

3.3现场温度监测技术

高性能大体积混凝土现场温度监测技术主要采用两级分布式集散温度监控系统，可以实现全过程显示、记录温控监控，实现远程实时监控混凝土内部温度的变化情况，为大体积混凝土的施工质量、养护效果提供保障。温度监测技术主要是在混凝土浇筑前将测温套管固定至指定测温点，通过热电转换技术实现温度数据实时采集和处理，从而监测内部温度变化情况。

3.4养护管理要点

大体积混凝土内外温差大于25℃时内部极易产生温度应力，导致混凝土出现开裂变形现象。因此，混凝土浇筑完成后，首先应及时进行洒水处理并在其表面覆盖一层薄膜，之后在薄膜上方铺设水管，定期对其进行洒水保持混凝土表面的湿润性，最后再铺设两层土工布，对混凝土起到保温保湿的作用。

结束语

综上所述，高性能大体积混凝土配合比设计和温控施工技术对建筑工程施工尤为关键。通过合理选取原材料和最优配合比、控制混凝土入模温度等方法实现降低放热量、控制施工温度的目的，可以有效避免高性能大体积混凝土温度裂缝等质量缺陷的发生，增强大体积混凝土的耐久性，为相关工程实践提供理论指导和技术支持，推动高性能大体积混凝土技术的进一步发展与应用。

参考文献

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