大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用

引言目前，建筑工程在建設(shè)的過程中會(huì)應(yīng)用到大體積混凝土，比如高層建筑、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利工程等。在大體積混凝土中水化熱釋放的速度比較集中，混凝土內(nèi)部的溫度變化比較大，這樣會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差過大，使混凝土出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重影響到工程建設(shè)的質(zhì)量以及使用的性能。1工程概況某建筑工程高250m，建筑占地面積為39098m2左右，實(shí)際建筑面積為324314m2，該建筑工程是有一棟250m的甲級(jí)寫字樓、兩棟100m的甲級(jí)寫字樓、三棟36m的寫字樓以及一棟4層的商業(yè)中心構(gòu)成。施工過程中使用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45P8。2大體積混凝土施工配合比原則在對(duì)大體積混凝土的配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要遵循以下原則：（1）需要嚴(yán)格控制水泥的品種以及使用量。大體積混凝土在使用的過程中，內(nèi)部溫度上升較快的原因是受到水泥水化熱的影響。因此，通常情況下，需要選擇低堿水泥，也可以通過降低大體積混凝土中水泥的用量來降低水化熱。結(jié)合以往工作地?cái)?shù)據(jù)可以得知，每減少10kg水泥就會(huì)降低混凝土中1～2℃水化熱溫度的上升，但是具體水泥的使用量還需要根據(jù)工程建設(shè)的實(shí)際情況確定，以防止因水泥用量少而導(dǎo)致大體積混凝土強(qiáng)度達(dá)不到施工的要求。（2）在對(duì)大體積混凝土的施工材料進(jìn)行控制的時(shí)候，可以選擇礦物摻合料代替部分水泥。對(duì)配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通過對(duì)礦物摻合料進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)該材料具有一定的活性，并且產(chǎn)生的水化熱溫度比較低。通常情況下會(huì)使用礦粉和粉煤灰做為礦物摻合料的材料，這些材料的粒度能夠有效滿足工程對(duì)大體積混凝土施工材料基礎(chǔ)性的要求，并且礦物摻合料的化學(xué)性能比較穩(wěn)定，不會(huì)因外界環(huán)境發(fā)生變化而影響到材料的性能。（3）需要盡可能的延長(zhǎng)混凝土配合比設(shè)計(jì)的齡期。在大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)的過程中，為了能有效地減少水泥的使用量，更好地發(fā)揮礦物摻合料的使用性能，在設(shè)計(jì)時(shí)需要將混凝土配合比的設(shè)計(jì)齡期延長(zhǎng)至60d或者90d左右。3配比設(shè)計(jì)3.1原材料選擇大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因是因?yàn)榛炷猎谀Y(jié)過程中的水化反應(yīng)產(chǎn)生持續(xù)水化熱，且由于結(jié)構(gòu)物體積過大內(nèi)部溫度得不到有效釋放，從而導(dǎo)致混凝土內(nèi)外的溫差過大，通常會(huì)選擇使用中、低熱硅酸鹽水泥，或者是使用礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰替代水泥，這樣能夠降低水泥的使用量。加強(qiáng)對(duì)混凝土施工質(zhì)量的控制，提高大體積混凝土的使用性能，同時(shí)還可以有效減少水泥水化熱對(duì)混凝土的影響。在對(duì)大體積混凝土的泵送劑進(jìn)行選擇時(shí)，需要保證泵送劑的性能可以提升混凝土的流動(dòng)性，抑制混凝土出現(xiàn)堆積或離散，降低水泥中水化熱的釋放速度。在對(duì)配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，骨料的粒徑越大混凝土的溫差越少，混凝土溫度升降過程中的溫差也會(huì)降低。3.2溫度控制在大體積混凝土澆筑施工完成之后，需要對(duì)混凝土內(nèi)部的溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，因?yàn)榛炷羶?nèi)部的溫度會(huì)直接影響到混凝土使用的質(zhì)量以及性能。在澆筑的過程中，通過在混凝土的內(nèi)部埋設(shè)直徑在15至20cm左右的冷卻水管，來降低大體積混凝土中心部分的溫度，但是需要注意的是使用的冷卻水通常情況下是自來水。之后在大體積混凝土冷卻的過程中，需要定期對(duì)管部的水溫進(jìn)行嚴(yán)格的觀測(cè)，如果自來水的壓力不能有效保證管內(nèi)部水正常流動(dòng)的情況，就需要根據(jù)實(shí)際情況合理的安裝水泵。另外，在大體積混凝土施工的過程中，需要合理的增加冷卻水管的長(zhǎng)度，因?yàn)槔鋮s水管的長(zhǎng)度會(huì)影響到大體積混凝土內(nèi)部溫度控制的情況，增加冷卻水管的長(zhǎng)度，可以在一定程度上保證大體積混凝土內(nèi)部溫度的穩(wěn)定。最后，還需要注意的一點(diǎn)是，在大體積混凝土施工的時(shí)候，應(yīng)該嚴(yán)格的檢測(cè)混凝土內(nèi)部的溫度（混凝土水化熱內(nèi)部最高溫度一般在60-70h出現(xiàn)，內(nèi)部最高平均溫度不宜大于60℃，最高溫度不宜大于65℃），合理的調(diào)整冷卻水管的流量，這樣做的最大目的是為了能夠最大程度的降低混凝土與冷卻水的溫差。因此，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)相應(yīng)措施的管控。3.3粉煤灰的應(yīng)用在大體積混凝土施工之前，為了能夠保證混凝土可以有效滿足工程設(shè)計(jì)的整體要求，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，為降低水膠比，可以采用減少水泥用量的方法，為確?；炷恋膹?qiáng)度滿足要求，減少部分水泥可用粉煤灰替代。隨著粉煤灰摻量的增加，水泥中熟料含量相對(duì)減少，凝結(jié)硬化速度慢，早期強(qiáng)度低。當(dāng)齡期超過28d后，粉煤灰二次水化反應(yīng)開始，甚至可超過同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。因此施工過程中可根據(jù)實(shí)際使用需要確定強(qiáng)度值需求，然后合理的確定粉煤灰摻量。粉煤灰晶體為透明玻璃珠狀，由于其外形結(jié)構(gòu)，在摻入適量粉煤灰后，可以明顯的改善混凝土的工作性能。所以，在對(duì)大體積混凝土配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要嚴(yán)格控制粉煤灰的摻入量，將粉煤灰代替部分的水泥使用，既能夠滿足混凝土的工作性能的需求，也能保證混凝土的質(zhì)量，同時(shí)還可以降低大體積混凝土內(nèi)部的溫度，防止出現(xiàn)裂縫。3.4總體配比設(shè)計(jì)在對(duì)水泥施工材料進(jìn)行選擇時(shí)，主要選擇普通的P·O425硅酸鹽水泥，該類水泥初次凝結(jié)的時(shí)間為222min，最終的凝結(jié)時(shí)間為274min，3d、28d的抗壓強(qiáng)度各自為25.9MPa及51.4MPa。摻合料主要運(yùn)用的是粉煤灰及礦渣粉。礦渣粉，其在7d、28d期間活性指數(shù)各自為80%、95%、實(shí)際表面積為418m2/kg，需水量一般在93%左右，粉煤灰為Ⅰ級(jí)、7.0%的細(xì)度。外加劑為聚羧酸高性能的減水劑，實(shí)際減水率為26%，每小時(shí)的變化量為20mm、常壓的泌水率為53%。根據(jù)建筑工程的建設(shè)目的，在大體積混凝土使用的過程中需要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，在充分滿足工程建設(shè)的穩(wěn)定性、安全性之外，還需要加強(qiáng)對(duì)混凝土配合比的重視。需要嚴(yán)格控制混凝土組成的施工材料、水化熱、養(yǎng)護(hù)等各項(xiàng)要求，保證大體積混凝土的質(zhì)量。4控制技術(shù)研究4.1控制好大體積混凝土的入模溫度在大體積混凝土澆筑的時(shí)候，如果外界的溫度比較高，所用材料的基礎(chǔ)溫度增高，則拌和后的混凝土溫度就會(huì)上升，在這樣的情況下，澆筑后的混凝土內(nèi)部的溫度也會(huì)隨著上升，導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。在澆筑過程中想要防止這樣的情況發(fā)生，就需要在外界溫度比較的低時(shí)候進(jìn)行澆筑（澆筑時(shí)的外界的溫度不能超過30℃）。在計(jì)算澆筑溫度時(shí)，大體積混凝土的內(nèi)外溫差不能有效滿足澆筑施工的要求，就需要在施工的過程中降低混凝土內(nèi)部的水溫，之后在降低石子的溫度，必須嚴(yán)格的控制混凝土內(nèi)部水溫與石子溫度降低的順序，如果順序出現(xiàn)問題，就會(huì)嚴(yán)重影響到大體積混凝土入模的溫度。另外，還在溫度較高時(shí)，施工人員需要降低模板溫度。所以，可以通過加強(qiáng)技術(shù)研究，進(jìn)一步改善大體積混凝土入模的溫度，全面控制混凝土澆筑施工的溫度，這樣會(huì)提升混凝土施工的質(zhì)量，增強(qiáng)混凝土的性能[4]。4.2大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)與溫度監(jiān)控混凝土養(yǎng)護(hù)是確保大體積混凝土工程建設(shè)質(zhì)量的重要工序。針對(duì)大體積混凝土澆筑施工過程中，需要嚴(yán)格的按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204）的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行工程養(yǎng)護(hù)，具體的養(yǎng)護(hù)措施如下：（1）在大體積混凝土養(yǎng)護(hù)施工的過程中，應(yīng)制定合理的控制措施，將混凝土內(nèi)外之間的溫差控制在25℃，這樣能有效防止混凝土在施工的過程中出現(xiàn)裂縫的情況。（2）如果在大體積混凝土施工的過程中，內(nèi)外溫差接近25℃，應(yīng)該根據(jù)工程實(shí)際情況選擇使用麻袋或者是塑料薄膜覆蓋在大體積混凝土的表面，有效控制混凝土內(nèi)部的溫度。如果在施工的過程中，內(nèi)外溫差在20℃以內(nèi)，就需要拆除保溫層。如果在日間施工現(xiàn)場(chǎng)的氣溫過高，就需要拆除保溫層，加快混凝土內(nèi)部溫度的釋放，在夜間覆蓋保溫層。（3）大體積混凝土在拆除的時(shí)候，需要嚴(yán)格檢測(cè)混凝土內(nèi)外的溫度，如果溫差在20℃以內(nèi)，就需要根據(jù)情況合理的埋設(shè)蛇形冷卻管，并且在管內(nèi)注入冷水（主要是井水或者是山泉水）。（4）在大體積混凝土養(yǎng)護(hù)施工的過程中，在高溫的情況下，混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小