摘 要:主要以东北某地区大型设备基础底板大体积混凝土冬季施工为例，制定大体积混凝土从施工前混凝土原材料的选择、配合比的确定、混凝土搅拌运输、浇筑温度的控制、混凝土的筑施工分层控制、振捣控制、保温养护、测温等过程控制的冬季施工方案。通过对基础底板大体积混凝土施工方案制定，能够防止底板大体积混凝土能够防止早期混凝土遭受冻害，控制温差，防止裂缝的目的。
关键词：大体积混凝土,冬季施工,控制
一、工程概况
本工程位于东北某地区，该地区自然条件恶劣，冬季寒冷，冰冻期从11月至次年3月份，长达4个月，温度在零下2摄氏度至零下18摄氏度。底板采用钢筋混凝土结构，底板外径为87.400米，中心区设计厚度为1.00米，周边环形区设计厚度为1.20米，底板与其下方桩基础采用刚性锚固连接，混凝土强度等级为C50，浇筑量为7000m3。底板施工从当年的12月3日开始施工至次年的1月2日完成了混凝土的浇筑，环境温度平均在-10℃左右。
大体积混凝土是混凝土结构实物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土。结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂，施工技术要求高，水泥水化热较大，易使结构物产生温度变形。大体积混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。 冬季施工是根据当地多年气象资料统计，当室外平均气温连续5天稳定低于5摄氏度。综上所述，工程基础底板属大体积混凝土冬期施工。
二、大体积混凝土施工前准备
1.大体积混凝土原材料的选择
(1)水泥：是大体积混凝土的主要胶凝材料，为保证混凝土的强度，结合当地条件，选择了P.II 42.5水泥。
(2)矿粉：矿粉可减少水泥用量减少水泥用量约10%～15%，且水化放热量很少，从而减少了水化放热量，因此施工时混凝土的温升降低，可明显减少温度裂缝，这对大体积混凝土工程特别有利。为此方案中选择了S95矿粉为掺合料。
(3)混凝土外加剂：混凝土外加剂在现在混凝土应用技术中作用越来越大，成为名副其实的第五组份。混凝土外加剂掺量较低，且能明显改善混凝土拌合物的工作性和硬化性能。为此方案中选择了Sika Viscocrete 3301C高性能减水剂，减水率为20%-30%。
(4)粗细骨料：粗骨料选用5mm-25mm连续级配碎石，含泥量不大于1%;细骨料采用的是福建河砂，属中砂，含泥量不大于3%。
2.大体积混凝土施工配合比的确定
根据设计及规范要求，参照以往的储罐底板施工经验，冬季大体积混凝土坍落度控制在160-220mm。混凝土配合比采用工程实际使用的原材料和计算配合比进行试配，保证混凝土的绝热温升和工作性满足要求。每盘混凝土试配量不应小于20L;进行试拌，并调整砂率和外加剂掺量等使拌合物满足工作性要求，提出试拌配合比在试拌配合比的基础上，调整胶凝材料用量，提出不少于3个配合比进行试配。根据试件的试压强度和耐久性试验结果，选定设计配合比; 应对选定的设计配合比进行生产适应性调整，确定施工配合比; 对采用搅拌运输车运输的混凝土，当运输时间可能较长时，试配时应控制混凝土坍落度经时损失值。经试验确定混凝土施工配合比见表2-1。
3.混凝土的热工计算
(1)混凝土最高绝热温升计算：根据往年本地区的施工气候条件预计在施工期间环境温度为-10℃，大体积混凝土入模温度在+10℃左右。利用公式Tmax=T0+C/10+K/50计算混凝土最高绝热温升，式中T0为混凝土的入模温度;C为单位普通硅酸盐水泥用量，Kg/m3;K为矿粉用量，Kg/m3。底板采用的普通硅酸盐水泥，水泥用量为235 Kg/m3，矿粉用量为190 Kg/m3，Tmax=10 +235/10+190/50=39.65℃。
(2)混凝土保温层厚度计算：本工程计划使用塑料布+草帘被+帆布保温材料进行混凝土保温养护。利用公式λ1·(Ta-Tb)/δ=λ2(Tmax-Ta)/0.5H计算保温层厚度，其中，H为底板厚度;λ1为蓄热层导热系数，取0.08W/(m.c);λ2为混凝土导热系数，取2.3W/(m.c);Ta为混凝土表面温度，Ta= Tmax-ΔT(ΔT为控制温差);Tb为施工时的平均气温，此处取值-10℃;δ为蓄热层厚度，m。δ= 0.5Hλ1·(Ta-Tb)/λ2(Tmax-Ta)=0.5×0.08(14.65+10)/(2.3×25)=0.017m。
(3)通过对混凝土最高绝热温升和保温材料的厚度计算，保温层采用塑料布+草帘被+帆布材料厚度保证在0.017m以上，在环境温度环境温度为-10℃，混凝土入模温度在+10℃左右的前提下，能够满足混凝土的内外温差控制在25℃以内，保证混凝土的表面温度不受冻害。
三、施工过程控制
1.严把材料质量关
对进场的各种原材料进场全部按标准进行严格检查，进场原材料的质量证明文件必须齐全，要求的规格性能必须符合试验配合比的要求，经检查确认无误后。按照规范要求对原材料全部按照标准进行严格复试，经复试合格后，方可进行使用，不合格的原材料严禁入场。
(1)水泥：进场时应对其品种、级别、散装仓号、出厂日期等进行检查，并应对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验，其质量必须符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175。当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月时，应进行复验，并按复验结果使用。钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构中，严禁使用含氯化物的水泥。 检查数量：按同一生产厂家、同一等级、同一品种、同一批号且连续进场的水泥散装不超过500t为一批，每批抽样不少于一次。检验方法：检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。
(2)矿粉：进场时应对其品种、级别、出场日期等进行检查，并对其细度(比表面积)、需水量比(流动度比)、活性指数(抗压强度比)、烧失量指标进行复验，其质量必须符合现行国家标准《用于水泥与混凝土中粒化高炉矿渣粉》GB/T18046。检查数量：应以连续供应的200t相同等级的粉煤灰为一批。检查方法：检查产品质量证明书、复检报告。
2.大体积混凝土搅拌、运输、浇筑温度控制
(1)现场搅拌站为了控制搅拌质量，砂、石、水泥、矿粉和减水剂采用电子计量自动上料，混凝土计量偏差见表2-2。混凝土搅拌制定了合理的投料顺序，使混凝土获得良好的和易性和使拌合物湿度均匀，有利于强度发展。其投料顺序为先投入骨料，干拌均匀再投入加热的水，等搅拌一定时间后，水温降至40℃左右时，再投入水泥、矿粉和外加剂，拌合均匀。注意搅拌时要绝对避免水泥遇到过热出现假凝现象。混凝土的搅拌时间应比常温延长50%并符合有关规定，对于掺有减水剂的混凝土拌制时间采取常温拌制时间的1.5倍。严格按照施工期间气候寒冷并伴有风雪天气，露天砂石堆场中部分骨料会出现结冰冻结现象，铲车上料时需将骨料中的冻结骨料碾碎剔除。
3.大体积混凝土浇筑施工
(1)大体积混凝土应分层浇筑，以减少混凝土浇筑过程中热量损失，每层高度控制在400mm-500mm，底层浇筑范围7m-8m内，将在30分钟内覆盖上一层混凝土，保证混凝土浇筑质量每层混凝土浇筑在初凝前完成上层混凝土浇筑。
(2)底板混凝土浇筑进行分段分块浇筑，浇筑的分段分块形式对控制温度应力和裂缝的出现有重要的影响，浇筑块越大，温度应力也越大，越容易产生裂缝。根据以往的施工经验，将底板外径为87.400米，中心区设计厚度为1.00米，周边环形区设计厚度为1.20米，分为环形区域4段，中心区域分为2块，进行浇筑。
(3)在进行振捣时，振捣工沿着浇筑面推进方向排成一行，逐行振捣向前推进;振捣和布料一样分层进行，振捣上层混凝土时振动棒插入下层混凝土深度不小于5cm，插点间距不大于振动半径的1.5倍，振动时间在25s左右，以保证混凝土密实但不离析。混凝土浇筑至底板面层先用2米的铝合金刮尺刮平后，边角处用木抹子找平，待混凝土初凝前用铁抹子进行抹面压光，压光不少于两遍。中间大面积混凝土表面是用混凝土提浆机在砼初凝前压一遍，随后用磨光机再压一遍，确保混凝土表面因收缩产生细微裂缝出现。
4.大体积混凝保温养护、温度控制
(1)经过2.1.3条热工计算及其以往工程施工经验表明，在大体积混凝土浇筑初期，由于水化热作用，混凝土内部温度急剧升高，因此在分区浇筑抹面完成后表面立即采用塑料布+草帘被+帆布塑料行覆盖，第一层塑料布选用黑色，草帘被与帆布根据施工要求，定制成各种规格尺寸，便于铺盖施工。第一层采用防止养护过程中水分散发过快，有利于保湿，表面覆盖草帘被+帆布进行保温养护，保证混凝土在受冻临界强度前不受冻，防止混凝土热量过快的散失，确保混凝土内外温差25℃左右。
(2)混凝土内部温度采用留设测温孔、孔内放设热电偶，采用电子测温。每段每块区域分别设置10个测温点，每个测温点分分上中下3个位置测量。安排专人24小时不间断进行测温，做好相关记录，特别是在混凝土浇筑完成初期，发现异常内外温差超出规范要求值时，项目部组织相关人员采取措施防止冻害、温度裂缝的产生。底板大体积混凝土温度的测温从浇筑结束后每隔1小时测一次，第2天后每隔4小时测温一次，直到混凝土中心温度与表面温度的温差开始降低，再改为每8小时测一次，到混凝土中心温度与表面温度的温差低于15℃时停止测温。
四、结束语
本文通过大体积混凝土冬季施工方案的制定控制实施过程，阐述了大体积混凝土混凝土从施工前混凝土原材料的选择、配合比的确定、人员、机械组织、混凝土搅拌运输、浇筑温度的控制、混凝土的筑施工分层控制、振捣控制、保温、测温等过程控制的冬期施工案。经过实测底板六个区域的入模温度控制在10-16℃，混凝土的浇筑温度控制在了5-8℃，混凝土中心点的最高温度是45℃，混凝土的内外温差控制在20-25℃，表面存在微裂纹，经过检测均在0.2mm内。六个区域34组标养试块强度平均值是55MPa。综上结果表明，大体积混凝土冬期施工方案的施工准备、控制实施是切实可行的。在理论基础上，采取有效的控制措施，可以保证大体积混凝土的施工质量。
参考文献：
[1] GB50496-2009，大体积混凝土施工规范.
[2] JGJ/T 104-2011，建筑工程冬期施工规程.
[3] 闫丰梅.大体积抗渗混凝土配合比在冬期施工中的应用.山西建筑, 2010年6月第17期.
[4] 岩佩新.浅议大体积混凝土的冬季施工,2006年3月第5期.
