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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
Abstract: This paper mainly take the large equipment foundation in winter construction of large volume concrete for example, formulation of large volume concrete from construction concrete raw material selection, mixture ratio determination, concrete mixing transport, temperature control, concrete pouring construction of hierarchical control, vibration control, maintenance, such as temperature measurement process control of the project construction in winter. Through to the massive foundation slab concrete construction scheme development, to prevent big volume concrete to prevent early concrete suffered damage, controlling the temperature difference, the purpose of crack resistance.
Key words: mass concrete; construction in winter; control
中图分类号：TV544+.91
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）礦粉：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。
表2-1大体积混凝土配合比
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。
表2-2混凝土原材料计量允许偏差（%）
3.大体积混凝土浇筑施工
（1）大体积混凝土应分层浇筑，以减少混凝土澆筑过程中热量损失，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.
关键词：大体积混凝土；冬季施工；控制
Abstract: This paper mainly take the large equipment foundation in winter construction of large volume concrete for example, formulation of large volume concrete from construction concrete raw material selection, mixture ratio determination, concrete mixing transport, temperature control, concrete pouring construction of hierarchical control, vibration control, maintenance, such as temperature measurement process control of the project construction in winter. Through to the massive foundation slab concrete construction scheme development, to prevent big volume concrete to prevent early concrete suffered damage, controlling the temperature difference, the purpose of crack resistance.
Key words: mass concrete; construction in winter; control
中图分类号：TV544+.91
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）礦粉：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。
表2-1大体积混凝土配合比
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。
表2-2混凝土原材料计量允许偏差（%）
3.大体积混凝土浇筑施工
（1）大体积混凝土应分层浇筑，以减少混凝土澆筑过程中热量损失，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.