1 工程概况
马钢2号2500m3大高炉工程中的高炉本体基础、热风炉基础均属大体积混凝土施工。高炉本体基础采用大直径挖孔扩底灌注桩和整板式钢筋砼承台的结构形式。承台底部共有39根桩，承台底板尺寸为：25m*27.6m×2.5m（厚），底板下设0.5m厚矿渣垫层，底板上为5.47m高直径17m钢筋混凝土圆柱体，混凝土量约 3300m3。热风炉基础为30m*53m*3.5m（厚）的整板式钢筋混凝土基础，混凝土量约5600 m3。大体积混凝土施工时间为2002年1月11日至2002年2月1日。
2 大体积混凝土裂缝成因分析
大体积混凝土施工易产生裂缝，产生裂缝有多方面原因，如约束情况，周围环境湿度，混凝土的均匀性，分段是否妥当，结构形式等，都可能引起大体积混凝土的裂缝。就本工程的大体积混凝土而言，由于其截面尺寸较大，所以外荷载或次应力引起的裂缝可能性很小。但正由于结构截面大，水泥水化时所释放的热量就会产生较大的温度变化和收缩作用，由此造成的温度梯度收缩应力是导致大体积砼产生裂缝的主要原因。这种裂缝分为两类：一、表面裂缝，大体积混凝土由于其内部与表面散热速率不一样，在其表面形成温度梯度，从而表面产生拉应力，内部产生压应力。而此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，温差产生的表面拉应力，超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生裂缝。此种裂缝一般出现在混凝土浇筑后的第3～4天里。二、贯穿裂缝，混凝土浇数天后，水化热基本已释放，就开始进入降温阶段，由于逐渐降温而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束，也会产生很大的拉应力，当此拉应力超过砼此时的抗拉强度，砼整个截面就可能产生贯穿裂缝，这种收缩裂缝才是危害最大的裂缝。
3 大体积混凝土施工控制措施
从控制裂缝的观点看，表面裂缝危害小，但也会影响结构使用或外观；而贯穿裂缝则要影响结构的整体性、耐久性和防水性，可能导致结构不能正常使用。为了防止温度裂缝的出现或把温度裂缝控制在某个界限内，就必须进行温度控制。根据以往施工经验和大体积砼的热工计算，为了防止出现有害裂缝，我们在马钢2#2500m3高炉、热风炉基础施工中采用以下措施：①采用低热水泥——矿渣水泥，降低水化温升，强度富余大；②优化配合比设计，在砼掺入一定比例的粉煤灰、高效缓凝减水剂和膨胀剂，以减少水泥用量，降低水化热，并利用混凝土的60天强度；③砼表面采取蒸气保温养护，缩小砼内外温差。④控制砼的入模温度，进行斜面薄层连续浇筑；⑤ 电子测温
3.1 合理选择原材料
石子选用5～31.5mm粒径碎石，连续级配,含泥量不超过1%；中砂（细度模数2.5）含泥量不超过2%；桃冲水泥厂寨峰牌散装32.5号矿渣水泥；高效缓凝减水剂： 1%（占水泥重）；膨胀剂JM-Ⅲ：8～10%； Ⅱ级粉煤灰10～15%（占水泥重），原材料均须抽样试验。
3.2 优化混凝土配合比设计
为减少水泥用量,降低水化热,减少混凝土收缩,延缓混凝土初凝时间,改善和易性,混凝土配制采用三掺技术（即混凝土中掺加粉煤灰、减水剂、膨胀剂）减水剂针对该工程的施工特点和正处于冬季的情况,实验室经过多次试配，最后选用的配合比为：水:水泥:中砂:石子:粉煤灰:减水剂:膨胀剂=178:275:770:1120:40:3:26。
3.3 大体积混凝土保温养护措施
3.3.1 大体积混凝土的热工计算
1）混凝土内部最高绝热升温值：Th=WQ/Cγ，本工程中采用32.5矿渣水泥，C20混凝土。故Th=43.6℃
2）、混凝土中心最高温度：TMAX=Tj+Th*ξ
Tj=10℃（入模温度），ξ散热系数取0.8。TMAX=44.9℃。
3）、混凝土表面温度：Tb=Tq+4h（H-h）△T/H2
Tq为环境温度取5℃，△T= TMAX-Tq=39.9℃，H =2.57m，h=0.07m。故Tb=9.2℃。
4）、混凝土内表温差：△Tc= TMAX-Tb=44.9-9.2=35.7℃＞25℃
显然混凝土内表最大温差超过规定要求值，若不采取措施，将必然会产生表面裂缝。
3.3.2 混凝土表面保温养护措施
混凝土浇注完毕，开始三天采用两层草袋和一层塑料薄膜进行覆盖养护，并适当地洒些水在草袋上,以始终保持混凝土表面湿润为宜，塑料薄膜在顶层可以防止水分蒸发和热量散失。在混凝土浇注后第三天，通过测温发现混凝土开始降温时，采用蒸气保温养护，现场有现成的蒸气，只需用橡胶管将蒸气引入养护薄膜内，根据上述混凝土的热工计算和采用电子测温仪（JDC-2）进行预埋测温来控制通气时间和通气量，混凝土表面温度一般保持在20 ℃左右，则混凝土内表温差为25℃左右，满足温差控制要求。通过混凝土温度收缩应力计算，温差控制在25℃以下，一般来说，温度应力＜fce/1.15，不会出现温度裂缝。并且通过蒸气保温养护可以提高混凝土早期强度,增强结构对混凝土收缩的抵抗,有效防止收缩裂缝的出现。
3.4 采用合理的浇筑工艺：
本工程中混凝土采用水平循环、斜面分层浇注，每层厚度为30～40cm，上下层间隔时间不得超过初凝时间6小时，分层浇注增加散热面，加快热量释放，使浇注后的混凝土温度分布比较均匀，并可避免形成施工冷缝。控制好混凝土的坍落度和入模温度，并加强混凝土的振捣，确保混凝土的连续浇注。
3.5 大体积混凝土测温
在热风炉基础表面上布置8个测温点、高炉本体基础上布置5个测温点，分别监测中间、表面-0.10m位置处的温度；随时了解混凝土的内部和表面温度。测温点采取将热电阻导线预埋的方式设置，混凝土浇注12h后开始测温，测温次数应先频后疏，开始3天内每4h一次，温度达到峰值后每8h一次，7天以后每天一次，一直持续2周。测温时间从2002年2月2日开始到2月19日结束，该期间环境温度-5℃～10℃，混凝土入模温度5℃左右，混凝土内部温度最大为46.5℃,最高温升41.5℃，第3天达到峰值，维持1-2天后，开始缓慢降温。如下图所示：
4 大体积混凝土施工工艺
混凝土采用商品混凝土，由马钢建设公司砼分公司组织供应，混凝土搅拌一站、二站分别从南北方向供料，保证混凝土供应量为60m3/h。现场布置四台混凝土泵车，分别沿基础长边两侧停靠，每台泵车负责包括一个角在内四分之一区域的混凝土布料下料，10台混凝土罐车运输，24小时连续作业。
施工顺序：从两端向中间，先深后浅，每斜面均由混凝土自然流淌形成，然后沿长边按斜面逐层向前推进，自下而上直至基础顶面，层与层之间的间隔不得超过6h。每台泵车配4台插入式振动器，沿长边每6米布置一个，先振捣卸料口，以使混凝土形成自然流淌，然后全面振捣，以混凝土开始泛浆和不冒泡气为准，在浇注完毕后，及时排除泌水，必要时尚须进行二次振捣，二次抹面，以防止混凝土出现表面裂缝。
由于砼浇筑是连续进行的，热风炉基础浇筑了72个小时,高炉基础浇筑了34小时。在浇筑砼时，应采取预防天气变化措施。若遇下雨雪时应铺上塑料薄膜，砼应掺抗冻剂，并适当调整混凝土的用水量和原材料的温度。
5 施工体会
大体积砼施工是一个系统工程，不仅要有技术措施，而且还要有组织措施和管理措施，为保证施工处于受控状态，浇筑时应建立由施工、监理、甲方等多方共同组成的现场质量保证体系机构，对保证混凝土的浇筑质量和连续施工有很好的作用；后期的监测、养护最为关键，一定要在时间、人员、材料、设备予以保证。本工程现已竣工投产，除表面有一些细微裂缝外，未出现任何贯穿性的影响结构的裂缝。
掺加较高比例的粉煤灰以及加入一定比例的减水剂、抗裂增强型膨胀剂是十分必要的，不仅提高混凝土的性能，而且使大面积底板混凝土的连续施工成功，保证了施工质量。
混凝土的保温保湿养护不得少于14天，混凝土强度的增长与环境的温湿度有密切关系，膨胀剂也必须在潮湿的条件下才能补偿混凝土的收缩，所以大体积混凝土保温保湿养护时间越长越好，但一般考虑工期要求，也不应少于14天。
对于超长结构的大体积混凝土施工，且设计或工艺要求“混凝土一次整浇，不留置后浇带”，可以在表面适当地配置一些细钢筋网片。
责任编辑：sealion1986
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