大體積混凝土施工

為防止混凝土中膠凝材料水化熱引起的溫度變化和收縮導(dǎo)致有害裂縫的產(chǎn)生，大體積混凝土施工時(shí)應(yīng)采取有效措施控制混凝土的水化熱溫度。

GB50496—2009《大體積混凝土施工規(guī)范》規(guī)定：大體積混凝土，即混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸≮1m的大體量混凝土或預(yù)計(jì)會(huì)因水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大而導(dǎo)致裂縫的混凝土。由此看來(lái)，尺寸和溫度是界定大體積混凝土的關(guān)鍵因素。以中新天津生態(tài)城中生大道跨薊運(yùn)河故道橋梁工程為例，此項(xiàng)目主橋5#～9#墩承臺(tái)最小幾何尺寸為3m、墩柱最小幾何尺寸為3.5 m，均為大體積混凝土施工。下面主要介紹本工程大體積混凝土澆筑時(shí)控制混凝土水化熱溫度的措施。

1 大體積混凝土的材料、配比、制備及運(yùn)輸

大體積混凝土配合比的設(shè)計(jì)除應(yīng)符合工程設(shè)計(jì)所規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)、耐久性、抗?jié)B性和體積穩(wěn)定性等要求外，尚應(yīng)符合大體積混凝土施工工藝特性的要求并應(yīng)符合合理使用材料、減少水泥用量、降低混凝土絕熱溫升值的要求。

大體積混凝土的制備和運(yùn)輸，除應(yīng)符合設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的要求外，尚應(yīng)根據(jù)預(yù)拌混凝土運(yùn)輸距離、運(yùn)輸設(shè)備、供應(yīng)能力、材料批次、環(huán)境溫度等調(diào)整預(yù)拌混凝土的有關(guān)參數(shù)。

1.1 原材料

本工程承臺(tái)、墩柱混凝土由A、B兩個(gè)攪拌站供應(yīng)。

1.1.1 水泥的選擇

A、B兩個(gè)攪拌站供應(yīng)混凝土選用P.O42.5硅酸鹽水泥，由唐山冀東水泥廠生產(chǎn)。所用水泥應(yīng)滿足下列規(guī)定：

1）所用水泥應(yīng)符合GB 175—92《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》的有關(guān)規(guī)定，當(dāng)采用其他品種時(shí)，其性能指標(biāo)必須符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；

2）選用中、低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，大體積混凝土施工所用水泥3 d水化熱≯240 kJ/kg，7 d的水化熱≯270 kJ/kg。

3）當(dāng)混凝土有抗?jié)B指標(biāo)要求時(shí)，所用水泥的鋁酸三鈣含量≯8%；

4）所用水泥在攪拌站的入機(jī)溫度≯60℃。

水泥進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)對(duì)水泥品種、強(qiáng)度等級(jí)、包裝或散裝倉(cāng)號(hào)、出廠日期等進(jìn)行檢查并應(yīng)對(duì)其強(qiáng)度、安定性、凝結(jié)時(shí)間、水化熱等性能指標(biāo)及其他必要的性能指標(biāo)進(jìn)行復(fù)檢。

1.1.2 骨料的選擇

A、B兩個(gè)攪拌站供應(yīng)混凝土選用的細(xì)骨料為中砂，產(chǎn)地均為遼寧綏中，細(xì)度模數(shù)為2.7；粗骨料為碎石，產(chǎn)地均為河北玉田，最大粒徑為25mm。所用骨料應(yīng)滿足下列規(guī)定：

1）骨料的選擇應(yīng)符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定。

2）細(xì)骨料宜采用中砂，其細(xì)度模數(shù)宜＞2.3，含泥量≯3%；

3）粗骨料宜選用粒徑5～31.5mm并連續(xù)級(jí)配，含泥量≯1%；

4）應(yīng)選用非堿活性的粗骨料。

1.1.3 摻和料的選擇

A站供應(yīng)的混凝土摻和料為礦渣粉，品種為S95級(jí)，生產(chǎn)廠家為唐山漢豐；其中B站供應(yīng)的混凝土摻和料為礦渣粉和粉煤灰，其中礦渣粉品種為S95級(jí)，生產(chǎn)廠家為新泰環(huán)保，粉煤灰為Ⅱ級(jí)，生產(chǎn)廠家為天津大沽化工廠。

所用粉煤灰和粒化高爐礦渣粉，其質(zhì)量應(yīng)符合GB 1956—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》和GB/T 18046—2000《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》的有關(guān)規(guī)定。

1.1.4 外加劑的選擇

所用混凝土外加劑的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）所用外加劑的質(zhì)量及應(yīng)用技術(shù)，應(yīng)符合GB 8076—2008《混凝土外加劑》、GB 50119—2013《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》和有關(guān)環(huán)境保護(hù)的規(guī)定；

2）外加劑的品種、摻量應(yīng)根據(jù)工程所用膠凝材料經(jīng)試驗(yàn)確定；

3）應(yīng)提供外加劑對(duì)硬化混凝土收縮等性能的影響。

1.1.5 水的選擇

拌和用水的質(zhì)量應(yīng)符合JGJ 63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定。

1.2 配合比設(shè)計(jì)

承臺(tái)、墩柱所用A、B兩個(gè)攪拌站混凝土配合比見表1和表2。

表1 A站所用混凝土配合比設(shè)計(jì) kg

表 2 B站所用混凝土配合比設(shè)計(jì) kg

所用混凝土配合比應(yīng)滿足下列規(guī)定：

1）大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)，應(yīng)符合JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定：

2）采用混凝土60 d或90 d強(qiáng)度作為指標(biāo)時(shí)，應(yīng)將其作為混凝土配合比的設(shè)計(jì)依據(jù)；

3）所配制的混凝土拌和物，到澆筑工作面的坍落度不宜低于160mm；

4）拌和水用量≯175 kg/m3；

5）粉煤灰摻量不宜超過(guò)膠凝材料用量的40%；礦渣粉的摻量不宜超過(guò)膠凝材料用量的50%；粉煤灰和礦渣粉摻和料的總量不宜大于混凝土中膠凝材料用量的50%；

6）水膠比≯0.55；

7）砂率宜為 38%～42%；

8）拌和物泌水量宜＜10 L/m3。

1.3 制備及運(yùn)輸

1）混凝土的制備量與運(yùn)輸能力滿足混凝土澆筑工藝的要求并用具有生產(chǎn)資質(zhì)的預(yù)拌混凝土生產(chǎn)單位，其質(zhì)量應(yīng)符合GB/T 14902—2003《預(yù)拌混凝土》的有關(guān)規(guī)定并應(yīng)滿足施工工藝對(duì)坍落度損失、入模坍落度、入模溫度等的技術(shù)要求。

2）多廠家制備預(yù)拌混凝土的工程，應(yīng)符合原材料、配合比、材料計(jì)量等級(jí)相同以及制備工藝和質(zhì)量檢驗(yàn)水平基本相同的原則。

3）混凝土拌和物的運(yùn)輸應(yīng)采用混凝土攪拌運(yùn)輸車，運(yùn)輸車應(yīng)具有防風(fēng)、防曬、防雨設(shè)施。

4）攪拌運(yùn)輸車在裝料前應(yīng)將罐內(nèi)的積水排盡。

5）攪拌運(yùn)輸車的數(shù)量應(yīng)滿足混凝土澆筑的工藝要求。

6）攪拌運(yùn)輸車單程運(yùn)送時(shí)間，采用預(yù)拌混凝土?xí)r，應(yīng)符合GB/T 14902—20032的有關(guān)規(guī)定。

7）攪拌運(yùn)輸過(guò)程中需補(bǔ)充外加劑或調(diào)整拌和物質(zhì)量時(shí)，宜符合下列規(guī)定：

（1）當(dāng)運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)離析或使用外加劑進(jìn)行調(diào)整時(shí)，攪拌運(yùn)輸車應(yīng)進(jìn)行快速攪拌，攪拌時(shí)間應(yīng)不少于120 s；

（2）運(yùn)輸過(guò)程中嚴(yán)禁向拌和物中加水。

8）運(yùn)輸過(guò)程中，坍落度損失或離析嚴(yán)重，經(jīng)補(bǔ)充外加劑或快速攪拌已無(wú)法恢復(fù)混凝土拌和物的工藝性能時(shí)，不得澆筑入模。

2 大體積混凝土施工

2.1 施工技術(shù)準(zhǔn)備

1）大體積混凝土施工前應(yīng)進(jìn)行圖紙會(huì)審，提出施工階段的綜合抗裂措施，制訂關(guān)鍵部位的施工作業(yè)指導(dǎo)書。

2）大體積混凝土施工應(yīng)在混凝土的模板和支架、鋼筋工程、預(yù)埋管件等工作完成并驗(yàn)收合格的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

3）施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施應(yīng)按施工總平面布置圖的要求按時(shí)完成，場(chǎng)區(qū)內(nèi)道路應(yīng)堅(jiān)實(shí)平坦，必要時(shí)，應(yīng)與市政、交管等部門協(xié)調(diào)，制訂場(chǎng)外交通臨時(shí)疏導(dǎo)方案。

4）施工現(xiàn)場(chǎng)的供水、供電應(yīng)滿足混凝土連續(xù)施工的需要，當(dāng)有斷電可能時(shí)，應(yīng)有雙路供電或自備電源等措施。

5）大體積混凝土的供應(yīng)能力應(yīng)滿足混凝土連續(xù)施工的需要，不宜低于單位時(shí)間所需量的1.2倍。

6）用于大體積混凝土施工的設(shè)備，在澆筑混凝土前應(yīng)進(jìn)行全面的檢修和試運(yùn)轉(zhuǎn)，其性能和數(shù)量滿足大體積混凝土連續(xù)澆筑的需要。

7）混凝土的測(cè)溫監(jiān)控設(shè)備標(biāo)定調(diào)試應(yīng)正常，保溫用材料應(yīng)齊備，并應(yīng)派專人負(fù)責(zé)測(cè)溫作業(yè)管理。

8）大體積混凝土前，應(yīng)對(duì)工人進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)并應(yīng)逐級(jí)進(jìn)行技術(shù)交底，同時(shí)應(yīng)建立嚴(yán)格的崗位責(zé)任制和交接班制度。

2.2 模板工程

承臺(tái)采用90 cm×150 cm組合鋼模，墩柱采用定型組合鋼模。模板拆除在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求、混凝土澆筑體表面與大氣溫差≯20℃后進(jìn)行，如果條件允許，可適當(dāng)延長(zhǎng)拆模時(shí)間。組合鋼模拆除后，采用在混凝土表面包裹塑料布的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以保證混凝土表面與大氣溫差和混凝土表面濕度。

大體積混凝土的模板施工應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）大體積混凝土的模板和支架系統(tǒng)除應(yīng)按國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性驗(yàn)算外，同時(shí)還應(yīng)結(jié)合大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)方法進(jìn)行保溫構(gòu)造設(shè)計(jì)；

2）模板和支架系統(tǒng)在安裝、使用或拆除過(guò)程中，必須采取防傾覆的臨時(shí)固定措施；

3）大體積混凝土的拆模時(shí)間，應(yīng)滿足國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)混凝土的強(qiáng)度要求，混凝土澆筑體表面與大氣溫差≯2 0℃；當(dāng)模板作為保溫養(yǎng)護(hù)措施的一部分時(shí)，其拆模時(shí)間應(yīng)根據(jù)本規(guī)范規(guī)定的溫控要求確定；

4）大體積混凝土有條件時(shí)宜適當(dāng)延遲拆模時(shí)間，拆模后，應(yīng)采取預(yù)防突然降溫和劇烈干燥等措施。

2.3 降溫管埋設(shè)

為滿足大體積混凝土的降溫要求，通過(guò)在承臺(tái)、墩柱內(nèi)埋設(shè)循環(huán)水管，待混凝土澆筑完成后，通過(guò)在預(yù)埋管內(nèi)輸送循環(huán)水達(dá)到大體積混凝土降溫的目的。

2.3.1 承臺(tái)內(nèi)降溫管布設(shè)

承臺(tái)內(nèi)降溫管布設(shè)見圖1。

圖1 承臺(tái)降溫管布設(shè)平面

1）冷卻管采用48mm鋼管和60mmUPVC硬塑管。

2）冷卻管豎向布置2層，每層間距1m，冷卻管平面呈“S”形，間距1.8m；為保證降溫效果，上下層冷卻管呈梅花形布置。

3）鋼管插入硬塑管內(nèi)≮0.4m，用鐵絲綁扎2道，必須保證鋼管與硬塑管之間連接質(zhì)量。

4）降溫管固定在承臺(tái)架立筋上，必須保證加固質(zhì)量，防止混凝土澆筑過(guò)程中降溫管出現(xiàn)位移、變形現(xiàn)象。

5）降溫管布置完成后、混凝土澆筑完成后均應(yīng)進(jìn)行試通水，以檢查降溫管連接質(zhì)量。

6）待冷卻達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，停止循環(huán)水供應(yīng)。

7）冷卻管內(nèi)通過(guò)灌同強(qiáng)度水泥砂漿填充。

2.3.2 墩柱降溫管布設(shè)

墩柱降溫管布設(shè)見圖2。

圖2 墩柱降溫管布設(shè)平面

1）冷卻管采用48mm鋼管和60mmUPVC硬塑管。

（2）冷卻管順橋向布置2層，每層間距1m，冷卻管平面呈“S”形，間距 1.5m。

3）鋼管插入硬塑管內(nèi)≮0.4m，用鐵絲綁扎2道，必須保證鋼管與硬塑管之間連接質(zhì)量。

4）降溫管固定在墩柱箍筋上，與墩柱鋼筋綁扎同步進(jìn)行，必須保證加固質(zhì)量，防止混凝土澆筑過(guò)程中降溫管出現(xiàn)移位、變形現(xiàn)象。

5）降溫管布置完成后、混凝土澆筑完成后均應(yīng)進(jìn)行試通水，以檢查降溫管連接質(zhì)量。

6）待冷卻達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，停止循環(huán)水供應(yīng)。7）冷卻管內(nèi)通過(guò)灌同強(qiáng)度水泥砂漿填充。

2.4 混凝土澆筑

承臺(tái)、墩柱混凝土采用整體分層連續(xù)澆筑的方式施工?；炷恋臐仓?yīng)符合下列規(guī)定：

1）混凝土的澆筑厚度應(yīng)根據(jù)所用振搗器的作用深度及混凝土的和易性確定，整體連續(xù)澆筑時(shí)宜為300～500mm；

2）整體分層連續(xù)澆筑時(shí)，應(yīng)縮短間歇時(shí)間并在前層混凝土初凝之前將次層混凝土澆筑完畢，層間最長(zhǎng)的間歇時(shí)間不應(yīng)大于混凝土的初凝時(shí)間，層面應(yīng)按施工縫處理；

3）混凝土澆筑宜從低處開始，沿長(zhǎng)邊方向自一端向另一端進(jìn)行，當(dāng)混凝土供應(yīng)量有保證時(shí)，亦可多點(diǎn)同時(shí)澆筑；

4）混凝土澆筑采用二次振搗工藝；

5）在混凝土澆筑過(guò)程中，應(yīng)采取措施防止受力鋼筋、定位筋、預(yù)埋筋等移位和變形，并及時(shí)清除混凝土表面的泌水；

6）混凝土澆筑面應(yīng)及時(shí)進(jìn)行二次抹灰處理。

2.5 混凝土養(yǎng)護(hù)

承臺(tái)混凝土澆筑完成后采用覆蓋一層塑料布、再在其上覆蓋土工布蓄水的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)?；炷琉B(yǎng)護(hù)應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）大體積混凝土應(yīng)進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，在每次混凝土澆筑完畢后，除應(yīng)按普通混凝土進(jìn)行常規(guī)養(yǎng)護(hù)外，尚應(yīng)及時(shí)按溫控技術(shù)措施的要求進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)；

2）應(yīng)專人負(fù)責(zé)保溫養(yǎng)護(hù)工作并應(yīng)按本規(guī)范的有關(guān)規(guī)定操作，同時(shí)應(yīng)做好測(cè)試記錄；

3）保濕養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間不得少于14 d，應(yīng)經(jīng)常檢查塑料薄膜或養(yǎng)護(hù)劑涂層的完整情況，保持混凝土表面濕潤(rùn)；

4）保溫覆蓋層的拆除應(yīng)分層逐步進(jìn)行，當(dāng)混凝土的表面溫度與環(huán)境最大溫差＜20℃時(shí)，可全部拆除；

5）在保溫養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)混凝土澆筑體的里表溫差和降溫速率進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，當(dāng)實(shí)測(cè)結(jié)果不滿足溫控指標(biāo)的要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整保溫養(yǎng)護(hù)措施；

6）承臺(tái)拆模后，應(yīng)及時(shí)回填土；墩柱拆模后應(yīng)盡早涂刷防腐涂料，不宜長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中。

2.6 大體積混凝土夏季施工措施

主橋5?！?＃墩承臺(tái)、墩柱均在夏季進(jìn)行施工。炎熱天氣澆筑混凝土?xí)r，宜采用遮蓋、灑水、拌冰屑等降低混凝土原材料溫度的措施，混凝土入模溫度宜控制在30℃以下?；炷翝仓螅瑧?yīng)及時(shí)進(jìn)行保濕保溫養(yǎng)護(hù)；條件許可時(shí)，應(yīng)避開高溫時(shí)段澆筑混凝土。

3 溫控施工的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和試驗(yàn)

大體積混凝土澆筑體里表溫差、降溫速率及環(huán)境溫度及溫度應(yīng)變的測(cè)試，在混凝土澆筑后，每晝夜不少于4次；入模溫度的測(cè)量，每臺(tái)班不少于2次。

因采用覆蓋塑料布的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，溫控施工的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)主要測(cè)量混凝土表層溫度和混凝土內(nèi)部溫度。在承臺(tái)混凝土澆筑前埋設(shè)測(cè)溫元件，待混凝土澆筑完成后，通過(guò)測(cè)溫元件進(jìn)行測(cè)溫工作，混凝土澆筑體的外表溫度為混凝土外表以內(nèi)5 cm處的溫度。

測(cè)試過(guò)程中應(yīng)及時(shí)描繪出各點(diǎn)的溫度變化曲線和斷面的溫度分布曲線，并每天提供監(jiān)測(cè)日?qǐng)?bào)，若監(jiān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)溫控指標(biāo)不正常變化應(yīng)及時(shí)報(bào)警，以便發(fā)現(xiàn)問題采取相應(yīng)措施。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的發(fā)展和施工工藝的進(jìn)步，大體積混凝土越來(lái)越多應(yīng)用到各種構(gòu)造物中，但隨之出現(xiàn)的質(zhì)量問題也層出不窮。同時(shí)，大體積混凝土都是結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，其施工質(zhì)量好壞直接影響到整個(gè)工程的安全問題和施工功能。許多大型項(xiàng)目的質(zhì)量事故都是由大體積混凝土的施工過(guò)程中要引起高度重視，合理采用施工措施，嚴(yán)格控制溫度應(yīng)力，防止表面裂縫，杜絕深度裂縫和貫穿裂縫，確保大體積混凝土的施工質(zhì)量。

[1]楊建東.某鐵塔基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2012，（10）：39-42.

[2]牛穎蘭.大體積混凝土裂縫的防治[J].中國(guó)建材科技，2013，（5）：102-104.