大體積混凝土施工過程管控

李鑑

摘要：隨著建筑業(yè)的高速發(fā)展，建造技術(shù)突飛猛進(jìn)，大體積混凝土施工技術(shù)日趨完善和成熟，但施工企業(yè)對(duì)大體積混凝土施工過程管控的重視程度卻隨之弱化，施工過程中，簡單套用或僅憑以往施工經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)象普遍存在。本文通過對(duì)大體積混凝土的界定和施工過程控制要素的分析，并結(jié)合ISO9000標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于特殊過程的控制要求，闡述了大體積混凝土施工過程管控方法，希望對(duì)大體積混凝土施工管理起到借鑒作用。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土 ?施工過程 ?管控方法

0 引言

改革開放30年來，我國建筑業(yè)高速發(fā)展，建造技術(shù)突飛猛進(jìn)，高速鐵路、高速公路、高層、超高層建筑、大型水利大壩工程越來越多，隨之而來的是大體積混凝土的廣泛應(yīng)用。由于大體積混凝土受水泥水化熱和混凝土散熱性能等自有特性以及施工工藝和施工環(huán)境的影響，極易發(fā)生溫度應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫的現(xiàn)象，從而影響結(jié)構(gòu)的使用性能和耐久性能，嚴(yán)重的危及結(jié)構(gòu)安全性能，因此對(duì)大體積混凝土溫度應(yīng)力及溫度控制的研究，一直是設(shè)計(jì)與施工企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問題。目前，隨著各方面的致力研究和實(shí)踐探索，大體積混凝土施工技術(shù)日趨完善和成熟，施工難度也隨之降低，但是由于施工難度的降低，施工企業(yè)對(duì)大體積混凝土施工過程管控的重視程度也隨之弱化，施工過程中，簡單套用或僅憑以往施工經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)象普遍存在，由此導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫、造成返修或返工的事件時(shí)有發(fā)生。本文通過對(duì)大體積混凝土的界定和施工過程控制要素的分析，并結(jié)合ISO9000標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于特殊過程的控制要求，闡述了大體積混凝土施工過程管控方法，希望能對(duì)大體積混凝土施工管理起到借鑒作用。

1 大體積混凝土的界定

目前，國內(nèi)外對(duì)大體積混凝土的定義尚無統(tǒng)一的規(guī)定。國內(nèi)，《大體積混凝土施工規(guī)范》（GB50496-2009）定義為：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土;《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55-2011）定義為：體積較大的、可能由膠凝材料水化熱引起的溫度應(yīng)力導(dǎo)致有害裂縫的結(jié)構(gòu)混凝土。國外，美國混凝土學(xué)會(huì)（ACI）規(guī)定：任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大，必須要求解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂;日本建筑學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（JASS5）規(guī)定：結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在80cm以上，同時(shí)水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土。

綜上所述，大體積混凝土的界定主要看兩項(xiàng)指標(biāo)，一是結(jié)構(gòu)尺寸，二是混凝土內(nèi)外溫度差引起的溫度應(yīng)力。由于混凝土自身散熱性能較差，結(jié)構(gòu)尺寸越大，越容易造成內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生溫度應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫的現(xiàn)象，因此目前施工企業(yè)以結(jié)構(gòu)尺寸來判斷是否是大體積混凝土的現(xiàn)象比較常見。但是從上述國內(nèi)外大體積混凝土定義來看，大體積混凝土實(shí)質(zhì)上并不是由結(jié)構(gòu)尺寸的大小決定的，而是由是否會(huì)產(chǎn)生水化熱引起的溫度應(yīng)力來定性的，而溫度應(yīng)力的大小，除了受結(jié)構(gòu)尺寸的影響外，還受混凝土配合比、原材料以及施工環(huán)境等因素的影響。因此，簡單的以結(jié)構(gòu)尺寸來判斷是否是大體積混凝土的做法是錯(cuò)誤的，正確的方法應(yīng)該是通過計(jì)算混凝土內(nèi)外溫度差引起的溫度應(yīng)力是否會(huì)造成結(jié)構(gòu)裂縫來判定;當(dāng)溫差過大且溫度應(yīng)力大于混凝土自身的抗拉強(qiáng)度時(shí)，此時(shí)應(yīng)判定為大體積混凝土，既便是結(jié)構(gòu)尺寸不大，也應(yīng)該按大體積混凝土實(shí)施控制。

2 大體積混凝土施工過程控制要素

大體積混凝土施工的關(guān)鍵及難點(diǎn)是如何有效控制混凝土內(nèi)外溫度差引起的溫度應(yīng)力，防止混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。由于混凝土溫度應(yīng)力變化受原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、施工技術(shù)工藝、施工環(huán)境變化等諸多因素的影響，因此，大體積混凝土施工前，應(yīng)從施工組織和施工技術(shù)兩個(gè)方面進(jìn)行科學(xué)合理的策劃準(zhǔn)備工作，確保大體積混凝土的施工質(zhì)量。

2.1 施工組織準(zhǔn)備 大體積混凝土施工的顯著特點(diǎn)是混凝土數(shù)量大、澆筑時(shí)間長，要確保施工過程的順利完成，必須在施工場地規(guī)劃、管理和施工人員配備、物資及機(jī)械設(shè)備配置方面做好充足的準(zhǔn)備。

①場地規(guī)劃。施工現(xiàn)場“三通一平”，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，合理規(guī)劃場地布置，避免各類機(jī)械車輛的交叉作業(yè)。施工前，做好水電供應(yīng)設(shè)施設(shè)備的檢查驗(yàn)收工作，確保滿足連續(xù)施工的需要，為防止意外，現(xiàn)場應(yīng)配備發(fā)電設(shè)備和蓄水設(shè)施。場內(nèi)道路應(yīng)滿足不同天氣的需要，堅(jiān)實(shí)平坦，并合理安排混凝土罐車的行走路線，確?；炷恋倪B續(xù)供應(yīng)和澆筑。

②人員配備。根據(jù)混凝土數(shù)量，預(yù)測(cè)澆筑時(shí)間，配備充足的管理和施工人員，合理安排倒班班次（兩班倒或三班倒），防止人員長時(shí)間工作產(chǎn)生極度疲勞，導(dǎo)致工作失誤或?qū)ι眢w健康造成傷害。

③物資和機(jī)械設(shè)備配置。攪拌站應(yīng)根據(jù)配合比設(shè)計(jì)及混凝土澆筑數(shù)量，準(zhǔn)備好充足的混凝土原材料;現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)所需的塑料薄膜、草袋、灑水膠皮管以及防雨物資應(yīng)提前組織進(jìn)場。

機(jī)械設(shè)備的數(shù)量和型號(hào)應(yīng)根據(jù)具體工程規(guī)模和施工工藝進(jìn)行策劃與配置。施工前，所有機(jī)械設(shè)備均應(yīng)進(jìn)行檢查和試運(yùn)轉(zhuǎn)，考慮到發(fā)生故障的可能性，施工時(shí)主要和關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備還應(yīng)配備備用品或易損零件，同時(shí)配備修理工，隨時(shí)檢修。

2.2 施工技術(shù)準(zhǔn)備 大體積混凝土施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵是采取有效的溫度控制技術(shù)，減小混凝土內(nèi)外溫度差引起的溫度應(yīng)力。為此，需要從原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、熱工計(jì)算及溫控養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)做好技術(shù)準(zhǔn)備工作。

①原材料選擇。水泥應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、混凝土設(shè)計(jì)性能和所處環(huán)境條件，合理選擇水泥品種，盡量選用低熱水泥，如礦渣水泥、火山灰或粉煤灰水泥;骨料應(yīng)選用中粗砂和粒徑較大、級(jí)配良好的碎石;在設(shè)計(jì)和規(guī)范允許的條件下，合理摻加使用適量的粉煤灰和外加劑，如緩凝劑、減水劑和膨脹劑，以減少水泥用量，降低水化熱。

②配合比設(shè)計(jì)。根據(jù)選用的原材料，進(jìn)行混凝土配合比試配工作，重點(diǎn)解決摻和料和外加劑摻量控制以及減少水泥用量、降低水化熱的問題。根據(jù)試配的理論配合比，實(shí)測(cè)攪拌站現(xiàn)場砂石料含水率、含泥量，進(jìn)行配合比優(yōu)化，以滿足實(shí)際現(xiàn)場拌制要求。endprint

③熱功計(jì)算及溫控養(yǎng)護(hù)。大體積混凝土施工前的熱功計(jì)算是針對(duì)工程的特定條件，通過計(jì)算預(yù)估混凝土內(nèi)部溫度及內(nèi)外溫差，從理論上復(fù)核施工方案的可行性，并為后續(xù)的溫控和養(yǎng)護(hù)工作提供依據(jù)。鑒于目前隨著相關(guān)施工規(guī)范和施工技術(shù)的不斷完善，施工企業(yè)在熱功計(jì)算以及保溫養(yǎng)護(hù)和溫控監(jiān)測(cè)方面已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)氖┕そ?jīng)驗(yàn)，形成了相對(duì)成熟的技術(shù)措施，本文在此不再贅述。但值得注意的一點(diǎn)是，目前部分施工企業(yè)在實(shí)際操作中存在不進(jìn)行熱工計(jì)算，只憑實(shí)測(cè)實(shí)量和以往施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行溫控養(yǎng)護(hù)的現(xiàn)象，由此失去了對(duì)大體積混凝土的主動(dòng)控制，極易在施工過程中發(fā)生不可補(bǔ)救的嚴(yán)重后果。由于工程項(xiàng)目具有單件性的特征，因此施工企業(yè)應(yīng)針對(duì)不同的工程項(xiàng)目，在大體積混凝土施工前，有針對(duì)性地進(jìn)行熱功計(jì)算，以適應(yīng)不同項(xiàng)目、不同條件下的大體積混凝土澆筑和溫控養(yǎng)護(hù)工作，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

3 基于ISO9000標(biāo)準(zhǔn)特殊過程的管控方法

ISO9000：2005《質(zhì)量管理體系—基礎(chǔ)和術(shù)語》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：“對(duì)形成的產(chǎn)品是否合格不易或不能經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行驗(yàn)證的過程，稱之為特殊過程”，并在ISO9001：2008《質(zhì)量管理體系—要求》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：“當(dāng)生產(chǎn)和服務(wù)提供過程的輸出不能由后續(xù)的監(jiān)視或測(cè)量加以驗(yàn)證，使問題在產(chǎn)品使用后或服務(wù)交付后才顯現(xiàn)時(shí)，組織應(yīng)對(duì)任何這樣的過程實(shí)施確認(rèn)”。在大體積混凝土施工過程中，由于水化熱引起的溫度應(yīng)力難以經(jīng)濟(jì)的通過檢測(cè)或測(cè)量手段來加以驗(yàn)證，溫度應(yīng)力可能導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)裂縫只有在施工結(jié)束后才能顯現(xiàn)，因此，認(rèn)證施工企業(yè)應(yīng)該根據(jù)ISO9000標(biāo)準(zhǔn)要求，按“特殊過程”對(duì)大體積混凝土施工實(shí)施控制，并對(duì)過程實(shí)施予以確認(rèn)。過程實(shí)施的確認(rèn)主要包括準(zhǔn)則、方法和程序的確認(rèn)、人員資格的鑒定、設(shè)備的認(rèn)可三個(gè)方面，俗稱特殊過程“三鑒定”。

3.1 準(zhǔn)則、方法和程序的確認(rèn) 準(zhǔn)則即施工依據(jù)的設(shè)計(jì)文件、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范;方法和程序即遵循準(zhǔn)則要求和現(xiàn)場實(shí)際情況，制定的大體積混凝土施工方案、工藝流程和參數(shù)、混凝土配合比設(shè)計(jì)等。大體積混凝土施工前，應(yīng)組織對(duì)準(zhǔn)則的有效性和適用性和以及方案的可行性進(jìn)行評(píng)審和確認(rèn)。

3.2 人員資格的鑒定 針對(duì)大體積混凝土施工過程各環(huán)節(jié)涉及的操作人員，如混凝土工、模板工、試驗(yàn)工、機(jī)械操作人員及修理工等，施工前應(yīng)對(duì)其崗位能力進(jìn)行鑒定，必要時(shí)應(yīng)通過專業(yè)技能培訓(xùn)并考核合格、持證上崗。

3.3 設(shè)備的認(rèn)可 針對(duì)大體積混凝土施工方案中確定的各類機(jī)械設(shè)備，包括小型機(jī)具和備用設(shè)備，施工前應(yīng)對(duì)其性能狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)檢修，確保性能穩(wěn)定、狀態(tài)完好。特別注意對(duì)試驗(yàn)檢測(cè)、測(cè)溫監(jiān)控涉及的儀器儀表或計(jì)量工具，應(yīng)按相關(guān)標(biāo)定要求進(jìn)行檢測(cè)標(biāo)定。

4 結(jié)束語

大體積混凝土施工技術(shù)難度大、工藝復(fù)雜，完善的施工方案和充足的原材料、人員以及機(jī)械設(shè)備配置是大體積混凝土施工保障的基本要素，嚴(yán)格的施工過程控制是大體積混凝土質(zhì)量保證的關(guān)鍵，只要按照特殊過程控制要求，做好前期策劃準(zhǔn)備工作，大體積混凝土施工質(zhì)量完全可以得到保證。

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