大體積混凝土施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

文/柏章朋　國(guó)家林業(yè)局林產(chǎn)工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院　北京　100010

大體積混凝土施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

文/柏章朋國(guó)家林業(yè)局林產(chǎn)工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院北京100010

大體積混凝土或是必須要當(dāng)作大體積混凝土來(lái)對(duì)待的建（構(gòu)）筑物構(gòu)件越來(lái)越多，已經(jīng)是漸呈常態(tài)化，即便是我們已經(jīng)采取了一些預(yù)防措施，但是在工程實(shí)際中仍然還是發(fā)生了許多質(zhì)量問(wèn)題。施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理人員必須從多方面進(jìn)行分析，采取相應(yīng)質(zhì)量控制措施，防止質(zhì)量事故發(fā)生，保證施工質(zhì)量。

混凝土；大體積；配合比；水化熱；測(cè)溫

混凝土構(gòu)件最小截面幾何尺寸大于1m（包括等于1m）的混凝土［1，2］，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中水泥顆粒水化引起的溫度和濕度變化而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的混凝土，都可以叫做大體積混凝土。過(guò)去大體積混凝土于日常生活中并不多見(jiàn)，只是多見(jiàn)于水利大壩、橋墩橋梁、大型設(shè)備基礎(chǔ)等，但是隨著建筑技術(shù)的發(fā)展、人類(lèi)生活空間不斷向天上和地下的延伸，大體積混凝土施工在現(xiàn)在的工業(yè)與民用建筑中已經(jīng)是常態(tài)化，即使是在一些工程中混凝土體積不一定嚴(yán)格符合定義，但是實(shí)際上我們必須要當(dāng)做大體積混凝土施工來(lái)慎重對(duì)待，縱然如此，仍然還是發(fā)生了許多質(zhì)量問(wèn)題，給建設(shè)方造成了巨大的損失。大體積混凝土的體積與表面積之比相比較一般混凝土構(gòu)件要小得多，水泥水化過(guò)程熱量釋放迅速，大體積混凝土內(nèi)部溫度上升比較快，當(dāng)混凝土內(nèi)外部溫差較大（一般以25℃為界）時(shí)，會(huì)使混凝土構(gòu)件表面乃至內(nèi)部產(chǎn)生溫度裂縫，嚴(yán)重的會(huì)危及結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員必須從原材料、外加劑、施工工藝、養(yǎng)護(hù)和測(cè)溫等各方面進(jìn)行分析，采取相應(yīng)措施保證施工的質(zhì)量。

1 優(yōu)化混凝土配合比

1.1水泥：采用低水化熱、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥。配合比設(shè)計(jì)時(shí)［3］，應(yīng)在滿(mǎn)足強(qiáng)度的條件下，盡量減小水泥用量。

1.2細(xì)骨料：盡可能選用中砂，考慮到混凝土可能需要泵送，細(xì)度模數(shù)宜控制在2.6～3.0。

1.3粗骨料：在能滿(mǎn)足泵送和下料入模的前提下，適當(dāng)提高骨料粒級(jí)，可相應(yīng)減少水泥用量，降低水化熱量。

1.4粉煤灰：為盡可能減少水泥用量，降低水化熱，在許可的條件下?lián)饺氡M量多的粉煤灰取代水泥，粉煤灰的燒失量不應(yīng)大于8％，三氧化硫含量不應(yīng)超過(guò)3％，二氧化硅含量應(yīng)大于40％，其必須對(duì)水泥無(wú)不良反應(yīng)。

1.5外加劑：混凝土中加入微膨脹劑，補(bǔ)償混凝土在水化過(guò)程中的收縮。對(duì)于處于地下的大體積混凝土，摻加膨脹劑不會(huì)加劇混凝土后期的收縮。

2 慎重添加緩凝劑和減水劑［4］

在大體積混凝土澆筑中，為滿(mǎn)足施工工藝要求，不留施工縫，需要摻加緩凝劑，但是必須注意單加緩凝劑有可能會(huì)使混凝土開(kāi)裂，或是成為混凝土開(kāi)裂的誘因，工程實(shí)踐中出現(xiàn)過(guò)片面追求緩凝效果過(guò)量添加緩凝劑，建筑基礎(chǔ)全部開(kāi)裂，導(dǎo)致工程報(bào)廢的案例，但是在大體積混凝土澆筑中為延緩水泥水化熱的釋放，又必須要摻加緩凝劑，所以緩凝劑添加的原則是能滿(mǎn)足施工工藝要求即可，摻加量宜少；減水劑可以直接降低水的用量，分散水泥顆粒，顯著提高混凝土的流動(dòng)性和和易性，降低水灰比，有利于泵送施工和振搗，減少混凝土內(nèi)部孔隙率，增強(qiáng)混凝土抗?jié)B能力和強(qiáng)度等級(jí)。

3 盡量減少水泥用量

水泥是混凝土中必需的膠凝材料，但是水泥顆粒水化時(shí)會(huì)釋放熱量，大體積混凝土澆筑時(shí)必須要注意的就是盡可能降低水泥水化熱的釋放量，或者是避免水化熱的集中釋放，以免大體積混凝土內(nèi)部熱量積聚，溫度升高過(guò)快，與大體積混凝土表面溫差過(guò)大，產(chǎn)生裂縫，而減少水泥用量是避免問(wèn)題最為直接和有效的方法，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求和規(guī)范許可的情況下，施工現(xiàn)場(chǎng)要盡量減少水泥的使用量。適宜的水泥摻加量，不但可以降低水化熱，還可以降低混凝土造價(jià)，為社會(huì)節(jié)約資源。

4 嚴(yán)格控制粗、細(xì)骨料各項(xiàng)指標(biāo)

粗、細(xì)骨料的選擇要依據(jù)設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)、配筋率、鋼筋間距、澆筑方式等特點(diǎn)，遵照規(guī)范規(guī)程和經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)的施工組織設(shè)計(jì)對(duì)大體積混凝土的相關(guān)要求進(jìn)行，澆筑前做好實(shí)驗(yàn)室配合比，澆筑過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制其級(jí)配、含水率、含泥量、壓碎等指標(biāo)。

5 加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)的目的是為了使混凝土保持或盡可能接近水飽和狀態(tài)，使水泥顆粒水化作用達(dá)到或接近其最大程度，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的結(jié)晶，得到更高強(qiáng)度的混凝土，不同的養(yǎng)護(hù)和維護(hù)可使混凝土抗裂能力成倍的變化。維持混凝土良好的保濕狀態(tài)是非常必要的，如混凝土濕狀態(tài)低于相對(duì)濕度的80％，水泥水化幾乎完全停止，可導(dǎo)致強(qiáng)度降低干縮并引起微裂縫擴(kuò)展。

大體積混凝土澆筑完畢后立即用塑料薄膜對(duì)表面進(jìn)行覆蓋及保溫棉被進(jìn)行養(yǎng)護(hù)［5］，必須派專(zhuān)人監(jiān)測(cè)混凝土硬化過(guò)程中的溫度、溫差變化，為其配備專(zhuān)用的溫度計(jì)和定時(shí)器，當(dāng)大體積混凝土內(nèi)外溫差超過(guò)25℃時(shí)，及時(shí)采取加蓋保溫層或是采用內(nèi)部通冷水循環(huán)降溫等措施，確保混凝土的內(nèi)外部溫差在允許范圍內(nèi)。

大體積混凝土終凝后，在其表面用塑料薄膜覆蓋，然后蓋防火保溫棉被保溫層、薄膜保護(hù)層，對(duì)大體積混凝土進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)。在養(yǎng)護(hù)期間根據(jù)測(cè)溫點(diǎn)測(cè)得混凝土內(nèi)外溫差和降溫速率，針對(duì)變換的情況及時(shí)對(duì)養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行有效調(diào)整。

6 降低（保證）混凝土出機(jī)和入模溫度

在炎熱季節(jié)澆筑大體積混凝土?xí)r，可采用搭遮陽(yáng)棚或苫蓋等方式降低砂、石、水泥、粉煤灰等原料的溫度，如果條件具備使用冰水?dāng)嚢杌炷?，還可采用液氮冷風(fēng)冷卻骨料等方法對(duì)骨料進(jìn)行預(yù)冷卻，降低混凝土入模溫度（不超過(guò)30℃為宜），冷卻降溫的同時(shí)必須注意用水量的控制不能超標(biāo)。大體積混凝土澆筑后必須要及時(shí)保濕保溫養(yǎng)護(hù)，避免模板和混凝土被陽(yáng)光直接照射，造成混凝土內(nèi)部升溫急劇和表面局部失水。如果條件允許，盡可能避開(kāi)高溫時(shí)段澆筑大體積混凝土。

相反，在寒冷季節(jié)澆筑大體積混凝土?xí)r，也必須及時(shí)采取加熱、搭保溫棚或覆蓋等保溫措施，提高混凝土出機(jī)和入模溫度，避免大體積混凝土表面熱量急速流失，混凝土表面溫度迅速下降，造成表面混凝土溫度過(guò)低，水泥水化作用減緩乃至停止，或者大體積混凝土內(nèi)外部溫差過(guò)大（超過(guò)25℃），形成裂縫。

7 大體積混凝土表面處理

等混凝土二次收水完成后，讓瓦工用木抹子多次壓實(shí)抹平。然后及時(shí)覆蓋塑料薄膜和防火保溫棉被等養(yǎng)護(hù)，以保持混凝土表面的濕度和溫度。

另外，施工前必須考慮到養(yǎng)護(hù)時(shí)混凝土表面墻、柱、梁伸出鋼筋的影響，在伸出鋼筋內(nèi)應(yīng)填滿(mǎn)養(yǎng)護(hù)材料。

8 運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行預(yù)測(cè)

依據(jù)配合比進(jìn)行混凝土內(nèi)部溫度預(yù)測(cè)，采用混凝土溫度測(cè)控系統(tǒng)軟件進(jìn)行，指導(dǎo)施工配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

9 使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)溫

大體積混凝土在施工過(guò)程中，由于混凝土構(gòu)件的截面尺寸較大，其內(nèi)部水泥水化熱難于快速得到釋放，必然使混凝土構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生高溫，一旦與混凝土表面產(chǎn)生過(guò)大溫差，必將引起混凝土的開(kāi)裂，為了保證混凝土的施工質(zhì)量，在做好充分的預(yù)控工作后，必須對(duì)混凝土內(nèi)的溫度變化進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)情況變化異常立即采取科學(xué)有效的控制措施，使混凝土內(nèi)外部溫差不超標(biāo)（不超過(guò)25 ℃）。

在工程實(shí)踐中采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)溫技術(shù)也日趨普遍，通過(guò)預(yù)先埋設(shè)在大體積混凝土中的溫度傳感器，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)處理過(guò)程無(wú)需人工參與，避免了人工操作的誤差和失誤，通過(guò)計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，實(shí)時(shí)生成被監(jiān)測(cè)混凝土構(gòu)件的溫度數(shù)據(jù)和曲線，同時(shí)通過(guò)真實(shí)數(shù)據(jù)、曲線和預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)、曲線進(jìn)行對(duì)比分析，判斷出混凝土溫度發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)時(shí)指導(dǎo)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，能為保證混凝土的施工質(zhì)量提供有力的支持。計(jì)算機(jī)模擬測(cè)溫溫度曲線顯示界面見(jiàn)圖1。

圖1　溫度曲線界面

［1］《大體積混凝土施工規(guī)范》（GB50496-2009） 中國(guó)計(jì)劃出版社 2009.07

［2］《建筑施工手冊(cè)》（第五版）建筑施工手冊(cè)第五版編委會(huì)中國(guó)建筑工業(yè)出版社 2013.09

［3］《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 2011.05.

［4］《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（50119-2013） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 2014.01

［5］《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB50666-2011） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 2012.06