淺談大體積混凝土施工中的監(jiān)理工作

蔡 澤（上海創(chuàng)眾工程監(jiān)理有限公司， 上海 200123）

0 引 言

城市建設(shè)日新月異，發(fā)展速度快，各類超高建筑、有重大科技含量的建筑對地基基礎(chǔ)要求也越來越高，大體積混凝土應(yīng)用和大體積混凝土施工也愈發(fā)普遍，提高大體積混凝土基礎(chǔ)施工質(zhì)量也成了項(xiàng)目實(shí)施中核心問題而引發(fā)重大關(guān)注。由于大體積混凝土在施工過程中會(huì)產(chǎn)生更多的水化熱，由此導(dǎo)致的溫度變化與收縮作用比一般結(jié)構(gòu)施工更為嚴(yán)重，水化熱引起的收縮作用和溫度變化也容易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象，即表面和貫通裂縫兩種類型，表現(xiàn)程度不同，但都會(huì)造成危害，影響使用功能，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的不安全性。如何對裂縫的產(chǎn)生和阻斷進(jìn)行有效控制，確保施工質(zhì)量，就施工監(jiān)理工作而言就是對大體積混凝土水化熱及溫度變化幅度采取針對性的技術(shù)手段進(jìn)行有效的事前、事中和事后控制?，F(xiàn)結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)例，對于大體積混凝土施工中的監(jiān)理工作簡要分析和討論。

1 大體積混凝土施工前的監(jiān)理工作

本工程的建筑總面積為 9 180 m2，采用混凝土灌注樁地基，基礎(chǔ)筏板底板的厚度為 1.5 m，混凝土采用 C35-P8抗?jié)B混凝土。

任何一項(xiàng)工作的開展都必須從有計(jì)劃性、精心組織開始。方案先行審核，從源頭抓起。

1.1 施工方案可行性的核查

施工方案是指導(dǎo)施工過程的操作性文件，也是監(jiān)理工程師確認(rèn)和檢查施工單位按方案要求完成混凝土施工尤其是大體積混凝土施工的工作依據(jù)。監(jiān)理人員對大體積混凝土施工設(shè)計(jì)方案進(jìn)行審核，重點(diǎn)要審查混凝土材料供應(yīng)、過程澆搗、測溫和后期養(yǎng)護(hù)的具體方法，還包括方案設(shè)計(jì)中的各專項(xiàng)技術(shù)措施。

在審核過程中，監(jiān)理人員應(yīng)該對施工方案中的專項(xiàng)工程施工特點(diǎn)、難點(diǎn)以及涉及組織施工交通的部署與現(xiàn)場實(shí)際條件的滿足情況進(jìn)行審查。同時(shí)，審查完成全部混凝土施工所需要配置的泵車設(shè)備能否滿足澆筑工作的實(shí)際需求。此外，施工照明設(shè)施、振搗器具、用具、現(xiàn)場通信工具使用情況以及現(xiàn)場用電、用水、排水設(shè)施等進(jìn)行檢查，以利于施工的有序進(jìn)行。

1.2 混凝土供應(yīng)及用料核查

在準(zhǔn)備混凝土施工前期，監(jiān)理人員應(yīng)會(huì)同相關(guān)部門的人員共同考察混凝土攪拌站的企業(yè)資質(zhì)、生產(chǎn)條件、管理水平、生產(chǎn)規(guī)模和混凝土生產(chǎn)供應(yīng)能力，以及有沒有設(shè)置緊急備用的攪拌站，以避免發(fā)生不可預(yù)見的問題而導(dǎo)致攪拌站無法正常供應(yīng)混凝土。對考察選擇的攪拌站還應(yīng)了解其材料如水泥、砂、石、粉煤灰等來源，針對性地檢查混凝土組成材料的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，并要求混凝土攪拌站根據(jù)大體積混凝土設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級試配專門的混凝土施工配合比，便于監(jiān)理人員能夠?qū)ζ涫欠駶M足施工設(shè)計(jì)要求進(jìn)行審核。

混凝土原材料控制。本工程采用普通硅酸鹽（P.O 42.5）水泥，以減少水化熱釋放量和釋放速度。粗骨料采用連續(xù)級配（5 mm～25 mm）的石子，在滿足泵送施工要求的條件下石子粒徑應(yīng)盡量大，但最大不得超過鋼筋凈距的3/4，這都是針對大體積混凝土施工較為常規(guī)的要求，真正要在具體施工中進(jìn)行控制，除在考察攪拌站時(shí)對材料的實(shí)地檢查，在現(xiàn)場混凝土施工時(shí)還需要通過監(jiān)理人員現(xiàn)場旁站監(jiān)理時(shí)對澆筑混凝土材料不定期抽查檢驗(yàn)，包括含泥量小于 1% 的控制要求，以及細(xì)骨料使用中粗砂，減少用水量及水泥用量，控制含泥量小于 3%，細(xì)度模數(shù)宜大于2.3 等。

混凝土配合比設(shè)計(jì)。大體積混凝土在施工前需進(jìn)行專門的配合比設(shè)計(jì)。在選擇低水化熱的水泥時(shí)，采用摻加粉煤灰和礦粉的雙摻技術(shù)，同時(shí)為有效降低水化熱可摻入適量的高性能減水劑，可改善混凝土的和易性、增加流動(dòng)性，有利于降低混凝土溫升速率?，F(xiàn)場監(jiān)理人員對商品混凝土的配合比，按批量每次都必須進(jìn)行審查并記錄在案。

1.3 監(jiān)理技術(shù)交底

監(jiān)理人員要針對大體積混凝土施工過程中的混凝土出料、入模溫度、降低水化熱控制、混凝土澆筑流程等施工技術(shù)會(huì)同建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工和混凝土供應(yīng)單位等共同開展專題討論，在對大體積施工混凝土方案審核完成的基礎(chǔ)上編制監(jiān)理工作實(shí)施細(xì)則。根據(jù)監(jiān)理工作程序，監(jiān)理人員將實(shí)施細(xì)則要求、監(jiān)理工作要點(diǎn)向施工單位進(jìn)行技術(shù)交底，以此體現(xiàn)監(jiān)理對大體積混凝土施工中質(zhì)量控制的主動(dòng)性，在明確監(jiān)理工作重點(diǎn)的同時(shí)，也有利于促進(jìn)施工單位加強(qiáng)自身責(zé)任，推動(dòng)并提高施工過程中的質(zhì)量自控管理。

2 大體積混凝土施工過程（事中控制）監(jiān)理工作

混凝土澆筑施工過程對結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量起到關(guān)鍵性的作用。過程控制的優(yōu)劣也能反映出監(jiān)理人員對大體積混凝土關(guān)鍵性工作要領(lǐng)的掌握程度。

監(jiān)理人員要根據(jù)工作程序，對混凝土施工階段采取巡視、旁站和平行檢驗(yàn)的工作措施實(shí)施監(jiān)理。對進(jìn)場混凝土的和易性、離析程度、用料規(guī)則等進(jìn)行跟蹤檢查，同時(shí)還要采取不定時(shí)抽查的方法掌握混凝土的坍落度，以滿足達(dá)到設(shè)計(jì)混凝土配合比標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.1 施工過程的監(jiān)理巡視

主要就是監(jiān)督、檢查在工序過程中，人員、施工機(jī)械設(shè)備、材料、施工方法及工藝或操作是否嚴(yán)格按照施工方案執(zhí)行，現(xiàn)場施工環(huán)境狀況能否滿足澆筑及施工安全的要求。工序過程控制對工程質(zhì)量起著決定性的作用，混凝土澆搗環(huán)節(jié)的監(jiān)理巡視尤為重要，巡視能夠發(fā)現(xiàn)工序中可能存在的問題，并及時(shí)進(jìn)行控制。

2.2 施工過程的監(jiān)理旁站

監(jiān)理旁站是對完成工序過程的施工活動(dòng)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范驗(yàn)收要求、質(zhì)量達(dá)到評定標(biāo)準(zhǔn)的工作見證活動(dòng)。本項(xiàng)目大體積混凝土施工采用一次性澆筑，計(jì)劃工作量 3 800 m3，由于體量大，現(xiàn)場施工操作不當(dāng)或操作不符合技術(shù)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)要求將導(dǎo)致質(zhì)量隱患。

常見的質(zhì)量問題如泵送混凝土中偏高的游離水含量，會(huì)在施工過程中向低洼處流淌，監(jiān)理人員要督促施工人員將這些泌水及時(shí)排出，避免混凝土層間粘結(jié)能力受到泌水的影響，確?；炷恋目沽研阅芎兔軐?shí)度；又如在混凝土振搗過程中，未按照“薄層澆筑、依次后退、齊頭并進(jìn)、斜面分層”的方案施工原則進(jìn)行每層連續(xù)澆筑，漏振、振搗不實(shí)，施工過程中混凝土?xí)a(chǎn)生冷縫而影響實(shí)體質(zhì)量；再如在混凝土初凝前，二次泌水處理不及時(shí)，而引發(fā)早期裂縫等。因此需在混凝土初凝開始失去塑性前進(jìn)行“二次抹壓”，把混凝土硬化過程初期產(chǎn)生的收縮裂縫予以填補(bǔ)封閉，控制混凝土表面裂縫。諸如此類的混凝土施工問題都需要通過監(jiān)理人員現(xiàn)場對工序過程進(jìn)行全方位跟蹤旁站檢查進(jìn)行控制，目的就是要避免發(fā)生不規(guī)范的施工操作，監(jiān)督和督促施工單位認(rèn)真將施工技術(shù)要求落實(shí)到位。

2.3 施工過程的監(jiān)理平行檢驗(yàn)

大體積混凝土施工過程中，監(jiān)理人員還需利用一定的檢查或檢測手段對混凝土施工質(zhì)量做出判斷，這就需要監(jiān)理通過平行檢驗(yàn)工作來完成。獨(dú)立于承包方自檢以外按一定比例實(shí)施檢查或檢測評定活動(dòng)。這是監(jiān)理對過程質(zhì)量控制的重要工作手段，這個(gè)階段監(jiān)理的平行檢驗(yàn)工作包括入模溫度測量、混凝土坍落度檢測和檢驗(yàn)混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性能的試件見證取樣制作。

（1）對混凝土入模溫度的測量，每澆筑臺(tái)班不少于2次，控制混凝土入模溫度不高于 30 ℃，以利于混凝土硬化過程控制。

（2）混凝土的坍落度目測檢查，是對坍落度狀態(tài)的初步了解。按規(guī)范要求大于 1 000 m3連續(xù)澆筑的混凝土，每 200 m3 同配合比的混凝土，其抗壓強(qiáng)度取樣不得少于1次，抗?jié)B取樣為 500 m3 取樣 1 次。這是規(guī)范的強(qiáng)制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行。坍落度在混凝土澆筑地點(diǎn)檢測，坍落度大于設(shè)計(jì)要求的配合比則不得使用，禁止對混凝土進(jìn)行擅自加水，發(fā)生異常情況及時(shí)督促施工單位整改，不合格的混凝土應(yīng)退回?cái)嚢枵尽?/p>

3 大體積混凝土事后控制監(jiān)理工作

大體積混凝土施工完成后，監(jiān)理人員階段性工作是對混凝土養(yǎng)護(hù)進(jìn)行檢查和測溫控制?；炷劣行У乇３直砻娴乃趾蜏囟?，可控制混凝土由于內(nèi)外溫差不均衡而產(chǎn)生的內(nèi)部裂縫，因此在混凝土養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)加強(qiáng)測溫和溫度控制。加強(qiáng)測溫控制，隨時(shí)掌握混凝土內(nèi)的溫度變化，以便及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不發(fā)生過高或過低的突變狀況，以有效控制裂縫的出現(xiàn)。

3.1 溫度監(jiān)測工作

監(jiān)理人員要對混凝土內(nèi)溫度變化情況進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，混凝土澆筑后，應(yīng)督促施工單位專職質(zhì)量員每隔 15 min ～60 min 測量記錄溫度 1 次。在混凝土澆筑后的 3 d 內(nèi)，測量工作每晝夜不少于 4 次，溫度檢測過程中出現(xiàn)溫度速率大于2 ℃/d、混凝土表里溫差大于 20 ℃ 等問題后，應(yīng)通知施工方及時(shí)處理，調(diào)整和優(yōu)化溫控措施。大體積混凝土的保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)少于 14 d；若在 3 d 的連續(xù)測溫混凝土澆筑體最高溫度與大氣環(huán)境最低溫度之差小于 25 ℃ 時(shí)，可以停止對混凝土的溫度監(jiān)測。

3.2 溫度控制與混凝土裂縫分析

結(jié)合實(shí)體檢驗(yàn)，大體積混凝土澆搗結(jié)束后，混凝土高溫區(qū)形成主要位于結(jié)構(gòu)中心部位，升溫時(shí)間均在 60 h～70 h，高溫持續(xù)時(shí)間較長，可達(dá) 2 d（高溫持續(xù)時(shí)間也受混凝土澆筑施工當(dāng)時(shí)的氣候條件影響）?；炷寥肽r(shí)溫度如果較高，會(huì)加快水泥水化的反應(yīng)時(shí)間，水化熱積聚上升，導(dǎo)致混凝土的升溫速度加快。當(dāng)對混凝土澆筑體晝夜持續(xù)澆水后，加之受晝夜大氣溫差的影響，混凝土表面溫度會(huì)明顯下降。但相對于表面及四周混凝土中心部位和底部的熱量仍然較高。在絕熱情況下，混凝土內(nèi)部溫升可達(dá) 40 ℃ ～65 ℃（相對于結(jié)構(gòu)厚度小于 2 m，強(qiáng)度等級不大于 C50 的混凝土）。水泥的水化熱大部集中在前 7 d釋放，自然環(huán)境中，混凝土的內(nèi)部發(fā)熱和散熱溫度一般在2 d ～4 d 會(huì)達(dá)到峰值，然后逐步下降，這個(gè)過程混凝土?xí)a(chǎn)生冷縮，伴隨溫度遞減，降溫速率快，這時(shí)的混凝土就會(huì)產(chǎn)生較大的收縮拉應(yīng)力；另一方面，大體積混凝土內(nèi)部不易散熱，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)外溫差失衡，從而在內(nèi)部產(chǎn)生溫差應(yīng)力，結(jié)果導(dǎo)致大體積混凝土開裂。

3.3 大體積混凝土施工引發(fā)的思考

（1）改善約束條件，削減溫度應(yīng)力。大體積混凝土的澆筑可分塊、分層進(jìn)行，對于超長結(jié)構(gòu)體應(yīng)設(shè)置合理的垂直或水平施工縫，以及在相應(yīng)位置考慮設(shè)置后澆帶，最大限度減少和降低約束程度，降低澆筑體的蓄熱量，從根本上改善和解決水化熱聚集、溫度應(yīng)力提升的問題。

（2）骨料級配優(yōu)選，增加拉伸強(qiáng)度。監(jiān)理人員應(yīng)對混凝土配置過程中粗、細(xì)骨料的含泥量進(jìn)行控制，選擇級配合理的粗骨料。在商品混凝土拌制之前，監(jiān)理人員應(yīng)介入商品混凝土廠進(jìn)行實(shí)際配料檢查，對水泥品種、骨料的質(zhì)量和外加劑的摻加等相關(guān)配制計(jì)量參數(shù)情況了解掌握，做好監(jiān)理工作。其次，使混凝土的抗拉強(qiáng)度和密實(shí)度得到有效提升，降低收縮變形的程度。同時(shí)，也要注意采用二次投料和振搗法，在澆筑施工結(jié)束后，將表面積水及時(shí)排除，并做好早期養(yǎng)護(hù)，使混凝土的彈性模量、抗拉強(qiáng)度得到保障。另外，還要注意在大體積混凝土基礎(chǔ)內(nèi)部設(shè)置必需的溫度配筋，在墻轉(zhuǎn)折、界面變形、孔洞轉(zhuǎn)角等位置增加構(gòu)造配筋，以免因應(yīng)力過度集中所導(dǎo)致的裂縫現(xiàn)象。

大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫存在因素較多，混凝土內(nèi)部由于內(nèi)外溫差而產(chǎn)生裂縫是一方面，而結(jié)構(gòu)的外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束，阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強(qiáng)度較大，但受拉力卻很小，在溫度應(yīng)力一旦超過混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)裂縫，這一方面就是混凝土外部因素導(dǎo)致。裂縫寬度在 0.1 mm～0.2 mm 時(shí)，早期會(huì)有輕微滲水，經(jīng)過一段時(shí)間后，裂縫可以自愈。裂縫的寬度在允許限值內(nèi)雖然不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，但卻對結(jié)構(gòu)的耐久性終究有所影響。對貫穿性的裂縫必須杜絕，監(jiān)理人員必須重點(diǎn)關(guān)注并針對性地進(jìn)行控制。

4 結(jié) 語

大體積混凝土施工由于體量大，過程中存在除施工本身以外的不確定因素也較多，因此大體積混凝土施工具有復(fù)雜性和綜合性的特征。作為監(jiān)理人員在開展監(jiān)理工作時(shí)，首先就是要對大體積混凝土從方案設(shè)計(jì)到施工的人工、機(jī)械、材料、工藝方法、環(huán)境情況等組織部署進(jìn)行全面了解，繼而針對性地制定出監(jiān)理在施工過程中工作的重點(diǎn)、要點(diǎn)以及預(yù)控措施，開展行之有效的全過程質(zhì)量監(jiān)督工作。針對具體施工應(yīng)多觀察、多比較，不斷在實(shí)際工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為今后的大體積混凝土工程的施工質(zhì)量控制提供更可靠的監(jiān)理保障。在本項(xiàng)目大體積混凝土施工中，監(jiān)理人員嚴(yán)格按照施工監(jiān)理工作程序落實(shí)開展事前、事中和事后控制，取得了良好的效果。