大體積混凝土施工質(zhì)量與安全保障措施研究

祝尚福

（廣州市第三建筑工程有限公司）

某住宅小區(qū)的總建筑面積為323456m2，包括12 棟高層建筑和地下室?；A(chǔ)均采用筏板，所用混凝土均為C30。混凝土筏板最小厚度為1250mm，最大1560mm。該工程筏板基礎(chǔ)施工混凝土較厚?；炷羶?nèi)部水化熱的最高溫度與外界溫差較高，大于25℃，因此有必要強(qiáng)化施工過(guò)程的質(zhì)量控制與安全管理，以保證施工效果。

1 影響其施工質(zhì)量的因素

1.1 溫度效應(yīng)

混凝土存在溫度效應(yīng)。溫升與澆注、水化熱、堿骨料反應(yīng)有關(guān)。溫度變化與散熱速率有關(guān)，還受到澆筑環(huán)境的影響。其中發(fā)揮主要作用的是澆筑溫度、散熱速率以及水化熱。本工程中，采用了高標(biāo)號(hào)混凝土，膠凝材料常高于400kg/m3?；炷潦┕すこ塘看?，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，工期長(zhǎng)，混凝土散熱慢，是熱的不良導(dǎo)體，長(zhǎng)時(shí)間集中澆筑高標(biāo)號(hào)混凝土，內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)集中發(fā)生水化放熱，大量水化熱聚集內(nèi)部難以及時(shí)排出，溫度快速上升。在澆筑初期，混凝土強(qiáng)度、彈性模量不高，對(duì)于降溫收縮引發(fā)的變形缺少約束力，對(duì)水化熱快速溫升引發(fā)的變形難以約束，溫度應(yīng)力較小。混凝土齡期增長(zhǎng)中，強(qiáng)度、彈性模量會(huì)同步提高，對(duì)降溫收縮變形約束力會(huì)增強(qiáng)，產(chǎn)生溫度應(yīng)力。本項(xiàng)目的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，每克水泥水化可以產(chǎn)502J 的熱量。若水泥用量為550kg/m3，每立方米混凝土可以放出27500kJ 的熱量，混凝內(nèi)部溫升明顯，在澆筑溫度基礎(chǔ)上，溫度會(huì)升高35℃。本項(xiàng)目?jī)?nèi)部溫度高于了65℃。

1.2 混凝土的塑性收縮及干縮

大體積混凝土在澆筑時(shí)會(huì)發(fā)生塑性收縮。本項(xiàng)目中，混凝土在完成澆筑后5 小時(shí)后有收縮現(xiàn)象。此時(shí)水泥發(fā)生激烈的水化作用，分子鏈處于形成中，在泌水過(guò)程中急劇蒸發(fā)，失水收縮產(chǎn)生，發(fā)生塑性收縮。塑性收縮量級(jí)很大，本項(xiàng)目測(cè)量達(dá)到了1%。骨料下沉中如果受鋼筋的阻擋作用，沿鋼筋方向會(huì)發(fā)生裂縫?；炷劣不?，表層水分由于蒸發(fā)作用，濕度會(huì)緩慢降低，體積會(huì)同步減小，這一現(xiàn)象稱(chēng)為干縮。大體積混凝土由于體量大，表層水分與內(nèi)部水分的損失有差異，表面收縮大于內(nèi)部，受不均勻收縮的影響，發(fā)生收縮變形現(xiàn)象。在內(nèi)部約束的作用下，混凝土存在拉力載荷，承受拉力要大于抗拉強(qiáng)度，產(chǎn)生收縮裂縫。

1.3 水泥細(xì)度

不同水泥的顆粒度存在差異，通常采用比表面積來(lái)體現(xiàn)。比表面積會(huì)影響到凝結(jié)。大體積混凝土施工，水泥顆粒若過(guò)細(xì)，早期水化熱集中，易于產(chǎn)生溫度差異，形成裂縫，混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與耐久性受到影響。水泥顆粒愈細(xì)導(dǎo)致需水量越高，混凝土干燥變形增大，易開(kāi)裂。水泥顆粒合理，在滿足齡期設(shè)計(jì)的同時(shí)，強(qiáng)度還有發(fā)展空間。

1.4 施工冷縫

由于大體積混凝土澆筑需要大量的混凝土，因此采用了分層澆筑的方式。在施工過(guò)程中，相鄰層澆筑的時(shí)間間隔沒(méi)得到有效控制，發(fā)生在初凝之前，若發(fā)生停電、停水或惡劣天氣，混凝土難以連續(xù)澆筑，導(dǎo)致冷縫的產(chǎn)生。

2 質(zhì)量控制措施

2.1 混凝土的攪拌

大體積混凝土要保證施工質(zhì)量，混凝土的攪拌是基礎(chǔ)條件。在攪拌混凝土?xí)r要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，在攪拌期間要注重原料投放順序，保證攪拌的時(shí)間，還要結(jié)合項(xiàng)目具體情況保證及時(shí)攪拌。施工人員要控制混凝土水灰比，達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)；要監(jiān)控混凝土拌和料坍落度，防止坍落度不合格影響工程質(zhì)量。攪拌中使用添加劑時(shí)，對(duì)使用量要測(cè)量準(zhǔn)確，以保證混凝土性能，施工人員還在實(shí)現(xiàn)所有材料的充分融合，以免混凝土不均。

2.2 溫度控制

大體積混凝土施工時(shí)的溫度控制是重點(diǎn)。施工前，結(jié)合材料性質(zhì)、氣候變化、不可預(yù)測(cè)因素、施工結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)等因素制定出溫控方案，要重點(diǎn)考慮分層長(zhǎng)度、寬度、厚度以及澆筑前后的搭接長(zhǎng)度和時(shí)間；混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)結(jié)合天氣情況，原料的溫度等對(duì)原料實(shí)施升溫或降溫。混凝土拌合時(shí)加水或用水冷卻以實(shí)現(xiàn)降低澆筑溫度。氣溫高時(shí)，混凝土澆筑要降低單次澆筑厚度，借助澆筑層面實(shí)現(xiàn)散熱?；炷镣ㄟ^(guò)水管可以實(shí)現(xiàn)水冷降溫。施工中要延長(zhǎng)溫度到達(dá)峰值的時(shí)間，降溫要保證梯度，本項(xiàng)目采用采用了如圖1 的降溫曲線。依據(jù)設(shè)計(jì)，實(shí)施分層、分塊澆筑；混凝土入模溫度和時(shí)間要控制，確保不出現(xiàn)施工冷縫；澆筑成后，對(duì)混凝土表面水泥漿要處理，避免發(fā)生龜裂現(xiàn)象；混凝土澆灌完的養(yǎng)護(hù)非常關(guān)鍵，要覆蓋養(yǎng)護(hù)?；炷镣獠亢蛢?nèi)部均要設(shè)置溫度測(cè)點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行分析，分析不同測(cè)點(diǎn)的溫差，以作為調(diào)整的依據(jù)，以防發(fā)生裂縫。

圖1 混凝土的溫降曲線

2.3 混凝土澆筑和搗注

澆筑可以按平面分條的方式，對(duì)于斜面分層，薄層澆筑，步到頂。本工程的厚度控制在30cm 左右，以保證初期混凝土的散熱效果，否則要用溜槽輔助下料。在下料中要進(jìn)行振搗，上層混凝土澆筑的時(shí)間要控制在下層混凝土初凝時(shí)，以防發(fā)生冷縫。大體積混凝土施工的關(guān)鍵是振搗，注意防止過(guò)振或漏振。振搗棒要垂直插入，操作要“快插慢拔”，振動(dòng)約20s，保證混凝土表面不再發(fā)生明顯下沉、出現(xiàn)氣泡，要保證表面泛漿，氣泡較少。振搗中，振搗棒要略作抽動(dòng)，以保證振搗均勻。振搗要緊跟布料。上層混凝土振搗要將振搗棒插入下層約5cm，保證上下層更好地結(jié)合。振搗棒插入點(diǎn)要分布均勻，采用交錯(cuò)式。振點(diǎn)間距約為振搗棒有效半徑的1 倍。模板邊緣用小振搗棒振搗，以保證模板邊緣存在氣泡全部趕盡。施工要保證混凝土初凝前二次振搗效果，提升混凝土的密實(shí)度，控制內(nèi)部細(xì)微裂縫的發(fā)生。

2.4 混凝土材料配比

大體積混凝土配比中水泥占比大。針對(duì)質(zhì)量控制，要合理選擇水泥，分析水泥水化熱反應(yīng)與實(shí)際強(qiáng)度，還要注重細(xì)沙與碎石輔料的選擇，必要時(shí)添加一定比例的添加劑，確保配比符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

2.5 混凝土養(yǎng)護(hù)與驗(yàn)收

大體積混凝土施工要注重后期養(yǎng)護(hù)。表面混凝土處于終凝狀態(tài)時(shí)，可以在混凝土表面上持續(xù)澆水，外表覆蓋薄膜，薄膜下面布設(shè)兩根水管，每個(gè)區(qū)段水管隔3m 鉆一個(gè)孔，以濕潤(rùn)混凝土表面，薄膜下持續(xù)有水水分，實(shí)現(xiàn)保濕作用。為了確保養(yǎng)護(hù)水不流失，在澆帶可砌擋水線，實(shí)現(xiàn)蓄水養(yǎng)護(hù)，保證混凝土內(nèi)外溫差。養(yǎng)護(hù)要保持混凝土結(jié)構(gòu)的溫濕度，對(duì)混凝土內(nèi)外溫差加以控制，以保證混凝土的強(qiáng)度，避免產(chǎn)生裂縫。大體積混凝土養(yǎng)護(hù)期間，混凝土的保濕與保溫難度較大，要結(jié)合條件注意覆蓋效果。如夏季可以使用蓄水的方式。冬季可應(yīng)用麻袋覆蓋表層，必要時(shí)間使用燈光照射。大體積混凝土的驗(yàn)收包括兩部分：外觀尺寸與內(nèi)在質(zhì)量。施工完成后，結(jié)合外觀質(zhì)量可以初步判定內(nèi)部質(zhì)量。外觀檢查包括裂縫、蜂窩、露筋等缺陷，如果發(fā)現(xiàn)存在缺陷，要加固處理。尺寸檢查通過(guò)實(shí)際測(cè)量，檢查混凝土結(jié)構(gòu)外形與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是否相符。

2.6 大體積混凝土防裂措施

防裂要貫穿于大體積混凝土施工的全過(guò)程。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要確保方法科學(xué)合理，減少水化熱的影響。施工還可以借助挖空非關(guān)鍵部位，合理使用土方重壓來(lái)降低混凝土使用量；將膨脹劑添加到混凝土當(dāng)中，可以填補(bǔ)混凝土內(nèi)部拉應(yīng)力，防止裂縫產(chǎn)生；針對(duì)溫度應(yīng)力，設(shè)計(jì)時(shí)可以?xún)?yōu)化邊界結(jié)構(gòu)，若在有約束力的巖石地基上施工，可在接觸面上設(shè)置滑動(dòng)層來(lái)降低溫度應(yīng)力的影響；大體積混凝土的配筋非常關(guān)鍵，施工中可增配鋼筋?；炷帘韺釉O(shè)置擴(kuò)張網(wǎng)可以提升混凝土的抗裂性，防止結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。此外，還可以采用防裂纖維的方式，防裂纖維具有良好的分散性，含水效果好，覆蓋在砂漿、水泥混凝土表面的效果較好。此外還具有抗拉強(qiáng)度好，有著強(qiáng)力的拉附作用，起到了抗裂防滲的作用。

3 安全保障措施

3.1 施工中辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)源

施工中存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。施工全過(guò)程要注意辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)源，分析施工中的不利因素，包括人的行為、物的不安全狀態(tài)，管理制度上的缺陷。風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)可以強(qiáng)化管理的針對(duì)性。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估要對(duì)施工中不安全因素加以識(shí)別，劃分為不同的等級(jí),管理實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)重點(diǎn)控制。

混凝土運(yùn)輸車(chē)在道路的顛簸以及罐的轉(zhuǎn)動(dòng)中會(huì)將混凝土灑落到路面，造成局部發(fā)生固體廢棄物污染。運(yùn)輸車(chē)的運(yùn)輸中、混凝土澆筑振搗中存在污染。施工中臨時(shí)用電設(shè)備由于電纜破損、老化、漏電保護(hù)器失效等原因會(huì)造成觸電事故?；炷帘盟蛙?chē)缺少防護(hù)措施，施工中人員會(huì)受到機(jī)械傷害。

3.2 防范措施

施工中要保證風(fēng)險(xiǎn)防范的效果，關(guān)鍵是對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)先控制,評(píng)估施工中的危險(xiǎn)源，針對(duì)危險(xiǎn)源建立防控體系。危險(xiǎn)源有了預(yù)先控制措施,可以切斷發(fā)生危險(xiǎn)的條件,并對(duì)危險(xiǎn)源加以動(dòng)態(tài)監(jiān)控,分析存在的問(wèn)題,提前采取控制措施。新的危險(xiǎn)源要全面評(píng)價(jià)，為安全風(fēng)險(xiǎn)管理依據(jù),這種管理方式體現(xiàn)出預(yù)防為主的理念。

運(yùn)輸車(chē)要安裝防滴灑裝置，避免灑落。施工人員在施工中要穿戴防滑鞋，佩戴絕緣手套，安全帽。腳手架不能上下交叉作業(yè)施工。夜間施工要有足夠的照明。照明電線要架空，保證絕緣。臨時(shí)用電要有配備配電箱，且有漏電保護(hù)器。電器設(shè)備要零線地接地。振搗施工前，要先檢查振搗棒。振搗棒暫停使用要切斷電源。施工人員要避免疲勞操作。

4 試驗(yàn)檢測(cè)

大體積混凝土完成澆筑后，由于內(nèi)外部溫度差、混凝土存在彈性模量、發(fā)生收縮等多種因素的作用，筏板內(nèi)部應(yīng)力隨齡期同步發(fā)生變化。在筏板布設(shè)鋼筋計(jì)，監(jiān)測(cè)到筏板應(yīng)力情況，如表1 所示。

表1 混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)束語(yǔ)

大體積混凝土針對(duì)施工質(zhì)量要有相應(yīng)的控制措施。施工中要結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際，了解混凝土的特性，控制混凝土澆筑溫度，混凝土澆筑和搗注，材料配比和養(yǎng)護(hù)，采取防裂措施，并對(duì)施工安全加以控制，以保證施工效果。