大體積混凝土冬期施工技術(shù)思考分析

王林林 胡東宇 賀海強 張振興

【摘要】大體積混凝土冬期施工作為主要研究對象，因為冬期施工注意事項比較多，加上條件特殊，所以施工難度比較大。結(jié)合項目具體情況，做好施工準(zhǔn)備工作，尤其是材料與機械方面。隨后制定詳細(xì)的施工方案，順利完成澆筑、振搗等步驟，加大施工管理與養(yǎng)護力度，目的在于順利完成大體積混凝土冬期施工作業(yè)，保證施工質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】大體積混凝土;冬期施工;混凝土拌和;振搗速度

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.01.071

1、引言

大體積混凝土冬期施工技術(shù)研究，是打破混凝土冬期施工困境的關(guān)鍵措施。冬期因為氣溫、環(huán)境等的變化，混凝土施工不利因素增多，因此對混凝土施工質(zhì)量的影響更大。但是在現(xiàn)代化建設(shè)與城市發(fā)展背景下，建筑工程項目增多，建筑施工壓力大，為了提升自身在建筑市場中的競爭優(yōu)勢，必須從多方面取得建筑施工更多的突破，及時將建筑施工技術(shù)創(chuàng)新，完善建筑施工流程，克服建筑施工困難。冬期施工對于所有建筑施工企業(yè)來講施工難度都比較高，基于此，加大對大體積混凝土冬期施工技術(shù)的研究力度，改善冬期施工的不足，通過特殊的防護與技術(shù)處理，保證冬期施工質(zhì)量，從而為建筑企業(yè)的健康發(fā)展與市場競爭提供更多有利條件。

2、工程項目概況

此次研究主要針對天津中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院中醫(yī)藥傳承創(chuàng)新工程展開。該工程項目位于天津市河北區(qū)增產(chǎn)道69號。根據(jù)醫(yī)院建設(shè)需求規(guī)劃，工程總建筑面積為4.2萬㎡。分別涉及到地上建筑與地下建筑，其中地上建筑面積為3.2萬㎡，地下建筑面積為1萬㎡。最大基坑深度12米，該工程屬于是天津市重點民生工程。工程包括中醫(yī)臨床傳承和研究基地中心，同時將中醫(yī)院傳承工作室規(guī)模與內(nèi)涵建設(shè)，對實驗中心進一步搭建完善，增加?？茖嶒炇遗c生物樣本庫。施工量比較大，建筑結(jié)構(gòu)多元化，建筑施工技術(shù)以及施工操作復(fù)雜，要求標(biāo)準(zhǔn)高。

3、大體積混凝土冬期施工準(zhǔn)備工作

3.1施工準(zhǔn)備

冬期施工因為溫度的影響，為施工工作開展帶來很多不便。嚴(yán)格按照大體積混凝土冬期施工指導(dǎo)規(guī)范，制定科學(xué)合理的施工方案，管理人員、監(jiān)理人員等對其綜合審查，待達到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后，簽訂施工指導(dǎo)書，著手進行施工準(zhǔn)備工作。根據(jù)施工方案對崗位進行劃分，堅持做到責(zé)任到人。組織施工人員參與施工操作與安全培訓(xùn)，在此基礎(chǔ)上及時完成技術(shù)交底工作，并簽字留檔。

制定施工測溫計劃，實時了解外界氣溫變化，同時還要對砂石、施工材料溫度及時掌握，尤其是混凝土攪拌過程中的溫度與出罐溫度變化。還要注意大體積混凝土的入模溫度，時刻關(guān)注養(yǎng)護溫度變化。在此基礎(chǔ)上，明確大體積混凝土冬期施工期間，防裂、防凍處理原則，主要包括以下幾點：

（1）混凝土材料中不允許出現(xiàn)凍塊，時刻檢查混凝土材料狀態(tài)。拌和物的溫度及時測量，施工全程混凝土材料都不能有凍結(jié)現(xiàn)象。

（2）嚴(yán)格控制混凝土受凍情況，尤其是臨界強度點到達之前如果受凍，必然會影響到內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成混凝土強度下降。

（3）內(nèi)外溫度必須控制在規(guī)定數(shù)值以內(nèi)，及時預(yù)防大體積混凝土裂縫，將混凝土結(jié)構(gòu)受影響風(fēng)險降到最低。

3.2物資與設(shè)備準(zhǔn)備

（1）物資方面的儲備

物資部要做好物資儲備，砂、石料、防凍型外加劑的儲備，保證冬施生產(chǎn)使用，更要與供應(yīng)商協(xié)商控制好砂、石的含水率、含泥量，以防砂、石結(jié)冰。做好冬期生產(chǎn)施工燃料的采購工作。做好混凝土攪拌車等相關(guān)車輛防凍液的采購，必要時準(zhǔn)備-20℃的防凍液。做好冬施用生產(chǎn)器材、保溫必需品以及勞保用品的采購工作，保證冬施生產(chǎn)使用。

（2）設(shè)備方面的準(zhǔn)備

設(shè)備部門冬施前要聯(lián)系好對鍋爐的檢測，做好供熱（汽）管線及原材料加熱裝置的檢修工作，確保鍋爐及管線的安全正常運轉(zhuǎn)。同時做好攪拌機組、生產(chǎn)車間及相關(guān)設(shè)備的保溫工作，液體外加劑要有保溫加熱裝置。設(shè)備部門要做好冬施測溫器具的檢測工作，保證正常使用。生產(chǎn)部要檢查攪拌車保溫套的配備情況，及防凍液的更換情況。對生產(chǎn)工藝中受環(huán)境溫度影響的車間、原材、流程環(huán)節(jié)采取適當(dāng)?shù)谋亍⒐┡ぷ?，確保生產(chǎn)正常、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。冬施前要對使用鍋爐進行試運行檢查，溫度控制表要提前進行檢測，鍋爐工需培訓(xùn)上崗。

4、大體積混凝土施工材料選擇與處理

4.1水泥

水泥以粉煤灰硅酸鹽水泥為主，但是因為工程需求量大，因此還需要添加普通硅酸鹽水泥，以粉煤灰將水化熱降低。表1為水泥物理-力學(xué)性能參數(shù)。

4.2細(xì)骨料

選擇高強度、低含泥、低堿活性的曲陽達銘中砂，細(xì)度模數(shù)控制在2.4-2.7之間。

4.3粗集料

大體積混凝土選用5～25mm連續(xù)級配淶水順合碎石，均為低堿活性。根據(jù)JGJ 52-2006檢驗，碎石性能達標(biāo)。

4.4礦物摻合料

① 粉煤灰：選用天津國華盤山發(fā)電廠生產(chǎn)的F類II級粉煤灰，符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥的和混凝土的粉煤灰》（GB1596-2017）的規(guī)定，主要性能指標(biāo)見表2。

② 礦渣粉：選用三河天龍新型建材有限公司生產(chǎn)的S95級?；郀t礦渣粉，符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土的?；郀t礦渣粉》（GB/T18046-2017）的規(guī)定。

4.5混凝土外加劑

經(jīng)試驗比較，選用北京建筑工程研究院生產(chǎn)的AN4000聚羧酸系高性能減水劑（標(biāo)準(zhǔn)型）。其主要技術(shù)性能指標(biāo)見表3。

4.6水生活飲用水

符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63-2006）的規(guī)定。

5、大體積混凝土冬期施工技術(shù)應(yīng)用

5.1科學(xué)選擇混凝土出機溫度

大體積混凝土冬期施工，材料準(zhǔn)備并充分?jǐn)嚢韬?，澆筑溫度與出機溫度的控制非常關(guān)鍵。震搗過程中，提前對澆筑溫度進行測量，按要求入模溫度必須≥5℃。因為大體積混凝土冬期施工，不僅需要保證施工順利進行，還要從防凍與防裂方面出發(fā)，受到體積面積的影響，澆筑溫度下降非?？?，因此表面溫度的控制難度大。但是受到水泥水化熱的影響，內(nèi)部溫度卻持續(xù)上升，內(nèi)外溫差的控制，主要集中在澆筑環(huán)節(jié)。全程實施保溫防護，澆筑溫度過高或者過低均會引發(fā)凍結(jié)或者開裂。及時對熱損失進行計算，從而掌握精準(zhǔn)的拌和溫度與出機溫度。

拌和溫度計算如下：

式中：W-混凝土組成材料重量（kg）;

C-混凝土組成材料比熱（J/kg·K）;

T-混凝土組成材料溫度（℃）。

5.2澆筑施工基礎(chǔ)預(yù)熱

混凝土澆筑施工之前，需要及時對各種組件以及冷壁進行預(yù)熱。具體涉及到預(yù)埋鐵件、混凝土預(yù)制模板以及冷壁等。其中的冰、霜凍等主要利用蒸汽進行清除，并且逐漸將表面溫度提高。根據(jù)冷壁內(nèi)部溫度情況確定是否需要預(yù)熱。預(yù)熱的時間必須參考溫度計算，有效的預(yù)熱，保證混凝土臨街強度到達之前不會出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象。

5.3原材料的加熱處理

原材料加熱處理是混凝土施工的重要環(huán)節(jié)。結(jié)合施工現(xiàn)場氣溫條件，若氣溫≥-1℃，則原材料加熱以拌和水方式為主，觀察加熱溫度變化，以出機溫度數(shù)值為準(zhǔn)。當(dāng)然加熱期間，水溫的控制非常重要，按要求必須≤60℃。若氣溫<-1℃，則提前將細(xì)骨料加熱，隨后對粗骨料加熱，粗骨料加熱達到冰雪融化為止。砂石料加熱在處理中，注意干燥情況，為了防止出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，溫度控制到≤75℃。

5.4材料運輸中的保溫處理

混凝土材料運輸期間，項目積極采用全球定位技術(shù)，全程觀察材料運輸情況，同時對斷車以及壓車等情況有效預(yù)防。規(guī)劃好運輸路線，以最短周期完成運輸則工作，從而規(guī)避混凝土離析或者分層情況?；具\輸路線之外，還要規(guī)劃備用路線，以免運輸過程中出現(xiàn)堵塞或者其他情況能夠及時應(yīng)變。混凝土運輸時間一定要適當(dāng)縮短，同時結(jié)合運輸時間以及施工現(xiàn)場的澆筑速度，保證混凝土材料及時運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。

5.5澆筑、振搗施工技術(shù)

大體積混凝土澆筑與振搗是施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須加大對施工細(xì)節(jié)的處理，以此保證大體積混凝土施工質(zhì)量。首先澆筑施工中，受到大體積混凝土施工結(jié)構(gòu)與施工材料流動性的影響，此次施工選擇“分段定點”澆筑方法。逐層完成混凝土澆筑，借助施工中的自然坡度，推進混凝土澆筑。嚴(yán)格控制澆筑面，避免留下施工縫，影響到結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)固性。其次振搗施工處理，正常振搗操作中一定要對混凝土接茬位置特別處理，振搗棒的插入深度需≥50mm，同時按照“快插慢拔”施工原則，及時將上下層接茬位置消除。待初次振搗結(jié)束，及時封閉振搗空穴，待再次振搗施工期間，將粗骨料空隙或者鋼筋空隙等有效消除，從而保證大體積混凝土振搗施工密實性，有效預(yù)防混凝土裂縫。兩次混凝土振搗施工結(jié)束，將混凝土拌合物再次進行液化處理，將配料所造成的水膜等消除。打散水泥中未水化顆粒，并且將砂漿、水等重新攪拌，這樣就可以保證混凝土拌和料水化更充分，以此將大體積混凝土的強度提高，同時還能夠?qū)B水通道有效預(yù)防，及時排除混凝土施工中的氣泡，以此提高大體積混凝土施工質(zhì)量。

5.6混凝土施工裂縫的預(yù)防

混凝土結(jié)構(gòu)施工中，裂縫是最常見問題。為了有效預(yù)防裂縫，必須對結(jié)構(gòu)形式科學(xué)選擇。綜合澆筑快、溫度應(yīng)力之間的關(guān)系，過大的澆筑快會導(dǎo)致溫度應(yīng)力明顯增加，從而增加混凝土結(jié)構(gòu)裂縫風(fēng)險。這種情況下，就需要采取分縫分塊的方式，嚴(yán)格控制澆筑快平面尺寸，降低裂縫風(fēng)險。此外材料的選擇以及配合比的設(shè)計等，都會直接影響到混凝土施工質(zhì)量。水泥、粉煤灰等嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)選擇，精準(zhǔn)計算混凝土配合比，保證混凝土拌和料的質(zhì)量。加大溫差控制力度，尤其是出機溫度與表面溫度，協(xié)調(diào)好內(nèi)外溫差變化，勻速完成混凝土澆筑，將拌和料暴露時間科學(xué)控制。定期對混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護處理，施工操作有序完成的同時，以表面保溫法、主動加熱法、暖棚法等，保證混凝土施工的溫度需求。

結(jié)束語：

綜上所述，大體積混凝土施工中，因為施工結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工面積大，所以混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要。通過對項目情況的了解，科學(xué)選擇混凝土原材料，保證材料性能的同時，制定完善的溫度控制計劃。結(jié)合冬期施工特殊要求，逐步完成混凝土施工，保證大體積混凝土冬期施工質(zhì)量。

參考文獻：

[1]雷煥鋒，羅少強，屈發(fā)東，等.基于溫度監(jiān)測的大體積混凝土冬期施工動態(tài)養(yǎng)護技術(shù)[J].施工技術(shù)，2020，49（10）：5.

[2]王璟，孫悅鋒，杜華釗.MIDAS/FEA有限元仿真分析在水工大體積混凝土中的應(yīng)用[J].公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版，2019（5）：4.

[3]李凌旭，王帥寶，馬明昌.跳倉法施工條件下大體積混凝土溫度場有限元分析[J].施工技術(shù)，2019，48（6）：4.

[4]陳衛(wèi)，蔣英銳，孟金生，等.超長大體積混凝土基礎(chǔ)底板無縫施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2019（2）：3.