大體積混凝土工程管理要點分析

蘇錫謙

（東莞市新建混凝土有限公司，廣東 東莞 523000）

隨著高樓越來越高，地下室越來越深，地基也越來越厚。在高層建筑中，以地基為主體，對整體的要求較高，通常采用一次整體澆筑。這種澆筑方式對于大體積混凝土工程而言，難度進一步增加，同時其質(zhì)量和施工進度也很難得到有效控制[1]。因此，針對這一問題，為提高大體積混凝土工程施工質(zhì)量，并確保能夠在預(yù)期進度要求范圍內(nèi)完成整個施工任務(wù)，下述將以某大體積混凝土工程項目為例，開展對其管理要點的分析研究。

1 大體積混凝土工程概況

所選擇的大體積混凝土工程項目是集商業(yè)、辦公、公寓于一體的大型綜合性建筑。整個大樓包括四層商業(yè)裙房、一層架空花園、兩座26層的塔樓，共5310m2，總建筑面積49110m2，商業(yè)層8600m2，公寓34674m2，地下室5840m2，建筑高度99.4m，主體是31層公寓、商鋪、辦公樓等。1～4層是商業(yè)裙房，5層是屋頂花園（帶游泳池），大樓是寫字樓和公寓，屋頂花園、觀景臺、休閑娛樂場地。主建筑為Z字形，以兩個地塊的中軸線為邊界，以對稱的錯位方式相連。工程主體以預(yù)應(yīng)力管樁為主，樁長20m。該項目的持力層為強風(fēng)化花崗巖[2]。該工程由兩個地下室組成，地下二層是設(shè)備間，地面面積：東西長60m，南北寬30m。地下一層是在二層的基礎(chǔ)上擴建的，一部分是停車場，一部分是人防工程，采用了平戰(zhàn)結(jié)合的形式。本項目采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系，抗震等級二級，抗震設(shè)防烈度7度。

2 大體積混凝土工程管理要點

2.1 原材料質(zhì)量管理

對混凝土工程管理工作的實施可從下述兩個方面入手。

2.1.1 水泥與水膠比質(zhì)量管理

水泥材料是混凝土工程施工中的主要材料，不同型號的水泥其性能也是不同的，如果選擇不當(dāng)，極有可能造成水泥材料中的堿性物質(zhì)與骨料在發(fā)生混合后出現(xiàn)某種反應(yīng)，此種反應(yīng)會增加混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫風(fēng)險，從而對制備的混凝土材料造成質(zhì)量方面的負面影響[3]。因此，應(yīng)根據(jù)工程的具體特征及施工環(huán)境參數(shù)選擇適當(dāng)?shù)乃唷?/p>

通常情況下，混凝土結(jié)構(gòu)的強度與其水膠比含量具有較為直接的聯(lián)系，也可以認為其強度與抗壓、承載性能是由水膠比決定的。在水膠比一致的情況下，其承載性能與其強度兩者之間存在正比例關(guān)系。根據(jù)相關(guān)的理論計算，只要保持0.23左右的水膠比，就能滿足水泥的水化要求，但在綜合考慮到施工中的水分蒸發(fā)、流失等各種因素后，水膠比必須適當(dāng)調(diào)整。

在工程施工中，通過反復(fù)的實驗，綜合考慮了本地溫度和混凝土的溫度和水分需求，掌握混凝土的水膠比例。確保所得到的數(shù)值可以滿足工程施工質(zhì)量要求后，水泥將在施工中發(fā)生水化反應(yīng)，而等到水化作用徹底完成，水泥中就會有大量的水分殘留下來[4]。如果是在冬天，或者是在寒冷的天氣里，那么很容易就會發(fā)生內(nèi)部開裂，從而影響到混凝土本身的強度。但當(dāng)含水量不夠時，水泥的含水量就會下降，混凝土的流動性也會隨之下降，不能均勻地攪拌，造成空隙，同時也會對混凝土的強度造成不利影響?；炷帘倔w結(jié)構(gòu)的強度及其水膠比之間的關(guān)系如圖1所示。

圖1 混凝土本體結(jié)構(gòu)的強度及其水膠比之間的關(guān)系

圖中W-混凝土本體結(jié)構(gòu)中的水分含量，kg/m3；C-混凝土本體結(jié)構(gòu)中的水泥含量，kg/m3。

創(chuàng)建用于計算混凝土本體結(jié)構(gòu)的強度公式，見式（1）和式（2）。

式中fcu-混凝土本體結(jié)構(gòu)構(gòu)成材料在28d時的抗壓強度；

αa-回歸系數(shù)1；

fce-水泥材料在28d時的強度數(shù)值。

式中γc-富余系數(shù)；

g-水泥強度等級。

2.1.2 水分質(zhì)量管理

影響混凝土強度的主要原因是水本身的形態(tài)變化，此外，各種礦物質(zhì)的存在也會在一定程度上腐蝕水泥。因此，在混凝土攪拌作業(yè)前，必須根據(jù)混凝土攪拌水的礦物成分，結(jié)合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，選用適當(dāng)?shù)乃础?/p>

2.2 模板施工工序管理

模板占總成本的20%～30%，占總工作量的30%～40%，占總工期的50%，模板的設(shè)計直接關(guān)系到施工方式、設(shè)備、材料選擇、工期和成本[5]。模板體系主要由模板、支架和緊固件構(gòu)成，模板施工的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程如圖2所示。

圖2 模板施工的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程

為滿足大體積混凝土工程施工中模板分部工程的管理，應(yīng)從下述三方面進行模板施工工序管理。

（1）模板安裝與加固：施工中，必須嚴格按照圖紙進行模板幾何尺寸的設(shè)計，設(shè)計中由兩端逐漸過渡到中間，并在模板中間留有孔洞，注意梁和柱兩者之間不能有任何空隙，梁底、梁幫也要保證拉平整直，直到驗收合格，方能鋪上平板。

（2）平板鋪設(shè)與加固：在此步驟中，應(yīng)特別指出，平板支承應(yīng)采用加強雙扣式支撐，其水平間隔應(yīng)小于800mm。鋪設(shè)完成后，高度差應(yīng)該小于5mm。

（3）拆除模板：完成施工后，通過專業(yè)機構(gòu)的質(zhì)量檢驗，并且確?；炷恋膹姸葷M足所需的強度后，可以將模板拆除[6]。在此期間，嚴禁對混凝土制品進行任何的破壞，如果建筑樓層過高，必須保證模板的穩(wěn)定，以避免對模板損傷。全部完工后，要進行現(xiàn)場的清理，按照指定的位置進行材料的分類。

2.3 大體積混凝土泌水排除管理

由于混凝土表層泌水是一種較為常見的現(xiàn)象，為了提高混凝土工程在施工中的質(zhì)量，使施工的成果可以滿足質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)與需求，需要根據(jù)作業(yè)面的具體情況與施工現(xiàn)場具體情況，進行混凝土表面的泌水清理。清理過程中，考慮到混凝土經(jīng)過泵送達到作業(yè)面與施工現(xiàn)場，此時材料的水灰比較大，此種現(xiàn)象會增加混凝土的泌水現(xiàn)象。

因此，在進行混凝土襯砌時，應(yīng)將其按一定的斜率進行施工，以保證較多的泌水順墊層斜坡進入周邊的排水溝，再經(jīng)積水坑排出。

混凝土坡腳靠近后澆帶、頂端模板或基面標(biāo)高時，需要攪拌器改變攪拌頭的澆筑力，也就是從頂部向下澆灌，在坡面上形成一個積水潭，并用軟管及時地排出最后的泌水。此步驟如圖3所示。

圖3 泌水處理

在經(jīng)過振搗和粗集料的沉淀后，大體積混凝土的設(shè)計標(biāo)高上通常會出現(xiàn)較厚的水泥層，如果不及時進行處理，很容易發(fā)生干縮開裂[7]。在實際施工中，要適當(dāng)提升混凝土的完工面，然后刮掉表面的浮漿，以保證混凝土的完工面達到設(shè)計高度。在水泥初凝之前，先用鐵锨壓二次，然后用木刀搓平，壓實，三次成型，可有效預(yù)防水泥表面開裂[8]。

基于上述分析，從混凝土工程原材料、模板、泌水處理三個方面，完成對工程的質(zhì)量管理。

3 工程管理效果分析

將上述覆蓋各個管理要點的管理方式作為新的工程管理方法，對上述工程項目進行管理。根據(jù)上述論述結(jié)合原材料質(zhì)量管理，對該工程項目的配合比進行設(shè)置，見表1。

表1 大體積混凝土工程設(shè)計配合比

為驗證新管理方法管理有效性，本文以大體積混凝土在建筑施工中的施工質(zhì)量為研究對象。對大體積混凝土在施工期間的內(nèi)部溫度升高進行實時監(jiān)控，若溫度能夠始終控制在要求范圍內(nèi)，則說明管理方法有效。在對溫度測量點布設(shè)時，選擇具有代表性的、能夠反映大體積混凝土表面溫度的位置布置測點，并按照上部、中部和下部設(shè)置多個測點，實現(xiàn)全方面監(jiān)測。在混凝土澆筑后的6h內(nèi)，每2h進行一次溫升，每4h進行一次降溫，7d后每8h進行一次，通常為12d。根據(jù)溫度測量結(jié)果，在大范圍或局部區(qū)域的溫度變化超過250℃時，應(yīng)及時采取保溫或散熱的措施，將溫度的變化控制在指定的溫度范圍。圖4為各個測點混凝土溫度變化曲線。

圖4 各個測點混凝土溫度變化曲線

圖4中A為上部測點、B為中部測點、C為下部測點。已知該工程項目要求混凝土表面的溫度在施工過程中以及后續(xù)建筑運行中不得超過80℃。從圖4可以看出，在任何位置上的溫度均控制在了規(guī)定范圍內(nèi)。對監(jiān)測結(jié)果進一步分析得出，混凝土各點的溫度峰值為74℃～77℃，混凝土澆筑后3d～5d。結(jié)果表明：在澆注后3d，混凝土中的水化熱釋放量最大；4d～5d以后，冷卻速率降低，同時溫度下降。通過對混凝土的總體溫度變化分析，發(fā)現(xiàn)各個測點的內(nèi)外溫差均在25℃左右，降溫速度較慢且平穩(wěn)，氣溫驟降不大于170℃。其內(nèi)部溫度曲線沒有出現(xiàn)明顯的不正常跳動，符合大體積混凝土工程施工要求。

4 結(jié)語

結(jié)合上述研究，提出一種新的管理方法，該方法適用于對大體積混凝土工程的管理。通過研究得出以下結(jié)論。

（1）該項目采用了結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂拼胧?，使該項目在施工中無須設(shè)置后澆帶，從而避免了后澆帶的一系列質(zhì)量問題，并且縮短了工期。

（2）按照上述提出的大體積混凝土工程管理方法對該工程項目進行管理時，結(jié)合該項目的配合比設(shè)計，各廠家經(jīng)過試驗，對其配合比進行了優(yōu)化。由于在混合料中加入了40mm粗集料，與最大集料30mm的混凝土配合比進行了比較，可降低60kg單方水泥、60kg粉煤灰和1.16kg泵送劑。

（3）根據(jù)當(dāng)時的市場行情，每立方米混凝土的成本支出與相似工程項目相比減少5.8元。此次澆筑混凝土，節(jié)約了2500×5.8=14500元材料費。整個工程采用大容積防水混凝土，每立方米混凝土造價下降5.8元，其經(jīng)濟效益是非?？捎^，進一步驗證性能的管理方法在實際應(yīng)用中具備更理想的經(jīng)濟效益。