大體積混凝土澆筑及溫度裂縫施工控制技術(shù)

王小兵

(寧夏躍尚元工程應(yīng)用有限公司，寧夏 銀川 750200)

0 引 言

混凝土澆筑是建筑市場建設(shè)項目施工中不可缺少的一個環(huán)節(jié)，無論是房建工程，或是市政道路工程，此步驟都是不可忽略的。但在開展與此方面相關(guān)的工作時發(fā)現(xiàn)，大部分工程都會由于前期準(zhǔn)備工作不到位，出現(xiàn)澆筑溫度不合理的問題，相關(guān)此方面的問題，不僅會造成混凝土固結(jié)后出現(xiàn)裂縫，還會對建設(shè)工程項目的質(zhì)量造成較大的影響。為解決混凝土裂縫問題，下述將以某建設(shè)項目為例，進行混凝土澆筑施工標(biāo)準(zhǔn)化工藝的具體分析，并以此為參照，設(shè)計基于溫度層面的裂縫控制技術(shù)，降低由于裂縫造成的結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題。

1 大體積混凝土澆筑

大體積混凝土澆筑作業(yè)是工程項目施工中的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，為了降低結(jié)構(gòu)裂縫數(shù)量，提高建筑項目質(zhì)量，下述將進行混凝土澆筑施工工藝的詳細分析。

為確保澆筑施工可以達到既定效果，應(yīng)在澆筑施工前，做好作業(yè)面的全面清理工作，避免施工現(xiàn)場的雜物對澆筑施工行為造成干擾，也避免污染物混入澆筑材料中，影響混凝土的綜合性能。在此基礎(chǔ)上，對澆筑的鋼筋與工程模板進行質(zhì)量驗收，通過驗收后施工人員即可進入現(xiàn)場?？紤]到此次工程的澆筑量較大，基礎(chǔ)性承臺結(jié)構(gòu)較為分散，因此，要在澆筑前，做好對混凝土材料的供應(yīng)設(shè)計，保證在澆筑施工時，混凝土材料供應(yīng)的連續(xù)性，避免由于施工行為銜接不當(dāng)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)冷縫問題。同時，根據(jù)施工現(xiàn)場的需求，進行澆筑面的合理規(guī)劃，根據(jù)澆筑施工現(xiàn)場的混凝土攪拌泵在單位時間內(nèi)的輸出量，將現(xiàn)場澆筑劃分為三個區(qū)域，每個澆筑區(qū)域都對應(yīng)一個施工段。通過對現(xiàn)場的綜合規(guī)劃與澆筑量的理論計算，可在澆筑施工時，使用一個斜面采用一次到頂?shù)耐埔品绞奖ＷC澆筑工程的連續(xù)性。澆筑時，當(dāng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的筏板厚度在2～3 m時，可以采用分層澆筑法，將所有澆筑的混凝土材料使用2臺或以上布料運輸車輛裝載，由此車輛進行混凝土材料的并列澆筑，并確保每次澆筑行為都在上次完成澆筑但混凝土未完全固結(jié)前實施，以此種方式，避免澆筑的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

在澆筑時，對混凝土材料進行振搗是保證材料具有較高密實度的主要措施之一，此時，可根據(jù)澆筑筏板的有效作業(yè)面積，在混凝土攪拌機中采用斜插或直插的方式，插入3～6根振搗器，并搭設(shè)跳板，由工人在跳板上進行振搗操作。振搗操作時，工作人員需要嚴(yán)格遵循“慢拔快插”的作業(yè)原則，將振搗器的插入點控制在50 cm左右即可。當(dāng)振搗的兩層混凝土出現(xiàn)交接面時，將振搗器插入下層混凝土5 cm位置，通過此種方式，保證混凝土的結(jié)合。在上述提出的內(nèi)容中，應(yīng)注意所選的混凝土應(yīng)為商用混凝土，振搗器應(yīng)為高頻振搗器，振搗行為的發(fā)生時間控制在10～30 s范圍內(nèi)，以混凝土材料中無氣泡、泛漿作為完成振搗的標(biāo)準(zhǔn)。

通常情況下，在完成對混凝土的澆筑施工后的10～12 h之間，需要進行大體積混凝土的保溫與養(yǎng)護。在完成澆筑施工的作業(yè)面上覆蓋一個厚度為30 mm的薄膜，在薄膜上覆蓋一個擠塑板，使用大型灑水車進行間歇式灑水，通過此種方式，進行混凝土澆筑成果的養(yǎng)護。

完成對大體積混凝土的澆筑與養(yǎng)護后，由此工程項目的建設(shè)單位、業(yè)主單位、監(jiān)理單位，對澆筑施工成果進行質(zhì)量驗收與檢驗，使用專業(yè)的儀器設(shè)備進行混凝土坍落度與溫度的檢測，完成檢測且施工成果通過驗收后，即可認(rèn)為完成對大體積混凝土的澆筑施工。

2 溫度裂縫施工控制技術(shù)

2.1 設(shè)定溫控指標(biāo)

針對大體積混凝土建設(shè)項目，為了確保在施工中以及后期建筑使用時不會受到周圍溫度變化影響而產(chǎn)生裂縫，針對其控制技術(shù)進行設(shè)計研究。首先，針對溫控指標(biāo)進行設(shè)定[1]。為了能夠避免降雨季節(jié)對混凝土澆筑的影響，盡可能選擇在晴朗或陰天天氣進行澆筑。在澆筑的過程中，控制混凝土材料的入模溫度。在施工條件允許的情況下，盡可能選擇在5月下旬～6月上旬開始施工，并將混凝土澆筑的養(yǎng)護時間設(shè)定在6月或7月。在這一施工時期夜間大氣平均溫度通常在8～11 ℃范圍內(nèi)，而白天大氣平均溫度通常在18～22 ℃范圍內(nèi)[2]。在具體開展混凝土澆筑施工時，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格澆注體的表面與大氣溫差之間不應(yīng)超過18 ℃。由于存在晝夜溫差較大的問題，因此在確定溫控指標(biāo)時，需要充分考慮施工周圍的環(huán)境條件對溫度裂縫施工控制的不利影響，并按照下述內(nèi)容對夜間大氣溫度進行計算：

大體積混凝土澆筑施工中，其降溫速率不得超過1.5 ℃/d，為了能夠確保施工工期，規(guī)定大體積混凝土的拆模天數(shù)應(yīng)當(dāng)控制在15 d以內(nèi)[3]。同時，在施工過程中，對大體積混凝土表面最高溫度進行設(shè)置，可按照如下公式計算得出：

T=N*(t1-t2)+t3

(1)

上述公式中T為澆筑物表面最高允許溫度數(shù)值；N為溫度應(yīng)力大??；t1為澆筑物表面溫度與大氣溫差之間的差值；t2為澆注體的溫度變化速率；t3為拆模階段澆筑物表面的最高溫度數(shù)值。按照上述公式，計算得出施工過程中混凝土表面溫度的上限，在實際施工中，嚴(yán)格按照這一標(biāo)準(zhǔn)開展?jié)仓褪┕すぷ鳌?/p>

2.2 預(yù)冷拌和水與骨料、混凝土原料優(yōu)選

在明確溫度裂縫施工控制的溫控指標(biāo)后，針對大體積混凝土澆筑的材料進行選擇。由于當(dāng)前大部分混凝土澆筑施工所使用的混凝土材料為商品級，而在對原材料進行拌和時通常是在拌和站當(dāng)中完成的，因此確定其具體拌和流程如圖1所示。

圖1 預(yù)冷拌和水與骨料流程示意圖

按照圖1所示的流程完成對混凝土的拌和，并在拌和后對材料性能進行檢測，在進行混凝土入模時應(yīng)當(dāng)將其溫度控制在12～15 ℃。

在完成對上述材料的拌和后，為了進一步提高溫度裂縫施工控制效果，針對混凝土原材料進行優(yōu)化選擇[4]。在對水泥材料選擇時應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際大體積混凝土澆筑施工情況和條件，選擇細度超過300，比表面積為320 m2/kg，氯離子含量為0.014%，堿含量為0.56%的水泥材料。在對粗骨料進行選擇時，應(yīng)當(dāng)選用顆粒級配在5～20范圍內(nèi)的碎石[5]。同時，材料的含泥量應(yīng)當(dāng)小于0.2%，泥塊含量為0%。在對細骨料進行選擇時，應(yīng)當(dāng)選擇顆粒級為Ⅱ的細骨料，其細度模數(shù)應(yīng)超過2.3，含泥量應(yīng)小于2%，表觀密度應(yīng)在2 500～2 550 kg/m3范圍內(nèi)，空隙率應(yīng)小于50%。圖2為粗骨料和細骨料對比圖在完成對上述原材料的選擇后，還需要對外加劑進行選擇，可選用聚羧酸高性能減水劑作為外加劑，減水率應(yīng)當(dāng)在25%～30%范圍內(nèi)，壓力泌水率應(yīng)當(dāng)在50%～55%范圍內(nèi)[6]。除此之外，抗?jié)B混凝土還應(yīng)當(dāng)具備以下幾點要求：第一，添加的粉煤灰材料級別應(yīng)當(dāng)在2級以上，并且添加量不得超過20%。第二，針對水泥材料的用量應(yīng)當(dāng)將其控制在220 kg/m3以上。第三，若在進行拌和的過程中含有包含活性成分的摻和原材料，則應(yīng)當(dāng)將水泥材料的用量控制在280 kg/m3以上。綜合上述論述，以標(biāo)號C40為例，設(shè)定水膠比0.35，砂率42%，容重2 430 kg。確定大體積混凝土澆筑過程中溫度裂縫施工的混凝土配合比見表1。

圖2 粗骨料和細骨料對比圖

表1 溫度裂縫施工中混凝土配合比

2.3 基于三摻技術(shù)的混凝土施工裂縫控制

在進行對大體積混凝土的施工裂縫控制時，引入三摻技術(shù)，在完成對施工原材料的選擇后，應(yīng)用三摻技術(shù)實現(xiàn)對其拌制，并將其應(yīng)用到對溫度裂縫的控制當(dāng)中。三摻技術(shù)是指將粉煤灰、膨脹劑以及混凝土外加劑綜合在一起，通過各個材料的性能相互配合，達到補償混凝土使用中收縮能力的效果，同時也能夠在極大程度上降低溫度裂縫施工控制的成本[7]。在應(yīng)用三摻技術(shù)時，第一步需要將水泥水化熱降低，并減小水化熱在頂點時的數(shù)值，進而起到降低水化熱最高溫度的效果。第二步，將膨脹劑添加到混凝土材料當(dāng)中，并形成預(yù)壓應(yīng)力，利用其完成對混凝土中心溫度的降低處理，確保溫度裂縫控制效果。第三步，向材料當(dāng)中添加粉煤灰，用其填補澆筑時產(chǎn)生的孔隙結(jié)構(gòu)，從而提升澆注體的整體抗壓性能[8]。第四步，將選用的膨脹劑材料添加到混凝土施工材料當(dāng)中，并通過反應(yīng)生成鈣礬石，該結(jié)構(gòu)的毛細孔更小，因此能夠進一步降低混凝土的空隙率，從而提高混凝土材料的防水性能。

3 工程應(yīng)用

為證明設(shè)計的施工技術(shù)可行，選擇某地區(qū)大型工程項目作為研究對象，開展如下文所示的實驗。

此次所選實驗對象的基礎(chǔ)工程為大體積混凝土澆筑工程，該項目位于長春市保稅機場大路以南位置，建設(shè)項目總面積為25 478.9 m2，該項目的建筑層數(shù)為-1～+28層，其中A與B為該項目中的主體建筑，在進行A與B建筑基礎(chǔ)工程中的混凝土澆筑施工時，兩個主體建筑的結(jié)構(gòu)形式均屬于鉆孔壓灌超流態(tài)混凝土樁體。其中地下室結(jié)構(gòu)的防水板厚度約為450 mm。為確保工程的順利實施，施工前由實驗參與方進行該項目施工場地的綜合分析。項目施工地理位置圖見下圖3：

完成對項目基礎(chǔ)信息的獲取后，按照本文設(shè)計的內(nèi)容，進行混凝土澆筑施工，施工時控制外界環(huán)境中的溫度因素。完成澆筑施工后，對其進行養(yǎng)護，對養(yǎng)護14天內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫情況進行觀察，統(tǒng)計觀察結(jié)果，將其作為實驗結(jié)果，具體內(nèi)容見表2：

表2 混凝土澆筑施工后養(yǎng)護周期的裂縫觀察結(jié)果

通過上述表2所示的實驗結(jié)果可以看出，在養(yǎng)護的14天內(nèi)，混凝土澆筑體上均沒有出現(xiàn)裂縫結(jié)構(gòu)。因此，通過上述實例應(yīng)用的方式進一步證明，本次設(shè)計的澆筑及溫度裂縫控制技術(shù)在應(yīng)用到具體工程項目當(dāng)中可以起到降低混凝土孔隙率的效果，進而提升澆筑成果質(zhì)量，有效解決了混凝土澆筑中的溫度裂縫問題。本文上述提出的控制技術(shù)除了針對大體積混凝土澆筑項目實現(xiàn)對其裂縫的有效控制外，還可以應(yīng)用到其他混凝土施工項目當(dāng)中，促進混凝土材料性能提升，并提升混凝土的應(yīng)用適應(yīng)性。

4 結(jié)束語

為提高混凝土澆筑施工質(zhì)量，開展了此次研究，實驗結(jié)果表明，設(shè)計的方法在應(yīng)用中可以起到提升澆筑成果質(zhì)量的作用?？梢哉J(rèn)為此次研究的成果為此工程項目的后續(xù)施工打下了良好的基礎(chǔ)。但要保證該項目后續(xù)工作的順利實施，還應(yīng)根據(jù)工程項目施工的實際需求，進行施工現(xiàn)場路面100%硬化處理，施工現(xiàn)場兩工區(qū)內(nèi)的施工便道、材料堆場、鋼筋加工區(qū)等場地采用混凝土進行硬化，日常由項目部灑水車每天進行沖洗，在干燥性條件下進行施工，應(yīng)增加地面沖洗頻次防止揚塵。機械設(shè)備在場區(qū)道路行駛時，不可出現(xiàn)污染施工道路的問題，為后續(xù)工程的順利實施提供保障。