泉州市廉政教育基地工程大體積混凝土質(zhì)量控制要點(diǎn)探析

郭良泉

0 引言

隨著高層建筑、超高層建筑的發(fā)展，大體積混凝土越來越多地出現(xiàn)在施工建設(shè)中，并對工程質(zhì)量起著重要作用。裂縫及溫度應(yīng)力的存在是大體積混凝土極重要的質(zhì)量通病，同時(shí)嚴(yán)重阻礙了大體積混凝土的應(yīng)用，因此對大體積混凝土的施工質(zhì)量控制、減少混凝土裂縫對結(jié)構(gòu)的影響是備受各領(lǐng)域關(guān)注的研究方向，同時(shí)具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。前人們對如何控制大體積混凝土的絕熱溫升以及溫度裂縫開展了諸多研究，也積累了很多顯著的成果。因此，本文在總結(jié)已有質(zhì)量控制成果的基礎(chǔ)上，主要從大體積混凝土施工的準(zhǔn)備工作以及質(zhì)量控制的角度出發(fā)，立足于泉州市廉政教育基地工程，從原材料選用、混凝土配合比、混凝土澆筑控制等方面出發(fā)，對上述工程中大體積混凝土的施工質(zhì)量控制進(jìn)行系統(tǒng)分析。根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出上述工程中大體積混凝土施工過程應(yīng)注意的主要問題，提出相關(guān)解決方案，達(dá)到預(yù)期目的，并為以后再次承接相關(guān)大體積混凝土工程的施工提供一定的借鑒意義。

1 工程概況

泉州市廉政教育基地工程，建設(shè)地點(diǎn)位于晉江市池店鎮(zhèn)。本工程為一幢辦公樓。地下一層，地上十層，建設(shè)用地5 861m2?？偨ㄖ娣e16 087.13m2，其中地上建筑面積為12 143.67m2，地下建筑面積為3 943.46m2。主要功能布局為：一層為服務(wù)大廳，餐廳及廚房，二層為辦公區(qū)，三層為會(huì)議室，活動(dòng)室及客房，四層及以上為客房，地下一層為停車及設(shè)備用房。主體設(shè)計(jì)使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度七度。結(jié)構(gòu)體系均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地上建筑耐火等級(jí)為二級(jí)，地下室耐火等級(jí)為一級(jí)。

2 大體積混凝土施工的準(zhǔn)備工作

相較于普通混凝土施工技術(shù)，大體積混凝土的施工技術(shù)則有著更高的要求，尤其是在施工過程中要特別注意因?yàn)榛炷了療釋?dǎo)致的溫差而引起的溫度應(yīng)力裂縫。所以在大體積混凝土的選材方面、施工技術(shù)及施工設(shè)備等環(huán)節(jié)需要項(xiàng)目方做好充分的準(zhǔn)備工作，保證大體積混凝土的順利施工及工程質(zhì)量[1]。

2.1 外加劑材料準(zhǔn)備

本廉政教育基地工程的大體積混凝土采用商品混凝土進(jìn)行澆筑，主要材料包括水泥、粗細(xì)骨料、粉煤灰及外加劑等，主要材料選擇應(yīng)該滿足以下要求：

水泥的選擇上，應(yīng)該優(yōu)先考慮水化熱低的水泥。普通水泥的水化熱較高，當(dāng)應(yīng)用到大體積混凝土中時(shí)，會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的水化熱反應(yīng)而釋放大量的熱量，熱量散熱不及時(shí)使混凝土內(nèi)部的溫度過高，與表面較低的溫度形成溫度差，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部呈現(xiàn)壓應(yīng)力，外部形成拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力增加到一定程度，超過當(dāng)時(shí)的混凝土抗拉應(yīng)力時(shí)，溫度裂縫就此形成。所以應(yīng)該優(yōu)先考慮水化熱低的水泥。

通過大量的工程實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)級(jí)配良好的粗骨料能夠大大提高混凝土的抗裂性能，如果粗骨料中含泥量過大，會(huì)對混凝土的強(qiáng)度、和易性等產(chǎn)生不好的影響，還會(huì)加大混凝土的收縮，降低混凝土的抗拉強(qiáng)度。針對細(xì)骨料，應(yīng)該選購中砂，粒徑控制在0.5mm以上，含水量也應(yīng)該控制在5%以內(nèi)。相較于細(xì)砂，采用中粗砂拌和的混凝土的用水量會(huì)減少10%，用水量的減少可控制水泥的用量，進(jìn)而達(dá)到降低水化熱，控制混凝土內(nèi)部升溫，進(jìn)而控制混凝土收縮[2]。

粉煤灰作為一種重要的外加劑，具有提升混凝土和易性、改善混凝土微觀結(jié)構(gòu)、推遲混凝土凝結(jié)時(shí)間、增加混凝土抗?jié)B性、延緩水泥水化時(shí)間、降低混凝土早期水熱化等多種功能。本工程設(shè)計(jì)圖紙要求，地下室采用P6 抗?jié)B。同時(shí)可以使用高效抗裂減水劑HEA。高效抗裂減水劑能有效延緩水化熱的釋放，降低水化熱放熱峰值，使混凝土的水化熱現(xiàn)象釋放速度逐漸緩慢，從而避免混凝土中心部分的溫度快速上升導(dǎo)致溫差增大。

2.2 大體積混凝土配合比試驗(yàn)

本廉政教育基地工程采用攪拌站供應(yīng)商品混凝土，所以需要提前聯(lián)系混凝土攪拌站，根據(jù)本項(xiàng)目的質(zhì)量要求，事先準(zhǔn)備好混凝土的配合比。

行業(yè)對混凝土原材料的拌和時(shí)長有明確的規(guī)定，對于大體積混凝土來說，拌和時(shí)間會(huì)比普通混凝土更長。在大體積混凝土原材料拌和過程中，可以加入適量的摻合劑和粉煤灰等外加劑，達(dá)到提高拌和質(zhì)量的目的。對于加入的外加劑，需進(jìn)行嚴(yán)格的控制，外加劑需與混凝土緊密融合，外加劑用量需經(jīng)過試驗(yàn)測算，確保準(zhǔn)確性，便于為后續(xù)工程的順利實(shí)施奠定基礎(chǔ)，提高建筑物的穩(wěn)定性和安全性[3]。經(jīng)多次試配，最終確定配合比如表1。

表1 混凝土配合比[單位：每m3用量（Kg）]

2.3 施工現(xiàn)場準(zhǔn)備

基礎(chǔ)底板鋼筋及柱，墻插筋應(yīng)分段盡快施工完畢，并進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收，基礎(chǔ)底板上的地坑、積水坑采用木模板支模。將基礎(chǔ)底板上表面標(biāo)高抄測在柱、墻鋼筋上，并作明顯標(biāo)記，供澆筑混凝土?xí)r找平用。澆筑混凝土?xí)r預(yù)埋的測溫管及保溫所需的塑料薄膜、草席等應(yīng)提前準(zhǔn)備好。

施工單位項(xiàng)目部在大體積混凝土施工前，應(yīng)該邀請建設(shè)單位前往供電局申請好施工用電的事情，以解決大體積混凝土施工期間的用電及夜間照明等問題。各方管理人員、施工技術(shù)人員、后勤人員等需要安排晝夜值班計(jì)劃，堅(jiān)守工地，各盡其責(zé)，確保大體積混凝土連續(xù)澆筑的順利完成。

3 大體積混凝土質(zhì)量控制

為強(qiáng)化工程質(zhì)量，實(shí)行目標(biāo)管理，本項(xiàng)目在實(shí)施期間，制定了詳盡的創(chuàng)優(yōu)計(jì)劃，建立以項(xiàng)目經(jīng)理為中心的“統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、分權(quán)管理”的施工管理機(jī)構(gòu)，優(yōu)化配置高效、高素質(zhì)的項(xiàng)目管理領(lǐng)導(dǎo)班子，按照施工生產(chǎn)的規(guī)律對工程施工進(jìn)行全員、全面、全過程的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)管理，確保大體積混凝土等分部分項(xiàng)工程質(zhì)量達(dá)到市優(yōu)質(zhì)工程標(biāo)準(zhǔn)。以下具體介紹大體積混凝土施工質(zhì)量控制的措施。

3.1 大體積混凝土澆筑控制

不同于一般的普通混凝土施工，針對大體積混凝土的施工，施工操作人員應(yīng)該特別注意以下兩點(diǎn)：（1）工程項(xiàng)目涉及大體積混凝土澆筑，施工單位應(yīng)該選擇水化熱低、符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的混凝土。操作人員澆筑大體積混凝土?xí)r，內(nèi)部釋放的熱量遠(yuǎn)大于一般混凝土的澆筑過程，并且會(huì)因?yàn)轶w積大，混凝土內(nèi)部釋放的熱量無法及時(shí)排出，而大體積混凝土表面溫度散熱快，致使混凝土內(nèi)外溫差超過25℃，較大的溫差會(huì)讓大體積混凝土開裂。一旦混凝土開裂，工程質(zhì)量就無法保障，整個(gè)項(xiàng)目就存在安全隱患，因此在進(jìn)行大體積混凝土施工前，施工單位應(yīng)該編制專項(xiàng)施工方案，做好大體積混凝土溫度檢測和裂縫控制等措施。（2）大體積混凝土體積大，澆筑混凝土體量多，各部分施工質(zhì)量要求高，因?yàn)榇篌w積混凝土在澆筑過程中應(yīng)該盡量避免中斷澆筑。一旦澆筑被中斷，先澆筑的混凝土?xí)扔诤鬂仓幕炷脸跄?，接縫處就會(huì)形成冷縫，冷縫的存在將大大降低混凝土的抗折、防水、耐久等性能，整個(gè)項(xiàng)目就存在安全隱患。

3.2 大體積混凝土溫度應(yīng)力和裂縫控制

泉州市廉政教育基地工程底板的溫升值的最高點(diǎn)一般在混凝土中部，該點(diǎn)的溫升值僅低于絕熱溫升值?；炷恋装逯胁康臏厣狄话闶窃诨炷翝仓瓿珊蟮牡谌爝_(dá)到最大，后面因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定而溫升值不再升高，反而會(huì)隨著時(shí)間慢慢降低。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本廉政教育基地工程的混凝土內(nèi)外溫差不能超過25℃。

大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因眾多，但其主要原因還是大體積混凝土的水化熱。水化熱反應(yīng)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部快速升溫，混凝土內(nèi)外溫差降幅將增大，形成收縮應(yīng)力，進(jìn)而形成裂縫。因此在項(xiàng)目施工前，應(yīng)該進(jìn)行計(jì)算分析，采取降低水化熱的措施來控制混凝土裂縫。

控制大體積混凝土溫度裂縫的措施主要分為內(nèi)約束措施及外約束措施。控制內(nèi)約束措施主要包含以下兩點(diǎn)，一是管控大體積混凝土的內(nèi)外溫差，混凝土澆筑完成后應(yīng)該減緩表面的冷卻速度，應(yīng)該對混凝土表面進(jìn)行保溫或者蓄水養(yǎng)護(hù)等措施；二是施工單位要加強(qiáng)大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，管控混凝土內(nèi)部的水化熱進(jìn)度，混凝土表面的覆蓋溫差應(yīng)該低于8℃～10℃。

控制內(nèi)約束措施主要包含以下九點(diǎn)，一是從施工工藝的改善入手，控制大體積混凝土的出機(jī)溫度，減少混凝土內(nèi)外溫差；二是從材料入手，選擇低水化熱的水泥或者添加適量的緩凝劑等外加劑；三是在混凝土中加入膨脹劑，在養(yǎng)護(hù)期間可以使混凝土稍微膨脹以達(dá)到減少混凝土收縮裂縫的目的；四是通過實(shí)驗(yàn)測算合理配比，通過提高骨料的級(jí)配來降低水泥用量；五是從降低混凝土各類材料的溫度來降低混凝土的出機(jī)溫度；六是從施工工序入手，安排薄層振搗均勻澆筑來增加散熱速度；七是針對長大結(jié)構(gòu)，采用分縫分塊的施工方式，并設(shè)置后澆帶，減少嵌固作用；八是適當(dāng)調(diào)整鋼筋配置，采用溫度鋼筋以弱化溫度應(yīng)力；九是從混凝土養(yǎng)護(hù)入手，延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間和拆模時(shí)間，減緩混凝土表面的冷卻[4]。

3.3 大體積混凝土的振搗

當(dāng)施工單位在進(jìn)行大體積混凝土施工澆筑時(shí)，操作人員應(yīng)該選擇正確振搗方式。與傳統(tǒng)的人工振搗模式相比，現(xiàn)代化的機(jī)械振搗模式效率將提高很多，振搗效果也比傳統(tǒng)人工振搗好很多，能充分振搗混凝土的各個(gè)部位，保障大體積混凝土的質(zhì)量滿足施工要求。大體積混凝土的振搗器械在工廠生產(chǎn)時(shí)，加大了高頻的振動(dòng)幅度，使用該類振搗器械可以大幅度提高大體積混凝土里面的骨料、砂等材料的振搗充分性，使大體積混凝土在振搗后減少氣泡的存在，從而提高大體積混凝土的密實(shí)性，還能提高混凝土的抗?jié)B性和耐久性?，F(xiàn)代化的振搗器械雖有諸多好處，但不當(dāng)?shù)牟僮骺赡苁卤豆Π?。所以在使用振搗器械前，應(yīng)該加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)，根據(jù)振搗器械的使用說明和操作步驟進(jìn)行合理的振搗，保證操作人員自身的施工安全，也可以進(jìn)一步提高大體積混凝土的密實(shí)度?；炷琳駬v示意圖如圖1所示。

圖1 大體積混凝土振搗示意圖

4 大體積混凝土養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土澆筑完成后，水泥的水化作用使得混凝土逐漸凝結(jié)硬化。水化作用產(chǎn)生的條件主要有兩個(gè)，即溫度與濕度，只要滿足了適當(dāng)?shù)臏囟扰c濕度條件，大體積混凝土?xí)_始硬化，并不斷強(qiáng)化達(dá)到施工要求的強(qiáng)度，必須對大體積混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。大體積混凝土養(yǎng)護(hù)的目的是給混凝土的硬化提供適當(dāng)?shù)臏囟扰c濕度條件，讓混凝土中的膠凝物質(zhì)充分水化，使得混凝土的強(qiáng)度逐步提高，避免產(chǎn)生干裂等現(xiàn)象，保證混凝土能在齡期內(nèi)達(dá)到施工要求的強(qiáng)度。大體積混凝土澆筑完成后，應(yīng)該按照施工方案合理安排有效的養(yǎng)護(hù)辦法，具體的規(guī)定如下：

（1）薄膜覆蓋及保濕必須在混凝土澆筑完成后的12h內(nèi)完成，詳見圖2所示。

圖2 大體積混凝土強(qiáng)化塑料薄膜覆蓋示意圖

（2）大體積混凝土的澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間會(huì)根據(jù)采用水泥的類型有所不同，比如采用普通硅酸鹽水泥或者摻雜礦渣的硅酸鹽水泥拌和而制的混凝土，澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不能低于7d；對摻雜緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土，澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不能低于14d[5]。

澆水養(yǎng)護(hù)的頻率應(yīng)該根據(jù)混凝土表面的濕潤狀態(tài)來定。當(dāng)天氣潮濕無直射日光，氣溫恒定在5℃～10℃之間時(shí)，澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不能低于2周，氣溫恒定在10℃～20℃之間時(shí)，澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不能低于10d。當(dāng)天氣干燥有直射日光，氣溫恒定在5℃～10℃之間時(shí)，澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不能低于3周，氣溫恒定在10℃～20℃之間時(shí)，澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不能低于2周，氣溫大于20℃時(shí)，澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不能低于10d。

（3）澆水養(yǎng)護(hù)的目的是讓大體積混凝土保持濕潤狀態(tài)，同時(shí)大體積混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)所用的水應(yīng)該和拌和時(shí)用的水一致；

（4）當(dāng)使用塑料薄膜覆蓋辦法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)，應(yīng)該要求操作人員將暴露在空氣中的混凝土進(jìn)行全部覆蓋，并且應(yīng)該保證塑料薄膜內(nèi)部有凝結(jié)水；

（5）大體積混凝土在滿足一定強(qiáng)度后才能進(jìn)行安裝模板、支架或者踩踏等操作，經(jīng)試驗(yàn)測定該強(qiáng)度不應(yīng)該低于1.2Mpa。

（6）地下室混凝土底層和上部結(jié)構(gòu)應(yīng)該按照規(guī)范要求，進(jìn)行帶模養(yǎng)護(hù)，并且養(yǎng)護(hù)時(shí)間不能低于3d。帶模養(yǎng)護(hù)完成后，操作人員還應(yīng)該繼續(xù)對混凝土進(jìn)行灑水處理，同時(shí)塑料薄膜覆蓋等養(yǎng)護(hù)措施也需跟上，確保達(dá)到最好的養(yǎng)護(hù)效果。

5 結(jié)論

大體積混凝土施工是一項(xiàng)復(fù)雜的工藝。在泉州市廉政教育基地工程中，施工人員應(yīng)該準(zhǔn)確把握大體積混凝土的施工技術(shù)要點(diǎn)以及質(zhì)量控制對策。本文分析了泉州市廉政教育基地工程項(xiàng)目的大體積混凝土施工，得出以下結(jié)論：

（1）大體積混凝土在施工前應(yīng)該選擇好外加劑及適當(dāng)?shù)呐浜媳龋饧觿┚哂刑嵘炷梁鸵仔?、改善混凝土微觀結(jié)構(gòu)、推遲混凝土凝結(jié)時(shí)間、增加混凝土抗?jié)B性等多種功能，適當(dāng)?shù)呐浜媳仁枪こ添樌麑?shí)施的基礎(chǔ)，能提高建筑物的穩(wěn)定性和安全性；

（2）大體積混凝土施工要選用質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)、水化熱較低的混凝土，水化熱高的混凝土?xí)驕夭畲蠖嬖陂_裂的風(fēng)險(xiǎn)，給整體工程留下巨大質(zhì)量隱患；大體積混凝土澆筑時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，避免對混凝土抗折強(qiáng)度、防水抗?jié)B性能以及耐久性能造成影響；

（3）大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因主要是水化熱反應(yīng)，水化熱反應(yīng)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部快速升溫，混凝土內(nèi)外溫差降幅將增大，形成收縮應(yīng)力，進(jìn)而形成裂縫，在項(xiàng)目施工前應(yīng)該進(jìn)行計(jì)算分析，采取降低水化熱的措施來控制混凝土裂縫。

（4）機(jī)械振搗能充分振搗混凝土表面的各個(gè)部位，降低混凝土骨料、砂石等材料之前的空泡，確保大體積混凝土的振搗效果以及振搗質(zhì)量，正確使用振搗器械能保證操作人員自身的施工安全，也可以進(jìn)一步提高大體積混凝土的密實(shí)度。