淺談大體積混凝土施工技術(shù)及質(zhì)量管理措施

孟立基（清徐縣城鄉(xiāng)公共設(shè)施管理中心，山西 太原 030400）

大體積混凝土因其截面較大、水泥礦摻等膠凝材料水化放熱量大致使混凝土產(chǎn)生較大的溫差，易在服役過程中當(dāng)極限拉應(yīng)力高于混凝土自身最大承載力時產(chǎn)生開裂，降低混凝土的力學(xué)性能和耐久性，嚴(yán)重時甚至發(fā)生坍塌等現(xiàn)象，給人們的生活帶來安全風(fēng)險[1-2]。為了研究大體積混凝土的原材料、配合比設(shè)計以及施工質(zhì)量控制以及施工組織管理，本文結(jié)合某工程實際開展研究闡述了其實際施工效果。

1 工程概況

某項目總建筑面積為34526.58m2，地上建筑面積為18952.25m2，地下建筑面積為15574.33m2，共地下兩層，地下一層為商場及車庫，地下二層為人防區(qū)、設(shè)備機房。本工程地下室底板施工為大體積混凝土，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范及實際情況，擬采用C60 P8抗?jié)B混凝土，其配合比設(shè)計依據(jù)JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》[3]進(jìn)行計算，確定養(yǎng)護(hù)齡期28d作為混凝土強度等級設(shè)計依據(jù)，確定水膠比為0.4，砂率為0.5，設(shè)計拌合物坍落度為200mm～220mm。

2 施工方案

2.1 原材料

硅酸鹽水泥：購自鄭州天瑞集團(tuán)，45μm 篩余量為2.3%，比表面積為362m2/kg,密度為3.03g/cm3，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為25.30%，膠砂流動度為180mm，其化學(xué)組成見表1。

表1 原材料化學(xué)成分/%

粉煤灰：二級灰，比表面積為345.5m2/kg，含水量為0.2%，其化學(xué)組成見表1，礦物組成XRD 圖譜如圖1 所示，粒度分布圖如圖2所示。

圖1 粉煤灰礦物組成

圖2 粉煤灰粒度分布

粗骨料是普通碎石，顆粒級配為6mm~12mm，堆積密度為1.42g/cm3，表觀密度是2.13g/cm3；細(xì)骨料是河砂，細(xì)度模數(shù)為2.31，堆積密度為1.42g/cm3，表觀密度2.43g/cm3；減水劑為聚羧酸減水劑。

2.2 配合比優(yōu)化設(shè)計

本工程依據(jù)C60 制備大體積混凝土，設(shè)計水膠比為0.4，粉煤灰分別以0%、10%、20%、30%、40%等質(zhì)量取代膠凝材料，設(shè)計配合比見表2。通過配合比設(shè)計，測試混凝土坍落度拓展度、T 環(huán)、J 環(huán)拓展度、間隙通過性和抗壓強度，測試結(jié)果見表3。

表2 大體積混凝土配合比設(shè)計/kg/m3

通過上述實驗結(jié)果，選擇C60-2 即粉煤灰摻量為20%作為最佳摻量，進(jìn)行該工程的混凝土澆筑工作。

2.3 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土的養(yǎng)護(hù)方法主要包括保溫、保濕兩種。在混凝土澆筑完畢且接近初凝時，在混凝土表面覆蓋一層薄膜，以保證其在水化硬化過程中不會丟失過多水分，當(dāng)混凝土達(dá)到初凝狀態(tài)后，在其表面覆蓋麻袋和塑料膜，起到加強保溫的作用。由于在水化初期混凝土水化速度較快，內(nèi)部水化溫升較高，因此在前3d 每隔2h 進(jìn)行測溫；從第4d 開始直至28d，每隔4h 測一次溫度。當(dāng)溫差＞25℃時增加麻袋及時保溫，重要結(jié)構(gòu)不得高于20℃；當(dāng)溫差＜15℃時減少麻袋量，加速散熱[4]。當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差＜30℃，可以進(jìn)行模板拆除，注意拆模時應(yīng)滿足規(guī)范中對混凝土的強度要求，且拆模時間亦應(yīng)依據(jù)規(guī)范進(jìn)行；對大體積混凝土來說，有條件時可以適當(dāng)延遲拆模時間，拆模后應(yīng)立即采取相應(yīng)措施對混凝土進(jìn)行保溫保濕，以避免因溫度升高或降低而造成混凝土強度、耐久性的損失，進(jìn)而影響服役時間，減少二次修補造成的人力、財力的損失。

3 大體積混凝土施工質(zhì)量控制

大體積混凝土從前期原材料的選取到配合比設(shè)計以及后續(xù)的施工養(yǎng)護(hù)等過程會不可避免地出現(xiàn)裂縫，這是因為該情況下當(dāng)混凝土的自我約束應(yīng)力超過了混凝土的極限抗拉應(yīng)力時就會產(chǎn)生裂縫，常見的裂縫主要分為應(yīng)力造成的裂縫、溫度造成的裂縫、收縮造成的裂縫以及其他裂縫。結(jié)合本工程的工程特點及施工方案主要從以下兩方面進(jìn)行裂縫控制討論。

3.1 大體積混凝土裂縫控制

為避免裂縫的產(chǎn)生或者減少裂縫的出現(xiàn)，首先從最初原材料的選擇進(jìn)行把控，比如水泥，本工程選擇了天瑞集團(tuán)生產(chǎn)的水泥，具有一定的品質(zhì)保障，可以保證水化產(chǎn)物的正常生成，在選擇礦物摻合料時，選取了粉煤灰，一方面是粉煤灰成分穩(wěn)定，另一方面粉煤灰的三大效應(yīng)可以改善混凝土的工作性、力學(xué)性能和耐久性且可以降低成本[5]。此外，從施工階段進(jìn)行把控，大體積混凝土不可避免會出現(xiàn)諸如表面蜂窩及其孔洞等現(xiàn)象。

3.2 大體積混凝土溫度控制

大體積混凝土在進(jìn)行施工前，依據(jù)規(guī)范，混凝土澆筑體內(nèi)部及表面溫差不應(yīng)超過30℃。以本工程為例，結(jié)合前期工程測得的數(shù)據(jù)，先優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計，選擇加入粉煤灰，在改善性能、降低成本的同時，并降低了混凝土的水化熱；在澆筑之前，可以提前在底板中設(shè)置冷水系統(tǒng)，使混凝土水化初期不至于因溫度過高而產(chǎn)生裂縫；依據(jù)GB/T 51028-2015《大體積混凝土溫度測控技術(shù)規(guī)范》中混凝土澆筑體的里表溫差不宜大于25℃，因此，要及時調(diào)整保溫保濕措施。

4 大體積混凝土施工質(zhì)量管理措施

4.1 質(zhì)量保證措施

本工程項目屬于大體積混凝土，因此，在進(jìn)行澆筑時主要通過以下幾種方法保證施工質(zhì)量：①嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，本工程選擇水化熱較低的普通硅酸鹽水泥，同時摻入20%的粉煤灰作為膠凝材料，在減少水泥用量的同時提高經(jīng)濟性，同時嚴(yán)格控制混凝土內(nèi)外溫度差，依據(jù)規(guī)范不應(yīng)超過25℃；②配合比優(yōu)化設(shè)計，該部分已在前文詳細(xì)介紹，此處不再贅述；③嚴(yán)格控制大體積混凝土常規(guī)問題，當(dāng)混凝土表面出現(xiàn)蜂窩及孔洞時，在底板鋼筋較密處使用同等級細(xì)石混凝土進(jìn)行澆筑，減小孔洞產(chǎn)生[6]。

4.2 大體積混凝土成品保護(hù)措施

混凝土澆筑完成后，在達(dá)到初凝狀態(tài)后對其進(jìn)行強度測試，當(dāng)抗壓強度未達(dá)到1.2MPa時，不得在混凝土表面放置材料及其他儀器，且此時不允許調(diào)整偏位鋼筋；當(dāng)混凝土達(dá)到初凝狀態(tài)且抗壓強度滿足高于1.2MPa 后，可依據(jù)最大承載力及限定位置進(jìn)行材料堆放。

拆除模具時要遵循自上而下、從外到內(nèi)的原則，且在拆模伊始必須經(jīng)過負(fù)責(zé)人同意，隨后依據(jù)規(guī)范進(jìn)行拆除，主要在拆除過程中要注意對混凝土棱角的保護(hù)，以免損傷而導(dǎo)致強度下降。

4.3 混凝土評定

制作標(biāo)準(zhǔn)混凝土試塊：在試驗室將粗細(xì)骨料即普通碎石和河砂倒入混凝土攪拌機，干料攪拌30s，使材料充分均勻，隨后先加入一半已經(jīng)溶解過減水劑的水，攪拌90s，然后將剩下的水全部倒入攪拌機中攪拌180s，隨后將拌合物倒出依據(jù)規(guī)范測試工作性，然后倒入100mm×100mm×100mm 的模具中插搗成型，同時成型100mm×100mm×400mm 的試塊進(jìn)行抗折強度測試，24h 后脫模，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室（溫度20℃，濕度98%）中養(yǎng)護(hù)28d。本工程以28d評定，但在試驗室中增加3d和7d力學(xué)性能測試評定，其不同摻量、不同齡期下的力學(xué)性能見表4，其中抗壓強度已經(jīng)乘以換算系數(shù)0.93。

表4 大體積混凝土測試結(jié)果測試結(jié)果

4.4 大體積混凝土施工效果

當(dāng)養(yǎng)護(hù)至相應(yīng)齡期后，依據(jù)規(guī)范拆除模具，對大體積混凝土澆筑完成后的效果進(jìn)行檢查，結(jié)果如下：

（1）地下室底板大體積混凝土表面觀感質(zhì)量良好，表面無露筋、孔洞、蜂窩麻面、裂縫等現(xiàn)象，說明混凝土振搗效果較好，密實性提高。

（2）地下室底板混凝土頂面標(biāo)高最大偏差為6mm；截面尺寸最大偏差為1.5mm，說明標(biāo)高和截面尺寸控制良好，完全滿足GB 50204-2002《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的規(guī)定，符合驗收要求。

（3）沒有發(fā)現(xiàn)因施工造成的混凝土冷縫以及因溫度編號導(dǎo)致的溫度裂縫。

5 結(jié)語

綜上所述，為保證大體積混凝土順利施工以及保證其質(zhì)量要求，需要材料供應(yīng)商、設(shè)計、施工以及建設(shè)單位等多方配合，同時在施工過程中要嚴(yán)格遵守規(guī)范要求，避免因操作不規(guī)范而導(dǎo)致工程再次施工而造成的經(jīng)濟和人力損失。