大體積混凝土施工方法及質(zhì)量管理技術(shù)研究

王 恒，王 賓，李 銳，鄧晨霞，吳海翔

（中建四局第一建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510800）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量需求越來(lái)越高。因混凝土造價(jià)低、取材方便，可塑性好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中。由于混凝土在凝固過(guò)程中的水化反應(yīng)，致使混凝土在施工過(guò)程中產(chǎn)生大量熱量，易導(dǎo)致構(gòu)件因內(nèi)外溫差產(chǎn)生裂縫，影響混凝土施工質(zhì)量，造成工程質(zhì)量事故。對(duì)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工而言，由于其結(jié)構(gòu)構(gòu)件體積大，施工條件復(fù)雜，工程質(zhì)量要求高，如何避免因混凝土水化熱導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差大、變形大等問(wèn)題成為保證結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

部分學(xué)者對(duì)大體積混凝土施工進(jìn)行了研究，胡健中等以龐公大橋重力式錨碇基礎(chǔ)為背景，采用有限元軟件對(duì)大體積混凝土施工水化熱進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的溫度控制措施；張彬等基于某橋梁錨碇工程，對(duì)大體積混凝土溫控進(jìn)行了有限元分析，對(duì)比了冷卻管布置密度對(duì)大體積混凝土散熱效率的影響，并提出將施工工藝和溫控措施相結(jié)合的施工方案；劉曉東等針對(duì)現(xiàn)存大體積混凝土施工的問(wèn)題，研發(fā)了智能溫控系統(tǒng)，研究結(jié)果表明，采用智能溫控系統(tǒng)可大大提升大體積混凝土的施工質(zhì)量。

綜上，學(xué)者對(duì)大體積混凝土施工溫控措施進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，大體積混凝土的溫控措施對(duì)其施工質(zhì)量有較大影響。本文以寶灣南海產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目為例，對(duì)大體積混凝土的施工方法及質(zhì)量控制技術(shù)進(jìn)行研究，以期為類似工程提供參考。

1 工程概況

寶灣南海產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目位于佛山市南海區(qū)，項(xiàng)目總用地面積約35.7 萬(wàn)m2，包含新建與改建兩部分內(nèi)容，其中擬新建6 棟4 層廠房、4 棟單層車間、坡道及樓層貨物運(yùn)輸通道（含站房1～2）、A 棟門(mén)衛(wèi)房等。其中4 層廠房結(jié)構(gòu)類型為1～3層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)+4 層鋼結(jié)構(gòu)；單層車間結(jié)構(gòu)類型為鋼結(jié)構(gòu)；坡道及樓層貨物運(yùn)輸通道為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)目的樓層貨物運(yùn)輸通道為大體積承臺(tái)混凝土施工，選用抗壓強(qiáng)度為35MPa 的混凝土，本項(xiàng)目最大單個(gè)承臺(tái)的混凝土用量約為439.04m3，為大體積混凝土施工。

2 大體積混凝土施工方法

2.1 施工方案

2.1.1 材料選用及配合比要求

配制大體積混凝土?xí)r，選用C3A 含量較低和C2S 含量相對(duì)較高的水泥，以改善混凝土抗裂性能；選用細(xì)度模數(shù)大于2.3 且級(jí)配良好的中砂作為細(xì)骨料。混凝土拌合物在澆筑工作面的坍落度不宜大于180mm，用水量不宜大于170kg/m3，水膠比不宜大于0.45，砂率宜為38%～45%。大體積混凝土的粉煤灰和礦渣粉摻拌量可適當(dāng)增加，但不宜超過(guò)水泥用量的40%和50%。

2.1.2 澆筑方法

大體積混凝土澆筑時(shí)應(yīng)按照由遠(yuǎn)及近、先豎向后水平、先低后高的順序。如果采用泵送混凝土，一次澆筑厚度不宜大于500mm；嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度不宜高于28℃，溫升值不大于45℃；需要嚴(yán)格控制混凝土間隔澆搗的時(shí)間；下一次混凝土的澆搗需在上一次混凝土未初凝前進(jìn)行，以保證接縫嚴(yán)密連續(xù)成整體，無(wú)施工冷縫。

2.1.3 振搗方法

大體積混凝土澆筑采用插入式振搗器振搗混凝土?xí)r，振搗器的移動(dòng)間距應(yīng)在1.5 倍作用半徑內(nèi)，插入深度為50～100mm，與側(cè)邊模板應(yīng)保持50～100mm 的距離；混凝土振搗時(shí)應(yīng)自下而上振搗；對(duì)有抗凍要求的引氣混凝土，不應(yīng)采用高頻振搗器進(jìn)行振搗；在混凝土的整個(gè)振搗過(guò)程中都應(yīng)避免碰撞模板、鋼筋及其他預(yù)埋部件。

2.1.4 養(yǎng)護(hù)方法

一般情況下，在大體積的混凝土澆筑完成后，除了按照一般混凝土保養(yǎng)以外，還要按照溫度控制技術(shù)方法進(jìn)行隔熱保養(yǎng)，并且要滿足以下條件。

1）保持溫度和隔熱保養(yǎng)的間隔期，至少14天。在剝離時(shí)，采取分段的方式，在表面與外界最大溫差不超過(guò)20℃的情況下，才能徹底剝離。

2）隔熱時(shí)，要注意塑膠膜或維護(hù)涂料是否完好，并使水泥面始終保持潮濕；在施工過(guò)程中，對(duì)混凝土澆筑體里表的溫度變化以及冷卻速度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果測(cè)量的數(shù)據(jù)不符合溫度控制指標(biāo)的需要，就應(yīng)對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的調(diào)節(jié)。

3）保溫的材質(zhì)可以采用塑料薄膜、土工布、麻袋、耐火棉被等，如有需要，可以設(shè)置防風(fēng)、保溫和陰涼棚子。

4）拆模后要做好防止寒流侵襲、驟冷等保養(yǎng)工作。對(duì)于大體積混凝土，可將其拆除時(shí)間推遲，而對(duì)于采用了隔熱和維護(hù)的模架，拆除時(shí)間則要按照溫度控制的來(lái)決定。

2.2 冷卻管制作與安裝

本項(xiàng)目建設(shè)在佛山市，年平均溫度較高，按照混凝土中溫度場(chǎng)的變化，在承臺(tái)中布置了?40mm 的鍍鋅鋼冷卻管，橫向距離設(shè)置為1m。開(kāi)冷卻水管之前要做好壓力試驗(yàn)，水流必須保持在25L/min。將冷卻管運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，在將其捆綁好之后，按照?qǐng)D1 的設(shè)計(jì)進(jìn)行安裝，并且使用鋼連接器，連接時(shí)先涂抹上防水涂料，然后擰緊，以避免在混凝土澆筑時(shí)出現(xiàn)漏漿堵管及在通水時(shí)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

圖1 冷卻管布置圖

為了確保循環(huán)水的溫度控制可靠、流量調(diào)節(jié)方便，把循環(huán)水的一頭接到簡(jiǎn)單的水塔上，而另外一頭接到承臺(tái)處的冷水管道上，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻水的回收利用，從而達(dá)到控制內(nèi)外溫差。

2.3 測(cè)溫元件的埋設(shè)與測(cè)溫

采用JDC-2 建筑電子測(cè)溫儀和埋設(shè)一根測(cè)溫線，用于測(cè)量溫度，測(cè)溫管道是由一根薄壁的鋼管制成，直徑為20mm，管道的上部用膠布密封，下部壓扁并且用膠布密封，盡量避免水分進(jìn)入管道，管道的長(zhǎng)度根據(jù)埋設(shè)的深度和位置來(lái)確定，管上口露出底板表面100mm 左右。在進(jìn)行混凝土澆筑之前，對(duì)空氣和混凝土的入模溫度進(jìn)行測(cè)量，并將其記錄下來(lái)，每次測(cè)溫應(yīng)對(duì)每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的上升和下降的數(shù)值進(jìn)行記錄，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。依據(jù)測(cè)區(qū)的對(duì)稱性特征，在承臺(tái)溫度測(cè)量區(qū)域設(shè)置4 個(gè)測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量點(diǎn)之間的距離不能超過(guò)500mm，測(cè)量點(diǎn)的分布以整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的中心軸的1/2 為測(cè)量區(qū)域，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)分層布置。為對(duì)比不同環(huán)境下的混凝土表層和周圍環(huán)境的差異，在空氣中布置2 個(gè)測(cè)溫站點(diǎn)?；炷脸跄?，在同一測(cè)溫點(diǎn)，按照測(cè)溫位置的深度，分別將四根測(cè)溫導(dǎo)管插入混凝土。

3 大體積混凝土施工的質(zhì)量管理

1）要選用適當(dāng)?shù)乃?，并?duì)其拌合物的摻量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以降低水化熱和減小其溫度升高。在符合設(shè)計(jì)要求的情況下，為了減小混凝土的最大溫度，減小混凝土的張應(yīng)力，將32.5 級(jí)別的水泥的摻入量定為450kg/m3。

2）對(duì)骨料級(jí)配進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，砂、石的含泥率不超過(guò)1%，同時(shí)減小水灰比。通過(guò)加入粉煤灰、外加劑等，達(dá)到減小水泥用量、減小水化熱、減小混凝土溫度的目的。

3）對(duì)混凝土的入模溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，為了減少溫度，盡量選擇在較低的溫度下進(jìn)行施工，即便是在夏天，也要采取一些方法來(lái)降低入模溫度，另外，在澆筑混凝土?xí)r，要防止在陽(yáng)光下暴曬。對(duì)原料進(jìn)行遮光處理，在攪拌混凝土之前，先用地井的水冷卻原材料，并在料倉(cāng)中保持通風(fēng)。

4）應(yīng)對(duì)預(yù)拌混凝土的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)，并及時(shí)通知工地上的主管人員，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，及時(shí)采取措施。測(cè)試人員應(yīng)及時(shí)對(duì)混凝土的坍落度進(jìn)行抽樣檢查，隨時(shí)觀測(cè)混凝土的工作性能，如果出現(xiàn)離析或者初凝的情況，就應(yīng)該立即將其清除。

5）強(qiáng)化澆筑后的養(yǎng)護(hù)，在澆筑過(guò)程中，可采用冷水進(jìn)行循環(huán)，加速承臺(tái)內(nèi)的散熱。在暴露或突然降溫的條件下，要做好隔熱工作，使其與表層的溫差不大于20℃。

4 結(jié)論

以寶灣南海產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目為例，對(duì)大體積混凝土的施工方法及質(zhì)量管理進(jìn)行闡述，可以得到以下結(jié)論。

1）大體積混凝土在澆筑時(shí)，需注意澆筑順序和振搗方法，應(yīng)分層連續(xù)澆筑，為確?；炷翝仓竽芙涌p成整體，在上一層混凝土未初凝前澆搗下一層混凝土。

2）在炎熱季節(jié)進(jìn)行大體積混凝土施工時(shí)，為避免日光直射原材料，應(yīng)對(duì)原材料進(jìn)行遮蓋，攪拌時(shí)使用冷卻水或采用其他方法降低混凝土的入模溫度，必要時(shí)在混凝土內(nèi)部埋設(shè)冷卻管。

3）混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)要對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行控溫操作，防止混凝土溫度過(guò)高而引起的質(zhì)量問(wèn)題。