建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)

【摘要】為研究和提高建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)水平，降低裂縫等問題，文中結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)例，通過大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)、材料設(shè)備選擇、冷凝管布置、大體積混凝土澆筑、混凝土振搗、混凝土養(yǎng)護(hù)等幾個(gè)方面，對(duì)大體積混凝土施工的技術(shù)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)進(jìn)行研究，提出相應(yīng)的裂縫防控措施，以期為建筑工程安全高效地完工提供保障的同時(shí)，推動(dòng)大體積混凝土施工技術(shù)在建筑工程中應(yīng)用發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】建筑工程；混凝土；配合比；澆筑；裂縫防控

【中圖分類號(hào)】TU755 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）05-0085-03

0 引言

隨著高層建筑、超高層建筑及大型建筑工程的快速發(fā)展，大體積混凝土因?yàn)闈仓?、施工效率高、可塑性好等?yōu)勢，被廣泛應(yīng)用到筏板基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)施工中。但因大體積混凝土凝固過程中會(huì)因水化反應(yīng)而釋放大量的熱，易使混凝土構(gòu)件因內(nèi)外溫差大（通常會(huì)大于25 ℃）而出現(xiàn)裂縫問題，不僅會(huì)影響建筑工程質(zhì)量，也可能引發(fā)大量安全事故[1]。由此可見，針對(duì)大體積混凝土施工展開深入研究，對(duì)提高建筑工程施工技術(shù)水平及工程質(zhì)量有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

某建筑工程項(xiàng)目的總建筑高度為46.5 m，層數(shù)為十三層，總體建筑面積為54 900 m2。項(xiàng)目的主體結(jié)構(gòu)采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采用筏板基礎(chǔ)，厚度為1.8 m。該筏板基礎(chǔ)作為防水底板，因此不能出現(xiàn)裂縫。該基礎(chǔ)工程采用大體積混凝土進(jìn)行澆筑施工，混凝土強(qiáng)度為C40，抗?jié)B等級(jí)為P12，總體混凝土澆筑量約7 450 m3，

2 大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，大體積混凝土的水灰比為0.5，砂率為40%，坍落度為148 mm，抗壓強(qiáng)度為29.8 MPa（7 d）、51.2 MPa（28 d）。大體積混凝土的配合比見表1。

3 大體積混凝土施工的技術(shù)要點(diǎn)

3.1 材料及設(shè)備選擇

3.1.1 材料選擇

大體積混凝土施工所用材料包括：水泥、粉煤灰、礦渣、粗骨料、細(xì)骨料、外加劑及水。其中，水泥選用P·O 42.5普通硅酸鹽水泥；粉煤灰選用密度為2.24 g/cm3的Ⅱ級(jí)低鈣灰；礦渣選用密度為2.84 g/cm3的S95級(jí)高爐礦渣；粗骨料選用粒徑為5～25 mm的碎石；細(xì)骨料選用含泥量＜2%的中粗砂；外加劑選用緩凝、膨脹、抗?jié)B等性能良好的UEA復(fù)合型外加劑；水選用自來水。膠凝材料化學(xué)成分見表2。

3.1.2 設(shè)備選擇

施工設(shè)備是保障大體積混凝土施工高效并順利開展的關(guān)鍵。因此，筏板基礎(chǔ)施工中，為確保大體積混凝土施工的效率，選用四臺(tái)車載泵，依次排開從東側(cè)向西側(cè)進(jìn)行分層澆筑。并配備四十輛混凝土運(yùn)輸車負(fù)責(zé)運(yùn)輸混凝土，以確保砼料充足不間斷。為防止意外停電影響施工，備置了兩臺(tái)350 kW·h的發(fā)電機(jī)。另外，還配備了兩套測溫儀、兩套應(yīng)變測量儀等設(shè)備，以便控制大體積混凝土施工現(xiàn)場測溫及控制質(zhì)量。

3.2 冷凝管埋設(shè)

項(xiàng)目施工中，由于混凝土體量較大，水化熱量也較大，因此，為有效控制大體積混凝土構(gòu)件內(nèi)外溫差，需通過埋設(shè)冷凝管進(jìn)行溫度控制。其中，冷凝管采用φ40 mm的鍍鋅鋼管制作而成，且均采用套絲接頭+防水膠帶進(jìn)行連接，可有效防止?jié)B漏。冷凝管埋設(shè)過程中，橫向間距按1 m進(jìn)行控制，如圖1所示。同時(shí)，冷凝管的進(jìn)水口和出水口與筏板基礎(chǔ)的混凝土面層間距為1 m，并在出水口位置安裝有閥門和測流裝置。沿著橫梁進(jìn)行布置，為保證冷凝管在混凝土澆筑中不會(huì)發(fā)生變形及位移，對(duì)冷凝管做綁扎處理。完成安裝后，按25 L/min的水流做壓力試驗(yàn)，檢查冷凝管是否暢通、是否有滲漏。若有問題需及時(shí)檢修或更換管路，試驗(yàn)合格后，再準(zhǔn)備大體積混凝土澆筑施工。

3.3 大體積混凝土澆筑施工

大體積混凝土澆筑是項(xiàng)目施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為確保澆筑質(zhì)量，按照斜向分層、薄層澆筑的原則進(jìn)行澆筑施工[2]。這樣可以使混凝土依靠其自流動(dòng)性而形成坡度1：7的斜面，可以通過自然流淌，到達(dá)預(yù)定位置。同時(shí)，該大體積混凝土分層澆筑施工的分層厚度為50 cm，并嚴(yán)禁超過施工面層。待下層混凝土澆筑好且初凝后，才能做上一層混凝土澆筑施工。完成澆筑施工后，施工技術(shù)人員要在混凝土終凝之前對(duì)其表面做抹壓處理，以防砼表面因泌水現(xiàn)象而引起裂縫，以此來提高構(gòu)件的質(zhì)量及抗?jié)B性。另外，為進(jìn)一步增強(qiáng)大體積混凝土表面的抗裂性，制作鋼筋網(wǎng)片并埋入混凝土表面下4 mm處。

3.4 大體積混凝土振搗施工

項(xiàng)目中所用大體積混凝土的初凝時(shí)間為18 h，為保證大體積混凝土構(gòu)件工后質(zhì)量，采用插入式振搗器對(duì)混凝土進(jìn)行振搗，振搗厚度為50 cm，振搗時(shí)將振搗器28°角斜插進(jìn)混凝土中，按快插慢拔的方式每處振搗15 s，直至混凝土表面沒有氣泡且沒有明顯下降后，移動(dòng)振搗器到下一處。移動(dòng)振搗器時(shí)，需控制前后兩處振搗位置搭接30～50 mm，以防漏振，且在下層混凝土初凝之前必須做完上層振搗。同時(shí)，為增強(qiáng)混凝土的抗裂性，在完成澆筑12 h后，對(duì)混凝土做第二次振搗，進(jìn)一步減小混凝土內(nèi)部的孔隙率，提高其密實(shí)度，減小裂縫發(fā)生概率。

3.5 基礎(chǔ)積水處理

項(xiàng)目中大體積混凝土坍落度為148 mm，坍落度比較大，澆筑面積比較廣，因此，完成大體積混凝土澆筑和振搗之后，構(gòu)件表面泌水量較大，局部低洼處有積水問題。因此，現(xiàn)場施工過程中使用水泵對(duì)基礎(chǔ)的積水進(jìn)行抽排，以防因積水影響大體積混凝土質(zhì)量。

3.6 混凝土養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)

在施工中經(jīng)常會(huì)因?yàn)榛炷了磻?yīng)使內(nèi)部溫度上升快，不易擴(kuò)散，增大內(nèi)外溫差，產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，進(jìn)而引起收縮裂縫。因此，完成大體積混凝土澆筑施工之后，需及時(shí)覆蓋一層薄膜、一層麻袋和一層彩條，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)至少14 d，相鄰薄膜搭接長度為≥5 cm，相鄰麻袋搭接長度為≥10 cm[3]。養(yǎng)護(hù)期間需灑水保持混凝土表面濕潤，保證大體積混凝土構(gòu)件內(nèi)外溫差始終是恒溫恒濕狀態(tài)。養(yǎng)護(hù)期間要通過測溫系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測構(gòu)件內(nèi)外溫度變化，若發(fā)現(xiàn)溫差＞25 ℃ ，則需及時(shí)在冷凝管中通水，做降溫處理。監(jiān)測內(nèi)外溫差連續(xù)3 d都在25 ℃后，便可撤去混凝土構(gòu)件表面的覆蓋層，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)直至達(dá)到養(yǎng)護(hù)時(shí)間為止。

4 裂縫防控措施

4.1 配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)是建筑工程項(xiàng)目高效優(yōu)質(zhì)開展的基礎(chǔ)，對(duì)于大體積混凝土施工而言，同樣也不例外。因此，在施工中，為了有效防控裂縫問題，首要工作就是針對(duì)混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過合理調(diào)配各種材料用量來改善大體積混凝土的性能，弱化大體積混凝土凝結(jié)過程中的水化反應(yīng)，減小溫度應(yīng)力，進(jìn)而達(dá)到控制裂縫問題的目的[4]。為有效控制混凝土裂縫，對(duì)混凝土配合比例進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用粉煤灰及礦渣等替代了部分水泥用量，每立方混凝土料中減少使用182 kg水泥，這樣可以有效降低水化反應(yīng)中的熱量釋放，并減小凝結(jié)過程中的溫度應(yīng)力。同時(shí)，增加UEA復(fù)合型外加劑用量到3.5 kg，通過外加劑的緩凝、膨脹、抗?jié)B等特性，進(jìn)一步減小大體積混凝土水化散熱量，有效控制其內(nèi)外溫差在25 ℃以內(nèi)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度裂縫的有效控制。

4.2 溫控措施

為保障施工時(shí)可以有效控制構(gòu)件溫度，提高質(zhì)量。大體積混凝土施工中采用冷凝管內(nèi)部溫控+表面覆蓋養(yǎng)護(hù)的措施對(duì)構(gòu)件進(jìn)行保溫，確保其內(nèi)部溫度與外部溫度之差始終處于可控范圍內(nèi)。在冷凝管的進(jìn)水口位置安裝增壓泵，在出水口安裝三通水閥，這樣不僅能夠使冷凝管中的水實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，還可將用不到的水及時(shí)排到集水池，避免水源浪費(fèi)。在基礎(chǔ)底板澆筑施工前五個(gè)小時(shí)，打開冷凝管水循環(huán)系統(tǒng)，待管內(nèi)水溫度和外界溫度一樣之后，再開始進(jìn)行澆筑施工，這樣水循環(huán)系統(tǒng)便能夠吸收一部分混凝土水化反應(yīng)散發(fā)出的熱量，以此來達(dá)到減緩溫升及延緩水化熱峰值出現(xiàn)的目的[5]。澆筑過程中，通過實(shí)際溫度監(jiān)測明確循環(huán)水的補(bǔ)充頻率，采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化控制。比如，當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度＜15 ℃時(shí)，便暫停冷凝管水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行，待溫度＞15 ℃后便開啟水循環(huán)系統(tǒng)。同時(shí)，采用表面覆蓋養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)灑水保持混凝土表面濕潤，可有效控制混凝土表面溫度流失，使混凝土內(nèi)外溫度差處于合理范圍內(nèi)。

4.3 測溫措施

在大體積混凝土施工中，為了準(zhǔn)確掌握和控制溫度，在筏板基礎(chǔ)上安裝了35處測溫點(diǎn)，各測溫點(diǎn)均在底板面層、底板中心、底板上表面100 mm處、底板下表面100 mm處四個(gè)位置，布置四個(gè)測溫傳感器[6]。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測大體積混凝土溫度變化了解內(nèi)部水化反應(yīng)的放熱量及峰值點(diǎn)，以十五號(hào)測溫點(diǎn)為例，繪制其溫度變化曲線，如圖2所示。

由圖2可以看出，十五號(hào)測溫點(diǎn)處的混凝土表面的溫度比較低，整體處于下降趨勢，溫度變化也比較小。中心部位由于受水化熱影響，溫度最高，溫度變化最大，且在第三天時(shí)達(dá)到峰值55.2 ℃ ，這說明混凝土的水化反應(yīng)在第三天的時(shí)候散熱量是最大的。底板上表面100 mm處和底板下表面100 mm處的溫度變化波動(dòng)比較小，整體溫差均小于15 ℃ 。而底板中心的溫度和底板編碼的溫度差值則比較大，最大溫差值達(dá)27.8 ℃ ，通過調(diào)整冷凝管水循環(huán)系統(tǒng)的降溫速度，再加上混凝土表面灑水養(yǎng)護(hù)，可將底板混凝土內(nèi)外溫差控制到25 ℃以內(nèi)，防止出現(xiàn)裂縫，確保底板大體積混凝土最終質(zhì)量。

5 結(jié)語

綜上所述，通過實(shí)例研究可知大體積混凝土施工在建筑項(xiàng)目中有良好的適用性，但裂縫控制是一項(xiàng)重點(diǎn)、難點(diǎn)。因此，施工單位及技術(shù)人員在大體積混凝土施工中，必須結(jié)合設(shè)計(jì)要求及施工需要對(duì)大體積混凝土進(jìn)行合理配比，并從材料、設(shè)備、澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)等方面加強(qiáng)質(zhì)量控制，且重點(diǎn)強(qiáng)化溫度監(jiān)測及控制，以此來防治裂縫、優(yōu)化施工質(zhì)量，為建筑項(xiàng)目的優(yōu)質(zhì)安全完工奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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[作者簡介]孫曉龍（1989—），男，山東濟(jì)寧人，碩士，工程師，研究方向：土建工程技術(shù)。