結(jié)合實(shí)例論大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施

金貽德

1 混凝土配合比的確定

本工程地上38屋，地下有2層，總建筑面積56488m2，屬超高層綜合樓工程，采用內(nèi)筒外框密肋梁樓板結(jié)構(gòu)。由筆者公司承建。底板為超厚大體積混凝土，塔樓和裙樓部分底板厚度分別為2.9m和1.5m，采用后澆帶分隔，總體積為661lm3。底板設(shè)計(jì)采用C35、S6混凝土，要同時(shí)滿(mǎn)足強(qiáng)度和抗?jié)B要求，關(guān)鍵是大體積混凝土各層間溫度差產(chǎn)生的應(yīng)力 (最大溫度收縮應(yīng)力)應(yīng)小于同一時(shí)間混凝土的抗拉強(qiáng)度。根據(jù)這些要求針對(duì)降低水化熱的問(wèn)題。我們進(jìn)行了大量的試驗(yàn)工作，選用了不同的水泥、摻合劑、外加劑進(jìn)行了試驗(yàn)。

一般情況下。大體積混凝土施工最常選用的是32.5R或42.5R礦渣硅酸鹽水泥，因它們標(biāo)號(hào)低，故水化熱相對(duì)較少。但本地供應(yīng)的這些水泥均為立窯生產(chǎn)的，質(zhì)量不穩(wěn)定，收縮率大。而52.5R硅酸鹽水泥采用轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定，早期強(qiáng)度高，收縮率小。只是水化熱比42.5R水泥稍高，經(jīng)大量的計(jì)算和試驗(yàn)，我們決定采用該水泥，并通過(guò)摻加UEA膨脹劑、二級(jí)磨細(xì)粉煤灰和緩凝高效泵送劑，盡量減少水泥用量。從而達(dá)到降低水泥水化熱峰值并推遲其到來(lái)時(shí)間的目的。通過(guò)多方考慮研究比較，最后決定采用表1的混凝土配合比。

表1 底板大體積混凝土(C35、S6)設(shè)計(jì)配合比

對(duì)其它材料我們均按規(guī)范要求進(jìn)行嚴(yán)格的控制，對(duì)所確定的配合比還進(jìn)行了抗?jié)B試驗(yàn)。4個(gè)試樣未出滲時(shí)的最大水壓為1MPa。達(dá)到了設(shè)計(jì)抗?jié)B強(qiáng)度。

2 混凝土攪拌及溫度控制

2.1 混凝土攪拌及輸送

本工程混凝土采用現(xiàn)場(chǎng)攪拌和泵送施工。根據(jù) Q=I.1hlb／t=1.1×0.5×12×42÷6＝46.2m3。為防止各方向的澆筑層之間搭接時(shí)間差超出混凝土的初凝時(shí)間。形成施工冷縫。混凝土供應(yīng)量必須達(dá)到46m3／h。因此我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了2臺(tái)SHC一57型混凝土輸送泵，最大泵送量為50m3／h，由東向西一次性澆筑，日澆筑量達(dá)lO00m3，混凝土澆筑總用時(shí)僅158h，有效地防止了冷縫的產(chǎn)生。

2.2 出機(jī)溫度控制

為了降低混凝土的總溫升值，減小結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，控制拌和溫度和澆筑溫度同樣重要。在混凝土原材料中，石子的比熱較小，但單方混凝土中所占的重量較大，水的比熱最大，但其重量在單方混凝土中占很小部分，因此對(duì)混凝土拌和溫度影響最大的是石子和水的溫度，砂次之，水泥溫度影響最小。

本工程底板施工在3月中下旬，白天環(huán)境溫度最高為30℃，為了進(jìn)一步降低混凝土的拌和溫度，我們?cè)跀嚢枵驹O(shè)置了一臺(tái)冷水機(jī)，制備的冷水溫度約為l5℃，并用自來(lái)水沖洗碎石降溫，通過(guò)實(shí)測(cè)各原材料的溫度和混凝土的出機(jī)溫度與預(yù)先計(jì)算控制的拌和溫度20℃非常接近，由于人模溫度較低，因此有效地降低了混凝土的總溫升。

2.3 澆筑溫度控制

為了控制澆筑溫度，我們盡量縮短混凝土的運(yùn)輸時(shí)間，將攪拌機(jī)出料口直接擱置到混凝土輸送泵的攪拌槽頂，及時(shí)供料，泵管用麻袋和多層濕潤(rùn)水泥袋包裹以防日曬而升溫，輸送泵和攪拌臺(tái)全部搭棚以防陽(yáng)光照射，通過(guò)采取上述措施，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定混凝土澆筑溫度為22℃。

3 大體積混凝土的澆筑

3.1 澆筑方法

本工程地下室底板設(shè)后澆縫將塔樓和裙樓分開(kāi)，其中塔樓部分面積最大，為42m×38m=1596m2。厚2.9m，底板的縱橫長(zhǎng)度均超過(guò)厚度的3倍。故混凝土采用斜面分層法進(jìn)行澆筑。采用2臺(tái)輸送泵。采取“由東向西，一次澆筑，一個(gè)坡度，薄層覆蓋，循序推進(jìn)，一次到頂”的方法，該自然流向形成斜坡混凝土的澆筑方法，能較好地適應(yīng)泵送工藝，輸送管道不需經(jīng)常拆洗和接長(zhǎng)，可提高泵送效率，保證上、下層澆筑間隔不超過(guò)初凝時(shí)間。

3.2 振搗

根據(jù)混凝土泵送時(shí)自然形成坡度的實(shí)際情況。在每個(gè)澆筑帶的前、后布置2道振動(dòng)器(如圖1)，分別布置在混凝土的卸料點(diǎn)和坡角處，其目的是解決混凝土上部和下部的密實(shí)。為防止混凝土集中堆積。

圖1 混凝土澆筑及振搗示意圖

先振搗出料口處的混凝土，形成自然流淌坡度，再全面振搗，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間、移動(dòng)間距和插入深度。

3.3 泌水的處理

由于底板結(jié)構(gòu)厚度較大及泵送混凝土流動(dòng)性較高，在澆筑和振搗的過(guò)程中，上涌的泌水和浮漿將順著混凝土坡面下流至坑底。為此，施工前我們先在基坑四周基礎(chǔ)墊層下留設(shè)4個(gè)集水坑并配置潛水泵，以便泌水順著混凝土墊層流向集水坑，再通過(guò)集水坑內(nèi)的潛水泵向坑外排出。

當(dāng)混凝土大坡面腳接近頂端模板時(shí)，改變混凝土的澆筑和抽水方法，從側(cè)模端頭開(kāi)始下料和澆筑，形成與原澆筑方向相反的斜坡，并逐漸推進(jìn)，與原斜坡相交成一個(gè)集水坑，將泵拾高，抽出逐步縮小水潭中的泌水。

3.4 表面處理

由于泵送混凝土表面水泥漿較厚，故在澆筑后2—8h初步按標(biāo)高用長(zhǎng)刮尺刮平，再用木槎板反復(fù)搓壓數(shù)遍，使其表面密實(shí)，初凝前再用鐵滾筒碾壓數(shù)遍，并用鐵槎板壓光，以較好地控制混凝土表面龜裂，減少混凝土表面水分散發(fā)，促進(jìn)了養(yǎng)護(hù)。

3.5 養(yǎng)護(hù)

為防止內(nèi)外溫差過(guò)大，使溫度應(yīng)力大于同期混凝土抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫，養(yǎng)護(hù)工作尤其重要，我們采取的是保溫、保濕養(yǎng)護(hù)法。先在混凝土表面覆蓋單層SP一70系列模板，以混凝土達(dá)到初凝為宜，其目的是利用模板框與混凝土表面架空層內(nèi)的空氣保溫，然后在模板面上加蓋一屋塑料編織布，既可防止水分蒸發(fā)，又隔離了較低溫度的雨水對(duì)模板的直接影響，同時(shí)又使表面已升高的溫度不易散發(fā)，有效地縮小了內(nèi)外溫差。混凝土需補(bǔ)充水分時(shí)，只需在模板與底板之間澆水和覆蓋，經(jīng)14d的養(yǎng)護(hù)，混凝土質(zhì)量很好，表面光滑密實(shí)，達(dá)到驗(yàn)收規(guī)范的要求

4 混凝土的測(cè)溫

大體積混凝土溫度控制是施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因此施工中我們注意做好溫度監(jiān)測(cè)工作，包括澆筑前材料的原始溫度、混凝土攪拌后的拌和溫度、人模溫度和澆筑溫度、混凝土澆筑后不同齡期的內(nèi)部中心溫度和表面溫度等數(shù)據(jù)的測(cè)試和記錄，為混凝土溫度控制提供依據(jù)。

4.1 溫度計(jì)的選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和施工單位的設(shè)備條件，決定采用接觸式玻璃溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)溫，電子溫度計(jì)抽檢復(fù)核。

圖2 基礎(chǔ)底板測(cè)溫管平面布置圖

4.2 測(cè)溫點(diǎn)的布置

根據(jù)塔樓底板與裙樓底板厚度不同的情況，我們以后澆縫分界。把溫控重點(diǎn)放在塔樓底板，相應(yīng)布置的測(cè)溫點(diǎn)較密集。裙樓底板也布置了一定數(shù)量的測(cè)溫點(diǎn)，整個(gè)底板共設(shè)測(cè)溫點(diǎn)15個(gè)，如圖2所示。

測(cè)溫管用Φ50鐵管加工而成。混凝土澆筑前按測(cè)溫點(diǎn)位置。將測(cè)溫管用拉結(jié)條與鋼筋骨架焊接并預(yù)埋，底部焊上鐵板，上口高出澆筑面20cm并用木塞塞緊，防止水分浸泡。測(cè)溫管底部埋人深度按深層 (2.5m)、中層(1.5m)、淺層(0.5m)共3個(gè)位置設(shè)置。

4.3 測(cè)溫

施工前根據(jù)施工配合比中各種材料的構(gòu)成和擬定采取的保溫措施，計(jì)算得混凝土澆筑溫度 T=20℃，內(nèi)部溫升高峰期(τ=3d)水化熱絕熱溫升 Τ(τ)=43.5℃，相同齡期(3d)混凝土內(nèi)部的中心溫度Tmαχ=64.68℃，表面溫度Tb=754.4℃。

在混凝土施工過(guò)程中，我們每隔4h測(cè)量一次原材料、拌和物、冷卻水的溫度和環(huán)境氣溫，澆筑溫度則每隔1h2h測(cè)一次。混凝土澆筑后5d內(nèi)，每2h測(cè)一次，以后每日早、午、晚各測(cè)一次，連續(xù)30d，并按要求如實(shí)填寫(xiě)測(cè)溫記錄表。

5 總結(jié)

5.1 大體積底板混凝土工程量大，技術(shù)復(fù)雜，施工前必須編制詳細(xì)的技術(shù)措施，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、行業(yè)專(zhuān)家等嚴(yán)密論證后，按技術(shù)要求精密組織施工。

5.2 地下室底板采用52.5R硅酸鹽水泥，按超量代換的“三摻”工藝配制。使混凝土和易性和可泵性良好，流淌斜度約為1：5，未出現(xiàn)明顯的泌水現(xiàn)象，施工條件大為改善。從現(xiàn)場(chǎng)留置的試件看來(lái)，用硅酸鹽水泥配制的混凝土早期強(qiáng)度高，在較短齡期即具備了一定的抗裂能力，足以承受降溫而出現(xiàn)的溫差應(yīng)力，因此只要配合比選擇合理，高強(qiáng)度硅酸鹽水泥是可以配制大體積混凝土的。

5.3 合理控制溫差可以縮短混凝土的保溫期，在混凝土灌注初期。內(nèi)部溫度尚低而不需急于保溫。當(dāng)其內(nèi)部逐漸升溫至內(nèi)外溫差接近25℃時(shí)才開(kāi)始保溫，然后始終根據(jù)測(cè)溫結(jié)果。逐步增減保溫層，保持溫差在25℃左右，并使混凝土內(nèi)部溫度盡快散發(fā)，直至內(nèi)部溫度與大氣溫度之差<25℃時(shí)，便拆除保溫層。

5.4 控制工程總進(jìn)度，盡量避免在天氣寒冷時(shí)施工大體積混凝土，本工程底板澆搗時(shí)間在3月中旬，天氣變化曲線(xiàn)與混凝土溫度變化曲線(xiàn)基本一致，對(duì)控制混凝土溫差相當(dāng)有利。

5.5 本底板經(jīng)過(guò)幾年的使用及現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，未出現(xiàn)有害裂縫。說(shuō)明采取的上述技術(shù)措施是可行的。

[1]吳子峰.大體積混凝土的施工技術(shù)及質(zhì)量控制.山西建筑,2009年1期.

[2]譚毅堅(jiān).對(duì)大體積混凝土的施工技術(shù)及質(zhì)量控制分析.科技信息,2009年23期.