某人防工程大體積混凝土施工控制技術(shù)

方錦宏

1 工程概況

本工程位于某市巨龍南路和朝陽(yáng)東路交角處，為掘開(kāi)式人防工程，由車(chē)庫(kù)及人防應(yīng)急指揮中心兩部分組成。其中汽車(chē)庫(kù)為附建式，其上部建筑為12層的人防應(yīng)急指揮中心大樓;屬一類(lèi)建筑，設(shè)計(jì)使用年限100年，抗震設(shè)防烈度為7度?；炷翝仓艣r如下:指揮所部位平面尺寸為85000×26000;遮彈層為900 mm厚;上頂板主要厚度為1800 mm厚，部分為1000 mm厚;底板鋼筋混凝土厚度主要為1800 mm厚，部分為1000厚;墻體外墻主要為750 mm厚，部分為900 mm厚。大體積混凝土主要是指揮中心頂?shù)装搴推?chē)庫(kù)承臺(tái)。車(chē)庫(kù)部位:平面尺寸為70000×28500;大體積混凝土主要是上頂板和底板，厚度均達(dá)到1000 mm以上。

2 控制溫度和收縮裂縫的技術(shù)措施

1)降低水泥水化熱。選用低水化熱的普通硅酸鹽水泥配制混凝土。充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，減少每立方米混凝土中水泥用量。根據(jù)試驗(yàn)每增減10 kg水泥，其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升降1℃。使用粗骨料，盡量選用粒徑較大，級(jí)配良好的粗骨料;嚴(yán)格控制砂、石級(jí)配和含泥量，摻加相應(yīng)的減水劑、改善和易性、降低水灰比，以達(dá)到減少水泥用量、降低水化熱的目的[1]。

2)加強(qiáng)施工中的溫度控制。在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù)，緩緩降溫，充分發(fā)揮徐變特性，減小溫度應(yīng)力。采取長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，規(guī)定合理的拆模時(shí)間，延緩降溫時(shí)間和速度，充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”。加強(qiáng)側(cè)溫和溫度監(jiān)測(cè)與管理，實(shí)行信息化控制，隨時(shí)控制混凝土內(nèi)的溫度變化，內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)，及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不至過(guò)大，以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。合理安排施工程序，控制混凝土在澆筑過(guò)程中均勻上升，避免混凝土拌合物堆積過(guò)大高差。在結(jié)構(gòu)完成后及時(shí)回填土，避免其側(cè)面長(zhǎng)期暴露。

3)改善約束條件，削減溫度應(yīng)力。采取分層或分塊澆筑大體積混凝土，合理設(shè)置水平或垂直施工縫，或在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置施工后澆帶，以放松約束程度，減少每次澆筑長(zhǎng)度的蓄熱量，以防止水化熱的積聚，減少溫度應(yīng)力。

4)提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度。選擇良好級(jí)配的粗骨料，嚴(yán)格控制其含泥量，加強(qiáng)混凝土的振搗，提高混凝土密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度，減小收縮變形，保證施工質(zhì)量。采取二次投料法，二次振搗法，澆筑后及時(shí)排除表面積水，加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，提高混凝土早期或相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和彈性模量[2]。在大體積混凝土基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)計(jì)必要的溫度配筋，在截面突變和轉(zhuǎn)折處，底、頂與墻轉(zhuǎn)折處，孔洞轉(zhuǎn)角及周邊，增加斜向構(gòu)造配筋，以改善應(yīng)力集中，防止裂縫的出現(xiàn)。使用分散性好的合成微細(xì)纖維，可以使其均布于混凝土中形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以起到支撐骨料，阻止粗、細(xì)集料的下沉，同時(shí)也減少了混凝土表面的析水，減少表面富砂漿層的出現(xiàn)，減少了塑性沉降裂縫的形成。

3 大體積混凝土的施工

3.1 配合比設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)配合比時(shí)盡量利用混凝土的后期強(qiáng)度，以滿足減少水泥用量的要求。水灰比應(yīng)不大于0.6。砂率應(yīng)控制在0.33～0.37(泵送時(shí)宜為0.4～0.45)。商品混凝土泵送坍落度的增加應(yīng)通過(guò)調(diào)整砂率和摻用減水劑或高效減水劑解決，嚴(yán)禁在現(xiàn)場(chǎng)隨意加水以增大坍落度，并應(yīng)控制在10 cm～14 cm為宜[3]。

3.2 施工準(zhǔn)備工作

大體積混凝土施工前除按一般混凝土施工前必須進(jìn)行的物質(zhì)、機(jī)具、技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備外，還應(yīng)根據(jù)其施工的特殊性，做好附屬材料和輔助設(shè)備的準(zhǔn)備工作，如真空吸水設(shè)備、水泵、測(cè)設(shè)備等，尤其要做好施工方案的編制工作。

3.3 施工工藝

1)材料選用:水泥:盡量選用硅酸鹽水泥，由于它的水化熱低，凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，可避免有害裂縫的產(chǎn)生。粉煤灰:在配合比中采用雙摻粉煤灰，取代等量水泥，對(duì)降低混凝土的最高溫度，減少混凝土的泌水率起到了有效的作用。選用了JMⅢ系列微膨脹劑，減水率大于15%，緩凝時(shí)間大于10 h。粗骨料級(jí)配盡量選用5 mm～31.5 mm，細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)要大，采用中砂。

2)商品混凝土供應(yīng):本工程選用兩個(gè)一級(jí)混凝土攪拌站供應(yīng)商品混凝土，每站的生產(chǎn)能力保證達(dá)50 m3/h。計(jì)劃動(dòng)用15臺(tái)混凝土輸送車(chē)，混凝土地泵2臺(tái)和汽車(chē)泵1臺(tái)。要求各攪拌站嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，對(duì)砂石采取降溫措施，如石子澆水、砂子覆蓋，以保證混凝土的出機(jī)溫度大于30℃。要求初凝時(shí)間大于4 h，萬(wàn)一交通受阻，混凝土出罐困難時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備加適量減水劑，但嚴(yán)禁加水。

3)混凝土表面處理:混凝土表面水泥漿在澆筑4 h～8 h內(nèi)按標(biāo)高用長(zhǎng)刮尺刮平，在初凝前用鐵滾筒碾壓兩遍，再用木抹子搓平，防止表面龜裂。12 h后噴表面硬化劑，干硬后澆水潤(rùn)濕，然后覆蓋塑料布和防水巖棉被。根據(jù)測(cè)溫記錄，在內(nèi)外溫差大于25℃時(shí)，采取掀或蓋巖棉被的辦法進(jìn)行散熱或保溫。

4)溫度監(jiān)測(cè):本工程計(jì)劃采用3種測(cè)溫和應(yīng)力測(cè)試方式。電感測(cè)溫儀，布點(diǎn)方式是順澆筑方向固定測(cè)溫布置點(diǎn)10處50點(diǎn)，采用垂直2點(diǎn)～4點(diǎn)分布。應(yīng)力測(cè)試布點(diǎn):在預(yù)計(jì)混凝土內(nèi)部溫度最高部位和斷面變化部位布置應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)，沿x軸和y軸雙向布置，共五處20個(gè)測(cè)點(diǎn)。人工測(cè)溫孔:為了與儀器測(cè)溫進(jìn)行對(duì)照，在儀器測(cè)溫處埋設(shè)φ48鐵管，埋設(shè)點(diǎn)數(shù)和深度與儀器測(cè)溫點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。堅(jiān)持24 h連續(xù)測(cè)溫，等混凝土終凝后，每2 h一次，8 d后每4 h測(cè)一次，15 d后每8 h測(cè)溫一次。并且由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，記錄全部測(cè)溫資料。

5)大體積混凝土澆筑方案:大體積混凝土的整體性要求高，本工程要求混凝土連續(xù)澆筑，一次到頂、一氣呵成[4]。根據(jù)本工程整體性要求、結(jié)構(gòu)大、鋼筋密、采用商品混凝土泵送等具體情況，選用斜面分層的方式進(jìn)行澆筑，澆筑順序如圖1所示。

圖1 混凝土澆筑路線示意圖

3.4 大體積混凝土澆筑應(yīng)注意的問(wèn)題

1)本工程底板混凝土澆筑時(shí)間為春天季節(jié)，溫度適宜，指揮所底板3299 m3、頂板3320 m3混凝土計(jì)劃分3個(gè)澆筑帶一次澆筑完成，36 h～40 h完成，2臺(tái)泵車(chē)，每小時(shí)澆筑90 m3。采用斜面分層，每層厚度60 cm，循序漸進(jìn)一次澆筑到頂。為避免混亂，混凝土輸送與泵車(chē)分別編號(hào)，相對(duì)固定供應(yīng)混凝土。如出現(xiàn)混凝土供應(yīng)不均衡時(shí)，由現(xiàn)場(chǎng)指揮人員統(tǒng)一調(diào)度。每個(gè)澆筑帶配備4臺(tái)φ50插入式振搗器，在澆筑帶前后分別布署兩道，第一道在卸料點(diǎn)，解決上部振搗，第二道在坡角處，確保下部混凝土的密實(shí)。為防止混凝土堆積，先振卸料口部位，形成自然流淌坡度，然后全面振搗。在斜面上各振搗點(diǎn)要嚴(yán)格控制振搗時(shí)間、移動(dòng)步距和插入深度，每個(gè)澆筑帶配一專(zhuān)人指揮振搗工作，防止漏振。

2)在振搗過(guò)程中泌水和浮漿是不可避免的，故采取了以下措施處理:流向基坑周邊的泌水通過(guò)集水井和排水溝用潛水泵抽走;流向坑井底部和后澆帶處的泌水，用真空泵抽走;用設(shè)備基坑作為臨時(shí)集中泌水的地方，然后抽到地面，經(jīng)過(guò)沉淀后再送入雨水管道[5]。

3)在兩個(gè)攪拌站和施工現(xiàn)場(chǎng)，分別按200 m3混凝土作一批試塊，每批3組，作現(xiàn)場(chǎng)與試驗(yàn)室兩種養(yǎng)護(hù)，另一組備用?？?jié)B試塊每個(gè)攪拌站和現(xiàn)場(chǎng)各作兩組，分別在試驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)。

4)澆筑地坑時(shí)，可根據(jù)地坑面積的大小、深澆以及壁的厚度不同，采取一次澆筑或地坑底板和壁分別澆筑的施工方法。對(duì)混凝土一次澆筑時(shí)，其內(nèi)模板應(yīng)做成整體式并預(yù)先架立好。當(dāng)坑底板混凝土澆筑完后，緊接著澆筑坑壁。保證底和壁接縫處的質(zhì)量，在拌制用于該處的混凝土?xí)r可按原配合比將石子用量酌減。施工時(shí)要特別重視和加強(qiáng)對(duì)坑壁以及分層、分段澆筑的混凝土之間的密實(shí)性。機(jī)械振搗的同時(shí)，宜用小木槌在模板外面輕輕敲擊配合，以防拆模后再現(xiàn)蜂窩、麻面、孔洞和斷層等施工缺陷。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本工程的施工，對(duì)大體積混凝土的施工應(yīng)重點(diǎn)控制如下幾方面:1)在保證可施工性前提下，盡可能減小混凝土入模坍落度，以提高混凝土振搗密實(shí)后的均質(zhì)性。2)通過(guò)提高混凝土抗拉或拉折強(qiáng)度來(lái)提高混凝土的抗裂性能。3)采用減少收縮和補(bǔ)償收縮相結(jié)合的辦法來(lái)增強(qiáng)混凝土的體積穩(wěn)定性。4)表面溫度防護(hù)主要是防止內(nèi)部中心溫度與表面溫度、環(huán)境溫度之間驟降引發(fā)溫度應(yīng)力裂縫。保溫能減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，降低混凝土表、里層的溫度梯度，防止表面裂縫。

大體積混凝土的溫度控制是多方面的，只有采用全面、系統(tǒng)的控制才能確保不發(fā)生溫度裂縫。本工程大體積混凝土溫度裂縫的成功控制取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，并為今后的其他大體積混凝土施工提供有益的借鑒。

[1]張光輝，江微微，程道廣.在強(qiáng)約束條件下大體積混凝土的裂縫控制[J].施工技術(shù)，2004，33(4):56-61.

[2]李繼業(yè).新型混凝土技術(shù)與施工工藝[M].北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社，2002:35-36.

[3]李繼業(yè)，劉福勝.新型混凝土實(shí)用技術(shù)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005:11-13.

[4]郝文朝.雙向超長(zhǎng)大體積混凝土施工裂縫控制[J].施工技術(shù)，2003，32(4):47.

[5]石 磊.控制大體積砼溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫的技術(shù)措施[J].廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004(3):66-69.