大體積混凝土施工技術應用建議探討

王 輝

(山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030002)

1 大體積混凝土施工案例概況

某位于繁華市區的公寓樓，工程建筑面積約7．6萬m2，抗震烈度8度，風壓值0．6 kN/m2，分為A，B兩座，同時設置有車庫、物業管理辦公點、電梯、疏散樓梯、電纜井、管道井、高低壓配電室、消防用水池、生活用水池、泵房等。為便于混凝土施工，工程現場準備4臺混凝土攪拌機，預計混凝土量為6 000 m3，并采用分段分層的混凝土澆筑方式，擬澆筑厚度800 mm的混凝土底板。為保證混凝土施工質量，施工單位就工程的大體積混凝土施工條件提出幾方面的要求:首先是混凝土體積穩定性，工程所采用的混凝土，必須具備抵抗物理和化學作用下變形的基本能力，同時具備良好的抗滲性能和耐久性能，在硬化前、硬化時、硬化后，都需要控制混凝土體積的變化。其次是混凝土的收縮性，即在沒有任何負載的情況下，混凝土要具備足夠的抗收縮變形的能力，以防止混凝土澆筑期間出現干燥收縮開裂、塑性收縮開裂、溫度收縮開裂、沉降收縮開裂等情況。再次是混凝土徐變的控制，即在施工時控制好大體積混凝土的強度變化幅度，以減緩混凝土結構裂縫的擴大，同時避免產生預應力損失。最后是混凝土材料質量的控制，工程以水泥、水、砂石骨料、外加劑、摻合料為主要材料，應用這些材料時，除了需要控制材料的用量，還需要保證材料的質量過關。

2 大體積混凝土施工技術應用建議

2．1 選用原材料

工程大體積混凝土施工所選用的原材料為水泥、砂石、水和外加劑，各種材料的選用標準為:1)水泥。工程選用水化熱較低的礦渣硅酸鹽水泥，這種水泥具有較好的強度、抗凍性和耐久性。對水泥的選用，需要了解其出廠日期和品種標號，并做好散裝水泥的保管工作，嚴禁使用過期的水泥。2)砂石。按照相關的質量標準和檢驗方法，選擇合適粒徑和含泥量的砂石，其中石子的最佳粒徑為18．25 mm，而且含泥量必須控制在1%以內。3)水。按照《混凝土拌合用水標準》的相關規定，檢驗水質過關的自來水。4)外加劑。在選用之前進行試驗，以了解外加劑的工作性和試用效果，譬如外加劑含堿量的控制，能夠減少堿集料反應現象，對于混凝土結構耐久性的保持，具有重要的輔助作用。適量的外加劑是控制混凝土水分、凝結、強度的關鍵材料，而外加劑的添加量必須控制在最佳狀態，否則可能產生適得其反的效果。工程混凝土所使用的外加劑，可選擇的有減水劑、緩凝劑、早強劑幾種，在添加的時候，需要根據水泥和粉煤灰用量，以及水泥水化熱的情況，對添加量進行因地制宜地調整。5)粉煤灰摻合。粉煤灰摻合于混凝土，能夠減少混凝土的發熱量，并增加早期徐變和減少干縮等，對于混凝土的抗裂極其有利。以150 kg/m3的水泥用量為例，在其中摻合200 kg/m3粉煤灰和適量減水劑，所配制的混凝土強度最高能達到40 MPa，這種強度水平的水工混凝土，具有抗凍融循環的能力，而且提高了氯離子的擴散性能。

2．2 設計混凝土配合比

混凝土的強度等級，是其配合比設計的最基本要求。具體的設計方法，可分為三個步驟:1)砂含水率測定。每個砂堆隨機選取5個位置，每個位置取樣1 kg的砂，將全部取樣均勻拌和，再取出其中的50 g作為樣板，依次放入炒盤、烘箱進行烘烤，再打開鼓風機控制火候，取出樣品后，冷卻后稱其質量，最終確定含水率。2)石含水率的測定。每個石堆隨機選取5個位置，每個位置取樣2 kg的石，混合均勻后，取出其中的1 kg作為樣品，然后通過烘烤等方法，計算出石的含水率。3)配合比計算。案例工程的砂、石、水等實際用量，以取樣測定后的標準選取具體用量。4)骨料級配的調整。為控制混凝土骨料的粒徑，需要通過水泥用量的控制，調整混凝土骨料的級配，譬如150 mm粒徑的四級配混凝土，在水泥用量減少4%左右后，其粒徑可調整為120 mm，成為三級配混凝土。對于骨料級配的調整，需要觀察混凝土強度的改變，并檢驗是否有利于控制混凝土的水化熱。

2．3 控制底板混凝土質量

1)現澆混凝土允許偏差。主要偏差控制項目包括軸線位移、標高、截面尺寸、柱墻垂直度、表面平整度、預留管中心線位置、預留孔中心線位置、預留洞中心線位置，每個項目均有國家標準和內控標準的要求，在混凝土施工過程中，必須將偏差控制在兩個標準之間的范圍內。

2)混凝土攪拌和運輸。案例工程施工現場布置3臺攪拌機，以商品混凝土的配合比為基準，進行現場的少數量生產。關于混凝土的攪拌，首先需要將攪拌機固定在底架上，然后檢查電源的接通情況和外殼的保護措施;其次是利用低堿活性集料、低堿水泥、礦粉、外加劑等，拌和試配混凝土;再次是攪拌混凝土時，需要綜合考慮攪拌過程中砂漿的損失率，可將石子用量適量減半，并控制好混凝土的水灰比、坍落度、和易性等，以有效保證混凝土的內在質量。至于混凝土運輸，運輸車輛出任務之前，要檢查車輛情況和清洗裝料車輛，在運輸過程中則要覆蓋車上的混合料，以控制混合料水分的損失。運輸車輛需要在混合料初凝前運送到工地并投入使用，否則要做廢棄處理。

3)混凝土澆筑。在澆筑混凝土之前，認真檢查各種工具的運行狀態，避免澆筑期間出現機械設備故障的情況，以及對澆筑各個部位的模板、鋼筋、預埋件等進行全方位檢查;混凝土的澆筑，溫度是首要的控制重點，原則上10℃為最佳溫度，但至少需要保持在5℃以上，同時要求不間斷澆筑混凝土，合理安排每個位置的澆筑順序;混凝土澆筑過程中，要避免影響鋼筋的狀態，譬如剪力墻混凝土的澆筑，在布料桿之前，需要安裝用于輸送混凝土的軟管，或者在混凝土澆筑面上鋪設一塊木板，防止所澆筑的混凝土撞擊鋼筋;澆筑期間，還需要慎重處理泌水問題，可在混凝土待澆筑部位預留泄水孔，澆筑時一旦發現泌水，可通過泄水孔及時排除多余水分，避免粗骨料下沉和收縮裂縫問題的出現。

4)設置后澆帶。后澆帶設置的目的是彌補溫度伸縮縫無法保證結構整體性的缺陷，具體的設置方法是以固定的長度將結構分成多個區段，而且每個區段之間保留足夠的寬度，并在預定時間內往該寬度澆筑混凝土，將所有區段連接成為整體的板帶，常見的后澆帶模式有平直形、企口形、T字形、V形。首先是控制好后澆帶間距、寬度、澆灌時間等，經比對施工，發現后澆帶間距為20 m～30 m、寬度為100 cm、澆灌時間為2周～6周等理論參數，所設置后澆帶屬于較佳狀態。其次是根據實際工程的需求，控制好界面結合的質量，譬如界面的整齊潔凈，以及防止外界水、雜物等侵入，至于后澆帶軟基土體上拱的問題，可利用φ48鋼管、竹腳手片、塑料薄膜、100厚C10素混凝土等制成底板，放置在軟基之上。最后是結合地基導溫系數、混凝土導溫系數、混凝土導熱系數、混凝土表面放熱系數、混凝土絕熱溫升、混凝土彈性模量等，通過計算檢驗混凝土后澆帶設置的效果。

5)混凝土振搗。案例工程借助ZX-50插入式振搗棒進行振搗，振搗過程中，需要控制幾方面的技術難點。首先是振搗棒應該盡量避開鋼筋密集的部位，如果該規格的振搗棒難以插入，可選擇其他規格的振搗棒;其次是振搗棒的插點應該均勻排列，并進行有規律的移動，以免出現漏振情況，但不能夠接觸到模板、鋼筋、預埋件和預埋管等;再次是振搗棒應該快插慢拔，振搗的時間既不能太長，也不能太短，具體需要結合混凝土表面的變化情況，進行因地制宜地控制，在混凝土表面出現漿液后，就可以移動到另外一個振搗位置;最后是根據底板混凝土的澆筑量，檢查是否出現冷縫，以及根據混凝土的坍落度，將振搗棒插入到下層至少50 mm位置，否則可能出現混凝土縫，并影響混凝土的結合。

6)混凝土養護。混凝土澆筑完畢后，為避免內外溫差的變化影響混凝土的自約束應力，以及為進一步提高混凝土的抗拉強度、抗裂能力等，需要對混凝土進行全方位的養護。案例工程的混凝土養護方式，可選擇的有封閉式養護、表面保溫養護、表面灑水保濕養護幾種。首先是封閉式養護，在澆筑完混凝土之后，控制混凝土表面溫度的下降，預防混凝土的早期干裂。其次是表面保溫養護，根據表面混凝土保護的標準，對暴露比較大的混凝土進行表面保溫，以防止外界溫度的驟然下降，可借助氣墊薄膜、軟木板、泡沫混凝土、完全飽和草袋、石棉板等導熱系數和吸水率比較小的保溫材料進行保溫，另外還要根據外界溫度的變化情況，注意控制保溫的時間，譬如陽光直射的混凝土，最佳保溫時間為1 d～2 d。最后是表面灑水保濕養護，在混凝土的表面終凝以后，在保溫養護的基礎上，在混凝土表面覆蓋塑料薄膜，并定時灑水養護約12 d，這是防止混凝土開裂的有效養護手段。

3 結語

通過本文的研究，基本明確了大體積混凝土施工技術的應用方法，但由于大體積混凝土施工過程中存在各種各樣的不確定性因素，給相關技術的應用，帶來諸多的難點，因此在應用以上施工技術時，必須緊扣實際工程的情況，以免技術應用時出現偏頗。

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