泉州市廉政教育基地工程大體積混凝土質量控制要點探析

郭良泉

0 引言

隨著高層建筑、超高層建筑的發展，大體積混凝土越來越多地出現在施工建設中，并對工程質量起著重要作用。裂縫及溫度應力的存在是大體積混凝土極重要的質量通病，同時嚴重阻礙了大體積混凝土的應用，因此對大體積混凝土的施工質量控制、減少混凝土裂縫對結構的影響是備受各領域關注的研究方向，同時具有非常重大的現實意義。前人們對如何控制大體積混凝土的絕熱溫升以及溫度裂縫開展了諸多研究，也積累了很多顯著的成果。因此，本文在總結已有質量控制成果的基礎上，主要從大體積混凝土施工的準備工作以及質量控制的角度出發，立足于泉州市廉政教育基地工程，從原材料選用、混凝土配合比、混凝土澆筑控制等方面出發，對上述工程中大體積混凝土的施工質量控制進行系統分析。根據實際工程經驗總結出上述工程中大體積混凝土施工過程應注意的主要問題，提出相關解決方案，達到預期目的，并為以后再次承接相關大體積混凝土工程的施工提供一定的借鑒意義。

1 工程概況

泉州市廉政教育基地工程，建設地點位于晉江市池店鎮。本工程為一幢辦公樓。地下一層，地上十層，建設用地5 861m2。總建筑面積16 087.13m2，其中地上建筑面積為12 143.67m2，地下建筑面積為3 943.46m2。主要功能布局為：一層為服務大廳，餐廳及廚房，二層為辦公區，三層為會議室，活動室及客房，四層及以上為客房，地下一層為停車及設備用房。主體設計使用年限為50年，抗震設防烈度七度。結構體系均為現澆鋼筋混凝土框架結構，地上建筑耐火等級為二級，地下室耐火等級為一級。

2 大體積混凝土施工的準備工作

相較于普通混凝土施工技術，大體積混凝土的施工技術則有著更高的要求，尤其是在施工過程中要特別注意因為混凝土水化熱導致的溫差而引起的溫度應力裂縫。所以在大體積混凝土的選材方面、施工技術及施工設備等環節需要項目方做好充分的準備工作，保證大體積混凝土的順利施工及工程質量[1]。

2.1 外加劑材料準備

本廉政教育基地工程的大體積混凝土采用商品混凝土進行澆筑，主要材料包括水泥、粗細骨料、粉煤灰及外加劑等，主要材料選擇應該滿足以下要求：

水泥的選擇上，應該優先考慮水化熱低的水泥。普通水泥的水化熱較高，當應用到大體積混凝土中時，會發生強烈的水化熱反應而釋放大量的熱量，熱量散熱不及時使混凝土內部的溫度過高，與表面較低的溫度形成溫度差，導致混凝土內部呈現壓應力，外部形成拉應力。當拉應力增加到一定程度，超過當時的混凝土抗拉應力時，溫度裂縫就此形成。所以應該優先考慮水化熱低的水泥。

通過大量的工程實踐，發現級配良好的粗骨料能夠大大提高混凝土的抗裂性能，如果粗骨料中含泥量過大，會對混凝土的強度、和易性等產生不好的影響，還會加大混凝土的收縮，降低混凝土的抗拉強度。針對細骨料，應該選購中砂，粒徑控制在0.5mm以上，含水量也應該控制在5%以內。相較于細砂，采用中粗砂拌和的混凝土的用水量會減少10%，用水量的減少可控制水泥的用量，進而達到降低水化熱，控制混凝土內部升溫，進而控制混凝土收縮[2]。

粉煤灰作為一種重要的外加劑，具有提升混凝土和易性、改善混凝土微觀結構、推遲混凝土凝結時間、增加混凝土抗滲性、延緩水泥水化時間、降低混凝土早期水熱化等多種功能。本工程設計圖紙要求，地下室采用P6 抗滲。同時可以使用高效抗裂減水劑HEA。高效抗裂減水劑能有效延緩水化熱的釋放，降低水化熱放熱峰值，使混凝土的水化熱現象釋放速度逐漸緩慢，從而避免混凝土中心部分的溫度快速上升導致溫差增大。

2.2 大體積混凝土配合比試驗

本廉政教育基地工程采用攪拌站供應商品混凝土，所以需要提前聯系混凝土攪拌站，根據本項目的質量要求，事先準備好混凝土的配合比。

行業對混凝土原材料的拌和時長有明確的規定，對于大體積混凝土來說，拌和時間會比普通混凝土更長。在大體積混凝土原材料拌和過程中，可以加入適量的摻合劑和粉煤灰等外加劑，達到提高拌和質量的目的。對于加入的外加劑，需進行嚴格的控制，外加劑需與混凝土緊密融合，外加劑用量需經過試驗測算，確保準確性，便于為后續工程的順利實施奠定基礎，提高建筑物的穩定性和安全性[3]。經多次試配，最終確定配合比如表1。

表1 混凝土配合比[單位：每m3用量（Kg）]

2.3 施工現場準備

基礎底板鋼筋及柱，墻插筋應分段盡快施工完畢，并進行隱蔽工程驗收，基礎底板上的地坑、積水坑采用木模板支模。將基礎底板上表面標高抄測在柱、墻鋼筋上，并作明顯標記，供澆筑混凝土時找平用。澆筑混凝土時預埋的測溫管及保溫所需的塑料薄膜、草席等應提前準備好。

施工單位項目部在大體積混凝土施工前，應該邀請建設單位前往供電局申請好施工用電的事情，以解決大體積混凝土施工期間的用電及夜間照明等問題。各方管理人員、施工技術人員、后勤人員等需要安排晝夜值班計劃，堅守工地，各盡其責，確保大體積混凝土連續澆筑的順利完成。

3 大體積混凝土質量控制

為強化工程質量，實行目標管理，本項目在實施期間，制定了詳盡的創優計劃，建立以項目經理為中心的“統一領導、分權管理”的施工管理機構，優化配置高效、高素質的項目管理領導班子，按照施工生產的規律對工程施工進行全員、全面、全過程的系統動態管理，確保大體積混凝土等分部分項工程質量達到市優質工程標準。以下具體介紹大體積混凝土施工質量控制的措施。

3.1 大體積混凝土澆筑控制

不同于一般的普通混凝土施工，針對大體積混凝土的施工，施工操作人員應該特別注意以下兩點：（1）工程項目涉及大體積混凝土澆筑，施工單位應該選擇水化熱低、符合質量標準的混凝土。操作人員澆筑大體積混凝土時，內部釋放的熱量遠大于一般混凝土的澆筑過程，并且會因為體積大，混凝土內部釋放的熱量無法及時排出，而大體積混凝土表面溫度散熱快，致使混凝土內外溫差超過25℃，較大的溫差會讓大體積混凝土開裂。一旦混凝土開裂，工程質量就無法保障，整個項目就存在安全隱患，因此在進行大體積混凝土施工前，施工單位應該編制專項施工方案，做好大體積混凝土溫度檢測和裂縫控制等措施。（2）大體積混凝土體積大，澆筑混凝土體量多，各部分施工質量要求高，因為大體積混凝土在澆筑過程中應該盡量避免中斷澆筑。一旦澆筑被中斷，先澆筑的混凝土會先于后澆筑的混凝土初凝，接縫處就會形成冷縫，冷縫的存在將大大降低混凝土的抗折、防水、耐久等性能，整個項目就存在安全隱患。

3.2 大體積混凝土溫度應力和裂縫控制

泉州市廉政教育基地工程底板的溫升值的最高點一般在混凝土中部，該點的溫升值僅低于絕熱溫升值。混凝土底板中部的溫升值一般是在混凝土澆筑完成后的第三天達到最大，后面因為混凝土結構趨于穩定而溫升值不再升高，反而會隨著時間慢慢降低。根據設計要求，本廉政教育基地工程的混凝土內外溫差不能超過25℃。

大體積混凝土裂縫產生的原因眾多，但其主要原因還是大體積混凝土的水化熱。水化熱反應導致混凝土內部快速升溫，混凝土內外溫差降幅將增大，形成收縮應力，進而形成裂縫。因此在項目施工前，應該進行計算分析，采取降低水化熱的措施來控制混凝土裂縫。

控制大體積混凝土溫度裂縫的措施主要分為內約束措施及外約束措施。控制內約束措施主要包含以下兩點，一是管控大體積混凝土的內外溫差，混凝土澆筑完成后應該減緩表面的冷卻速度，應該對混凝土表面進行保溫或者蓄水養護等措施；二是施工單位要加強大體積混凝土的養護，管控混凝土內部的水化熱進度，混凝土表面的覆蓋溫差應該低于8℃～10℃。

控制內約束措施主要包含以下九點，一是從施工工藝的改善入手，控制大體積混凝土的出機溫度，減少混凝土內外溫差；二是從材料入手，選擇低水化熱的水泥或者添加適量的緩凝劑等外加劑；三是在混凝土中加入膨脹劑，在養護期間可以使混凝土稍微膨脹以達到減少混凝土收縮裂縫的目的；四是通過實驗測算合理配比，通過提高骨料的級配來降低水泥用量；五是從降低混凝土各類材料的溫度來降低混凝土的出機溫度；六是從施工工序入手，安排薄層振搗均勻澆筑來增加散熱速度；七是針對長大結構，采用分縫分塊的施工方式，并設置后澆帶，減少嵌固作用；八是適當調整鋼筋配置，采用溫度鋼筋以弱化溫度應力；九是從混凝土養護入手，延長養護時間和拆模時間，減緩混凝土表面的冷卻[4]。

3.3 大體積混凝土的振搗

當施工單位在進行大體積混凝土施工澆筑時，操作人員應該選擇正確振搗方式。與傳統的人工振搗模式相比，現代化的機械振搗模式效率將提高很多，振搗效果也比傳統人工振搗好很多，能充分振搗混凝土的各個部位，保障大體積混凝土的質量滿足施工要求。大體積混凝土的振搗器械在工廠生產時，加大了高頻的振動幅度，使用該類振搗器械可以大幅度提高大體積混凝土里面的骨料、砂等材料的振搗充分性，使大體積混凝土在振搗后減少氣泡的存在，從而提高大體積混凝土的密實性，還能提高混凝土的抗滲性和耐久性。現代化的振搗器械雖有諸多好處，但不當的操作可能事倍功半。所以在使用振搗器械前，應該加強操作人員的培訓，根據振搗器械的使用說明和操作步驟進行合理的振搗，保證操作人員自身的施工安全，也可以進一步提高大體積混凝土的密實度?；炷琳駬v示意圖如圖1所示。

圖1 大體積混凝土振搗示意圖

4 大體積混凝土養護

大體積混凝土澆筑完成后，水泥的水化作用使得混凝土逐漸凝結硬化。水化作用產生的條件主要有兩個，即溫度與濕度，只要滿足了適當的溫度與濕度條件，大體積混凝土會開始硬化，并不斷強化達到施工要求的強度，必須對大體積混凝土進行養護。大體積混凝土養護的目的是給混凝土的硬化提供適當的溫度與濕度條件，讓混凝土中的膠凝物質充分水化，使得混凝土的強度逐步提高，避免產生干裂等現象，保證混凝土能在齡期內達到施工要求的強度。大體積混凝土澆筑完成后，應該按照施工方案合理安排有效的養護辦法，具體的規定如下：

（1）薄膜覆蓋及保濕必須在混凝土澆筑完成后的12h內完成，詳見圖2所示。

圖2 大體積混凝土強化塑料薄膜覆蓋示意圖

（2）大體積混凝土的澆水養護時間會根據采用水泥的類型有所不同，比如采用普通硅酸鹽水泥或者摻雜礦渣的硅酸鹽水泥拌和而制的混凝土，澆水養護的時間不能低于7d；對摻雜緩凝型外加劑或有抗滲要求的混凝土，澆水養護的時間不能低于14d[5]。

澆水養護的頻率應該根據混凝土表面的濕潤狀態來定。當天氣潮濕無直射日光，氣溫恒定在5℃～10℃之間時，澆水養護的時間不能低于2周，氣溫恒定在10℃～20℃之間時，澆水養護的時間不能低于10d。當天氣干燥有直射日光，氣溫恒定在5℃～10℃之間時，澆水養護的時間不能低于3周，氣溫恒定在10℃～20℃之間時，澆水養護的時間不能低于2周，氣溫大于20℃時，澆水養護的時間不能低于10d。

（3）澆水養護的目的是讓大體積混凝土保持濕潤狀態，同時大體積混凝土養護時所用的水應該和拌和時用的水一致；

（4）當使用塑料薄膜覆蓋辦法進行養護時，應該要求操作人員將暴露在空氣中的混凝土進行全部覆蓋，并且應該保證塑料薄膜內部有凝結水；

（5）大體積混凝土在滿足一定強度后才能進行安裝模板、支架或者踩踏等操作，經試驗測定該強度不應該低于1.2Mpa。

（6）地下室混凝土底層和上部結構應該按照規范要求，進行帶模養護，并且養護時間不能低于3d。帶模養護完成后，操作人員還應該繼續對混凝土進行灑水處理，同時塑料薄膜覆蓋等養護措施也需跟上，確保達到最好的養護效果。

5 結論

大體積混凝土施工是一項復雜的工藝。在泉州市廉政教育基地工程中，施工人員應該準確把握大體積混凝土的施工技術要點以及質量控制對策。本文分析了泉州市廉政教育基地工程項目的大體積混凝土施工，得出以下結論：

（1）大體積混凝土在施工前應該選擇好外加劑及適當的配合比，外加劑具有提升混凝土和易性、改善混凝土微觀結構、推遲混凝土凝結時間、增加混凝土抗滲性等多種功能，適當的配合比是工程順利實施的基礎，能提高建筑物的穩定性和安全性；

（2）大體積混凝土施工要選用質量符合標準、水化熱較低的混凝土，水化熱高的混凝土會因溫差大而存在開裂的風險，給整體工程留下巨大質量隱患；大體積混凝土澆筑時不應出現中斷現象，避免對混凝土抗折強度、防水抗滲性能以及耐久性能造成影響；

（3）大體積混凝土裂縫產生的原因主要是水化熱反應，水化熱反應導致混凝土內部快速升溫，混凝土內外溫差降幅將增大，形成收縮應力，進而形成裂縫，在項目施工前應該進行計算分析，采取降低水化熱的措施來控制混凝土裂縫。

（4）機械振搗能充分振搗混凝土表面的各個部位，降低混凝土骨料、砂石等材料之前的空泡，確保大體積混凝土的振搗效果以及振搗質量，正確使用振搗器械能保證操作人員自身的施工安全，也可以進一步提高大體積混凝土的密實度。