大體積混凝土施工方法及質量管理技術研究

王 恒，王 賓，李 銳，鄧晨霞，吳海翔

（中建四局第一建設有限公司，廣東 廣州 510800）

隨著經濟的快速發展，人們生活對建筑結構的質量需求越來越高。因混凝土造價低、取材方便，可塑性好等優點被廣泛應用于建筑結構中。由于混凝土在凝固過程中的水化反應，致使混凝土在施工過程中產生大量熱量，易導致構件因內外溫差產生裂縫，影響混凝土施工質量，造成工程質量事故。對于大體積混凝土結構施工而言，由于其結構構件體積大，施工條件復雜，工程質量要求高，如何避免因混凝土水化熱導致的結構內外溫差大、變形大等問題成為保證結構施工質量的關鍵。

部分學者對大體積混凝土施工進行了研究，胡健中等以龐公大橋重力式錨碇基礎為背景，采用有限元軟件對大體積混凝土施工水化熱進行了分析，并提出了相應的溫度控制措施；張彬等基于某橋梁錨碇工程，對大體積混凝土溫控進行了有限元分析，對比了冷卻管布置密度對大體積混凝土散熱效率的影響，并提出將施工工藝和溫控措施相結合的施工方案；劉曉東等針對現存大體積混凝土施工的問題，研發了智能溫控系統，研究結果表明，采用智能溫控系統可大大提升大體積混凝土的施工質量。

綜上，學者對大體積混凝土施工溫控措施進行了研究，結果表明，大體積混凝土的溫控措施對其施工質量有較大影響。本文以寶灣南海產業園項目為例，對大體積混凝土的施工方法及質量控制技術進行研究，以期為類似工程提供參考。

1 工程概況

寶灣南海產業園項目位于佛山市南海區，項目總用地面積約35.7 萬m2，包含新建與改建兩部分內容，其中擬新建6 棟4 層廠房、4 棟單層車間、坡道及樓層貨物運輸通道（含站房1～2）、A 棟門衛房等。其中4 層廠房結構類型為1～3層鋼筋混凝土框架結構+4 層鋼結構；單層車間結構類型為鋼結構；坡道及樓層貨物運輸通道為鋼筋混凝土框架結構。該項目的樓層貨物運輸通道為大體積承臺混凝土施工，選用抗壓強度為35MPa 的混凝土，本項目最大單個承臺的混凝土用量約為439.04m3，為大體積混凝土施工。

2 大體積混凝土施工方法

2.1 施工方案

2.1.1 材料選用及配合比要求

配制大體積混凝土時，選用C3A 含量較低和C2S 含量相對較高的水泥，以改善混凝土抗裂性能；選用細度模數大于2.3 且級配良好的中砂作為細骨料。混凝土拌合物在澆筑工作面的坍落度不宜大于180mm，用水量不宜大于170kg/m3，水膠比不宜大于0.45，砂率宜為38%～45%。大體積混凝土的粉煤灰和礦渣粉摻拌量可適當增加，但不宜超過水泥用量的40%和50%。

2.1.2 澆筑方法

大體積混凝土澆筑時應按照由遠及近、先豎向后水平、先低后高的順序。如果采用泵送混凝土，一次澆筑厚度不宜大于500mm；嚴格控制混凝土的入模溫度不宜高于28℃，溫升值不大于45℃；需要嚴格控制混凝土間隔澆搗的時間；下一次混凝土的澆搗需在上一次混凝土未初凝前進行，以保證接縫嚴密連續成整體，無施工冷縫。

2.1.3 振搗方法

大體積混凝土澆筑采用插入式振搗器振搗混凝土時，振搗器的移動間距應在1.5 倍作用半徑內，插入深度為50～100mm，與側邊模板應保持50～100mm 的距離；混凝土振搗時應自下而上振搗；對有抗凍要求的引氣混凝土，不應采用高頻振搗器進行振搗；在混凝土的整個振搗過程中都應避免碰撞模板、鋼筋及其他預埋部件。

2.1.4 養護方法

一般情況下，在大體積的混凝土澆筑完成后，除了按照一般混凝土保養以外，還要按照溫度控制技術方法進行隔熱保養，并且要滿足以下條件。

1）保持溫度和隔熱保養的間隔期，至少14天。在剝離時，采取分段的方式，在表面與外界最大溫差不超過20℃的情況下，才能徹底剝離。

2）隔熱時，要注意塑膠膜或維護涂料是否完好，并使水泥面始終保持潮濕；在施工過程中，對混凝土澆筑體里表的溫度變化以及冷卻速度進行實時監控，如果測量的數據不符合溫度控制指標的需要，就應對其進行及時的調節。

3）保溫的材質可以采用塑料薄膜、土工布、麻袋、耐火棉被等，如有需要，可以設置防風、保溫和陰涼棚子。

4）拆模后要做好防止寒流侵襲、驟冷等保養工作。對于大體積混凝土，可將其拆除時間推遲，而對于采用了隔熱和維護的模架，拆除時間則要按照溫度控制的來決定。

2.2 冷卻管制作與安裝

本項目建設在佛山市，年平均溫度較高，按照混凝土中溫度場的變化，在承臺中布置了?40mm 的鍍鋅鋼冷卻管，橫向距離設置為1m。開冷卻水管之前要做好壓力試驗，水流必須保持在25L/min。將冷卻管運輸到現場，在將其捆綁好之后，按照圖1 的設計進行安裝，并且使用鋼連接器，連接時先涂抹上防水涂料，然后擰緊，以避免在混凝土澆筑時出現漏漿堵管及在通水時出現滲漏現象。

圖1 冷卻管布置圖

為了確保循環水的溫度控制可靠、流量調節方便，把循環水的一頭接到簡單的水塔上，而另外一頭接到承臺處的冷水管道上，這樣可以實現對冷卻水的回收利用，從而達到控制內外溫差。

2.3 測溫元件的埋設與測溫

采用JDC-2 建筑電子測溫儀和埋設一根測溫線，用于測量溫度，測溫管道是由一根薄壁的鋼管制成，直徑為20mm，管道的上部用膠布密封，下部壓扁并且用膠布密封，盡量避免水分進入管道，管道的長度根據埋設的深度和位置來確定，管上口露出底板表面100mm 左右。在進行混凝土澆筑之前，對空氣和混凝土的入模溫度進行測量，并將其記錄下來，每次測溫應對每個測溫點的上升和下降的數值進行記錄，并對其進行計算。依據測區的對稱性特征，在承臺溫度測量區域設置4 個測量點，測量點之間的距離不能超過500mm，測量點的分布以整個結構體系的中心軸的1/2 為測量區域，測量點應分層布置。為對比不同環境下的混凝土表層和周圍環境的差異，在空氣中布置2 個測溫站點。混凝土初凝前，在同一測溫點，按照測溫位置的深度，分別將四根測溫導管插入混凝土。

3 大體積混凝土施工的質量管理

1）要選用適當的水泥，并對其拌合物的摻量進行嚴格的控制，以降低水化熱和減小其溫度升高。在符合設計要求的情況下，為了減小混凝土的最大溫度，減小混凝土的張應力，將32.5 級別的水泥的摻入量定為450kg/m3。

2）對骨料級配進行了嚴格的控制，砂、石的含泥率不超過1%，同時減小水灰比。通過加入粉煤灰、外加劑等，達到減小水泥用量、減小水化熱、減小混凝土溫度的目的。

3）對混凝土的入模溫度進行嚴格的控制，為了減少溫度，盡量選擇在較低的溫度下進行施工，即便是在夏天，也要采取一些方法來降低入模溫度，另外，在澆筑混凝土時，要防止在陽光下暴曬。對原料進行遮光處理，在攪拌混凝土之前，先用地井的水冷卻原材料，并在料倉中保持通風。

4）應對預拌混凝土的質量進行嚴格的監測，并及時通知工地上的主管人員，對施工現場出現的質量問題，及時采取措施。測試人員應及時對混凝土的坍落度進行抽樣檢查，隨時觀測混凝土的工作性能，如果出現離析或者初凝的情況，就應該立即將其清除。

5）強化澆筑后的養護，在澆筑過程中，可采用冷水進行循環，加速承臺內的散熱。在暴露或突然降溫的條件下，要做好隔熱工作，使其與表層的溫差不大于20℃。

4 結論

以寶灣南海產業園項目為例，對大體積混凝土的施工方法及質量管理進行闡述，可以得到以下結論。

1）大體積混凝土在澆筑時，需注意澆筑順序和振搗方法，應分層連續澆筑，為確保混凝土澆筑后能接縫成整體，在上一層混凝土未初凝前澆搗下一層混凝土。

2）在炎熱季節進行大體積混凝土施工時，為避免日光直射原材料，應對原材料進行遮蓋，攪拌時使用冷卻水或采用其他方法降低混凝土的入模溫度，必要時在混凝土內部埋設冷卻管。

3）混凝土養護時要對溫度進行監測，根據實際情況進行控溫操作，防止混凝土溫度過高而引起的質量問題。