濱海未來城大體積混凝土施工技術

黃 華

（福州新茂置業(yè)有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

隨著大型建筑物不斷涌現(xiàn)，對結構功能性及安全性要求不斷提高，其中混凝土澆筑質量起著關鍵作用，而大體積混凝土在結構工程中占比較大。郭文博[1]認為對澆筑區(qū)域在水平和垂直方向布設溫度傳感器，實時監(jiān)測各測區(qū)大體積混凝土溫度發(fā)展情況，并通過預先設定的數(shù)值來啟動和停止預先布設的冷凝水循環(huán)系統(tǒng)，以及采取適當?shù)酿B(yǎng)護措施，確保混凝土的溫度發(fā)展符合規(guī)范要求。劉曉東[2]認為采用新的智能溫控系統(tǒng)，通過智能感知、智能診斷、智能決策和智能控制過程精確反映測溫點位置混凝土溫度曲線變化并及時預警，實現(xiàn)冷卻水管的自動開啟和閉合，溫控效率得到大幅的提升同時保證施工目標。李琨[3]提出對大體積混凝土澆筑技術概念、特點以及養(yǎng)護要求，然后立足科學進行材料配比、混凝土拌和技術工藝、混凝土澆筑、作業(yè)溫度控制、混凝土養(yǎng)護質量控制，來保證大體積混凝土的質量。本文在此基礎上，結合現(xiàn)場實際情況編制施工技術方案，明確澆筑施工要點，分析原因，控制澆筑流程，提高大體積混凝土的標準，確保混凝土結構的施工質量。

1 工程案例

1.1 工程概況

濱海未來城總建筑面積93 736.61m2，地下一層結構，基礎采用筏板+承臺形式，筏板厚度為1.5m，筏板混凝土強度等級為C30，抗?jié)B等級為S6。地下室以主樓為區(qū)域劃分后澆帶，劃分后區(qū)域底板澆筑方量超過1 500m3，本項目混凝土供應商為兩家，供應商距離項目距離為27km及30km，且早高峰時段有限制，給混凝土澆筑帶來一定的風險。澆筑底板時計劃兩臺泵車，并預備一臺泵車作為突發(fā)情況使用。底板采用整體澆筑方式，過程中不留設施工縫，因筏板厚度較厚，采用分層澆筑方式，由兩側向中間澆筑，在混凝土初凝前完成下一道覆蓋施工。本文將從混凝土配合比控制、溫度控制、裂縫控制等方面進行闡述，說明大體積混凝土的質量控制手段，為建筑工程基礎施工提供保障。

1.2 配合比設計

地下室按大體積混凝土進行配合比設計，目標以降低混凝土內(nèi)部溫度應力變化產(chǎn)生的裂縫為主，來確保混凝土的結構性能。根據(jù)工程特點和設計圖紙要求，由商混站進行配合比試配工作，進行28d和90d強度試配。為改善混凝土的和易性和塌落度損失，適當加入粉煤灰，并將砂率控制在38%左右，進行混凝土強度和抗?jié)B實驗，確保混凝土的各項指標符合設計要求。水泥采用普通硅酸鹽水泥和一級粉煤灰，降低混凝土中水泥和水的用量，以此降低水化熱，同時摻入的粉煤灰用以降低水泥用量，進一步減少水化熱和收縮，并消耗混凝土中部分堿性物質，預防混凝土起堿－集料反應。

經(jīng)過商混站實驗確定配合比為：水泥用量控制為250kg/m3，水膠比控制在0.4以下，砂率控制在40%，其中粗骨料采用碎石，細骨料采用中粗砂，混凝土的初凝時間為10h，混凝土塌落度為140～170mm。

2 澆筑前施工準備工作

大體積混凝土對比普通混凝土在施工技術方面有著更高的要求，主要的質量控制重點在于混凝土內(nèi)部水化熱引起的內(nèi)外溫差大導致的溫度裂縫，因此，大體積混凝土在材料準備、施工工藝、測溫方式、養(yǎng)護等方面需要做好充分的準備工作，來確保施工過程中的各種突發(fā)狀況，主要準備工作如下：

2.1 原材料選取

本工程地下室混凝土按大體積混凝土進行設計，對混凝土結構強度影響較大的為粗骨料，選取粗骨料時，對粒徑有著嚴格的要求，基本為5～25mm級配粗骨料。細骨料采用中砂，要求粒徑在0.315mm左右占比為20%，粉煤灰摻合料采用0.08mm方孔篩進行選取，經(jīng)選取后粉煤灰摻合料余量不超過15%。

2.2 澆筑組織方案

為保證地下室混凝土澆筑工程的順利實施，需科學組織勞動力，考慮到混凝土澆筑量較大，項目部將工人分為2班作業(yè)制，每班工作12h，每班工作時間為：第一班08 : 00-20 : 00、第二班20 : 00-08 : 00，同時配備項目管理人員和足夠的作業(yè)人員。

因場地限制，澆筑底板時布置2臺泵車，考慮到攪拌站到施工現(xiàn)場的往返距離需1h左右，混凝土運輸車不得少于12臺，考慮到設備故障及特殊情況，要求攪拌站另外配備5臺作為備用車輛。為了避免混凝土澆筑時出現(xiàn)混凝土中斷、其他不能連續(xù)澆筑的情況發(fā)生，項目部專門設立疏通小組，專門負責澆筑泵機與運輸車到達情況，并聯(lián)系混凝土站做好每一車的發(fā)車時間，確保混凝土澆筑的連續(xù)性。

3 大體積混凝土質量控制要點

3.1 冷凝管布置及入模溫度控制

大體積混凝土通常是由于其厚度較厚，混凝土凝結硬化過程中產(chǎn)生大量的水化熱，該熱量積聚在內(nèi)部無法揮發(fā)出來，而混凝土澆筑完成后，面層溫度揮發(fā)較快，導致的內(nèi)外溫差過大，產(chǎn)生溫度應力。按混凝土質量規(guī)范，在內(nèi)外溫差超過25℃時，內(nèi)外產(chǎn)生裂縫，進而混凝土結構發(fā)生滲水現(xiàn)象，引起鋼筋腐蝕，影響了混凝土的結構性能。因此，主要對大體積混凝土的表面和內(nèi)部溫度進行質量[4]，主要方式如下：

（1）在底板內(nèi)部預埋冷凝循環(huán)水管作為溫控措施，冷凝水管直徑為30mm，冷凝管沿縱向@1m布置，橫向@1.5m，水管進出口預埋點距離筏板面層1m，同時，閥門設置在出口處。為確保冷凝管因在澆筑過程中受到外力作用而引發(fā)變形，導致滲漏問題，管道盡量綁扎于橫梁上，在安裝完成后，將整套冷凝管進行通水試驗，確保水管無滲漏。在混凝土澆筑完成后，用冷凝管來控制底板混凝土的內(nèi)部溫度。

（2）控制混凝土的入模溫度，用冷水攪拌混凝土，來控制混凝土的入模溫度不超過30℃；并通過內(nèi)部預埋測溫管，來監(jiān)控內(nèi)部溫度與表面溫度，通常設置值不大于25℃，并設定報警機制，根據(jù)溫度實時變化來調整養(yǎng)護方案，確保混凝土的結構性能滿足要求。

本項目處于夏季施工，測量平均溫度為20℃～25℃，通過控制混凝土的內(nèi)部溫差，如圖1所示，對比混凝土齡期與內(nèi)外溫度對比，滿足混凝土抗裂性能要求。

圖1 混凝土內(nèi)外溫差對比表

3.2 大體積混凝土澆筑

本項目底板澆筑采用兩臺泵車進行澆筑，由兩側向中間進行，嚴禁留設施工縫，采用分層澆筑方式，混凝土入坑后，隨混凝土的流動性形成斜面形狀，混凝土自然流淌，每層厚度控制在500mm以內(nèi)。在每層澆筑完成后，待上層混凝土硬化收縮期間，熱量散發(fā)并在初凝前澆筑下層混凝土。因泵車到達工地需45min左右，經(jīng)了解早高峰時間為6 : 00～8 : 00，該階段處于管控，為保證混凝土澆筑連續(xù)性，泵車避開此階段，確保了混凝土不因長時間等待而改變性能。

混凝土澆筑完成后，施工人員應對其表面進行收光處理，減少混凝土表面出現(xiàn)細微裂縫，并且嚴格控制混凝土表面保護層厚度，避免露筋或者保護層過厚現(xiàn)象。

3.3 大體積混凝土振搗

本工程混凝土初凝時間經(jīng)實驗確定約為10h，確保混凝土攪拌完成至澆搗結束具備充足的時間。混凝土的振搗工作由專業(yè)工人進行，采用插入式振搗，底板部位澆筑時間控制在15s左右，在混凝土表面無氣泡冒出且無明顯下沉為宜，要求振搗均勻，所有部位均振搗，重點加強深基坑、電梯基坑、積水坑等部位的振搗工作，采用快插慢拔方式，不應將振動棒放置于一點，避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象。混凝土的蜂窩、孔洞主要出現(xiàn)在外墻上翻位置、積水坑等與模板接觸位置，該位置加強振搗。在混凝土初凝前，必要時采用二次振搗，提高混凝土的抗裂性能，降低混凝土內(nèi)部孔隙率，加強混凝土的抗?jié)B性。

大體積混凝土表面泥漿較厚，且泌水嚴重，在大體積混凝土振搗完成后，需用長刮尺刮平，在混凝土澆筑快完成時，需將表面泌水人為引至底板外，通過排水溝流至集水井，在澆筑完4～8h左右，用長刮尺將表面浮漿清掉，并壓實抹平。初凝之后，混凝土表面會出現(xiàn)龜裂，因此，在終凝之前，對表面進行二次抹壓，及時處理表面裂縫。

底板混凝土澆筑時需重點注意底板剪力墻及電梯井、積水坑位置澆搗質量，外墻根部在安裝模板時通常在底板位置上翻300mm，人工澆搗該部位時，振搗必須慢速、細致，并用鐵錘敲擊模板下口，確保混凝土澆筑密實，也減少后期滲水隱患。電梯基坑、積水坑澆筑時容易出現(xiàn)位移、傾斜、爆模現(xiàn)象，為防止該現(xiàn)象，模板支撐體系需采用固定方式，上部采用重物壓住，防止上浮，澆筑時，需對稱澆筑，嚴禁一次性在一側倒?jié)M，防止事故發(fā)生。

3.4 大體積混凝土溫度控制

本工程大體積混凝土中心溫度較高，混凝土內(nèi)部水化熱產(chǎn)生的熱量揮發(fā)慢，而表面溫度流失快，因而產(chǎn)生溫度應力，當內(nèi)外溫差超過25℃時，混凝土從表面開始產(chǎn)生裂縫，并不斷往內(nèi)部延伸，混凝土結構產(chǎn)生質量隱患。所以大體積混凝土質量控制為內(nèi)外部溫差，避免因溫度應力差造成貫穿裂縫，為了減少溫度裂縫的產(chǎn)生。本項目主要控制混凝土的內(nèi)外溫差及入模溫度，混凝土澆筑處于夏季階段，室外溫度為30℃左右，通過預埋測溫管，來監(jiān)控混凝土的內(nèi)外溫差，并采用水化熱低的粉煤灰水泥，摻入外加劑減少水泥用量，減小收縮產(chǎn)生的拉應力，減少裂縫。并通過調整澆筑時間，避開中午時間段澆筑，且用冷卻水攪拌，在混凝土澆筑時進行澆水，降低周邊溫度，經(jīng)現(xiàn)場測量，混凝土澆筑時入模溫度為12℃～18℃，滿足溫度控制要求。

本工程測溫管采用φ48鋼管，底部用比鋼管外徑大約100mm大圓鋼板焊牢，防止其滲水，并將鋼管焊接于鋼筋網(wǎng)架上，鋼管口做好封閉措施，根據(jù)每次澆筑混凝土的形狀及深度分布監(jiān)測點。監(jiān)測點由3根鋼管組成，呈三角形設置，分別進行3個不同深度部位的測量，分別為距板面200mm、中間、距底部200mm，在進行測溫時，把測溫線的探頭放入測溫管，記錄好數(shù)據(jù)后取出，依次進行測量。在澆筑完72h后，每2h測量一次，并做好監(jiān)測記錄，在混凝土內(nèi)外溫差小于25℃時停止測量，如發(fā)生測溫數(shù)值異常，需盡快通知技術負責人，并采取相應的應急措施。

4 大體積混凝土養(yǎng)護及其質量保證措施

本工程混凝土采用自然保溫保濕養(yǎng)護，混凝土澆筑完成后用磨光機壓光，并灑少量水立即用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護，避免早期混凝土水分蒸發(fā)過快，在初凝后，覆蓋土工布進行保溫養(yǎng)護，在內(nèi)部溫度與大氣溫度之差大于25℃前不得移開保溫層。為保證混凝土結構的質量，根據(jù)測溫系統(tǒng)，在溫差超過報警值時，通過內(nèi)部設置冷凝水管來進行混凝土內(nèi)部溫度控制，使內(nèi)外溫差在可控范圍內(nèi)。通常在底板混凝土澆筑5h前左右開始運行，由管道循環(huán)水帶走底板內(nèi)部水化熱的熱量，延緩泥水熱峰值的出現(xiàn)。在澆筑完成后48h內(nèi)，通過監(jiān)測手段，監(jiān)測內(nèi)外溫差變化，實時調整養(yǎng)護方法，從而實現(xiàn)內(nèi)部溫度控制。面層通過覆蓋保濕養(yǎng)護，實現(xiàn)內(nèi)外溫差的全方面控制，確保混凝土施工質量。

5 結論

根據(jù)筏板布設的測溫點，底板混凝土在前3d內(nèi)部水化熱釋放的熱量較大，處于熱量峰值階段，內(nèi)外最高溫度可達到50℃以上。筏板表面及下部溫差較小，溫差為12℃左右，中心與表面溫差前3d平均值為28℃，超過規(guī)定25%，通過冷凝管循環(huán)降溫，并對混凝土表面進行養(yǎng)護，控制內(nèi)外溫差，避免混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。通過合理管控措施，提升基礎工程質量，增強大體積混凝土結構的各項性能，本工程大體積混凝土控制措施具體總結如下：

（1）采用冷卻水進行混凝土攪拌工作，可以降低水化熱的產(chǎn)生，達到控制混凝土溫控要求，同時可以代替冷水管道的使用，節(jié)約材料；

（2）可以通過添加減水劑、緩凝劑、抗?jié)B性等外加材料，改變混凝土的性能，提高混凝土的澆筑質量；

（3）通過溫控測溫手段，可以對數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)現(xiàn)場溫度變化為施工提供指導，并及時采取相應措施，消除質量隱患；

（4）應根據(jù)現(xiàn)場施工天氣情況，預埋冷凝管以及降低混凝土的入模溫度，入模前溫度控制在25℃，確保混凝土的抗裂性能滿足要求。