大體積混凝土施工技術(shù)與溫度控制剖析

賴興海

（恒超建工集團(tuán)有限公司，福建 福州 350000）

在現(xiàn)代工程施工中，大體積混凝土施工技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在路面橋梁、高層樓房基礎(chǔ)等工程中均占有重要地位。而在大體積混凝土施工中經(jīng)常容易出現(xiàn)裂縫、變形等問(wèn)題，降低了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和整體性。出現(xiàn)裂縫問(wèn)題的重要原因體現(xiàn)在技術(shù)控制和溫度控制不當(dāng)，因此，優(yōu)化施工技術(shù)、加強(qiáng)溫度控制在大體積混凝土施工中尤為重要。

1 大體積混凝土施工現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，我國(guó)大型民用建筑和工業(yè)建筑數(shù)量不斷增多，高層樓房已普遍存在。在此環(huán)境下，高層建筑地下室底板厚度已達(dá)到2m 以上，大多使用大體積混凝土。大體積混凝土施工采用一次性澆筑或分層多次澆筑的方式，在應(yīng)用過(guò)程中對(duì)整體性要求較高，結(jié)構(gòu)體量相對(duì)較大，所以，對(duì)技術(shù)要求也往往較高。大體積混凝土施工需要施工人員全面掌握施工環(huán)節(jié)各方面要素，科學(xué)應(yīng)用施工技術(shù)工藝預(yù)測(cè)混凝土厚度，并按照要求進(jìn)行澆筑施工。目前，雖然在大體積混凝土施工中已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但由于施工條件差異、工程設(shè)計(jì)不同等，也容易出現(xiàn)反常現(xiàn)象，還需要格外注意常見(jiàn)的變形、開裂等問(wèn)題。

2 大體積混凝土施工常見(jiàn)問(wèn)題

2.1 混凝土自縮

大體積混凝土出現(xiàn)自縮問(wèn)題主要有以下幾種原因：一是在施工過(guò)程中為了提高施工質(zhì)量，施工人員會(huì)在混凝土中添加減水劑等外加劑，以加大混凝土的流動(dòng)性，但若不加以控制，外加劑本身的雙面性特點(diǎn)便會(huì)凸顯，使混凝土發(fā)生自縮問(wèn)題。二是混凝土在澆筑后至凝固前，若不做好保濕養(yǎng)護(hù)等措施，會(huì)有超過(guò)82%的水分揮發(fā)，而只有不足20%的水分被吸收。三是在施工期間所使用的不同材料對(duì)礦物成分需求各不相同，很容易在某個(gè)施工環(huán)節(jié)添加易誘發(fā)混凝土自縮的材料，如硅灰等礦物材料。

2.2 水泥水化熱

大體積混凝土澆筑期間，很容易發(fā)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生較多的熱量，進(jìn)而使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度過(guò)高。加之大體積混凝土本身截面相對(duì)較厚，水化熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱量無(wú)法迅速向外擴(kuò)散，使其全部集中在結(jié)構(gòu)內(nèi)部。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，在施工操作過(guò)程中，當(dāng)大體積混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到3MPa 時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生絕熱溫升；當(dāng)其抗壓強(qiáng)度達(dá)到4～5MPa 時(shí)，大體積混凝土的表面溫度就會(huì)大幅升高，而其內(nèi)部溫度會(huì)急劇下降，產(chǎn)生嚴(yán)重的內(nèi)外溫差。通常情況下，在大體積混凝土澆筑初期，往往無(wú)法發(fā)揮導(dǎo)熱功能，也不會(huì)明顯受到溫度應(yīng)力的影響，但隨著施工不斷進(jìn)行，大體積混凝土彈性作用就愈發(fā)明顯，溫度應(yīng)力過(guò)高，勢(shì)必會(huì)使混凝土抗壓能力下降，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂問(wèn)題。

3 大體積混凝土施工技術(shù)及溫度控制

3.1 工程概況

盈福壹號(hào)項(xiàng)目工程共5 棟住宅建筑，總建筑面積57 093.9m2，建筑設(shè)計(jì)等級(jí)為一級(jí)。該工程項(xiàng)目所處區(qū)域?yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，常年溫暖濕潤(rùn)、雨量充沛、光照充足，年平均氣溫在20℃～25℃。該工程涉及大體積混凝土工程，采用的混凝土主要為商品泵送混凝土。通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)的調(diào)查和對(duì)比分析，選擇確定混凝土供應(yīng)站并使用罐車將其運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。混凝土澆筑按照先澆筑豎向墻柱、后澆筑水平梁板的順序進(jìn)行。基于此，具體研究大體積混凝土施工技術(shù)及溫度控制。

3.2 原材料控制

按照施工要求和國(guó)家有關(guān)規(guī)定，選擇普通硅酸鹽水泥作為混凝土水泥。使用中粗砂和5～40mm的碎石作為原材料，控制砂和石料的含泥量分別在1%～3%以內(nèi)。為控制混凝土坍落度，在原材料配制中摻入適量減水劑和粉煤灰，控制其減水率超過(guò)12%，以提高混凝土和易性。在混凝土原材料攪拌過(guò)程中加入粉煤灰作為摻合料，攪拌均勻，增強(qiáng)泵送混凝土的流動(dòng)性，降低拌和物的干縮和泌水性，同時(shí)降低水泥的水化熱，科學(xué)控制溫度裂縫現(xiàn)象。在此過(guò)程中，重點(diǎn)控制混凝土入模的坍落度在120～180mm，確保地上結(jié)構(gòu)墻體混凝土使用的原材料均為同一類型、同一品種，且顏色和外觀均勻一致。

3.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑是大體積混凝土施工技術(shù)的重要部分。通過(guò)檢驗(yàn)混凝土材料，分層次進(jìn)行混凝土振搗和壓實(shí)處理，做好混凝土表面抹平工作等步驟，有序開展混凝土澆筑工作。在此過(guò)程中，處理施工縫不可或缺。該工程中的全部施工縫均采用多層板分隔，因此，在下一流水段混凝土澆筑前，首先要進(jìn)行上一段混凝土邊緣彈通線處理。然后，使用無(wú)齒鋸切割施工縫，保證其順直狀態(tài)，嚴(yán)格控制切割深度，避免損傷鋼筋。切記在混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2MPa 后才能進(jìn)行施工縫處理。

3.3.1 水平和豎向混凝土澆筑

水平和豎向混凝土澆筑過(guò)程均要保證一次成型。由于水平梁板與豎向結(jié)構(gòu)的混凝土標(biāo)號(hào)不同，所以，在澆筑期間必須確保同標(biāo)號(hào)共同進(jìn)行，避免摻雜混亂。澆筑過(guò)程要按照從遠(yuǎn)向近、先豎向后水平、由低到高的順序進(jìn)行。在澆筑期間，施工人員應(yīng)重點(diǎn)觀察預(yù)埋件、鋼筋、模板等是否存在位移、變形等問(wèn)題，若發(fā)生此類問(wèn)題，必須及時(shí)采取處理措施。振搗期間，控制振搗器與模板的距離，盡量使其在振搗器作用半徑0.5倍范圍內(nèi)，且遠(yuǎn)離預(yù)埋件、鋼筋等，避免造成破壞。泵送期間應(yīng)按照先慢后快的原則控制泵送速度，根據(jù)混凝土狀態(tài)觀察混凝土泵壓力等，逐步加快速度，保證澆筑施工高質(zhì)量進(jìn)行。

3.3.2 樓梯混凝土澆筑

在樓梯混凝土澆筑前，首先將樓梯表面的雜物清除干凈，并灑水使其保持濕潤(rùn)，確保后續(xù)接搓的嚴(yán)密性。在混凝土澆筑過(guò)程中，控制其坍落度為12～24cm，防止?jié)仓げ竭^(guò)程中混凝土出現(xiàn)下淌問(wèn)題。將混凝土泵送至平臺(tái)，人工將混凝土送入踏步模中，保證操作規(guī)范，避免出現(xiàn)碰撞沖擊變形。樓梯混凝土澆筑過(guò)程按照從下到上的順序進(jìn)行，先振實(shí)休息平臺(tái)板混凝土，到踏步位置后再同時(shí)進(jìn)行踏步混凝土澆筑，使用鐵抹子對(duì)踏步表面壓光抹平處理。其中，振搗過(guò)程使用插入式振搗器，按照快插慢拔的原則進(jìn)行振搗。在上層混凝土振搗過(guò)程中，將振搗棒插入5cm 左右的深度，控制振點(diǎn)間的距離為50cm，每個(gè)振點(diǎn)振搗20s 左右最佳。

3.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

由于該項(xiàng)目處于福州地區(qū)，夏季氣溫相對(duì)較高，空氣較為干燥，此時(shí)混凝土水分蒸發(fā)更快，很容易出現(xiàn)脫水問(wèn)題，導(dǎo)致水泥顆粒無(wú)法充分水化，無(wú)法轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定結(jié)晶，進(jìn)而使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)干縮裂紋，影響結(jié)構(gòu)整體耐久性和強(qiáng)度。因此，在混凝土施工完成后，混凝土養(yǎng)護(hù)是施工技術(shù)中不可缺少的一環(huán)。無(wú)論在何種天氣環(huán)境下，澆筑完成的混凝土都需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，確保水泥水化正常進(jìn)行，使混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到要求強(qiáng)度，避免收縮變形。首先，在澆筑完成后，凝固第一階段內(nèi)，必須使用合適的材料進(jìn)行覆蓋處理，以避免混凝土受雨水、陽(yáng)光直射影響。通常在澆筑結(jié)束12h內(nèi)進(jìn)行覆蓋和澆水處理，若此時(shí)氣溫較高，則可提前2h 左右進(jìn)行。嚴(yán)格控制混凝土澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間，對(duì)于礦渣硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥原料制作而成的混凝土要至少養(yǎng)護(hù)7d。根據(jù)天氣和混凝土實(shí)際情況控制澆水頻率，確保混凝土結(jié)構(gòu)始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)。在養(yǎng)護(hù)期間做好保護(hù)措施，避免混凝土結(jié)構(gòu)受到撞擊破壞。

3.5 溫度控制

3.5.1 原料拌和溫度控制

首先要控制原料拌和過(guò)程溫度，以確保混凝土的入模溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，將其控制在5℃～30℃范圍內(nèi)，以確保在炎熱天氣下，混凝土拌和物的入模溫度不會(huì)超出規(guī)定范圍。在混凝土拌和期間，施工人員必須做好溫度檢測(cè)工作，并加強(qiáng)出場(chǎng)溫度監(jiān)管，確保入模溫度在要求范圍內(nèi)。在原材料拌和期間，影響混凝土溫度的主要原因包括水溫和骨料。一方面，應(yīng)降低骨料的溫度，將選擇的粗骨料等原材料使用涼棚或篷布覆蓋保存，避免陽(yáng)光直射。若天氣過(guò)于炎熱，可適當(dāng)在骨料表面灑水降溫；另一方面，在炎熱天氣下盡量降低水溫，可根據(jù)實(shí)際情況使用冰水?dāng)嚢杌旌衔铮越档突炷涟韬臀锊牧蠝囟取Ａ硗猓诎韬臀锍鰣?chǎng)后，需要安排專門人員檢查混凝土坍落度和出機(jī)溫度，做好相關(guān)記錄，確保出機(jī)溫度在30℃以內(nèi)。尤其是夏季，更要控制出機(jī)溫度，以避免坍落度損失較快。在先進(jìn)技術(shù)下，施工單位還可通過(guò)溫度監(jiān)控系統(tǒng)控制全過(guò)程溫度。溫度監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)表1。

表1 溫度監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

3.5.2 澆筑過(guò)程溫度控制

在大體積混凝土澆筑前，首先，應(yīng)控制鋼筋、模板等溫度，保證其溫度在合理范圍內(nèi)，避免影響混凝土的入模溫度。若是鋼筋模板露天放置且室外溫度較高，為了避免陽(yáng)光直射，還要對(duì)其做適當(dāng)遮擋處理。其次，選擇合適的澆筑時(shí)間。夏季施工中應(yīng)盡量在凌晨澆筑，由于其溫度相對(duì)較低，加之適當(dāng)縮短澆筑時(shí)間，可避免在澆筑過(guò)程中混凝土的溫差變化過(guò)大。另外，在混凝土澆筑分層處理過(guò)程中，還要控制大體積混凝土分層澆筑的每層厚度在40cm 以內(nèi)，并降低澆筑長(zhǎng)度蓄熱量，以防止水化熱聚集，控制溫度應(yīng)力。

3.5.3 養(yǎng)護(hù)期間溫度控制

①冬季養(yǎng)護(hù)溫度控制。在冬季施工過(guò)程中，大體積混凝土必須做好保溫養(yǎng)護(hù)措施。在四角擋板、模板等相對(duì)薄弱的位置懸掛草簾被以起到保溫作用。在混凝土澆筑完成后做好上口保溫，使用防火草簾被覆蓋在其表面。同時(shí)，養(yǎng)護(hù)期間還應(yīng)做好防風(fēng)保護(hù)。先在混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜，再覆蓋一層草簾被，起到防風(fēng)和防失水保護(hù)作用。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到1N/mm2后，可將側(cè)模板混凝土輕輕脫落，再繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至4MPa 后拆除模板。在冬季施工中，混凝土保溫是綜合蓄熱法的施工關(guān)鍵，選擇的保溫材料必須符合規(guī)定要求，同時(shí)，要保證材料覆蓋的均勻性和密實(shí)度。在保溫工作完成后，安排專業(yè)人員檢查保溫效果，尤其在特殊天氣更要保證保溫層的完整性。當(dāng)養(yǎng)護(hù)期間平均氣溫在5℃以下時(shí)，不能進(jìn)行澆水工作，并在澆筑結(jié)束12h 內(nèi)及時(shí)覆蓋塑料薄膜和草簾被達(dá)到保溫效果，控制內(nèi)外溫差。

②夏季養(yǎng)護(hù)溫度控制。夏季進(jìn)行大體積混凝土施工，若不做好溫度控制，很容易降低混凝土強(qiáng)度，在其表面出現(xiàn)收縮裂縫問(wèn)題。對(duì)此，應(yīng)在混凝土澆筑初凝后立刻進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作。使用蓄水養(yǎng)護(hù)措施對(duì)混凝土連續(xù)養(yǎng)護(hù)，確保混凝土始終保持在濕潤(rùn)狀態(tài)下。對(duì)于大面積的板類工程，在養(yǎng)護(hù)期間使用養(yǎng)護(hù)劑較為便利。由于白色養(yǎng)護(hù)劑能夠形成薄膜對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行反射，且能夠減少熱量的吸收，控制混凝土溫度上升，因此，可在養(yǎng)護(hù)劑中適當(dāng)增添白色顏料，以控制混凝土溫度。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，作為現(xiàn)代建筑工程中重要的施工技術(shù)之一，大體積混凝土施工發(fā)揮著重要作用。在大體積混凝土施工中，把握技術(shù)要點(diǎn)、做好溫度控制至關(guān)重要，能夠有效避免混凝土自縮或水化熱問(wèn)題，降低混凝土裂縫、變形等問(wèn)題出現(xiàn)的概率，維持混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而提高建筑工程施工質(zhì)量，促進(jìn)建筑行業(yè)持續(xù)發(fā)展。