某人防工程大體積混凝土施工控制技術

方錦宏

1 工程概況

本工程位于某市巨龍南路和朝陽東路交角處，為掘開式人防工程，由車庫及人防應急指揮中心兩部分組成。其中汽車庫為附建式，其上部建筑為12層的人防應急指揮中心大樓;屬一類建筑，設計使用年限100年，抗震設防烈度為7度。混凝土澆筑概況如下:指揮所部位平面尺寸為85000×26000;遮彈層為900 mm厚;上頂板主要厚度為1800 mm厚，部分為1000 mm厚;底板鋼筋混凝土厚度主要為1800 mm厚，部分為1000厚;墻體外墻主要為750 mm厚，部分為900 mm厚。大體積混凝土主要是指揮中心頂底板和汽車庫承臺。車庫部位:平面尺寸為70000×28500;大體積混凝土主要是上頂板和底板，厚度均達到1000 mm以上。

2 控制溫度和收縮裂縫的技術措施

1)降低水泥水化熱。選用低水化熱的普通硅酸鹽水泥配制混凝土。充分利用混凝土的后期強度，減少每立方米混凝土中水泥用量。根據試驗每增減10 kg水泥，其水化熱將使混凝土的溫度相應升降1℃。使用粗骨料，盡量選用粒徑較大，級配良好的粗骨料;嚴格控制砂、石級配和含泥量，摻加相應的減水劑、改善和易性、降低水灰比，以達到減少水泥用量、降低水化熱的目的[1]。

2)加強施工中的溫度控制。在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養護，緩緩降溫，充分發揮徐變特性，減小溫度應力。采取長時間的養護，規定合理的拆模時間，延緩降溫時間和速度，充分發揮混凝土的“應力松弛效應”。加強側溫和溫度監測與管理，實行信息化控制，隨時控制混凝土內的溫度變化，內外溫差控制在25℃以內，及時調整保溫及養護措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不至過大，以有效控制有害裂縫的出現。合理安排施工程序，控制混凝土在澆筑過程中均勻上升，避免混凝土拌合物堆積過大高差。在結構完成后及時回填土，避免其側面長期暴露。

3)改善約束條件，削減溫度應力。采取分層或分塊澆筑大體積混凝土，合理設置水平或垂直施工縫，或在適當的位置設置施工后澆帶，以放松約束程度，減少每次澆筑長度的蓄熱量，以防止水化熱的積聚，減少溫度應力。

4)提高混凝土的極限拉伸強度。選擇良好級配的粗骨料，嚴格控制其含泥量，加強混凝土的振搗，提高混凝土密實度和抗拉強度，減小收縮變形，保證施工質量。采取二次投料法，二次振搗法，澆筑后及時排除表面積水，加強早期養護，提高混凝土早期或相應齡期的抗拉強度和彈性模量[2]。在大體積混凝土基礎內設計必要的溫度配筋，在截面突變和轉折處，底、頂與墻轉折處，孔洞轉角及周邊，增加斜向構造配筋，以改善應力集中，防止裂縫的出現。使用分散性好的合成微細纖維，可以使其均布于混凝土中形成三維網絡結構，可以起到支撐骨料，阻止粗、細集料的下沉，同時也減少了混凝土表面的析水，減少表面富砂漿層的出現，減少了塑性沉降裂縫的形成。

3 大體積混凝土的施工

3.1 配合比設計

設計配合比時盡量利用混凝土的后期強度，以滿足減少水泥用量的要求。水灰比應不大于0.6。砂率應控制在0.33～0.37(泵送時宜為0.4～0.45)。商品混凝土泵送坍落度的增加應通過調整砂率和摻用減水劑或高效減水劑解決，嚴禁在現場隨意加水以增大坍落度，并應控制在10 cm～14 cm為宜[3]。

3.2 施工準備工作

大體積混凝土施工前除按一般混凝土施工前必須進行的物質、機具、技術和現場準備外，還應根據其施工的特殊性，做好附屬材料和輔助設備的準備工作，如真空吸水設備、水泵、測設備等，尤其要做好施工方案的編制工作。

3.3 施工工藝

1)材料選用:水泥:盡量選用硅酸鹽水泥，由于它的水化熱低，凝結時間長，可避免有害裂縫的產生。粉煤灰:在配合比中采用雙摻粉煤灰，取代等量水泥，對降低混凝土的最高溫度，減少混凝土的泌水率起到了有效的作用。選用了JMⅢ系列微膨脹劑，減水率大于15%，緩凝時間大于10 h。粗骨料級配盡量選用5 mm～31.5 mm，細骨料細度模數要大，采用中砂。

2)商品混凝土供應:本工程選用兩個一級混凝土攪拌站供應商品混凝土，每站的生產能力保證達50 m3/h。計劃動用15臺混凝土輸送車，混凝土地泵2臺和汽車泵1臺。要求各攪拌站嚴格控制原材料質量，延長攪拌時間，對砂石采取降溫措施，如石子澆水、砂子覆蓋，以保證混凝土的出機溫度大于30℃。要求初凝時間大于4 h，萬一交通受阻，混凝土出罐困難時，現場準備加適量減水劑，但嚴禁加水。

3)混凝土表面處理:混凝土表面水泥漿在澆筑4 h～8 h內按標高用長刮尺刮平，在初凝前用鐵滾筒碾壓兩遍，再用木抹子搓平，防止表面龜裂。12 h后噴表面硬化劑，干硬后澆水潤濕，然后覆蓋塑料布和防水巖棉被。根據測溫記錄，在內外溫差大于25℃時，采取掀或蓋巖棉被的辦法進行散熱或保溫。

4)溫度監測:本工程計劃采用3種測溫和應力測試方式。電感測溫儀，布點方式是順澆筑方向固定測溫布置點10處50點，采用垂直2點～4點分布。應力測試布點:在預計混凝土內部溫度最高部位和斷面變化部位布置應力測試點，沿x軸和y軸雙向布置，共五處20個測點。人工測溫孔:為了與儀器測溫進行對照，在儀器測溫處埋設φ48鐵管，埋設點數和深度與儀器測溫點相對應。堅持24 h連續測溫，等混凝土終凝后，每2 h一次，8 d后每4 h測一次，15 d后每8 h測溫一次。并且由專人負責，記錄全部測溫資料。

5)大體積混凝土澆筑方案:大體積混凝土的整體性要求高，本工程要求混凝土連續澆筑，一次到頂、一氣呵成[4]。根據本工程整體性要求、結構大、鋼筋密、采用商品混凝土泵送等具體情況，選用斜面分層的方式進行澆筑，澆筑順序如圖1所示。

圖1 混凝土澆筑路線示意圖

3.4 大體積混凝土澆筑應注意的問題

1)本工程底板混凝土澆筑時間為春天季節，溫度適宜，指揮所底板3299 m3、頂板3320 m3混凝土計劃分3個澆筑帶一次澆筑完成，36 h～40 h完成，2臺泵車，每小時澆筑90 m3。采用斜面分層，每層厚度60 cm，循序漸進一次澆筑到頂。為避免混亂，混凝土輸送與泵車分別編號，相對固定供應混凝土。如出現混凝土供應不均衡時，由現場指揮人員統一調度。每個澆筑帶配備4臺φ50插入式振搗器，在澆筑帶前后分別布署兩道，第一道在卸料點，解決上部振搗，第二道在坡角處，確保下部混凝土的密實。為防止混凝土堆積，先振卸料口部位，形成自然流淌坡度，然后全面振搗。在斜面上各振搗點要嚴格控制振搗時間、移動步距和插入深度，每個澆筑帶配一專人指揮振搗工作，防止漏振。

2)在振搗過程中泌水和浮漿是不可避免的，故采取了以下措施處理:流向基坑周邊的泌水通過集水井和排水溝用潛水泵抽走;流向坑井底部和后澆帶處的泌水，用真空泵抽走;用設備基坑作為臨時集中泌水的地方，然后抽到地面，經過沉淀后再送入雨水管道[5]。

3)在兩個攪拌站和施工現場，分別按200 m3混凝土作一批試塊，每批3組，作現場與試驗室兩種養護，另一組備用。抗滲試塊每個攪拌站和現場各作兩組，分別在試驗室和現場養護。

4)澆筑地坑時，可根據地坑面積的大小、深澆以及壁的厚度不同，采取一次澆筑或地坑底板和壁分別澆筑的施工方法。對混凝土一次澆筑時，其內模板應做成整體式并預先架立好。當坑底板混凝土澆筑完后，緊接著澆筑坑壁。保證底和壁接縫處的質量，在拌制用于該處的混凝土時可按原配合比將石子用量酌減。施工時要特別重視和加強對坑壁以及分層、分段澆筑的混凝土之間的密實性。機械振搗的同時，宜用小木槌在模板外面輕輕敲擊配合，以防拆模后再現蜂窩、麻面、孔洞和斷層等施工缺陷。

4 結語

通過本工程的施工，對大體積混凝土的施工應重點控制如下幾方面:1)在保證可施工性前提下，盡可能減小混凝土入模坍落度，以提高混凝土振搗密實后的均質性。2)通過提高混凝土抗拉或拉折強度來提高混凝土的抗裂性能。3)采用減少收縮和補償收縮相結合的辦法來增強混凝土的體積穩定性。4)表面溫度防護主要是防止內部中心溫度與表面溫度、環境溫度之間驟降引發溫度應力裂縫。保溫能減少混凝土表面的熱擴散，降低混凝土表、里層的溫度梯度，防止表面裂縫。

大體積混凝土的溫度控制是多方面的，只有采用全面、系統的控制才能確保不發生溫度裂縫。本工程大體積混凝土溫度裂縫的成功控制取得了良好的經濟和社會效益，并為今后的其他大體積混凝土施工提供有益的借鑒。

[1]張光輝，江微微，程道廣.在強約束條件下大體積混凝土的裂縫控制[J].施工技術，2004，33(4):56-61.

[2]李繼業.新型混凝土技術與施工工藝[M].北京:中國建材工業出版社，2002:35-36.

[3]李繼業，劉福勝.新型混凝土實用技術手冊[M].北京:化學工業出版社，2005:11-13.

[4]郝文朝.雙向超長大體積混凝土施工裂縫控制[J].施工技術，2003，32(4):47.

[5]石 磊.控制大體積砼溫度應力產生裂縫的技術措施[J].廣東交通職業技術學院學報，2004(3):66-69.