淺談大體積混凝土施工質(zhì)量控制

摘要：本文結(jié)合某高層建筑基礎(chǔ)施工實(shí)例，通過對(duì)大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)技術(shù)控制措施，從而很好地指導(dǎo)高層建筑基礎(chǔ)底板的施工和裂縫控制。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土施工 溫度裂縫 控制措施

1 工程概況

文景觀園8#樓結(jié)構(gòu)形式為27層剪力墻結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)為平板式筏形基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)平面長(zhǎng)32.5m，寬23m，底板厚1800mm，砼強(qiáng)度等級(jí)為C35，抗?jié)B等級(jí)為S6，砼總量約1345m3。

2 大體積砼特點(diǎn)

通常將混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸等于或大于1m，或預(yù)計(jì)會(huì)因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫的混凝土定義為大體積混凝土。

根據(jù)大體積砼定義，本工程筏板基礎(chǔ)屬于大體積砼范疇，需采用大體積混凝土施工技術(shù)措施。溫度應(yīng)力是大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。

裂縫分兩種：一是表面裂縫。混凝土澆筑初期，水泥水化產(chǎn)生大量水化熱，使混凝土的溫度很快上升，內(nèi)外形成溫度梯度，形成內(nèi)約束。在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，面層產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)該拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。二是收縮裂縫。混凝土澆筑后數(shù)日，混凝土從最高溫度逐漸降溫，降溫及水份蒸發(fā)等引起體積收縮變形，二者都受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束，不能自由變形，產(chǎn)生溫度拉應(yīng)力。當(dāng)該溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，則從約束面開始向上形成裂縫，如果該溫度應(yīng)力足夠大，可能產(chǎn)生貫穿裂縫。

基于上述特點(diǎn)，作為大體積砼在其砼澆筑過程中及其后一段養(yǎng)護(hù)時(shí)間內(nèi)，對(duì)砼內(nèi)部及表面溫度進(jìn)行跟綜檢測(cè)，掌握溫度變化狀況并及時(shí)采取相應(yīng)措施，對(duì)防止大體積砼內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生溫度應(yīng)力而導(dǎo)致有害裂縫（深層、貫穿性裂縫）的產(chǎn)生具有至關(guān)重要的意義。

3 大體積混凝土溫度預(yù)控原理

3.1 混凝土熱工計(jì)算：筏板基礎(chǔ)混凝土施工在九月份，根據(jù)當(dāng)?shù)貧v史資料，大氣平均氣溫（T0）取25℃以上。入模溫度（Tq）25℃。由于受混凝土材料及外界氣溫、養(yǎng)護(hù)方法、結(jié)構(gòu)厚度等的影響，混凝土內(nèi)部最高絕熱溫度按經(jīng)驗(yàn)計(jì)算：

Tmax=Wc/10+Tq+F/50 Wc—單方砼水泥用量 F—單方砼活性摻料用量

結(jié)合本例混凝土配合比，則

Tmax=Wc/10+Tq+F/50=400/10+25+65/50=66.5℃

3.2 混凝土表面溫度計(jì)算

①混凝土的虛厚度：本工程混凝土保溫方法為鋪一層棉氈，以其導(dǎo)熱系數(shù)λ取0.14；內(nèi)鋪外蓋塑料薄膜，其導(dǎo)熱系數(shù)λ取0.09，代入得

取K=0.666，λ=2.33，砼的虛厚度h=K.λ/β=0.666×2.33/3.5=0.44m。

②混凝土的計(jì)算厚度：H=h+2h/=1.8+2×0.44=2.68m

③混凝土的表面溫度：

T1=TMAX-T0=66.5-25=41.5℃ （T1——混凝土達(dá)到最高溫度時(shí)，混凝土中心溫度與外界氣溫之差）。

T=T0+4×h/×（H-h/）×T1/H2=25+4×0.44×(2.68-0.44)×41.5/2.682=47.8℃

混凝土中心最高溫度與表面溫度之差TMAX-T=66.5-47.8=18.7℃＜25℃，故滿足要求，可以保證質(zhì)量。

因此，采用科學(xué)的監(jiān)測(cè)手段，制定科學(xué)有效的施工方法，使砼的內(nèi)外溫差小于25℃，砼內(nèi)部的溫差應(yīng)力小于砼本身的極限拉伸強(qiáng)度，抗裂安全系數(shù)大于1.15，砼不會(huì)產(chǎn)生溫差裂縫。同時(shí)加強(qiáng)砼的保濕，防止表層干縮裂縫的產(chǎn)生，從而達(dá)到砼質(zhì)量目標(biāo)。

4 大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施

本工程混凝土采用商混站供應(yīng)，一臺(tái)37米臂架泵輸送混凝土，6輛罐車運(yùn)輸混凝土，考慮到泵機(jī)的混凝土輸送能力，現(xiàn)場(chǎng)采用分層、循環(huán)澆筑的方法，擬定每層厚度400mm-500mm，每小時(shí)混凝土供應(yīng)能力大于90m3。

4.1 組織措施。澆筑前召開施工、監(jiān)理、混凝土供應(yīng)商參加的聯(lián)席會(huì)議，進(jìn)行相關(guān)技術(shù)交底，要求有關(guān)參建單位協(xié)調(diào)好配合工作。合理組織勞動(dòng)力及機(jī)械設(shè)備。施工人員分班作業(yè)。每班交接班工作提前半小時(shí)完成，人不到崗不準(zhǔn)換班，并明確接班注意事項(xiàng)，以免交接班過程帶來質(zhì)量隱患。

4.2 技術(shù)措施。①選擇合適水泥，宜選用PO42.5水泥。②按比例摻加粉煤灰減少水泥量，降低水化熱。③采用60天齡期強(qiáng)度作為達(dá)到砼強(qiáng)度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。④摻高效減水劑延緩水泥水化熱，降低放熱峰值，避免混凝土過早出現(xiàn)高溫，初凝延長(zhǎng)到5h左右。并且用水量減少12%左右，水灰比可控制在0.45內(nèi)。⑤嚴(yán)格控制骨料級(jí)配和含泥量。選用10～40mm連續(xù)級(jí)配碎石，細(xì)度模數(shù)2.80～3.00的中砂。砂、石含泥量控制在1%以內(nèi)。⑥控制混凝土人模溫度。施工過程中對(duì)碎石灑水降溫，由于是夏季施工，白天溫度較高，澆筑混凝土的時(shí)間宜選在晚上。⑦加強(qiáng)技術(shù)管理。加強(qiáng)原材料的檢驗(yàn)、試驗(yàn)工作。

4.3 優(yōu)化施工工藝。混凝土澆筑采用平面分條，斜面分層、薄層澆搗、自然流淌、循環(huán)澆筑，多次到頂?shù)倪B續(xù)澆搗方式，確保混凝土密實(shí)無冷縫。

在澆搗過程中，為防止砼自然流淌太大及砼供應(yīng)遲緩而形成施工冷縫，砼要具有一定的緩凝性，砼流淌坡度控制在1:8內(nèi)。斜面分層厚度控制在500mm內(nèi)，以便下層砼在初凝之前即被上層砼覆蓋，澆筑線呈s狀，來回?cái)[動(dòng)退行，并且每條線的擺動(dòng)方向要基本一致。

振動(dòng)器分別布置在泵管出料口、混凝土中部及坡角處。振搗采用插入式振搗棒，以混凝土漿上浮、石子下沉、不出現(xiàn)氣泡為原則，振搗間距為300mm成梅花型振搗，采用自后往前的振搗順序，棒頭垂直混凝土面插入下層混凝土中，保證上下層混凝土完全融合無冷縫，提高混凝土的密實(shí)度和與鋼筋的握裹力，減少混凝土的收縮和微裂來提高抗裂性。

澆筑成型后的混凝土表面水泥砂漿較厚，應(yīng)按設(shè)計(jì)標(biāo)高用刮尺刮平，待砼收水后再用木蟹搓磨、壓實(shí)，以閉合收水裂縫。

4.4 混凝土的養(yǎng)護(hù)。砼澆筑完畢，邊收面邊用超薄軟膜對(duì)砼表面進(jìn)行覆蓋。待砼初凝后，采用一層塑料膜和一層棉氈覆蓋。為保證混凝土內(nèi)部與混凝土表面溫差小于25℃，混凝土降溫速率小于1.5℃/ d；表面溫度與大氣溫度之差小于25℃，實(shí)際施工時(shí)將根據(jù)測(cè)溫辦的通知來調(diào)整。養(yǎng)護(hù)在混凝土澆筑完12h內(nèi)開始，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d。

4.5 混凝土的測(cè)溫。為了掌握混凝土的溫升和溫降變化規(guī)律以及各種條件下溫度影響，需要對(duì)混凝土進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)控制。項(xiàng)目部安排兩個(gè)專職人員進(jìn)行輪流測(cè)溫，做好測(cè)溫記錄。

①測(cè)溫點(diǎn)布設(shè)：1800mm筏板范圍內(nèi)共布設(shè)2.0米長(zhǎng)測(cè)溫管2處，電梯井布設(shè)2.95米長(zhǎng)測(cè)溫管1處。其中每個(gè)測(cè)溫管中共布置上、中、下三個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別對(duì)砼表層、中部、底部溫度進(jìn)行測(cè)定。

②砼溫度監(jiān)測(cè)周期：砼內(nèi)部溫度變化比較慢，升溫最快5℃/小時(shí)；降溫更慢，降溫最快3~4℃/天。升溫、恒溫、降溫階段，每0.5小時(shí)監(jiān)測(cè)1次。

整個(gè)測(cè)溫期預(yù)計(jì)為7天，在此時(shí)間段內(nèi)，監(jiān)測(cè)人員及現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)工實(shí)行兩班倒，做到24小時(shí)在崗。

根據(jù)對(duì)砼內(nèi)部溫度的監(jiān)測(cè)結(jié)果，采取有效的覆蓋措施，可以使大體積砼內(nèi)外溫差均衡下降直至內(nèi)外溫差符合要求。當(dāng)筏板中心降直安全溫度時(shí)，可以取消溫度控制。

5 結(jié)束語

該工程在采取了一系列溫控措施后，混凝土沒有出現(xiàn)表面裂縫或貫通性裂縫，保證了大體積混凝土的施工質(zhì)量。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文