大體積混凝土澆筑施工工藝

鄭棟

【摘要】長沙市某商業(yè)大廈底板最厚達(dá)6000mm，施工難度大，地基易開裂，本文介紹了這種大體積混凝土的材料選擇、施工工藝、質(zhì)量控制及養(yǎng)護(hù)，可有效防止大體積混凝土開裂，為廣大工程技術(shù)人員提供了參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；質(zhì)量控制；施工工藝；養(yǎng)護(hù)

工程簡介

長沙市某商業(yè)大廈總建筑面積157108m2，由2棟塔樓組成，裙樓通過鋼結(jié)構(gòu)連廊連成一體，1號(hào)塔樓地上28層，結(jié)構(gòu)主體高度98.5m，計(jì)入出屋面結(jié)構(gòu)時(shí)，總高度103.7m； 2號(hào)塔樓地上16層，結(jié)構(gòu)主體高度53.6m，計(jì)入出屋面結(jié)構(gòu)時(shí)，總高度63.1m。地下建筑面積為40232 m2，底板厚度厚達(dá)1200～3200mm，最厚達(dá)6000mm.

1、澆筑過程

1.1混凝土供應(yīng)

選擇兩家混凝土攪拌站，日產(chǎn)混凝土量共達(dá)4000m3庫存砂石2萬m3，可保證本工程大體積混凝土澆筑的供應(yīng)。

兩家攪拌站分別有罐車45輛（罐車容量分別為16，12，10，9m3）和50輛（罐車容量分別為16，12，10，9，8m3），根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布泵情況、每臺(tái)每小時(shí)澆筑量和實(shí)時(shí)路況確定罐車數(shù)量。兩家攪拌站距離本工程所在地均在15km以內(nèi)，對(duì)每臺(tái)混凝土泵所需配備的罐車數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，在道路順暢情況下，30min左右可達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。

1.2.1混凝土泵平均輸出量計(jì)算

Q1=Qmaxα1η （1）

式中Q1——每臺(tái)混凝土泵實(shí)際平均輸出量（m3/h）；

Qmax——每臺(tái)混凝土泵的最大輸出量（m3/h）；

α1——配管條件系數(shù)，取0.8～0.9；

η——作業(yè)效率，取0.50～0.7。

根據(jù)混凝土泵管直徑和泵管布設(shè)距離，每合泵的最大輸送能力取80m3/h；α1取0.8；η取0.6。

Q1=80×0.8×0.6=38.4m3/h，實(shí)際按35m，進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)B4層兩段實(shí)際澆筑情況（I段每h平均澆筑134.8m3，II段每小時(shí)平均澆筑143.8m3，每臺(tái)泵實(shí)際平均輸出量為：[（134.8+143.8）/2]/4=34.875（m3），可按35m3/h計(jì)算。

1.2.2 混凝土罐車數(shù)量計(jì)算

N1=Q1/V1（L1/S1+T1） （2）

式中 N1——混凝土攪拌運(yùn)輸車臺(tái)數(shù)；

Q1——每臺(tái)混凝土泵實(shí)際輸出量（m3/h）；

V1——每臺(tái)混凝土罐車容量（m3）；

S1——混凝土罐車的平均車速（km/h）；

L1——混凝土罐車往返距離，取15km；

T1——每臺(tái)混凝土罐車停歇時(shí)間（h）。

N1=（35/10）×（15/40+0.5）=4（輛）

根據(jù)計(jì)算，正常情況下每臺(tái)混凝土泵需配備4輛罐車，考慮一些客觀因素，配備25輛混凝土罐車即可滿足施工要求。

1.2現(xiàn)場(chǎng)施工組織布置

B4層底板分為中心區(qū)和放坡區(qū)，中心區(qū)面積為10326㎡，以后澆帶為界分為兩個(gè)施工區(qū)（圖1）。

圖1 混凝土泵布置示意

B4層中心區(qū)域底板混凝土澆筑共布置4臺(tái)混凝土泵，其中2臺(tái)汽車泵，2臺(tái)拖車泵。兩臺(tái)汽車泵型號(hào)分別為SY5418THB52E（6）和SY5313THB46E。拖車泵共2臺(tái)。

現(xiàn)場(chǎng)布置情況見圖2。

圖2 混凝土泵布置示意

B4層I段底板于3月25日9：00開始澆筑，至3月27日11；00結(jié)束，共澆筑6745m3.II段底板于4月1日20：30開始澆筑，4月3日16：30完成，共澆筑6330m3。澆筑時(shí)間一般安排在夜間或休息日，以減少因道路堵塞、交通管制等造成運(yùn)輸中斷的情況。澆筑情況見表1。

表1 B4層澆筑情況

1.3質(zhì)最控制

1.3.1混凝土質(zhì)量控制

（1）罐車進(jìn)場(chǎng)后需檢查混凝土配合比、出場(chǎng)時(shí)間及坍落度，本工程采用C35P10混凝土，坍落度控制在180～200mm。

（2）現(xiàn)場(chǎng)配置攪拌站的質(zhì)量管控人員，收集現(xiàn)場(chǎng)信息（澆筑情況及混凝土質(zhì)量情況）后向攪拌站反饋。攪拌站對(duì)反饋信息及時(shí)進(jìn)行處理，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況（如罐車供應(yīng)不足、現(xiàn)場(chǎng)壓車過多等），對(duì)混凝土的供應(yīng)和配合比進(jìn)行調(diào)整。

1.3.2澆筑質(zhì)量控制

（1）混凝土振搗嚴(yán)格按操作規(guī)程執(zhí)行，做到快插慢拔，插點(diǎn)均勻，不得漏振，振搗時(shí)間控制在20～30s，至混凝土表面不出現(xiàn)氣泡且不再下沉為止。

（2）及時(shí)清理混凝土表面產(chǎn)生的泌水和浮漿層，控制混凝土澆筑的間歇時(shí)間。混凝土澆至頂面后，用木抹子反復(fù)搓平。在初凝階段即填平硬化過程中產(chǎn)生的收縮裂縫，防止混凝土表面龜裂。

2、施工技術(shù)控制要點(diǎn)

2.1對(duì)混凝土原材料的技術(shù)要求

2.1.1材料選用

采用普通硅酸鹽42.5水泥； I級(jí)粉煤灰；水洗中砂，細(xì)度模數(shù)不小于2.4；機(jī)碎石，粒徑5～25mm。混凝土堿含量不超過3kg/m3（表2）。

表2 混凝土原材料主要性能指標(biāo)

2.1.2技術(shù)要求

B4層底板混凝土澆筑量共13070m3，分兩次澆筑，澆筑時(shí)間超過40h，屬大體積混凝土連續(xù)澆筑，其配合比須符合大體積混凝土的特點(diǎn)。在保證混凝土強(qiáng)度的前提下盡量減少收縮值，降低內(nèi)部水化熱。具體做法如下：（1）使用水化熱較低的普通硅酸鹽水泥，以減少混凝土的收縮變形；（2）增加粉煤灰摻量，以減少水泥用量，從而降低混凝土的收縮和水化熱；（3）砂石含泥量對(duì)混凝土的收縮影響較大，應(yīng)嚴(yán)格控制在2%以內(nèi)；（4）加人減水劑，以降低混凝土中水泥和水的用量，增大混凝土的密實(shí)度；（5）延長混凝土的凝結(jié)時(shí)間，初凝時(shí)間不小于lOh，終凝時(shí)間不大于24h，以延長加水化熱的釋放時(shí)間，避免水化熱集中釋放。

本工程每m3C35P10混凝土的配合比為：水泥240kg，水165kg，砂760kg，石1040kg，粉煤灰70kg，礦粉80kg，減水劑9kg。

2.2混凝土測(cè)溫

B4層底板厚度分別為3200，2800，2500，1200mm，局部底板厚達(dá)8850mm，混凝土中心最高溫度與表面及大氣溫度差較大，且澆筑后水泥水化熱仍繼續(xù)發(fā)展，內(nèi)部溫度也將持續(xù)上升，故須對(duì)混凝土進(jìn)行測(cè)溫，觀察其內(nèi)部溫度變化并相應(yīng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

2.2.1測(cè)溫點(diǎn)設(shè)置

B4層測(cè)溫點(diǎn)設(shè)置見圖3。測(cè)溫儀器為熱電偶，每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)熱電偶感應(yīng)頭分別埋設(shè)在底板表面下50mm，底板底面向上50mm和底板中心，測(cè)定溫度并同時(shí)記錄大氣環(huán)境溫度。

2.2.2測(cè)溫程序

從澆筑抹面完畢12h后開始測(cè)溫，升溫階段每4h測(cè)溫1次，2}5d后混凝土溫度達(dá)到峰值后，每隔8h測(cè)溫1次，至混凝土內(nèi)外溫差小于25℃后可停止混凝土養(yǎng)護(hù)。

本工程測(cè)溫時(shí)間為每日2：00，6：00，10：00，14：00，18：0和22；00共6次。

2.2.3混凝土溫度變化記錄

B4層I段混凝土澆筑完成時(shí)間為3月27日11；00，測(cè)溫從3月28日7；40開始至3月31日11：30。本文取I段5個(gè)測(cè)溫點(diǎn)（板厚3200mm，設(shè)3個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，編號(hào)為w4-2，w4-3，w4-4；板厚2500～設(shè)2個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，編號(hào)為w4-1，w4-5）。每隔8h測(cè)定混凝土的內(nèi)外溫度，其溫度變化情況見表3。

表3 測(cè)溫記錄 ℃

測(cè)溫記錄表明，混凝土澆筑完成48h后內(nèi)部溫度（水化熱發(fā)熱量）基本達(dá)到峰值，水化熱速率開始降低，但內(nèi)部溫度并不隨之降低，且還會(huì)間斷性繼續(xù)上升。在混凝土澆筑完成40h后，內(nèi)部溫度升至50～60℃，此后內(nèi)部溫度會(huì)有細(xì)微升降變化，但溫度并未降低。至完成

澆筑97h后，內(nèi)部溫度平均已達(dá)60℃，說明溫度還在持續(xù)上升，故該段底板還需繼續(xù)測(cè)溫，待內(nèi)部溫度開始下降后可縮短測(cè)溫間隔，直至內(nèi)外溫差降至25℃以內(nèi)。

在大體積混凝土中設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)，就是為觀察混凝土溫度升至最高及開始下降的時(shí)間，并以此為根據(jù)調(diào)整養(yǎng)護(hù)時(shí)間。根據(jù)測(cè)溫記錄，該標(biāo)段的養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長，延長時(shí)間應(yīng)根據(jù)混凝土內(nèi)外溫差確定。

2.3混凝土養(yǎng)護(hù)

由于大體積混凝土內(nèi)外溫差較大，所以控制早期混凝土的內(nèi)外溫差，防止混凝土裂縫，主要在于養(yǎng)護(hù)工作是否到位和及時(shí)。若混凝土溫度緩慢下降，則混凝土中的拉應(yīng)力會(huì)相應(yīng)減少。混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長，可有效減少裂縫的產(chǎn)生。

2.3.1控制混凝土內(nèi)外溫差

根據(jù)澆筑時(shí)間的環(huán)境溫度、混凝土原材料溫度計(jì)算內(nèi)外溫度的差額，從而確定是否需覆蓋養(yǎng)護(hù)及采取何種覆蓋養(yǎng)護(hù)方式。

大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)期間內(nèi)，還需根據(jù)具體測(cè)溫記錄調(diào)整保溫層的厚度。在升溫期可加厚保溫層厚度；降溫期可白天掀開保溫層，夜間覆蓋，使混凝土的內(nèi)外溫差降至控制范圍內(nèi)，以防止因溫差產(chǎn)生裂縫。

圖3 B4層測(cè)溫點(diǎn)布置示意

本工程采用1層塑料薄膜和2層4cm厚阻燃草料被覆蓋，在混凝土表面收光后至硬化階段（初凝）前進(jìn)行。覆蓋不及時(shí)會(huì)導(dǎo)致表面熱量喪失過快，水分快速蒸發(fā)，面層急速收縮而開裂。對(duì)邊緣及棱角部位，保溫層厚度應(yīng)增加至面層的兩倍。

2.3.2澆水養(yǎng)護(hù)

澆水養(yǎng)護(hù)應(yīng)在混凝土終凝（12h后）開始，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7d，本工程底板為抗?jié)B混凝土，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)為14d。

澆水養(yǎng)護(hù)可降低混凝土表面溫度，減少內(nèi)外溫差，保持混凝土的濕度，彌補(bǔ)水泥硬化過程中蒸發(fā)的水分。混凝土硬化階段水分流失較大，不僅會(huì)導(dǎo)致混凝土收縮，還會(huì)使面層碳化加快，內(nèi)部也會(huì)因缺水而影響強(qiáng)度的正常增長。

本工程在混凝土澆筑完成6h內(nèi)開始覆蓋保溫，12h后進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)。因養(yǎng)護(hù)措施到位和及時(shí)，B4層底板面層未產(chǎn)生裂痕。

3、結(jié)束語

大體積混凝土的主要特點(diǎn)為澆筑量大，水泥水化熱釋放較為集中，內(nèi)部升溫較快造成內(nèi)外溫差較大，導(dǎo)致產(chǎn)生溫度裂縫。但是，只要注意以下幾點(diǎn)：1）采取正確的施工工藝，保證混凝土連續(xù)澆筑；2）嚴(yán)格按工藝施工，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作；3）注意質(zhì)量防護(hù)，采取措施降低混凝土內(nèi)外溫差。是可以防止大體積混凝土開裂的，從而有效地保證混凝土的澆筑質(zhì)量。

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