大體積混凝土施工工程全過程監(jiān)測方法

李江燕

（鄭州理工職業(yè)學(xué)院 建筑工程系，河南 鄭州451152）

大體積混凝土在高層和超高層以及大型建筑中的需求量比較大且整體要求較高，通常情況下其更適用于特殊建筑工程或工程的特殊結(jié)構(gòu)。由于膠凝材料存在著水化熱現(xiàn)象，容易導(dǎo)致混凝土的內(nèi)部和外部環(huán)境產(chǎn)生較大溫差，致使大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。一旦大體積混凝土出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，將會導(dǎo)致其使用壽命大大縮短，并且在修復(fù)過程中需要投入大量的時間和資金，傳統(tǒng)的施工工程監(jiān)測方法面臨著無法降低大體積混凝土開裂問題的困境[1]。相關(guān)學(xué)者針對大跨徑橋梁承臺結(jié)構(gòu)尺寸大，單次澆注混凝土方量大，為典型的大體積混凝土結(jié)構(gòu)，施工中溫度裂縫的產(chǎn)生將危害橋梁結(jié)構(gòu)安全及耐久性的問題，提出以清云高速公路西江特大橋2 個主墩承臺施工為依托，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，針對大體積混凝土特征,對承臺混凝土施工采用全過程溫控，確保大體積混凝土不產(chǎn)生溫度裂縫，保證了承臺施工質(zhì)量，為類似項(xiàng)目提供參考依據(jù)。從整體上來看，相關(guān)學(xué)者的研究主要針對大體積混凝土的結(jié)構(gòu)、施工過程和監(jiān)測方法等方面進(jìn)行科研探索，未深入監(jiān)測大體積混凝土施工工程全過程，且現(xiàn)有方法監(jiān)測精度較低。為此提出了大體積混凝土施工工程全過程監(jiān)測方法，為提高混凝土施工工程監(jiān)測精度提供參考。

1 設(shè)計大體積混凝土施工工程全過程監(jiān)測方法

1.1 選擇大體積混凝土原材料

大體積混凝土的原材料選擇影響著大體積混凝土在施工過程中的使用壽命和開裂程度。因此，在大體積混凝土施工過程中，原材料的選擇是十分重要的。由于礦物成分的不同，對混合材料的摻雜也不同，水泥作為主要材料，優(yōu)先選擇水化熱較低且穩(wěn)定性較高的中熱硅酸鹽水泥或者低熱礦渣水泥[2-3]。除了主要材料水泥的選擇之外，還有摻合料的選擇，粉煤灰和礦粉是比較常見的摻合料，將礦物摻合料磨成細(xì)粉，減少水泥量的使用，能在一定程度上延長混凝土的凝結(jié)時間，并且降低水泥初期的水化熱[4-5]。粉煤灰作為摻合料還能在一定程度上抑制混凝土的骨料反應(yīng)，減少裂縫的發(fā)生。

1.2 制定工程配比方案

根據(jù)建筑工程的大體積混凝土的要求，充分考慮大體積混凝土的工作性能和穩(wěn)定性等因素按照相應(yīng)的耐久度、強(qiáng)度、以及穩(wěn)定性的先后順序，制定混凝土工程的配比方案[6]。在符合設(shè)計強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，盡量減少水泥的使用量，摻加一定量的粉煤灰，摻入具有緩凝作用的減水劑，將水灰比控制在0.37 以內(nèi)，材料坍落度范圍為180～230mm，凝結(jié)時間為28～34h。混凝土配合比參數(shù)表1 所示。

表1 大體積混凝土配比參數(shù)（kg/m3）

在正式施工前，先進(jìn)行大體積混凝土試配，采取與正式施工時同樣的材料和一致的配比參數(shù)進(jìn)行施工條件設(shè)定，記錄大體積混凝土坍落度為：

1#大體積混凝土，高度＜28m，坍落度為110～130mm；2#大體積混凝土，高度25～65m，坍落度為130～145mm；3#大體積混凝土，高度65～80m，坍落度為145～160mm；4#大體積混凝土，高度80～100m，坍落度為160～190mm；5# 大體積混凝土，高度100～120m，坍落度為100～120mm；6# 大體積混凝土，高度125～140m，坍落度為135～150mm；7# 大體積混凝土，高度145～160m，坍落度為115～125mm；8# 大體積混凝土，高度160～170m，坍落度為140～155mm。由表1 數(shù)據(jù)和大體積混凝土坍落度結(jié)果可知，序號1、5、7 的坍落度損失較小，因此參照其配比方案制定最終施工方案。

1.3 提取施工工藝

在進(jìn)行大體積混凝土施工工程進(jìn)行土方承臺胎膜制作時，通常使用水泥砂漿覆蓋住胎膜表面，經(jīng)過若干小時能夠承重人工作業(yè)時，再及時清理胎膜殘留物。在成型的胎膜表面進(jìn)行工業(yè)防水處理，建筑40cm 左右的水泥護(hù)臺，根據(jù)實(shí)際施工環(huán)境的標(biāo)高對齊墨線[7]。在大體積混凝土中將鋼筋綁緊，在施工前設(shè)置好厚度不小于120mm 的砼墊層，施工模板搭建完成，并且胎膜施工完畢，重復(fù)澆灌混凝土的步驟，待養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)后，再拆除模板進(jìn)行后續(xù)施工步驟。建筑工程的承臺鋼筋需要按照統(tǒng)一的設(shè)計圖將各個部件分別設(shè)計，各個零部件之間可看作獨(dú)立的整體，并且存放鋼筋的鋼筋籠在吊放組裝之前，要先清坑，清坑工作完成后，再進(jìn)行混凝土運(yùn)輸工作。與此同時，在鋼筋搬入承臺坑的過程中，要保證鋼筋重量在鋼筋籠的承重范圍之內(nèi)，不能強(qiáng)行入坑導(dǎo)致鋼筋籠的損壞或者變形[8]。工程樁的縱向埋入鋼筋長度要不小于50cm，鋼筋籠外側(cè)在間隔2.5m 處設(shè)置厚度為70mm 毫米的墊塊，起到定位作用。鋼筋籠安裝完成后還需要再次清理，保證大體積混凝土的施工工藝不受影響。在大體積混凝土施工過程中，保證混凝土的澆灌按照連續(xù)、勻速、符合施工作業(yè)規(guī)律。

1.4 監(jiān)測施工全過程

根據(jù)大體積混凝土施工工程的方案，對施工全過程進(jìn)行監(jiān)測。大體積混凝土在施工過程中，需要實(shí)時獲取混凝土的內(nèi)外結(jié)構(gòu)溫度以及天氣溫度和大氣濕度等條件[9]。由于大體積混凝土的體積較大，各個監(jiān)測點(diǎn)之間的間隔距離也比較大，結(jié)合施工材料的自身特征，大體積混凝土在施工期間需要以無線傳輸?shù)姆绞綄?shí)時傳輸溫度數(shù)據(jù)。復(fù)雜的施工環(huán)境導(dǎo)致無線傳感器受影響較大，對監(jiān)測傳感器性能要求比較高[10]。大體積混凝土監(jiān)測周期長、實(shí)時性要求高，即便是溫度異常的夜間還是雨天，都要保證對大體積混凝土施工工程進(jìn)行全天候監(jiān)測并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整施工方案。

2 實(shí)驗(yàn)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

表2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比表

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備搭載Y 型感溫線，型號為JMZQ-202X 的智能工程監(jiān)測傳感器，監(jiān)測精度可達(dá)0.001%，絕緣電阻為920M，滿足大體積混凝土施工全過程監(jiān)測條件。選取三種傳統(tǒng)監(jiān)測方法與文章監(jiān)測方法同時進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對大體積混凝土的施工全過程進(jìn)行監(jiān)測。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，分別測試四種方法監(jiān)測大體積混凝土施工全過程的精度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，文中監(jiān)測方法比傳統(tǒng)檢測方法的精確度提高了3.186%～11.954%不等，證明文中監(jiān)測方法更加有效。

3 結(jié)論

本文通過對大體積混凝土施工工程全過程檢測方法進(jìn)行研究，設(shè)計出一種新的施工全過程監(jiān)測方法，為大體積混凝土工程發(fā)展提供了新的思路, 為學(xué)術(shù)界開展混凝土工程相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了理論參考。由于研究條件有限，收集的施工條件信息還不夠全面，未來將不斷完善。