大體積混凝土冬期施工技術思考分析

文／王林林、胡東宇、賀海強、張振興 北京建工恒均工程檢測有限公司 北京 100000

1、引言

大體積混凝土冬期施工技術研究，是打破混凝土冬期施工困境的關鍵措施。冬期因為氣溫、環境等的變化，混凝土施工不利因素增多，因此對混凝土施工質量的影響更大。但是在現代化建設與城市發展背景下，建筑工程項目增多，建筑施工壓力大，為了提升自身在建筑市場中的競爭優勢，必須從多方面取得建筑施工更多的突破，及時將建筑施工技術創新，完善建筑施工流程，克服建筑施工困難。冬期施工對于所有建筑施工企業來講施工難度都比較高，基于此，加大對大體積混凝土冬期施工技術的研究力度，改善冬期施工的不足，通過特殊的防護與技術處理，保證冬期施工質量，從而為建筑企業的健康發展與市場競爭提供更多有利條件。

2、工程項目概況

此次研究主要針對天津中醫藥大學第二附屬醫院中醫藥傳承創新工程展開。該工程項目位于天津市河北區增產道69 號。根據醫院建設需求規劃，工程總建筑面積為4.2萬m2。分別涉及到地上建筑與地下建筑，其中地上建筑面積為3.2 萬m2，地下建筑面積為1 萬m2。最大基坑深度12米，該工程屬于是天津市重點民生工程。工程包括中醫臨床傳承和研究基地中心，同時將中醫院傳承工作室規模與內涵建設，對實驗中心進一步搭建完善，增加專科實驗室與生物樣本庫。施工量比較大，建筑結構多元化，建筑施工技術以及施工操作復雜，要求標準高。

3、大體積混凝土冬期施工準備工作

3.1 施工準備

冬期施工因為溫度的影響，為施工工作開展帶來很多不便。嚴格按照大體積混凝土冬期施工指導規范，制定科學合理的施工方案，管理人員、監理人員等對其綜合審查，待達到規定標準后，簽訂施工指導書，著手進行施工準備工作[1]。根據施工方案對崗位進行劃分，堅持做到責任到人。組織施工人員參與施工操作與安全培訓，在此基礎上及時完成技術交底工作，并簽字留檔[2]。

制定施工測溫計劃，實時了解外界氣溫變化，同時還要對砂石、施工材料溫度及時掌握，尤其是混凝土攪拌過程中的溫度與出罐溫度變化。還要注意大體積混凝土的入模溫度，時刻關注養護溫度變化[3]。在此基礎上，明確大體積混凝土冬期施工期間，防裂、防凍處理原則，主要包括以下幾點：

（1）混凝土材料中不允許出現凍塊，時刻檢查混凝土材料狀態。拌和物的溫度及時測量，施工全程混凝土材料都不能有凍結現象[4]。

（2）嚴格控制混凝土受凍情況，尤其是臨界強度點到達之前如果受凍，必然會影響到內部結構，造成混凝土強度下降。

（3）內外溫度必須控制在規定數值以內，及時預防大體積混凝土裂縫，將混凝土結構受影響風險降到最低。

3.2 物資與設備準備

（1）物資方面的儲備

物資部要做好物資儲備，砂、石料、防凍型外加劑的儲備，保證冬施生產使用，更要與供應商協商控制好砂、石的含水率、含泥量，以防砂、石結冰。做好冬期生產施工燃料的采購工作。做好混凝土攪拌車等相關車輛防凍液的采購，必要時準備-20℃的防凍液。做好冬施用生產器材、保溫必需品以及勞保用品的采購工作，保證冬施生產使用。

（2）設備方面的準備

設備部門冬施前要聯系好對鍋爐的檢測，做好供熱（汽）管線及原材料加熱裝置的檢修工作，確保鍋爐及管線的安全正常運轉。同時做好攪拌機組、生產車間及相關設備的保溫工作，液體外加劑要有保溫加熱裝置。設備部門要做好冬施測溫器具的檢測工作，保證正常使用。生產部要檢查攪拌車保溫套的配備情況，及防凍液的更換情況。對生產工藝中受環境溫度影響的車間、原材、流程環節采取適當的保溫、供暖工作，確保生產正常、產品質量穩定。冬施前要對使用鍋爐進行試運行檢查，溫度控制表要提前進行檢測，鍋爐工需培訓上崗。

4、大體積混凝土施工材料選擇與處理

4.1 水泥

水泥以粉煤灰硅酸鹽水泥為主，但是因為工程需求量大，因此還需要添加普通硅酸鹽水泥，以粉煤灰將水化熱降低。表1為水泥物理-力學性能參數。

表1 水泥物理-力學性能參數

4.2 細骨料

選擇高強度、低含泥、低堿活性的曲陽達銘中砂，細度模數控制在2.4-2.7 之間。

4.3 粗集料

大體積混凝土選用5~25mm 連續級配淶水順合碎石，均為低堿活性。根據JGJ 52-2006 檢驗，碎石性能達標。

4.4 礦物摻合料

① 粉煤灰：選用天津國華盤山發電廠生產的F 類II 級粉煤灰，符合國家現行標準《用于水泥的和混凝土的粉煤灰》（GB1596-2017）的規定，主要性能指標見表2。

表2 粉煤灰性能指標

② 礦渣粉：選用三河天龍新型建材有限公司生產的S95 級粒化高爐礦渣粉，符合國家現行標準《用于水泥和混凝土的粒化高爐礦渣粉》（GB/T18046-2017）的規定。

4.5 混凝土外加劑

經試驗比較，選用北京建筑工程研究院生產的AN4000 聚羧酸系高性能減水劑（標準型）。其主要技術性能指標見表3。

表3 聚羧酸高效減水劑（標準型）性能指標

4.6 水生活飲用水

符合行業標準《混凝土用水標準》（JGJ63-2006）的規定。

5、大體積混凝土冬期施工技術應用

5.1 科學選擇混凝土出機溫度

大體積混凝土冬期施工，材料準備并充分攪拌后，澆筑溫度與出機溫度的控制非常關鍵。震搗過程中，提前對澆筑溫度進行測量，按要求入模溫度必須≥5℃。因為大體積混凝土冬期施工，不僅需要保證施工順利進行，還要從防凍與防裂方面出發，受到體積面積的影響，澆筑溫度下降非常快，因此表面溫度的控制難度大。但是受到水泥水化熱的影響，內部溫度卻持續上升，內外溫差的控制，主要集中在澆筑環節。全程實施保溫防護，澆筑溫度過高或者過低均會引發凍結或者開裂。及時對熱損失進行計算，從而掌握精準的拌和溫度與出機溫度。

拌和溫度計算如下：

式中：W－混凝土組成材料重量（kg）；

C－混凝土組成材料比熱（J/kg·K）；

T1－混凝土組成材料溫度（℃）。

出機溫度計算如下：

表面溫度計算：

式中：K：折減系數，K 取0.666；

λ：混凝土導熱系數（w/m·k），λ 取2.33；

混凝土計算厚度：H =h+2h’=1.6 ＋2×0.40=2.4m；

混凝土中心最高溫度與表面溫度之差

Tmax－Tb(t)=50.53-41.41℃=9.12℃＜25℃

混凝土表面溫度與大氣平均溫度之差：

Tb(τ)－Tq=41.41－30=11.41℃＜20℃

5.2 澆筑施工基礎預熱

混凝土澆筑施工之前，需要及時對各種組件以及冷壁進行預熱。具體涉及到預埋鐵件、混凝土預制模板以及冷壁等。其中的冰、霜凍等主要利用蒸汽進行清除，并且逐漸將表面溫度提高。根據冷壁內部溫度情況確定是否需要預熱。預熱的時間必須參考溫度計算，有效的預熱，保證混凝土臨街強度到達之前不會出現凍結現象。

5.3 原材料的加熱處理

原材料加熱處理是混凝土施工的重要環節。結合施工現場氣溫條件，若氣溫≥-1℃，則原材料加熱以拌和水方式為主，觀察加熱溫度變化，以出機溫度數值為準。當然加熱期間，水溫的控制非常重要，按要求必須≤60℃。若氣溫＜-1℃，則提前將細骨料加熱，隨后對粗骨料加熱，粗骨料加熱達到冰雪融化為止。砂石料加熱在處理中，注意干燥情況，為了防止出現過熱現象，溫度控制到≤75℃。

5.4 材料運輸中的保溫處理

混凝土材料運輸期間，項目積極采用全球定位技術，全程觀察材料運輸情況，同時對斷車以及壓車等情況有效預防。規劃好運輸路線，以最短周期完成運輸則工作，從而規避混凝土離析或者分層情況。基本運輸路線之外，還要規劃備用路線，以免運輸過程中出現堵塞或者其他情況能夠及時應變。混凝土運輸時間一定要適當縮短，同時結合運輸時間以及施工現場的澆筑速度，保證混凝土材料及時運輸到施工現場。

5.5 澆筑、振搗施工技術

大體積混凝土澆筑與振搗是施工的關鍵環節，必須加大對施工細節的處理，以此保證大體積混凝土施工質量。首先澆筑施工中，受到大體積混凝土施工結構與施工材料流動性的影響，此次施工選擇“分段定點”澆筑方法。逐層完成混凝土澆筑，借助施工中的自然坡度，推進混凝土澆筑。嚴格控制澆筑面，避免留下施工縫，影響到結構整體的穩固性。其次振搗施工處理，正常振搗操作中一定要對混凝土接茬位置特別處理，振搗棒的插入深度需≥50mm，同時按照“快插慢拔”施工原則，及時將上下層接茬位置消除。待初次振搗結束，及時封閉振搗空穴，待再次振搗施工期間，將粗骨料空隙或者鋼筋空隙等有效消除，從而保證大體積混凝土振搗施工密實性，有效預防混凝土裂縫。兩次混凝土振搗施工結束，將混凝土拌合物再次進行液化處理，將配料所造成的水膜等消除。打散水泥中未水化顆粒，并且將砂漿、水等重新攪拌，這樣就可以保證混凝土拌和料水化更充分，以此將大體積混凝土的強度提高，同時還能夠對滲水通道有效預防，及時排除混凝土施工中的氣泡，以此提高大體積混凝土施工質量。

5.6 混凝土施工裂縫的預防

混凝土結構施工中，裂縫是最常見問題。為了有效預防裂縫，必須對結構形式科學選擇。綜合澆筑快、溫度應力之間的關系，過大的澆筑快會導致溫度應力明顯增加，從而增加混凝土結構裂縫風險。這種情況下，就需要采取分縫分塊的方式，嚴格控制澆筑快平面尺寸，降低裂縫風險。此外材料的選擇以及配合比的設計等，都會直接影響到混凝土施工質量。水泥、粉煤灰等嚴格按照施工標準選擇，精準計算混凝土配合比，保證混凝土拌和料的質量。加大溫差控制力度，尤其是出機溫度與表面溫度，協調好內外溫差變化，勻速完成混凝土澆筑，將拌和料暴露時間科學控制。定期對混凝土結構養護處理，施工操作有序完成的同時，以表面保溫法、主動加熱法、暖棚法等，保證混凝土施工的溫度需求。

結束語：

綜上所述，大體積混凝土施工中，因為施工結構復雜，施工面積大，所以混凝土施工技術的應用至關重要。通過對項目情況的了解，科學選擇混凝土原材料，保證材料性能的同時，制定完善的溫度控制計劃。結合冬期施工特殊要求，逐步完成混凝土施工，保證大體積混凝土冬期施工質量。