大體積混凝土工程管理要點分析

蘇錫謙

（東莞市新建混凝土有限公司，廣東 東莞 523000）

隨著高樓越來越高，地下室越來越深，地基也越來越厚。在高層建筑中，以地基為主體，對整體的要求較高，通常采用一次整體澆筑。這種澆筑方式對于大體積混凝土工程而言，難度進一步增加，同時其質量和施工進度也很難得到有效控制[1]。因此，針對這一問題，為提高大體積混凝土工程施工質量，并確保能夠在預期進度要求范圍內完成整個施工任務，下述將以某大體積混凝土工程項目為例，開展對其管理要點的分析研究。

1 大體積混凝土工程概況

所選擇的大體積混凝土工程項目是集商業、辦公、公寓于一體的大型綜合性建筑。整個大樓包括四層商業裙房、一層架空花園、兩座26層的塔樓，共5310m2，總建筑面積49110m2，商業層8600m2，公寓34674m2，地下室5840m2，建筑高度99.4m，主體是31層公寓、商鋪、辦公樓等。1～4層是商業裙房，5層是屋頂花園（帶游泳池），大樓是寫字樓和公寓，屋頂花園、觀景臺、休閑娛樂場地。主建筑為Z字形，以兩個地塊的中軸線為邊界，以對稱的錯位方式相連。工程主體以預應力管樁為主，樁長20m。該項目的持力層為強風化花崗巖[2]。該工程由兩個地下室組成，地下二層是設備間，地面面積：東西長60m，南北寬30m。地下一層是在二層的基礎上擴建的，一部分是停車場，一部分是人防工程，采用了平戰結合的形式。本項目采用框支剪力墻結構體系，抗震等級二級，抗震設防烈度7度。

2 大體積混凝土工程管理要點

2.1 原材料質量管理

對混凝土工程管理工作的實施可從下述兩個方面入手。

2.1.1 水泥與水膠比質量管理

水泥材料是混凝土工程施工中的主要材料，不同型號的水泥其性能也是不同的，如果選擇不當，極有可能造成水泥材料中的堿性物質與骨料在發生混合后出現某種反應，此種反應會增加混凝土結構的裂縫風險，從而對制備的混凝土材料造成質量方面的負面影響[3]。因此，應根據工程的具體特征及施工環境參數選擇適當的水泥。

通常情況下，混凝土結構的強度與其水膠比含量具有較為直接的聯系，也可以認為其強度與抗壓、承載性能是由水膠比決定的。在水膠比一致的情況下，其承載性能與其強度兩者之間存在正比例關系。根據相關的理論計算，只要保持0.23左右的水膠比，就能滿足水泥的水化要求，但在綜合考慮到施工中的水分蒸發、流失等各種因素后，水膠比必須適當調整。

在工程施工中，通過反復的實驗，綜合考慮了本地溫度和混凝土的溫度和水分需求，掌握混凝土的水膠比例。確保所得到的數值可以滿足工程施工質量要求后，水泥將在施工中發生水化反應，而等到水化作用徹底完成，水泥中就會有大量的水分殘留下來[4]。如果是在冬天，或者是在寒冷的天氣里，那么很容易就會發生內部開裂，從而影響到混凝土本身的強度。但當含水量不夠時，水泥的含水量就會下降，混凝土的流動性也會隨之下降，不能均勻地攪拌，造成空隙，同時也會對混凝土的強度造成不利影響。混凝土本體結構的強度及其水膠比之間的關系如圖1所示。

圖1 混凝土本體結構的強度及其水膠比之間的關系

圖中W-混凝土本體結構中的水分含量，kg/m3；C-混凝土本體結構中的水泥含量，kg/m3。

創建用于計算混凝土本體結構的強度公式，見式（1）和式（2）。

式中fcu-混凝土本體結構構成材料在28d時的抗壓強度；

αa-回歸系數1；

fce-水泥材料在28d時的強度數值。

式中γc-富余系數；

g-水泥強度等級。

2.1.2 水分質量管理

影響混凝土強度的主要原因是水本身的形態變化，此外，各種礦物質的存在也會在一定程度上腐蝕水泥。因此，在混凝土攪拌作業前，必須根據混凝土攪拌水的礦物成分，結合相關的標準和技術要求，選用適當的水源。

2.2 模板施工工序管理

模板占總成本的20%～30%，占總工作量的30%～40%，占總工期的50%，模板的設計直接關系到施工方式、設備、材料選擇、工期和成本[5]。模板體系主要由模板、支架和緊固件構成，模板施工的標準工藝流程如圖2所示。

圖2 模板施工的標準工藝流程

為滿足大體積混凝土工程施工中模板分部工程的管理，應從下述三方面進行模板施工工序管理。

（1）模板安裝與加固：施工中，必須嚴格按照圖紙進行模板幾何尺寸的設計，設計中由兩端逐漸過渡到中間，并在模板中間留有孔洞，注意梁和柱兩者之間不能有任何空隙，梁底、梁幫也要保證拉平整直，直到驗收合格，方能鋪上平板。

（2）平板鋪設與加固：在此步驟中，應特別指出，平板支承應采用加強雙扣式支撐，其水平間隔應小于800mm。鋪設完成后，高度差應該小于5mm。

（3）拆除模板：完成施工后，通過專業機構的質量檢驗，并且確保混凝土的強度滿足所需的強度后，可以將模板拆除[6]。在此期間，嚴禁對混凝土制品進行任何的破壞，如果建筑樓層過高，必須保證模板的穩定，以避免對模板損傷。全部完工后，要進行現場的清理，按照指定的位置進行材料的分類。

2.3 大體積混凝土泌水排除管理

由于混凝土表層泌水是一種較為常見的現象，為了提高混凝土工程在施工中的質量，使施工的成果可以滿足質量驗收標準與需求，需要根據作業面的具體情況與施工現場具體情況，進行混凝土表面的泌水清理。清理過程中，考慮到混凝土經過泵送達到作業面與施工現場，此時材料的水灰比較大，此種現象會增加混凝土的泌水現象。

因此，在進行混凝土襯砌時，應將其按一定的斜率進行施工，以保證較多的泌水順墊層斜坡進入周邊的排水溝，再經積水坑排出。

混凝土坡腳靠近后澆帶、頂端模板或基面標高時，需要攪拌器改變攪拌頭的澆筑力，也就是從頂部向下澆灌，在坡面上形成一個積水潭，并用軟管及時地排出最后的泌水。此步驟如圖3所示。

圖3 泌水處理

在經過振搗和粗集料的沉淀后，大體積混凝土的設計標高上通常會出現較厚的水泥層，如果不及時進行處理，很容易發生干縮開裂[7]。在實際施工中，要適當提升混凝土的完工面，然后刮掉表面的浮漿，以保證混凝土的完工面達到設計高度。在水泥初凝之前，先用鐵锨壓二次，然后用木刀搓平，壓實，三次成型，可有效預防水泥表面開裂[8]。

基于上述分析，從混凝土工程原材料、模板、泌水處理三個方面，完成對工程的質量管理。

3 工程管理效果分析

將上述覆蓋各個管理要點的管理方式作為新的工程管理方法，對上述工程項目進行管理。根據上述論述結合原材料質量管理，對該工程項目的配合比進行設置，見表1。

表1 大體積混凝土工程設計配合比

為驗證新管理方法管理有效性，本文以大體積混凝土在建筑施工中的施工質量為研究對象。對大體積混凝土在施工期間的內部溫度升高進行實時監控，若溫度能夠始終控制在要求范圍內，則說明管理方法有效。在對溫度測量點布設時，選擇具有代表性的、能夠反映大體積混凝土表面溫度的位置布置測點，并按照上部、中部和下部設置多個測點，實現全方面監測。在混凝土澆筑后的6h內，每2h進行一次溫升，每4h進行一次降溫，7d后每8h進行一次，通常為12d。根據溫度測量結果，在大范圍或局部區域的溫度變化超過250℃時，應及時采取保溫或散熱的措施，將溫度的變化控制在指定的溫度范圍。圖4為各個測點混凝土溫度變化曲線。

圖4 各個測點混凝土溫度變化曲線

圖4中A為上部測點、B為中部測點、C為下部測點。已知該工程項目要求混凝土表面的溫度在施工過程中以及后續建筑運行中不得超過80℃。從圖4可以看出，在任何位置上的溫度均控制在了規定范圍內。對監測結果進一步分析得出，混凝土各點的溫度峰值為74℃～77℃，混凝土澆筑后3d～5d。結果表明：在澆注后3d，混凝土中的水化熱釋放量最大；4d～5d以后，冷卻速率降低，同時溫度下降。通過對混凝土的總體溫度變化分析，發現各個測點的內外溫差均在25℃左右，降溫速度較慢且平穩，氣溫驟降不大于170℃。其內部溫度曲線沒有出現明顯的不正常跳動，符合大體積混凝土工程施工要求。

4 結語

結合上述研究，提出一種新的管理方法，該方法適用于對大體積混凝土工程的管理。通過研究得出以下結論。

（1）該項目采用了結構形式和適當的溫度控制措施，使該項目在施工中無須設置后澆帶，從而避免了后澆帶的一系列質量問題，并且縮短了工期。

（2）按照上述提出的大體積混凝土工程管理方法對該工程項目進行管理時，結合該項目的配合比設計，各廠家經過試驗，對其配合比進行了優化。由于在混合料中加入了40mm粗集料，與最大集料30mm的混凝土配合比進行了比較，可降低60kg單方水泥、60kg粉煤灰和1.16kg泵送劑。

（3）根據當時的市場行情，每立方米混凝土的成本支出與相似工程項目相比減少5.8元。此次澆筑混凝土，節約了2500×5.8=14500元材料費。整個工程采用大容積防水混凝土，每立方米混凝土造價下降5.8元，其經濟效益是非常可觀，進一步驗證性能的管理方法在實際應用中具備更理想的經濟效益。