大體積混凝土冬季施工質(zhì)量的控制

1、南京市建設(shè)工程施工學(xué)術(shù)論文大體積混凝土冬季施工質(zhì)量控制技術(shù)羅時(shí)勇1 石陳誠(chéng)1 姜國(guó)慶1（南京建工集團(tuán)，南京）摘 要:大體積混凝土在冬季施工中如何進(jìn)行有效的質(zhì)量控制一直是施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。結(jié)合工程實(shí)際介紹了基礎(chǔ)底板大體積混凝土冬季施工如何從原材料選擇、施工組織、溫度控制等方面制定措施控制混凝溫度裂縫、保障大體積混凝土冬季施工質(zhì)量。關(guān)鍵詞：大體積混凝土 冬季施工 溫度裂縫 塑形收縮大體積混凝土是指結(jié)構(gòu)物最小幾何尺寸在1m以上，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。具有水化熱高、收縮量大、易開(kāi)裂、沉降大等特點(diǎn)，尤其是冬季施工時(shí)開(kāi)裂等質(zhì)量問(wèn)題表現(xiàn)尤為顯著。大體積

2、混凝土開(kāi)裂的問(wèn)題是建筑施工中一個(gè)普遍性的技術(shù)問(wèn)題，裂縫一旦形成，特別是基礎(chǔ)貫穿裂縫出現(xiàn)在重要的結(jié)構(gòu)部位，危害極大，它會(huì)降低結(jié)構(gòu)的耐久性，削弱構(gòu)件的承載力，同時(shí)可能會(huì)危害到建筑物的安全使用1。因此選擇合適的原材料、采取合理的施工方法、做好溫控措施，保證大體積混凝土冬季施工質(zhì)量十分重要。1工程概況本文以東南大學(xué)土木交通科研教學(xué)樓工程為實(shí)例，介紹了大體積混凝土基礎(chǔ)底板冬季施工技術(shù)措施。本工程結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，各方對(duì)質(zhì)量關(guān)注度較高。底板澆筑厚度1.8m，部分厚度3m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，局部C40，抗?jié)B要求P6，局部P8，一次性澆筑方量2730m3，屬于大體積混凝土；施工時(shí)間2015-02-05到201

3、2-02-06，室外自然氣溫-39，屬于冬季施工。因此控制溫度收縮裂縫是本工程的重點(diǎn)及難點(diǎn)，此外，控制混凝土塑形收縮、沉降以及澆筑質(zhì)量的均勻性也是質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。2大體積混凝土質(zhì)量通病及原因分析建筑物地下埋置深度隨著建筑物高度增長(zhǎng)而逐漸加厚，隨之帶來(lái)的混凝土水化熱集聚2、均勻性變差，引起基礎(chǔ)大面積裂縫及其它形式質(zhì)量問(wèn)題。大體積混凝土常見(jiàn)質(zhì)量缺陷如表1所示。表1 大體積混凝土常見(jiàn)質(zhì)量缺陷序號(hào)質(zhì)量通病名稱(chēng)頻數(shù)頻率/%1混凝土出現(xiàn)可見(jiàn)裂縫41412混凝土表面平整度不合格26263蜂窩14144疏松995截面尺寸556其它44從質(zhì)量缺陷統(tǒng)計(jì)表中可以發(fā)現(xiàn)，可見(jiàn)裂縫約占大體積混凝土質(zhì)量缺陷的一半左右，

4、而其中溫度裂縫則是大體積混凝土裂縫主要形式，在冬季施工時(shí)表現(xiàn)尤為明顯。這是由于內(nèi)外溫差導(dǎo)致的溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度或是因溫度、收縮、沉降等變形超過(guò)混凝土極限拉伸所導(dǎo)致3。另外，塑形收縮也是導(dǎo)致大體積混凝土裂縫的重要原因，主要原因在于材料選擇、保濕養(yǎng)護(hù)等工作不到位4。蜂窩、疏松等質(zhì)量缺陷主要是因施工、振搗等工序欠妥當(dāng)造成。因此本文將從設(shè)計(jì)、選材、施工、養(yǎng)護(hù)等方面控制冬季大體積混凝土溫度、保證施工質(zhì)量。3大體積混凝土冬季施工質(zhì)量控制技術(shù)通過(guò)以上分析，施工單位在了解大體積混凝土冬季施工質(zhì)量通病及原因的同時(shí)，必須采取有效的質(zhì)量控制措施，才能有效預(yù)防大體積混凝土冬季施工常見(jiàn)病害，保證施工質(zhì)量。3.1

5、 原材料選擇及配合比設(shè)計(jì)大體積混凝土的配合比應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況并經(jīng)試驗(yàn)確定，在滿(mǎn)足泵送及混凝土強(qiáng)度的條件下減小砂率，以降低單位體積混凝土膠凝材料用量?？刂朴盟?，避免盲目追求過(guò)大流動(dòng)性、增加開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。在采用中、低水化熱水泥的基礎(chǔ)上，通過(guò)摻加粉煤灰、礦渣粉均可大幅減少水泥用量，有效降低水化熱，從而對(duì)裂縫起到一定的控制作用。本工程所用混凝土采用級(jí)粉煤灰和S95礦渣粉的雙摻技術(shù)，及PO 42.5水泥有效減少了大體積混凝土澆筑內(nèi)部溫升。同時(shí)，骨料選擇了含泥量低、級(jí)配合理的砂石，提高了混凝土的抗拉性能。根據(jù)混凝土的使用性能采用緩凝型高效減水劑，降低早期水化熱、降低拌和用水量及塑性收縮，并有效解決了混凝土硬化

6、后色澤偏紅或不均勻等現(xiàn)象。同時(shí)兼顧泵送性能及控制膠凝材料的原則，砂率定為40%。實(shí)際坍落度控制在160mm180mm左右。3.2 施工技術(shù)管理在本工程中采用了跳倉(cāng)法5，其原理與后澆帶的原理相同，是后澆帶的進(jìn)一步發(fā)展，充分利用抗與放特性原理，采用跳棋的模式，隔一段澆一段， 免去后澆帶法后續(xù)施工的不便。在表面或孔洞附近等薄弱位置配置了適當(dāng)?shù)臏囟蠕摻钜杂脕?lái)防止一些淺層裂縫。此外，根據(jù)平面建筑的布置，在基礎(chǔ)上設(shè)置滑動(dòng)層，降低對(duì)結(jié)構(gòu)的約束，從而降低由于溫度產(chǎn)生的應(yīng)力。 在施工技術(shù)管理上，例如對(duì)于混凝土的振搗通過(guò)管理，使振搗達(dá)到好的效果，則可避免在這方面原因下常出現(xiàn)的離析現(xiàn)象，保證混凝土質(zhì)量均勻，從而防止

7、因水泥集中而造成的局部溫度裂縫。在冬季施工時(shí)避開(kāi)冬季最低溫度時(shí)施工，澆筑施工過(guò)程中應(yīng)注意保溫保濕等。具體措施有：澆筑過(guò)程中嚴(yán)禁加水、一氣呵成，現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)人負(fù)責(zé)調(diào)度，澆筑間歇不超過(guò)30min，防止施工冷縫出現(xiàn)，按照先深后淺順序，采用“斜面分層、一次到底、梯級(jí)澆筑、逐漸倒退”的方式組織施工，其中分層厚度不超過(guò)400mm，運(yùn)輸、澆筑及間歇的全部時(shí)間不得超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間。在混凝土自由落差大于2m時(shí)，采用木制串桶下滑，以避免離析及骨料沉降。底板混凝土振搗采用插入式振搗棒振搗，振搗時(shí)在混凝土下料口坡頂處、中間位置及坡腳處各設(shè)1根振動(dòng)棒，隨混凝土澆筑方向振搗，間距控制不超過(guò)振動(dòng)棒作用半徑的1. 5倍，基本在

8、300mm左右，逐層下料逐層振搗；振點(diǎn)排列均采用行列式排列，做到快插慢拔，呈“交錯(cuò)式”次序移動(dòng)，盡量避免碰撞鋼筋、模板、預(yù)埋管件等，防止移位變形；振搗上層混凝土?xí)r插入下層混凝土面10cm，要掌握好振搗時(shí)間，過(guò)短不能振實(shí)，過(guò)長(zhǎng)可能引起混凝土的離析，振搗保持在20s30s之間，高頻不少于10s。視混凝土表面呈水平，不再顯著下沉，不再出現(xiàn)氣泡，表面泛出灰漿時(shí)為準(zhǔn)。大體積混凝土抹面處理要求在混凝土覆蓋養(yǎng)護(hù)開(kāi)始之前，為避免混凝土澆筑后裸露表面產(chǎn)生塑性收縮裂縫，在初凝、終凝前進(jìn)行抹面處理是非常關(guān)鍵的，而對(duì)于大體積混凝土由于更易產(chǎn)生表面收縮裂縫，所以抹面次數(shù)在常規(guī)要求的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加。本工程在混凝土澆筑完畢

9、后使用刮杠刮平，泌水得到及時(shí)排除，在表面泌水處理完畢后，經(jīng)刮杠刮平后用木模壓實(shí)。當(dāng)混凝土表面用手按有明顯印痕但下沉量不大時(shí)進(jìn)行二次搓毛、壓實(shí)，將混凝土內(nèi)部漿液擠壓出來(lái)，用于表面混凝土濕潤(rùn)抹壓。4大體積混凝土溫度控制措施4.1 測(cè)溫點(diǎn)溫度布設(shè)測(cè)溫點(diǎn)平面布置按澆筑前后順序及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在不同區(qū)域布置測(cè)溫點(diǎn)，如圖1所示，圖中三角形為測(cè)溫點(diǎn)，共15處。在混凝土澆筑前，將下端封閉的測(cè)溫套管固定在測(cè)溫點(diǎn)平面位置上，并在套管的不同高度放置測(cè)量元件，監(jiān)控大體積混凝土的內(nèi)部溫度變化規(guī)律，能及時(shí)地指揮后續(xù)施工和養(yǎng)護(hù)工作，確保大體積混凝土施工養(yǎng)護(hù)工作的安全性和有效性。圖1 混凝土測(cè)溫管布設(shè)示意圖4.1 混凝土養(yǎng)護(hù)、測(cè)溫

10、及溫控本項(xiàng)目在混凝土抹面壓實(shí)結(jié)束后從下至上分別覆蓋薄膜一道、麻袋或保暖被輔助稻草覆蓋及覆蓋密封塑料布一道，其中1m板厚理論覆蓋保溫厚度為3cm，1.8m板厚覆蓋保溫厚度為5cm，3m板厚覆蓋保溫厚度為8cm?；炷帘耩B(yǎng)護(hù)工作與保溫覆蓋措施同時(shí)進(jìn)行，混凝土養(yǎng)護(hù)不低于14d，基礎(chǔ)模板在混凝土溫度上升階段不得拆除，模板的拆除在等到混凝土溫度下降到與室外溫差相差不到10時(shí)進(jìn)行。大體積混凝土澆筑后的1d2d，由于水化熱的作用混凝土處在溫升階段，在4d6d內(nèi)部溫度達(dá)到極大值。在冬季施工養(yǎng)護(hù)時(shí)在表層覆蓋的薄膜，提供必要的養(yǎng)護(hù)濕度，一方面混凝土需要水化熱提供的溫升來(lái)實(shí)現(xiàn)混凝土的自養(yǎng)護(hù)，另一方面需要保證混凝土

11、內(nèi)外溫差不超過(guò)25，因此，需要把握好保溫與散熱的矛盾關(guān)系，掌握實(shí)時(shí)測(cè)溫信息以調(diào)整養(yǎng)護(hù)條件。在混凝土溫度上升階段（前3d）每2h測(cè)一次，溫度下降階段（4d7d）每4h測(cè)一次，后一周每6h測(cè)一次，同時(shí)測(cè)大氣溫度，做好測(cè)溫記錄。當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度與外界氣溫之差連續(xù)24h小于25時(shí)可每天測(cè)一次。測(cè)溫延續(xù)時(shí)間不宜小于15d，取不同底板厚度的混凝土中心溫度及里表溫差記錄如圖2和圖3所示，其中1.8m、3.0m厚底板中心混凝土溫度最高值分別為58、64，最大溫差都在25以下。另外需要實(shí)時(shí)關(guān)注天氣變化，一旦氣溫驟變或下雨下雪，迅速采取相應(yīng)措施防止凍害及溫度收縮裂縫的發(fā)生。 圖2 1.8m厚底板中心溫度及里表溫差

12、變化趨勢(shì) 圖3 3.0m厚底板中心溫度及里表溫差變化趨勢(shì)5 結(jié)論該工程根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)溫情況，及時(shí)調(diào)整了混凝土養(yǎng)護(hù)方案，散熱降溫效果滿(mǎn)足國(guó)家有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求。各測(cè)試點(diǎn)升溫、降溫變化較為均勻，未出現(xiàn)明顯可見(jiàn)裂縫。（2）施工養(yǎng)護(hù)中采用塑料薄膜、麻袋及稻草相結(jié)合的保溫保濕措施，有效防止過(guò)大溫差的產(chǎn)生，保證了冬季混凝土養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量。（3） 粉煤灰、礦粉的雙摻技術(shù)以及緩凝型減水劑的合理運(yùn)用有效延緩了放熱高峰期的到來(lái)，原材料優(yōu)選措施優(yōu)化了配合比、提高了混凝土抵抗溫度變形及塑性收縮的能力，二者綜合運(yùn)用對(duì)于抑制冬季大體積混凝土裂縫效果較為明顯。（4） 選擇合理的施工工藝，優(yōu)化施工方案，對(duì)于保證大體積混凝土冬季施工質(zhì)量十分重要，經(jīng)專(zhuān)家驗(yàn)收評(píng)估，整個(gè)混凝土基礎(chǔ)底板未出現(xiàn)可見(jiàn)裂縫、蜂窩、麻面、酥松、表面不平整質(zhì)量問(wèn)題，達(dá)到預(yù)期效果。參考文獻(xiàn)1 王鐵夢(mèng).