大體積混凝土的澆筑與測溫、養(yǎng)護控制
0195建筑材料2021-07-18 12:02:44
本文通過對大體積混凝土整個施工過程的大體論述，并針對各個施工步驟提出了質量控制要點，希望能夠引起施工單位對大體積混凝土施工質量控制的重視，通過理論論證和憑借以往施工經(jīng)驗來提高施工質量。
近幾年來，大體積混凝土的使用在高層建筑基礎厚筏底板中較為常見，由于近幾年來中高層建筑使用大體積混凝土很普遍，因而施工單位大體積混凝土澆筑、測溫及養(yǎng)護手段也隨之完善，施工技術也較為成熟，隨著大體積混凝土施工技術的不斷完善、成熟，施工難度同時也在降低。
正是由于大體積混凝土的普遍常見，在這段時期，施工單位對大體積混凝土的施工重視程度降低，套用和單憑經(jīng)驗主義也較普遍，施工管理人員的質量控制意識松懈，放松了對大體積混凝土監(jiān)測、監(jiān)控工作，在大體積混凝土的澆筑、養(yǎng)護工作中，也較為隨意，沒有足夠的重視。因而，就大體積混凝土的施工，本文提出質量控制措施方法，希望對現(xiàn)場施工起到一定的指導作用，能夠引起對質量控制的重視。
一、大體積混凝土的定義
在確定什么情況屬大體積混凝土各國的標準大多不一，我國對大體積混凝土的定義為混凝土結構物實體最小尺寸等于或大于1m，或預計會因水化熱引起混凝土內外溫差過大而導致裂縫的混凝土，其他國家混凝土結構實體最小尺寸有的為大于或等于0.8m，有的為大于或等于1.2m，因各國大體積混凝土的定義不同，各國針對大體積混凝土的施工技術措施也就存在差異，從我國對大體積混凝土的定義來看，對混凝土的裂縫控制技術措施要求是相當嚴格的。
二、對混凝土配合比的控制
混凝土配合比的合理性不僅僅影響到混凝土自身強度要求，還會影響澆筑時的泵送要求、坍落度、和易性等，以及混凝土澆筑后的水化熱產(chǎn)生的多少，特別是大體積混凝土水化熱的控制將影響到混凝土的裂縫控制既而影響整個大體積混凝土的質量。
1、確定合理的水泥。在大體積混凝土中，混凝土溫度的升高主要因素是水泥產(chǎn)生的水化熱，因而，對大體積混凝土原材料水泥應該選用低水化熱和凝結時間較長的水泥，在昆明地區(qū)常使用的是礦渣硅酸鹽水泥，盡可能不用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，以減低水泥所產(chǎn)生的水化熱。如要采用高水化熱的水泥，就必須采取相應措施延緩水化熱的釋放。
2、砂石料的級配要合理。一般情況下，石料要采用連續(xù)級配，砂料采用中砂，并嚴控砂石料的空隙率、含泥量、吸水率及壓碎指標。
3、合理摻加混凝土用摻和料（如粉煤灰）、外加劑（如緩凝劑、減水劑），從而降低水泥水化熱。
4、作好混凝土配合比的試配工作。
5、根據(jù)試驗室試配資料，對比現(xiàn)場情況（或預拌廠拌制現(xiàn)場）砂、石料含水率、含泥量等與試驗室試配原材料的差別，適當調整混凝土配比，滿足實際混凝土拌制要求，以達到質量標準。
三、大體積混凝土澆筑前水泥水化熱的溫度計算
為做好大體積混凝土的養(yǎng)護、測溫工作，大體積混凝土水泥水化熱的預先計算是必不可少的。通過計算預估大體積混凝土內部溫度及溫差，才能預先提出相應的養(yǎng)護措施，做好養(yǎng)護準備工作及測溫點布置、測溫控制預案工作，這樣才有利于保障大體積混凝土的澆筑質量。為保證大體積混凝土后續(xù)工作的質量，大體積混凝土的熱功計算應力求及時、準確、全面，避免遺漏。
1、明確大體積混凝土構件尺寸及澆筑時當?shù)亟欢螘r期工程環(huán)境氣候狀況。根據(jù)構件尺寸，可以確定所需泵車數(shù)目、人員數(shù)量及混凝土總方量，以預估澆筑時間，由此明確每小時混凝土供應量和供應保障措施。依據(jù)工程所在地環(huán)境氣候狀況，確定環(huán)境氣溫，預測澆筑當天的環(huán)境氣溫，拌制混凝土時，原材料的實體溫度（基本以實測為主）。
2、確定混凝土運輸距離，特別是采用預拌廠的商品混凝土時，還應著重考慮攪拌站距工程現(xiàn)場的距離。 3、熱功計算所采用的混凝土配合比（及現(xiàn)場澆筑采用的混凝土配合比）?；炷恋呐浜媳忍貏e是所采用的水泥品牌、規(guī)格、型號、數(shù)量是影響混凝土收水時溫度高低的關鍵。
4、明確混凝土拌制所用各種原材料的重量、比熱、熱當量、拌制溫度（可實測），計算混凝土的拌和溫度。
5、根據(jù)實測室外氣溫、運距及轉運次數(shù)、澆筑搗固時間、混凝土泵送距離（或時間）計算混凝土澆筑溫度（即混凝土入模溫度）。在大體積混凝土澆筑中，施工單位往往會忽略混凝土入模溫度及入模時室外溫度的檢測，在實踐中也往往不去計算混凝土的澆筑溫度，從另一方面講，這就使施工單位在大體積混凝土澆筑中失去了主動權，對混凝土的預控沒有采取先入為主的態(tài)度而被動的憑以往經(jīng)驗處理問題。
6、根據(jù)配比中每方混凝土水泥用量、所用水泥水化放熱量、混凝土比熱、混凝土容重以及大體積混凝土澆筑厚度，計算混凝土的絕熱溫升和混凝土內部溫度?；炷两^熱溫升及混凝土內部溫度的計算是整個大體積混凝土熱功計算的重心，不能被忽略的?，F(xiàn)階段大體積混凝土施工中，部分施工單位對大體積混凝土的絕熱溫升和內部溫度只作文字性說明，或只寫出一個計算式，而沒有詳細計算書，對大體積混凝土的絕熱溫升和內部溫度沒有具體計算數(shù)據(jù)，在實際操作中，只憑實測實量和以往經(jīng)驗進行大體積混凝土的養(yǎng)護，從而失去了對大體積混凝土的主動控制，被動的處理室外氣溫、表面溫度、核心溫度所形成溫差梯度對大體積混凝土造成的影響。
7、計算大體積混凝土的表面溫度。根據(jù)計算，求出混凝土的表面溫度和已知混凝土內部溫度（中心溫度）估算值進行比較，而大體積混凝土在溫度應力計算和進行溫度控制時，必須了解混凝土中心溫度與表面溫度之間的溫差及混凝土表面溫度與外界氣溫之間的溫差，并加以控制，使溫差所造成的溫度應力小于大體積混凝土同時期的抗拉強度，以及采取措施降低大體積混凝土中心溫度與表面溫度之間的溫差并小于混凝土易產(chǎn)生裂縫的溫差，從而抑制溫差裂縫的產(chǎn)生。
8、計算大體積混凝土的溫度應力及其安全系數(shù)。在計算溫度應力時，通常按外約束為二維時計算溫度應力時，通常按外約束為二維時計算溫度應力，這樣可以簡化計算。根據(jù)混凝土線膨脹系數(shù)、標準狀態(tài)下的收縮值、混凝土外約束情況下計算混凝土水化熱峰值時的溫度應力及其安全系數(shù)是否達到抗裂條件。
大體積混凝土澆筑前的熱功計算，不僅僅是對混凝土澆筑方案提供理論數(shù)據(jù)和指導，而且也是針對本項目本工程特定條件下和特定外界狀況下的施工情況預估，同樣也可以從理論計算角度上復核大體積混凝土配合比就本工程各項條件下的可行性。因工程建設項目是具有單件性的特征，大體積混凝土的熱功計算是具有針對性，應針對不同的工程項目編制相應的計算書，以適應不同項目不同條件下的大體積混凝土的澆筑、測溫及養(yǎng)護工作。
四、合理編制大體積混凝土澆筑施工方案
澆筑施工方案是施工操作具體而詳細的指導性文件，也是施工過程中必不可少的技術資料，同樣，就施工單位對施工經(jīng)驗的累積，以及對以往施工過程中存在問題、失誤、失敗、經(jīng)驗教訓總結也需要施工方案作為相應的佐證來評判施工過程的科學性、針對性。所以，在編制大體積混凝土的專項施工方案應力求全面、針對性強，能夠對具體的施工操作有一定的指導性。
在編制大體積混凝土施工方案時，除應編制一般混凝土工程施工方案應具備的工程概況、編制依據(jù)、施工部署、施工方法（措施）、混凝土泵送要求、質量要求、質量通病及防治措施、季節(jié)性施工措施、技術保障措施、安全保障措施等項目，還應針對工程特點、大體積混凝土施工要求的特殊性增加相關控制項目。
1、混凝土攪拌站情況。在方案中要明確混凝土攪拌站生產(chǎn)能力、供應能力，在采用混凝土預拌公司的混凝土時，要附上混凝土攪拌站的相關資質材料，明確混凝土所用各種原材料的備料情況及混凝土所用原材料的供應能力和保障措施，以使在大體積混凝土澆筑時保證澆灌的連續(xù)性。2、針對本工程所采用混凝土配比說明。在編制方案時，依據(jù)工程特點、地區(qū)情況、施工環(huán)境氣候等條件，確定配比，及混凝土所用原材料的產(chǎn)地、規(guī)格、型號和相應技術指標，并附上有資質單位出具的配比單和各種原材料的檢（試）驗報告，特別在使用高標號混凝土或混凝土配比無把握相關資料不充分時，應進行試配工作，并出具試配資料及成果報告以備查驗。
3、計量和拌制要求?；炷僚浔却_定后，拌制前，應對攪拌所用各種衡器具、檢（測）試設備進行標定，以保證計量的準確，并在方案中附上相關標定合格證明材料。
4、混凝土的運輸和澆筑。方案中應考慮混凝土在拌制完成后至澆筑現(xiàn)場的運輸方式、距離及影響，特別在長距離運輸時，為保證澆筑連續(xù)性要充分考慮混凝土的初凝時間，為滿足工程需要，在做混凝土試配工作時，還應考慮在混凝土中添加緩凝劑延長混凝土初凝時間，并明確澆筑時澆筑方式、方法、泵送情況。
5、混凝土的養(yǎng)護。編制方案時，應考慮大體積混凝土的溫差梯度，明確混凝土養(yǎng)護措施、方法及降溫方式。
6、溫度的控制措施與監(jiān)測。大體積混凝土的溫度控制首先應考慮混凝土拌制時集料溫度控制措施，再就是混凝土生產(chǎn)溫度控制措施，混凝土拌制溫度控制措施，泵送過程中的溫度控制措施，養(yǎng)護階段溫度控制措施，測溫安排，混凝土拌制監(jiān)測、測溫方式及測溫點布置情況、要求，讀測溫度周期安排等控制手段及措施。
7、應急處理預案。在澆筑前，應先預見可能發(fā)生的風險，并針對各種風險特點采取相應應急處理措施來保證大體積混凝土的連續(xù)澆筑，使混凝土不致因供應不上而出現(xiàn)冷縫，特別是工地現(xiàn)場極易出現(xiàn)的斷電、泵車損壞、攪拌站攪拌機損壞等風險要有預見性的處理計劃，這也是在施工方案編制時風險防范必不可少的預案措施，以備緊急情況發(fā)生時能夠有組織有計劃的處理問題。
8、人員組織管理措施和技術交底安全交底布置。組織措施是其他控制措施的前提，因而應編制相關的組織機構、人員安排，明確個人的職責、分工，并在施工前進行認真的大體積混凝土技術交底和安全交底，針對工程情況編制大體積混凝土安全施工方案。
9、施工方案還應附上大體積混凝土的澆筑路線圖、分層澆筑圖、測溫點布置圖。
施工方案是施工實踐的理論指導手段，通過理論論證指導實際操作，再通過實踐來驗證理論的可行性、可靠性，只有在反復的理論論證和實踐檢驗中，才能不斷完善施工工藝，保證施工質量，因而，在編制施工方案時，不僅僅需要憑借以往的施工經(jīng)驗，而且要根據(jù)工程具體情況，各項條件進行編制工作，從而保證施工方案的先進性、可操作性。
五、大體積混凝土施工過程中的控制
施工過程相對來說并不復雜，只是要嚴格按照預定計劃及施工方案實施，屬于執(zhí)行操作階段。要求嚴格按照施工方案進行澆筑，定時定點測溫，按時對混凝土進行養(yǎng)護。施工執(zhí)行階段應定立報告制度，針對緊急情況，在發(fā)生時，按預案措施處理并及時報告，特別是在預案中未考慮到的緊急情況發(fā)生時，應立即上報，通知有關方參與處理特殊事件。
六、大體積混凝土澆筑后裂縫控制計算
這一點往往是部分施工單位疏忽而未做項目。大體積混凝土澆筑后，根據(jù)實測溫度值和繪制的溫度升降曲線，分別計算各降溫階段產(chǎn)生的混凝土溫度收縮拉應力，其累計總拉應力值，如果未超過同齡期的混凝土抗拉強度，則表示所采取的抗裂措施能有效的控制預防裂縫的出現(xiàn)，不致于引起基礎出現(xiàn)貫穿性裂縫；如超過該階段的混凝土抗拉強度，則應采取加強養(yǎng)護和保溫措施，使緩慢降溫和收縮，提高該齡期混凝土的抗拉強度、彈性模量和發(fā)揮徐變特性等，以控制裂縫的出現(xiàn)。
其計算步驟大體分為八步：1、計算混凝土絕熱溫升值；2、求混凝土實際最高溫升值；3、計算混凝土水化熱平均溫度；4、計算混凝土基礎截面上任意深度的溫差；5、計算各齡期混凝土收縮變形值、收縮當量溫差及彈性模量；6、計算各齡期混凝土的綜合溫差及總溫差；7、計算各齡期混凝土松弛系數(shù)；8、計算最大溫度應力?！?/div>
七、大體積混凝土保溫養(yǎng)護所需保溫（隔熱）材料厚度計算
有些施工單位在施工時也往往忽略保溫（隔熱）覆蓋材料的厚度，這也是失去了施工中的主動控制。
混凝土采取保溫（隔熱）養(yǎng)護，主要是為了減少混凝土內外溫差，延緩收縮和散熱時間，使混凝土在緩慢的散熱過程中獲得必要的強度來抵抗溫度應力，同時可降低變形變化的速度，充分發(fā)揮材料的徐變松弛特性，有效地削減約束應力，使小于該齡期抗拉強度，防止內外溫差過大，超過允許界限（一般未為25℃），而導致出現(xiàn)溫度裂縫。
八、工程實例
昆明集大廣場A區(qū)基礎底板采用厚筏基礎，基礎厚度1.93m，一次連續(xù)澆筑方量約2300m3，不留設施工縫，該底板混凝土設計強度為C50、C40，抗?jié)B為S10防水型混凝土。根據(jù)工程進度要求，該底板于初冬季節(jié)施工，擬定于2～3天澆灌完成，每天入倉800～1000m3混凝土。
為了保證基礎底板的混凝土質量，施工單位編制了詳細的熱功計算書和大體積混凝土施工方案，就本工程特點結合大體積混凝土施工要求進行了詳細的論證，并在施工實施前做了風險防范預案措施，在施工前期做到了主動控制，在混凝土澆筑后，認真進行了測溫、養(yǎng)護、復核工作，在大體積混凝土施工中取得了較好的效果。
現(xiàn)取N6測溫點的實測溫度繪制成降溫曲線圖。測溫采用電子測溫儀，溫度感應探頭，先預埋鋼筋，再沿鋼筋設上中下三個測溫探頭，分別標識為該測點混凝土上中下三個不同深度的溫度（如圖示）
N6測溫點降溫曲線如下圖：
經(jīng)過施工單位認真細致的工作，大體積混凝土澆筑后，在結構主體斷水時，經(jīng)質檢部門、設計、監(jiān)理等單位檢查，底板未出現(xiàn)裂縫，混凝土試塊抗壓抗?jié)B強度達到設計要求，同時所做實體檢測也滿足要求。
九、小結
大體積混凝土施工過程中，混凝土配比的確定、澆筑前熱功計算、編制合理的實施計劃以及澆筑后裂縫控制計算、保溫材料的選擇及厚度計算都對混凝土的最終質量有著重要作用，是不能被忽略的。往往有些施工單位忽視了這些工作，大體積混凝土開始降溫初期，混凝土表面就已經(jīng)出現(xiàn)裂縫，甚至部分裂縫延展成為貫穿性通縫，這給大體積混凝土帶來極大的質量隱患。因而，在大體積混凝土的施工過程中，應該加強各項控制措施，采取相應手段確保質量。
建筑工程質量受到施工過程中各個環(huán)節(jié)的影響，整個施工階段的工作要求各方人員積極配合，認真研究分析，做好事前控制、事中控制和事后控制，針對質量影響因素，采取控制措施，特別是施工管理人員的質量控制意識不能松懈，要不斷提高自身的綜合素質以適應不斷變化的建筑市場。
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