大體積混凝土的澆筑與測(cè)溫、養(yǎng)護(hù)控制

      本文通過對(duì)大體積混凝土整個(gè)施工過程的大體論述，并針對(duì)各個(gè)施工步驟提出了質(zhì)量控制要點(diǎn)，希望能夠引起施工單位對(duì)大體積混凝土施工質(zhì)量控制的重視，通過理論論證和憑借以往施工經(jīng)驗(yàn)來提高施工質(zhì)量。
　　近幾年來，大體積混凝土的使用在高層建筑基礎(chǔ)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(cè)溫及養(yǎng)護(hù)手段也隨之完善，施工技術(shù)也較為成熟，隨著大體積混凝土施工技術(shù)的不斷完善、成熟，施工難度同時(shí)也在降低。
　　正是由于大體積混凝土的普遍常見，在這段時(shí)期，施工單位對(duì)大體積混凝土的施工重視程度降低，套用和單憑經(jīng)驗(yàn)主義也較普遍，施工管理人員的質(zhì)量控制意識(shí)松懈，放松了對(duì)大體積混凝土監(jiān)測(cè)、監(jiān)控工作，在大體積混凝土的澆筑、養(yǎng)護(hù)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(zhì)量控制措施方法，希望對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工起到一定的指導(dǎo)作用，能夠引起對(duì)質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)大多不一，我國對(duì)大體積混凝土的定義為混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸等于或大于1m，或預(yù)計(jì)會(huì)因水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫的混凝土，其他國家混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)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(duì)大體積混凝土的施工技術(shù)措施也就存在差異，從我國對(duì)大體積混凝土的定義來看，對(duì)混凝土的裂縫控制技術(shù)措施要求是相當(dāng)嚴(yán)格的。
　　二、對(duì)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(qiáng)度要求，還會(huì)影響澆筑時(shí)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(gè)大體積混凝土的質(zhì)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(duì)大體積混凝土原材料水泥應(yīng)該選用低水化熱和凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)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(yīng)措施延緩水化熱的釋放。
　　2、砂石料的級(jí)配要合理。一般情況下，石料要采用連續(xù)級(jí)配，砂料采用中砂，并嚴(yán)控砂石料的空隙率、含泥量、吸水率及壓碎指標(biāo)。
　　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(yàn)室試配資料，對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)情況（或預(yù)拌廠拌制現(xiàn)場(chǎng)）砂、石料含水率、含泥量等與試驗(yàn)室試配原材料的差別，適當(dāng)調(diào)整混凝土配比，滿足實(shí)際混凝土拌制要求，以達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
　　三、大體積混凝土澆筑前水泥水化熱的溫度計(jì)算
　　為做好大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)、測(cè)溫工作，大體積混凝土水泥水化熱的預(yù)先計(jì)算是必不可少的。通過計(jì)算預(yù)估大體積混凝土內(nèi)部溫度及溫差，才能預(yù)先提出相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施，做好養(yǎng)護(hù)準(zhǔn)備工作及測(cè)溫點(diǎn)布置、測(cè)溫控制預(yù)案工作，這樣才有利于保障大體積混凝土的澆筑質(zhì)量。為保證大體積混凝土后續(xù)工作的質(zhì)量，大體積混凝土的熱功計(jì)算應(yīng)力求及時(shí)、準(zhǔn)確、全面，避免遺漏。
　　1、明確大體積混凝土構(gòu)件尺寸及澆筑時(shí)當(dāng)?shù)亟欢螘r(shí)期工程環(huán)境氣候狀況。根據(jù)構(gòu)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(yù)估澆筑時(shí)間，由此明確每小時(shí)混凝土供應(yīng)量和供應(yīng)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(yù)測(cè)澆筑當(dāng)天的環(huán)境氣溫，拌制混凝土?xí)r，原材料的實(shí)體溫度（基本以實(shí)測(cè)為主）。
　　2、確定混凝土運(yùn)輸距離，特別是采用預(yù)拌廠的商品混凝土?xí)r，還應(yīng)著重考慮攪拌站距工程現(xiàn)場(chǎng)的距離。
　　3、熱功計(jì)算所采用的混凝土配合比（及現(xiàn)場(chǎng)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(hào)、數(shù)量是影響混凝土收水時(shí)溫度高低的關(guān)鍵。
　　4、明確混凝土拌制所用各種原材料的重量、比熱、熱當(dāng)量、拌制溫度（可實(shí)測(cè)），計(jì)算混凝土的拌和溫度。
　　5、根據(jù)實(shí)測(cè)室外氣溫、運(yùn)距及轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)、澆筑搗固時(shí)間、混凝土泵送距離（或時(shí)間）計(jì)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(huì)忽略混凝土入模溫度及入模時(shí)室外溫度的檢測(cè)，在實(shí)踐中也往往不去計(jì)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(dòng)權(quán)，對(duì)混凝土的預(yù)控沒有采取先入為主的態(tài)度而被動(dòng)的憑以往經(jīng)驗(yàn)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(jì)算混凝土的絕熱溫升和混凝土內(nèi)部溫度?；炷两^熱溫升及混凝土內(nèi)部溫度的計(jì)算是整個(gè)大體積混凝土熱功計(jì)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(duì)大體積混凝土的絕熱溫升和內(nèi)部溫度只作文字性說明，或只寫出一個(gè)計(jì)算式，而沒有詳細(xì)計(jì)算書，對(duì)大體積混凝土的絕熱溫升和內(nèi)部溫度沒有具體計(jì)算數(shù)據(jù)，在實(shí)際操作中，只憑實(shí)測(cè)實(shí)量和以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，從而失去了對(duì)大體積混凝土的主動(dòng)控制，被動(dòng)的處理室外氣溫、表面溫度、核心溫度所形成溫差梯度對(duì)大體積混凝土造成的影響。
　　7、計(jì)算大體積混凝土的表面溫度。根據(jù)計(jì)算，求出混凝土的表面溫度和已知混凝土內(nèi)部溫度（中心溫度）估算值進(jìn)行比較，而大體積混凝土在溫度應(yīng)力計(jì)算和進(jìn)行溫度控制時(shí)，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(yīng)力小于大體積混凝土同時(shí)期的抗拉強(qiáng)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(jì)算大體積混凝土的溫度應(yīng)力及其安全系數(shù)。在計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí)，通常按外約束為二維時(shí)計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí)，通常按外約束為二維時(shí)計(jì)算溫度應(yīng)力，這樣可以簡(jiǎn)化計(jì)算。根據(jù)混凝土線膨脹系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的收縮值、混凝土外約束情況下計(jì)算混凝土水化熱峰值時(shí)的溫度應(yīng)力及其安全系數(shù)是否達(dá)到抗裂條件。
　　大體積混凝土澆筑前的熱功計(jì)算，不僅僅是對(duì)混凝土澆筑方案提供理論數(shù)據(jù)和指導(dǎo)，而且也是針對(duì)本項(xiàng)目本工程特定條件下和特定外界狀況下的施工情況預(yù)估，同樣也可以從理論計(jì)算角度上復(fù)核大體積混凝土配合比就本工程各項(xiàng)條件下的可行性。因工程建設(shè)項(xiàng)目是具有單件性的特征，大體積混凝土的熱功計(jì)算是具有針對(duì)性，應(yīng)針對(duì)不同的工程項(xiàng)目編制相應(yīng)的計(jì)算書，以適應(yīng)不同項(xiàng)目不同條件下的大體積混凝土的澆筑、測(cè)溫及養(yǎng)護(hù)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(xì)的指導(dǎo)性文件，也是施工過程中必不可少的技術(shù)資料，同樣，就施工單位對(duì)施工經(jīng)驗(yàn)的累積，以及對(duì)以往施工過程中存在問題、失誤、失敗、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)也需要施工方案作為相應(yīng)的佐證來評(píng)判施工過程的科學(xué)性、針對(duì)性。所以，在編制大體積混凝土的專項(xiàng)施工方案應(yīng)力求全面、針對(duì)性強(qiáng)，能夠?qū)唧w的施工操作有一定的指導(dǎo)性。
　　在編制大體積混凝土施工方案時(shí)，除應(yīng)編制一般混凝土工程施工方案應(yīng)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(zhì)量要求、質(zhì)量通病及防治措施、季節(jié)性施工措施、技術(shù)保障措施、安全保障措施等項(xiàng)目，還應(yīng)針對(duì)工程特點(diǎn)、大體積混凝土施工要求的特殊性增加相關(guān)控制項(xiàng)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(yīng)能力，在采用混凝土預(yù)拌公司的混凝土?xí)r，要附上混凝土攪拌站的相關(guān)資質(zhì)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(yīng)能力和保障措施，以使在大體積混凝土澆筑時(shí)保證澆灌的連續(xù)性。
　　2、針對(duì)本工程所采用混凝土配比說明。在編制方案時(shí)，依據(jù)工程特點(diǎn)、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(hào)和相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)，并附上有資質(zhì)單位出具的配比單和各種原材料的檢（試）驗(yàn)報(bào)告，特別在使用高標(biāo)號(hào)混凝土或混凝土配比無把握相關(guān)資料不充分時(shí)，應(yīng)進(jìn)行試配工作，并出具試配資料及成果報(bào)告以備查驗(yàn)。
　　3、計(jì)量和拌制要求?；炷僚浔却_定后，拌制前，應(yīng)對(duì)攪拌所用各種衡器具、檢（測(cè)）試設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，以保證計(jì)量的準(zhǔn)確，并在方案中附上相關(guān)標(biāo)定合格證明材料。
　　4、混凝土的運(yùn)輸和澆筑。方案中應(yīng)考慮混凝土在拌制完成后至澆筑現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸方式、距離及影響，特別在長(zhǎng)距離運(yùn)輸時(shí)，為保證澆筑連續(xù)性要充分考慮混凝土的初凝時(shí)間，為滿足工程需要，在做混凝土試配工作時(shí)，還應(yīng)考慮在混凝土中添加緩凝劑延長(zhǎng)混凝土初凝時(shí)間，并明確澆筑時(shí)澆筑方式、方法、泵送情況。
　　5、混凝土的養(yǎng)護(hù)。編制方案時(shí)，應(yīng)考慮大體積混凝土的溫差梯度，明確混凝土養(yǎng)護(hù)措施、方法及降溫方式。
　　6、溫度的控制措施與監(jiān)測(cè)。大體積混凝土的溫度控制首先應(yīng)考慮混凝土拌制時(shí)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(hù)階段溫度控制措施，測(cè)溫安排，混凝土拌制監(jiān)測(cè)、測(cè)溫方式及測(cè)溫點(diǎn)布置情況、要求，讀測(cè)溫度周期安排等控制手段及措施。
　　7、應(yīng)急處理預(yù)案。在澆筑前，應(yīng)先預(yù)見可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，并針對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)采取相應(yīng)應(yīng)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(yīng)不上而出現(xiàn)冷縫，特別是工地現(xiàn)場(chǎng)極易出現(xiàn)的斷電、泵車損壞、攪拌站攪拌機(jī)損壞等風(fēng)險(xiǎn)要有預(yù)見性的處理計(jì)劃，這也是在施工方案編制時(shí)風(fēng)險(xiǎn)防范必不可少的預(yù)案措施，以備緊急情況發(fā)生時(shí)能夠有組織有計(jì)劃的處理問題。
　　8、人員組織管理措施和技術(shù)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(yīng)編制相關(guān)的組織機(jī)構(gòu)、人員安排，明確個(gè)人的職責(zé)、分工，并在施工前進(jìn)行認(rèn)真的大體積混凝土技術(shù)交底和安全交底，針對(duì)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(yīng)附上大體積混凝土的澆筑路線圖、分層澆筑圖、測(cè)溫點(diǎn)布置圖。
　　施工方案是施工實(shí)踐的理論指導(dǎo)手段，通過理論論證指導(dǎo)實(shí)際操作，再通過實(shí)踐來驗(yàn)證理論的可行性、可靠性，只有在反復(fù)的理論論證和實(shí)踐檢驗(yàn)中，才能不斷完善施工工藝，保證施工質(zhì)量，因而，在編制施工方案時(shí)，不僅僅需要憑借以往的施工經(jīng)驗(yàn)，而且要根據(jù)工程具體情況，各項(xiàng)條件進(jìn)行編制工作，從而保證施工方案的先進(jìn)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(duì)來說并不復(fù)雜，只是要嚴(yán)格按照預(yù)定計(jì)劃及施工方案實(shí)施，屬于執(zhí)行操作階段。要求嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行澆筑，定時(shí)定點(diǎn)測(cè)溫，按時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。施工執(zhí)行階段應(yīng)定立報(bào)告制度，針對(duì)緊急情況，在發(fā)生時(shí)，按預(yù)案措施處理并及時(shí)報(bào)告，特別是在預(yù)案中未考慮到的緊急情況發(fā)生時(shí)，應(yīng)立即上報(bào)，通知有關(guān)方參與處理特殊事件。
　　六、大體積混凝土澆筑后裂縫控制計(jì)算
　　這一點(diǎn)往往是部分施工單位疏忽而未做項(xiàng)目。大體積混凝土澆筑后，根據(jù)實(shí)測(cè)溫度值和繪制的溫度升降曲線，分別計(jì)算各降溫階段產(chǎn)生的混凝土溫度收縮拉應(yīng)力，其累計(jì)總拉應(yīng)力值，如果未超過同齡期的混凝土抗拉強(qiáng)度，則表示所采取的抗裂措施能有效的控制預(yù)防裂縫的出現(xiàn)，不致于引起基礎(chǔ)出現(xiàn)貫穿性裂縫；如超過該階段的混凝土抗拉強(qiáng)度，則應(yīng)采取加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)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(qiáng)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(jì)算步驟大體分為八步：1、計(jì)算混凝土絕熱溫升值；2、求混凝土實(shí)際最高溫升值；3、計(jì)算混凝土水化熱平均溫度；4、計(jì)算混凝土基礎(chǔ)截面上任意深度的溫差；5、計(jì)算各齡期混凝土收縮變形值、收縮當(dāng)量溫差及彈性模量；6、計(jì)算各齡期混凝土的綜合溫差及總溫差；7、計(jì)算各齡期混凝土松弛系數(shù)；8、計(jì)算最大溫度應(yīng)力。
　　七、大體積混凝土保溫養(yǎng)護(hù)所需保溫（隔熱）材料厚度計(jì)算
　　有些施工單位在施工時(shí)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(dòng)控制。
　　混凝土采取保溫（隔熱）養(yǎng)護(hù)，主要是為了減少混凝土內(nèi)外溫差，延緩收縮和散熱時(shí)間，使混凝土在緩慢的散熱過程中獲得必要的強(qiáng)度來抵抗溫度應(yīng)力，同時(shí)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(yīng)力，使小于該齡期抗拉強(qiáng)度，防止內(nèi)外溫差過大，超過允許界限（一般未為25℃），而導(dǎo)致出現(xiàn)溫度裂縫。
　　八、工程實(shí)例
　　昆明集大廣場(chǎng)A區(qū)基礎(chǔ)底板采用厚筏基礎(chǔ)，基礎(chǔ)厚度1.93m，一次連續(xù)澆筑方量約2300m3，不留設(shè)施工縫，該底板混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C50、C40，抗?jié)B為S10防水型混凝土。根據(jù)工程進(jìn)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(chǔ)底板的混凝土質(zhì)量，施工單位編制了詳細(xì)的熱功計(jì)算書和大體積混凝土施工方案，就本工程特點(diǎn)結(jié)合大體積混凝土施工要求進(jìn)行了詳細(xì)的論證，并在施工實(shí)施前做了風(fēng)險(xiǎn)防范預(yù)案措施，在施工前期做到了主動(dòng)控制，在混凝土澆筑后，認(rèn)真進(jìn)行了測(cè)溫、養(yǎng)護(hù)、復(fù)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(cè)溫點(diǎn)的實(shí)測(cè)溫度繪制成降溫曲線圖。測(cè)溫采用電子測(cè)溫儀，溫度感應(yīng)探頭，先預(yù)埋鋼筋，再沿鋼筋設(shè)上中下三個(gè)測(cè)溫探頭，分別標(biāo)識(shí)為該測(cè)點(diǎn)混凝土上中下三個(gè)不同深度的溫度（如圖示）。

      經(jīng)過施工單位認(rèn)真細(xì)致的工作，大體積混凝土澆筑后，在結(jié)構(gòu)主體斷水時(shí)，經(jīng)質(zhì)檢部門、設(shè)計(jì)、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(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)所做實(shí)體檢測(cè)也滿足要求。
　　九、小結(jié)
　　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(jì)算、編制合理的實(shí)施計(jì)劃以及澆筑后裂縫控制計(jì)算、保溫材料的選擇及厚度計(jì)算都對(duì)混凝土的最終質(zhì)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(zhì)量隱患。因而，在大體積混凝土的施工過程中，應(yīng)該加強(qiáng)各項(xiàng)控制措施，采取相應(yīng)手段確保質(zhì)量。
　　建筑工程質(zhì)量受到施工過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的影響，整個(gè)施工階段的工作要求各方人員積極配合，認(rèn)真研究分析，做好事前控制、事中控制和事后控制，針對(duì)質(zhì)量影響因素，采取控制措施，特別是施工管理人員的質(zhì)量控制意識(shí)不能松懈，要不斷提高自身的綜合素質(zhì)以適應(yīng)不斷變化的建筑市場(chǎng)。