某工程大体积混凝土施工技术分析
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【摘要】：随着城市化进程的加快，越来越多的高层建筑拔地而起，然而在工程建设施工过程中，受自然因素的影响以及工程进度的需要，施工人员不可避免的要进行冬期施工。施工技术措施决定整个工程的质量,甚至会出现质量事故。本文结合国内某建筑工程实例以及作者本身工作经验，就工程基础阀板大体积混凝土的冬期施工，阐述了自己的观点与见解，希望抛砖引玉，对同行工作和具有参考借鉴作用。
【关键词】：建筑工程；大体积混凝土；冬期；施工技术
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
0.前言
《建筑工程冬期施工规程》规范规定,当室外日平均气温连续5天稳定低于5℃即进入冬期施工,在工程建设施工过程中,受自然气候的影响,加之工程建设的进度需要,有时不可避免的要进行冬期施工,若采取的措施不当,会给施工的工程带来不利的影响,极易给工程质量造成隐患或出现质量事故,本文主要对冬季混凝土建筑施工的控制措施进行简要的探讨。
1.工程概况
国内某高层建筑工程，建筑面积,46000m2，由-1至15层组成，采用筏板式基础，长112.2m，宽21.4m，基础厚度1.6m，混凝土总量4145m3，采用C30膨胀混凝土，抗渗等级S6。
2.大体积混凝土基础阀板施工质量控制原理分析
该工程基础阀板厚度大，混凝土方量多，大体积混凝土在施工时，水泥发生水化反应产生的大量水化热积聚在混凝土内部不易散发，导致混凝土内部温度不断上升，而施工时正处于冬期，日平均气温在零下5℃左右，外部环境温度偏低，这样就使得混凝土内部与表面温差更大；并且如果在施工中保温措施不到位，或者寒流突然袭击，将导致混凝土表面温度急剧下降，内外温差会更大。这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝，从而破坏了混凝土的结构整体性，影响结构安全和正常使用，并且，该部位处于地下，裂缝还会影响其防水性能。因此，要保证混凝土的施工质量，关键是要做好混凝土内外温差的控制。
3.施工质量控制措施
3.1配合比及原材料的选择
首先按工程设计要求强度等级和抗渗等级，通过试验确定具有良好和易性和可泵性的混凝土配合比，泵送混凝土坍落度控制在（160±20）mm范围内。精选原材料，严格控制材料质量。
3.1.1水泥
由于温差主要是由水泥水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取水化热低、凝结时间长的水泥，本工程就优先选用了低热矿渣硅酸盐水泥，以减小内部温度与表面温度的差值，避免龟裂，确保抗渗效果。
3.1.2粉煤灰
为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，我们掺加了12％的Ⅱ级粉煤灰，掺入粉煤灰一是可以减少水泥用量，降低混凝土的热胀；二是可以进一步改善混凝土内部的孔结构，使混凝土中总的孔隙率降低，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减少，三是可以提高混凝土的可泵性。
3.1.3粗骨料
本工程施工采用的是泵送混凝土，为了提高混凝土的可泵性，粗骨料的最大粒径不得超过输送管内径的1/3，输送管采用的是125㎜，故粗骨料采用了连续级配、最大粒径为40㎜的碎石。
3.1.4细骨料
本工程优先选用了干净的、级配良好的中砂，控制砂的含泥量≤3％；级配良好的中砂，孔隙率小，总表面积小，可以降低混凝土的用水量和水泥用量，从而降低水化热减少裂缝。
3.1.5外加剂
加入外加剂能减小混凝土收缩开裂的机会，该工程根据设计强度等级、抗渗等级及施工环境条件要求选用了减水剂、缓凝剂、防冻剂。
此外为补偿混凝土收缩，还在混凝土中掺加了适量的微膨胀剂。减水剂可以在不改变混凝土和易性的情况下，减少25％的用水量，节约水泥15％左右，并且能提高混凝土的抗拉强度和抗裂性能。缓凝剂的作用是延缓混凝土凝结速度，推迟放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土强度也增大了，从而减小裂缝出现的机率。因为该工程正处于冬期施工，掺加防冻剂主要是提高混凝土的抗冻性，从而保证混凝土的质量。
3.2施工准备
3.2.1人员
建立健全完善的施工质量管理体系，落实岗位责任制，施工前确保各类管理人员及时到位，并做到分工协作、责任明确，现场劳力充足。
3.2.2机械
现场设置两台HBT80砼输送泵，采用强制式500L搅拌机和自动配料机组成2套搅拌站。混凝土浇注前，全部调试、检验完毕，并设置锅炉一台，用于准备热水。
3.2.3材料
施工前，首先根据工程预算作好材料的采购计划，储备充足的原材料，防止生产过程中因材料断档而影响连续生产。严把材料关，各种材料进场后，验收其质量证明书，并按标准要求进行严格的复检，严禁不合格的材料进入施工过程，进场材料如：水泥、粉煤灰、外加剂等单独存放，标识清晰；质检员每天检测砂、石料的含水率，并折算至配合比中，遇雨雪天气增加检测次数。对保温材料，特别准备了充足的棉被、保温板等。
3.2.4方法
施工前，制定详细、可行的施工方案，与建设单位、监理单位进行周密的协商，并对有关施工人员进行了详细的交底，因为该工程大体积混凝土量大，每个施工段内混凝土必须一次浇注完成，因此对工程施工中可能会出现的非正常状况如：施工中的突然大风降温、突然停电、突然的机械故障等，进行了充分的考虑，并制定了切实可行的对策。
3.2.5环境
该工程地处城外郊区，离住宅区较远，所以，不存在施工扰民现象，并且，施工前已同当地电力、环保、交通等有关部门进行了很好的沟通，工地也采取了设置防护棚、配备消防器材、洗车池等防噪音、防火、防尘等有关安全、环保等方面的措施，确保将施工中的不良影响降到最低。
3.3施工方案
因该工程东西较长，根据工程实际情况设置了三道后浇带，宽1米，以后浇带为分界点，整个阀板基础分为四个板块，分别进行施工。
3.3.1混凝土的搅拌
混凝土浇注以前先清除模板和钢筋上的冰霜和污垢。为保证混凝土的入模温度，工地设置锅炉一台用于加热搅拌用水，并按如下顺序进行搅拌投料:中砂、碎石、热水、水泥、粉煤灰、添加剂，以保证先期投入的砂石料和水的混合物在与水泥接触时温度不超过60℃，确保水泥不发生假凝现象。搅拌时间适当延长50%左右，保证混凝土搅拌均匀。尽量减小水灰比，泵送混凝土在保证能够泵送的前提下，坍落度控制在16cm左右，有异常及时通知质检员进行调整，查明其原因，并确保混凝土入模温度不低于5℃。经测量，该工程混凝土入模温度为7℃，符合要求。
3.3.2混凝土的浇注
因该工程阀板厚度较大，东西长度较长，所以混凝土浇注采用了斜面分层的方法，共分三层，每层平均厚度533㎜，施工时利用自然流淌形成的斜坡浇筑混凝土，避免输送管道经常拆除或接长，提高了泵送效率。该工程因为混凝土拌和中添加缓凝剂，使混凝土初凝时间延长至10小时，混凝土供应量为每小时20立方，按混凝土初凝时间10小时计算，每层推进10米时再进行上层混凝土的浇注，不会留下冷缝。混凝土浇注时在泵管的出口处配置3台振捣器，其中两台布置在混凝土出料口处，保证上部混凝土的捣实，形成自然流淌坡度，另一台负责下部斜坡流淌处振捣密实。
施工中，对斜面分层浇注的混凝土进行二次振捣，即在浇注上层混凝土前先把振捣棒卧倒对初凝前的下层混凝土均匀振动一次后，立即灌注混凝土，在振捣上层混凝土时，将振动棒再插入下层混凝土的5㎝深振捣；因为实践证明，采用二次振捣工艺可使混凝土的密实度增加，内部微裂减少，强度提高，抗裂性增强。
3.3.3试块的留置
现场按每浇注200立方混凝土留置三组试块，一组为标养，二组为同条件养护试块，其中，一组同条件试件养护600℃.d的等效养护龄期，用于作为结构实体检验的试件；一组作为检验混凝土抗冻性的拆模试块。防水混凝土抗渗试块按规范规定每500立方留置一组。工地设置标养室，试块进行编号后及时送标养室标养，同条件养护试块放置于被养护结构部位附近，和结构处于相同条件下养护。
3.3.4混凝土的养护
规范规定，大体积混凝土内外温差不应超过25℃，这主要是指混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于25℃，而该工程正处于冬期施工，大气温度较低，所以养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。养护主要是使混凝土保持适宜的温度和湿度，同时预防骤冷气候影响，以便控制混凝土内外温差，防止混凝土早期和中期裂缝。针对工程实际情况，该工程采用了外部保温、内部降温的方法。
混凝土浇注完毕刮平压实以后，为保证混凝土初凝前不受冻，立即进行保温养护。本工程混凝土表面采用了覆盖塑料薄膜---棉被---塑料薄膜的方法进行养护，主要是使混凝土保潮自养；侧面分别采用苯板保温，外面加强模板的支撑和固定，养护时间根据气温确定，尽可能多养护一段时间，最低不少于14天。内部采用循环水降温，混凝土浇注时，在四个板块上分别布置冷水管，布管采用ф48焊管，水平布置，在阀板中心设置一层，从后浇带处设置进口和出口，进水口设止水阀，以便调节水流速度。管按平行后浇带方向排列，管与管间距1.4M，管与转弯处均离开砼外表1米。水龙头及外留管道加强保温，避免受冻。
3.3.5混凝土的温度监测
根据工程的平面形状、尺寸、厚度，该工程共布置了测温点18个，（见测温平面布置图），各测点用Φ25钢管埋设规定位置及标高处，管下端封闭，上露10-15㎜，内存1/3管深左右的水，插入100℃玻璃温度计，混凝土浇注后24小时开始测温，工地设专人进行测温和记录。根据以往的施工经验，大体积混凝土的温度变化曲线一般如图所示。先是一个升温过程，升到最高点后就慢慢开始降温，升温的速度要比降温的速度大。
大体积混凝土温度变化曲线图
并且根据工程统计，一般的大体积混凝土浇筑后3～4d温升达到最高点。所以，混凝土浇注后的头5天是控制混凝土裂缝出现的主要时间。为及时了解混凝土的内外温差，混凝土龄期5天内，每两小时测温一次，龄期5-15天，每6小时测温一次，龄期15天后，每12小时测温一次，做好测温记录，及时掌握混凝土内部的实际最高温升值与表面温度的差值，以便在保温措施上（加减棉被和薄膜）加以调整，保证混凝土内部与混凝土表面的温差小于25℃及降温速度小于1.5℃/d。
由于采取有效的施工措施，经实测，该工程混凝土内部温升到72小时左右达到峰值为29℃，混凝土表面温度18℃，大气温度零下4℃，混凝土温差值均小于25℃，符合规范要求。
3.3.6混凝土的拆模
规范对大体积混凝土的拆模没有明确规定，虽然该工程施工时大气温度较低，但混凝土浇注后10天左右，大气温度大幅上升，最高温度达10℃。在第25天拆模时，同条件试件经试验强度达到28Mpa,完全达到拆模条件。但因本地区冬期温度起伏较大、昼夜温差较大，为防止拆模后受冷空气的影响，表面温度降温过大，造成表面裂缝，拆模后，仍保持了表面保温养护。
4.结束语
以上是我们在大体积混凝土中的冬期施工措施，该工程大体积阀板混凝土施工完毕，经检验，混凝土表面无明显裂缝，试件强度符合要求，施工质量良好，确保了下步工作的顺利进行。
【参考文献】：
【1】于建华.大体积泵送混凝土施工技术【J】.科技情报开发与经济.2006.
【2】徐守军,张云涛.小议如何控制冬季混凝土施工中导致的裂缝【J】.民营科技.2009.
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