大体积混凝土施工项目的质量监控

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【摘 要】：文章以具体工程实例，说明如何进行大体积混凝土的施工监控。在大体积混凝土浇筑后的凝结硬化过程中，由于水泥的水化热作用而释放出大量的热量，这些热量因在短时间内不容易导出，因而使底板中心温度逐步升高，并与底板表面之间形成较大的内外温差，产生温度应力，当温度应力超过混凝土早期强度所能承受的拉应力极限时，底板会出现有害裂缝，进而影响到混凝土的整体性和防水性。因此在大体积混凝土施工中，控制裂缝的产生，是监理监控的首要任务。

【关键词】：大体积混凝土; 监控; 施工

中图分类号：TU7文献标识码：B 文章编号：1997-0668(2008)0210038-04

结构工程中的混凝土是脆性材料，抗拉强度只有抗压强度的1/10左右,抗拉伸变形能力很小; 大体积混凝土结构断面比较大，而且浇筑时间比较集中，混凝土浇筑后由于水泥水化热不容易散发，内部温度急剧上升，此时混凝土弹性模量很小，升温引起的压应力并不大，但当温度逐渐降低时，水泥水化热继续缓慢释放，混凝土自身的导热系数小(2.33W/M・K)热量不容易向外扩散而产生比较大的温度梯度，从而形成温度应力，混凝土很容易出现裂缝，裂缝扩展到一定程度将成为有害裂缝，有害裂缝对建筑结构极为不力，因此控制有害裂缝的产生是大体积混凝土施工的重中之重。因此为了有效控制有害裂缝的产生，必须在控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度等方面进行严格的控制和管理。因此在大体积混凝土施工中，控制有害裂缝的产生，是监理监控的首要任务。

下面以具体工程实例，详细说明如何进行大体积混凝土的施工监控。

一、工程概况

国贸三期大厦位于北京CDB区域核心地带，是集写字楼、商场、酒店、公寓于一体的大型建筑群，其中A阶段总建筑面积30万m2，地下4层，地上74层，其中主塔楼高330m，结构形式为筒中筒结构，外部的型钢砼框架筒体与内部的型钢砼支撑核心筒体，筒体之间设有两个伸臂，本工程基础设计采用桩基+厚筏基础，面积为5355 m2，垫层采用C25素混凝土，防水采用膨润土防水毯，底板混凝土强度等级C45，抗渗等级S10，厚度为4500mm，其中包括2个大电梯井坑，局部厚度9600 mm，基础底板混凝土量23690m2。

二、本工程特点、难点

1. 工程具有混凝土强度高，体积大，约束强的特点，混凝土设计强度C45，在北京地区属难度较高基础底板设计。主塔楼底板截面积：64.8××63.808×4.5m；主塔楼基础下面350根直径1.2m工程桩，梅花型布置对混凝土硬化过程中发生微变形具有约束作用。

2. 工程地处繁华地段，交通拥挤，对灌车行车路线和行使时间都有很大影响，现场场地狭小，对灌车停车位置规划造成很大难度。

3. 基坑深达22m，溜槽的选位，搭设及浇筑过程中的安全性灵活性都存在很大难度。

4. 如此大体积混凝土一次浇筑成型，底板混凝土的浇筑策划(包括搅拌站的选择、原材料质量控制、运输保证措施)及现场组织(现场部署、技术交底、交通组织、现场施工协调)极为关键。

5. 4500mm厚底板混凝土配比选择及防裂缝措施需要周密考虑。

6. 混凝土浇筑过程中的分层需要重点控制。

7. 混凝土防裂养护需要制定严密的措施和制度。

三、混凝土浇筑前的控制

1. 审核施工专项方案主要从以下几个方面审查

1.1.1 方案是否有企业技术负责人的审批意见。

1.1.2 施工工艺是否符合相关技术要求，是否能满足现场实际。

1.1.3 质量控制措施是否全面，能否保证砼施工质量。

1.1.4 安全文明施工措施是否健全，有无突发事件应急预案。

1.1.5 组织安排是否全面，职责分工是否明确。

2. 组织专题会议

组织施工单位技术负责人、质量员、施工工长召开专题会议，针对方案中存在问题以及在实施过程应注意的事项向施工方提出监理意见，并听取施工单位在砼浇注过程中具体组织布置及质量控制措施和应急措施。

3. 编制砼质量检查表，旁站监理人员值班表及检查控制要点

3.1 检查时间、泵车/溜槽总车数、砼累计浇筑量、车号出厂时间、入模时间、坍落度。

3.2 检查要点：①砼坍落度控制要求；②砼外观质量是否有离析现象；③砼振捣情况；④砼小票；⑤岗位人员在岗情况。

4. 督促施工单位编制切实可行的施工方案，采取合理的施工工艺

因工程混凝土浇筑量很大，同时地处繁华地带，交通运输有一定困难，要求在短时间内浇筑完混凝土，所以采用三台汽车泵加三个溜槽(含六个支溜槽)浇筑方式。实践证明在整个浇筑过程，溜槽输送起到了关键性作用，共计浇筑11000m3，平均每个溜槽每小时180m3，溜槽的使用在本工程中是个特点，对于顺利的完成浇筑发挥了巨大作用。

5. 督促施工单位进行充分的技术和施工准备

5.1 选择最优化的配合比

为了满足设计要求和施工要求，确保混凝土的质量优良且达到经济合理，同时结合国内外的经验及专家意见，运用正交法对16组配合比进行相关实验，选出最合适的配合比。

5.2 选择最合适的原材料

对混凝土所用的水泥、砂、水、掺和料、外加剂等进行充分的对比，选择水化热低、安定性好、细度适中的普通硅酸盐水泥，为确保质量，掺加Ⅰ级粉煤灰，不掺加矿粉。

5.3 混凝土试块模拟实验

为了确保主塔楼混凝土浇筑的质量，建议施工单位做4.5米*4.5米*4.5米足尺模拟试块，对混凝土的配合比设计、施工方法及混凝土的各项性能检测，以判断高性能混凝土的是否满足强度和耐久性要求。

5.4 召开专家论证会

邀请相关方面专家，对混凝土配合比和模拟试块实验数据进行论证分析，并确认各项性能满足工程要求，该配合比可以作为基准配合比。

6. 审核确认由混凝土生产家提供的混凝土配合比和原材料实验报告

6.1 考虑基础底板属于超大体积砼如何减少内部水泥水化反应产生的巨大热量，另外一次浇筑如此大方量砼，控制初凝时间和终凝时间是确保砼质量的关键，通过前期试配设计确定如下配合比：

6.2 设计采用普通硅酸盐(P.0.42.5)水泥,掺加一定量的粉煤灰以降低单方水泥用量,同时进一步降低混凝土的水化热和收缩,同时粉煤灰可消耗混凝土中的部分碱,可有效预防碱集料反应。为了方便溜槽浇筑,设计混凝土坍落度在200±20。而且，该大体积混凝土的凝结时间可根据需要适当延长。

6.3 选用级配良好的粗细骨料,严格控制含砂量,改善混凝土的和易性,降低水灰比、降低混凝土水化热。

6.4 在混凝土浇筑前，重点对商品混凝土的原材料进行检测和随机抽样复试。

7. 审查测温度方案

7.1 严格执行规范要求。根据《地下工程防水规范》(GB50108-2001)第4.1.23条:大体积防水混凝土的施工，混凝土中心温度与表面温度的差值不应大于25℃，混凝土表面的温度与大气温度的差值不应大于25℃,严格按照此要求审查测温方案，要求采取措施使内外温差控制在规范规定的范围内。

7.2 加强对温度的监测和管理。测温点的布置必须具有代表性和可变性，并能反映本工程的特点和各部位的温度。本工程底板共设置16组电子测温点，测点垂直分布在表面、中心和底部，根据底板厚度的不同分别设置3个至6个热电偶，分别监测表面、中心和底板的温度。

7.3 确保测温元件及仪表的精度和可靠性。测温元件在安装前经24H浸水后，测温误差不得大于±3℃，二次仪表的记录误差不大于±1℃。

8. 选择商品混凝土搅拌站

选择搅拌站，因一次浇筑17117m3砼需要有3家以上联合供应。综合考虑生产能力、运输能力及运输距离、质量保障等因素，最终选定由中超、青年路、建工三家搅拌站，其中中超搅拌站参与了前期模拟试块制作及配合比设计工作，因此选定中超为主要供应站统一向另外两家提供水泥、外加剂，并统一调度两家灌车。

四、 大体积混凝土施工过程控制

1. 监理人员在混凝土浇筑过程中的检查要点：

1.1 根据检查表每隔两小时对每个浇筑点进行一次检

查，随机抽查，填写检查记录；

1.2 砼见证取样，并严格按砼取样要求操作，保证取样的均匀性、代表性；

1.3 检查每个浇筑点的振捣是否有漏振和过振现象，检查振捣手法是否规范；

1.4 检查现场安全施工情况是否存在隐患；

1.5 监督施工方各岗位负责人在岗情况。

2. 为加强对混凝土运输过程中的管理，要求混凝土搅拌站出具混凝土小票，明确出站时间和标号数量等，运抵现场后，由总包派专人严格验收程序，填写到达时间，目测混凝土有无异常情况，监理人员不定期抽查。

3. 混凝土试块制作：采取现场见证随机取样。每200 m3做一组标养试块，每500 m3留置一组抗渗试块，及时了解混凝土强度和抗渗性能。

4. 为确保混凝土的均匀和密实，提高混凝土的抗拉强度，要求操作人员加强混凝土的振捣，做到快插慢拔，插点均匀，插点之间距离控制在500，采用单一的行列形式，以免漏振，振捣时间一般控制在20-30S之间，直到表面泛浆，不出现气泡、混凝土不再下沉为止。

5. 为了排除混凝土因泌水在粗骨料、钢筋下部生成的水分和空隙，要进行二次振捣，以保证混凝土表面密实度，待第一次振捣完成20-30分钟并已经浇筑出一定面积后再进行，以确保混凝土初凝前再进行第二次振捣。

6. 混凝土泌水处理和表面处理：混凝土在浇筑和振捣过程中，上涌的泌水和浮浆沿混凝土面排到后浇带的排水沟里，通过沟内设置的集水坑抽出基坑，以提高混凝土质量，减少表面裂缝。

7. 混凝土坍落度测定：每隔2H对罐车的混凝土坍落度进行检测，确保其控制在200±20之内，发现过大，禁止使用，做退回处理，过低，通知现场的搅拌站的技术人员，视混凝土情况采用二次掺加适量减水剂进行搅拌，严禁直接加水。

8. 混凝土的表面处理：在混凝土浇筑后先用5米长的铝合金杠刮平，木抹子反复压实搓平，当混凝土表面开始收水时，再用铁抹子搓面压光2-3遍，使其微小裂缝愈合，增加防水抗渗效果。

9. 混凝土压光后立即覆盖一层塑料薄膜，塑料薄膜之间相互搭接300，以减少水份的散发。

五、混凝土施工后的防裂控制与养护措施

1. 由于大体积混凝土浇筑后的水泥水化热积蓄在结构内部，不容易向外散发，因而与表面温度形成内外温差，结构混凝土越厚，内外温差越大，。因此必须采取保温措施控制内外温差，同时，为保证保温措施到位，必须对混凝土结构进行内外温度监测。

2. 砼表面压光后立即覆盖一层塑料薄膜，然后根据测温记录在恰当的时候覆盖草帘被保温，在底板边缘、棱角部位的保温厚度应增加到面部位的2倍。

3. 混凝土养护采用蓄热法养护。混凝土浇注初期，温度增长较快，此时混凝土尚未凝固，因此不会出现裂缝，在3天后温度增长频率降低，到7天时温度达到最高。在此阶段应保证表面温度不要过低，尤其是内部温度达到最高温度时，应该加强表面覆盖。

4. 控制降温速度，尽量减少大体积砼在空气中的暴露时间，避免冷热干湿剧变，测温不要大范围掀开保温措施。

5. 为了能使砼内部热量全部散发，利用中午大气温度较高的时间，将阻燃保温草帘隔块掀开一块，下午四点钟之后再覆盖。

6. 温度点的设置：大体积混凝土温度监测点设置应能真实反映出混凝土块的里外温差，降温速率及环境温度的真实情况，本工程底板设置了16个电偶组进行观察和记录，根据不同的底板厚度，每个电偶组设置了3个或6个热电偶，测点分为表面、中心和底部。

7. 监测程序：热电偶的测温天数要持续至少30天，在混凝土浇注完12小时后开始第一次测温，前10天每两小时测温一次，以后10天每4小时测温一次，再后10天每8小时测温一次。

8. 除了要求施工单位每天上报测温资料外，监理部专门指定专人负责测温，做好内部记录，当发现内外温差超过25度，及时向总监汇报，分析原因，采取措施，指示施工单位根据情况调整保温材料的厚度。

9. 测温数据的管理：利用计算机对测温数据进行信息化管理。及时整理录入测温数据，描绘出温度曲线，与事前的分析作对比，推断下一时段的温度变化，并决定是否调整保温方式和保温层厚度。

六、效果分析

从连续30天的大体积混凝土测温记录来看：

1. 中部最高温度是71℃，与模拟实验温度基本相同，在预测范围内，表面最高温度是53℃，从温度变化曲线看，受环境温度影响比较大，下部最高温度是64℃，每天变化温度在3℃，上中下部的最高温度是在浇筑后的第三天出现。

2. 有个别部位混凝土内外温差超过25摄氏度，浇筑后的第7天突降暴雨，温差达到28.1摄氏度，由于事先准备充分，措施得力，很快将温差控制到25摄氏度以下。

3. 按照此经济合理的施工方案，在6月份的较热天气下，较好的控制了内外温差，养护结束后，经过对底板外露表面检查，未发现有害裂缝的产生。