伍祥，劉恒波*，譚正福，莊保福，徐椿景，劉波

（1. 貴州榮盛（集團(tuán)）建材有限公司混凝土分公司技術(shù)中心，貴州 興義 562400；2. 貴州省建筑材料科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550007）

0 引言

混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于 1m 的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會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，稱之為大體積混凝土?；炷两Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是普遍現(xiàn)象，是個(gè)長期困擾著建筑工程技術(shù)人員的技術(shù)難題。由于荷載裂縫的分布規(guī)律性強(qiáng)，試驗(yàn)工作容易開展，國內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行了較為深入的研究。然而對于大體積混凝土等危害較大的間接作用裂縫，由于影響因素和分布規(guī)律的復(fù)雜性，對它們的研究工作開展得較少，控制方法也不夠明確。大體積混凝土必須滿足普通混凝土的強(qiáng)度、剛度、整體性和耐久性等要求之外，其主要問題就是如何控制溫度裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。由于大體積混凝土工程條件比較復(fù)雜，施工情況復(fù)雜，混凝土原材料的品質(zhì)差異較大，因此控制溫度裂縫就不是單純的結(jié)構(gòu)理論問題，它涉及到結(jié)構(gòu)計(jì)算、構(gòu)造設(shè)計(jì)、材料組成、施工工藝、質(zhì)量監(jiān)控等多方面問題。

本文主要以貴州興義“桔園華府”筏板基礎(chǔ)項(xiàng)目為例，使用大體積機(jī)制砂混凝土澆筑過程中的溫度監(jiān)控和綜合施工保障措施，使得 28 天強(qiáng)度合格，達(dá)到了裂縫的有效控制的目的。

1 工程概況

貴州省興義市桔園華府 B 區(qū)占地面積 20000 平方米，建筑面積 18000 平方米，由 B-1、B-2、B-3、B-4、B-5、B-6 六個(gè)單元及兩層地下室組成，主樓部分全部為 1500mm 厚 C50P8 筏板，局部區(qū)域厚度達(dá)到1800mm，副樓部分為 400mm 厚 C30P8，筏板部分澆筑混凝土總分為 8 次，總體澆筑混凝土約 25000 立方米，該小區(qū)由黔西南州萬惠源房地產(chǎn)開發(fā)有限責(zé)任公司投資建設(shè)，貴州長辰建筑工程有限公司承建，貴州天邦建設(shè)項(xiàng)目管理有限公司監(jiān)理，貴州榮盛（集團(tuán)）建材有限公司混凝土分公司供應(yīng)混凝土。

2 配合比思路

（1）行業(yè)內(nèi)常規(guī)設(shè)計(jì)高強(qiáng)大體積混凝土配合比時(shí)，一般都考慮采用低熱水泥，摻加硅灰、礦粉、磷渣粉、粉煤灰等活性材料，來達(dá)到降低水泥用量，降低水化熱的效果。

（2）興義市混凝土行業(yè)，因?yàn)閰^(qū)域原因，缺乏硅灰、礦粉、磷渣粉、等活性材料，一直以來使用單一摻合料粉煤灰。如果從貴陽或者云南采購硅灰、礦粉、磷渣粉、等活性材料，運(yùn)距太遠(yuǎn)，成本大幅度提高，而且時(shí)間上也來不及準(zhǔn)備，施工方及業(yè)主方也無法延長工期。經(jīng)與施工方、業(yè)主方技術(shù)交底后決定使用常規(guī)配合比，單獨(dú)使用粉煤灰作為摻合料。

（3）該工地距離我公司攪拌站 5 公里，使用常規(guī)外加劑，混凝土初凝時(shí)間 3～4 小時(shí)，終凝時(shí)間 8～10小時(shí)基本滿足要求。但考慮到施工時(shí)間較長，道路交通、設(shè)備故障、天氣變化等不可控因素較多，為避免出現(xiàn)施工冷縫以及收縮裂縫，特別要求外加劑廠家技術(shù)人員調(diào)整外加劑凝結(jié)時(shí)間，調(diào)整到初凝 14～16 小時(shí)，終凝 18～20 小時(shí)，以達(dá)到減少施工冷縫產(chǎn)生的目的。

3 原材料優(yōu)選

3.1 水泥

選用貴州榮盛（集團(tuán)）建材有限公司生產(chǎn)的赤金牌P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》，技術(shù)指標(biāo)見表 1。

表1 水泥技術(shù)指標(biāo)

3.2 粉煤灰

選用興義電廠生產(chǎn)的 Ⅱ 級粉煤灰，符合 GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》，技術(shù)性能指標(biāo)見表 2。

表2 粉煤灰技術(shù)性能指標(biāo)

3.3 細(xì)骨料

選用高興付砂石廠生產(chǎn)的機(jī)制砂，符合 GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》的要求，技術(shù)性能指標(biāo)見表3。

表3 細(xì)骨料技術(shù)性能指標(biāo)

3.4 粗骨料

選用張?jiān)娚笆瘡S生產(chǎn)的 5～31.5mm 碎石，符合GB/T 14685—2011《建設(shè)用卵石、碎石》的要求，技術(shù)性能指標(biāo)見表 4。

表4 粗骨料技術(shù)性能指標(biāo)

3.5 外加劑

選用貴州科之杰新材料有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高效減水劑，符合 GB 8076—2008《混凝土外加劑》的要求，技術(shù)性能指標(biāo)見表 5。

表5 外加劑技術(shù)性能指標(biāo)

3.6 攪拌用水

采用自來水，符合 JGJ 63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

3.7 常規(guī)配合比

C50P8 等級混凝土常規(guī)配合比見表 6。

表6 常規(guī)配合比參數(shù) kg/m3

3.8 配合比選定結(jié)果

常規(guī)配合比配制混凝土實(shí)測性能結(jié)果見表 7。

表7 常規(guī)配合比實(shí)測結(jié)果

4 施工過程及保障措施

（1）經(jīng)與施工方溝通后，每次澆筑采用三點(diǎn)同時(shí)推進(jìn)，整體分層結(jié)合連續(xù)推移式澆筑施工的方法來澆筑。三臺天泵從三個(gè)不同方向同時(shí)澆筑，每個(gè)點(diǎn)分 4 層澆筑，層厚度 30～50cm，嚴(yán)格控制層間間歇時(shí)間，保證在前一層混凝土初凝之前將次一層混凝土澆筑完畢。

（2）每一層混凝土澆筑達(dá)到層厚度時(shí)及時(shí)振搗，4層澆搗完畢時(shí)，一次抹面，及時(shí)覆蓋塑料薄膜，采用邊澆、邊搗、邊抹面、邊覆蓋、邊推進(jìn)的方式，待混凝土達(dá)到終凝時(shí)，工人上去加蓋雙層棉毛毯，最大限度做到保溫保濕養(yǎng)護(hù)。

（3）每臺泵每小時(shí)澆筑 4 車混凝土，每車混凝 10方，運(yùn)距 5 公里，混凝土公司準(zhǔn)備了 40 臺運(yùn)輸車，可保障不斷料。并有一臺天泵備用。

（4）為防止突然停電，工地自備有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

（5）澆筑前用抽水機(jī)抽干基坑積水。

（6）施工方準(zhǔn)備好充足的工人以及保溫覆蓋材料。

（7）混凝土澆筑過程中，對達(dá)到標(biāo)高部位振搗后及時(shí)抹面并覆蓋一層塑料薄膜保濕養(yǎng)護(hù)。

（8）混凝土終凝時(shí)，在塑料薄膜上面覆蓋雙層棉毛毯保溫養(yǎng)護(hù)。

（9）由專人負(fù)責(zé)記錄溫度數(shù)據(jù)，在溫度記錄過程中，嚴(yán)格控制里表溫差不大于 25℃，降溫速率不大于2℃/d。

（10）極低氣溫（低于 5℃）降溫過快時(shí)加蓋塑料薄膜及棉毛毯。

（11）混凝土澆筑體表外溫差降到 20℃ 時(shí)，逐步拆除保溫覆蓋。

（12）全面拆除保溫覆蓋后灑水保濕養(yǎng)護(hù)至 14天。

5 測溫方法

（1）澆筑前事先布置測溫點(diǎn)，每個(gè)單元布置 8 個(gè)點(diǎn)，兩個(gè)單元一共 16 個(gè)測溫點(diǎn)；測溫點(diǎn)距邊 4～5 米，各個(gè)測溫點(diǎn)間距 5～6 米；每個(gè)測溫點(diǎn)布置 3 個(gè)溫度測頭，按照澆筑深度分為上中下 3 個(gè)位置；上測頭位置在混凝土澆筑體表面以內(nèi) 5cm；中測頭位置在混凝土澆筑體深度中心位置；下測頭位置在混凝土澆筑體底面以上5cm。

（2）所有測頭絕緣引出線長 5 米，金屬測頭用細(xì)鐵絲固定在鋼筋上；測頭與鋼筋之間加混凝土墊塊，保障測頭不與鋼筋連通；引出線外接數(shù)顯式溫度表，用塑料袋包好，防止?jié)仓^程中混凝土噴濺并綁在鋼筋高處，不影響澆筑。

（3）混凝土澆筑過程中，監(jiān)督工人下料和振搗時(shí)不得直接沖擊和觸及溫度測頭及其引出線。

（4）混凝土澆筑完畢到達(dá)終凝時(shí)（可以踩踏時(shí)），開始覆蓋棉毛毯保溫，并開始記錄所有溫度表數(shù)據(jù)。

（5）開始記錄時(shí) 1～3 天內(nèi)，每兩個(gè)小時(shí)記錄一次；4～7 天內(nèi)每 4 個(gè)小時(shí)記錄一次；7 天以后每 6～8小時(shí)記錄一次。

6 實(shí)測溫度記錄分析

（1）測溫探頭固定方式以及溫度表監(jiān)測情況見圖1、圖 2。

圖1 測溫探頭固定方式

圖2 溫度表監(jiān)測情況

（2）以 5 號觀測點(diǎn)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行分析，見表 8 和圖 3、圖 4。

7 峰值分析

本次澆筑于 30 小時(shí)后結(jié)束，澆筑體內(nèi)混凝土在 50小時(shí)終凝，完成保溫覆蓋后于 53 小時(shí)開始記錄溫度數(shù)據(jù)。

混凝土齡期達(dá)到 3 天時(shí)，65 小時(shí)表面溫度達(dá)到峰值 67.1℃，此時(shí)表面溫度高于中心溫度 3.5℃；8 小時(shí)以后，受外界溫度下降 5℃ 影響，即 73 小時(shí)表外溫差達(dá)到峰值 53.3℃；再過 8 小時(shí)，即 81 小時(shí)中心溫度達(dá)到峰值 64.4℃，此時(shí)表面溫度低于中心溫度 1℃；130小時(shí)底部溫度達(dá)到峰值 50.1℃；160 小時(shí)里表溫差達(dá)到峰值 9.1℃，此時(shí)混凝土齡期剛好 7 天。

圖3 5 號觀測點(diǎn)溫度曲線

圖4 5 號觀測點(diǎn)溫差曲線

7 天以后，表面溫度、中心溫度、底部溫度、里表溫差、表外溫差等數(shù)據(jù)全面穩(wěn)步下降；9 天以后，為加快熱量傳遞散發(fā)，開始逐步分層去除保溫棉毛毯；12天以后，去除最后一層塑料薄膜，開始灑水進(jìn)入保濕養(yǎng)護(hù)；15 天以后繼續(xù)施工。

溫度升降規(guī)律基本符合水泥 3 天水化速率最高、7天水化熱值最高的基本規(guī)律；表面溫度與中心溫度未能同時(shí)到達(dá)峰值，應(yīng)該是受到層間澆筑間歇時(shí)間的影響而產(chǎn)生時(shí)差順延所致。

表8 5 號觀測點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)分析

8 結(jié)論及建議

（1）在缺乏高活性摻合料來降低水泥用量，減少水化熱的情況下，使用水泥、粉煤灰作為膠凝材料，進(jìn)行大體積機(jī)制砂混凝土的澆筑施工也是可行的。

（2）采取優(yōu)選原材料、科學(xué)施工、合理調(diào)整外加劑凝結(jié)時(shí)間、嚴(yán)格的保溫養(yǎng)護(hù)措施、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏囟缺O(jiān)控措施是必不可少的施工保障，可以有效控制有害裂縫的產(chǎn)生。

（3）在有條件的情況下，應(yīng)提前計(jì)算混凝土的絕熱溫升、溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力、溫差估算、保溫層厚度等數(shù)據(jù)，才能更科學(xué)地完成澆筑施工。