淺析某供水項目大體積混凝土施工技術(shù)

張黎明

（福建省水利水電工程局有限公司 福建 泉州 362001）

1 工程概況

某供水項目位于湖北省應(yīng)城市和漢川市的規(guī)劃區(qū)內(nèi)，本次項目的取水點(diǎn)為漢江，由漢江崔家灣將水提至應(yīng)城二水廠，然后再從應(yīng)城二水廠提水至應(yīng)城一水廠，從而解決規(guī)劃區(qū)的生產(chǎn)和生活用水問題。本項目屬于崔家灣取水樞紐工程，主要建筑物包括防洪閘、取水泵房和進(jìn)水口建筑物等。預(yù)制圓沉井的外徑為17m，沉井壁厚為1.5m，深度為16.6m，沉井的節(jié)數(shù)為3節(jié)，高度由下往上為4.8m，5.9m，5.9m。沉井混凝土要求一次澆筑成形，不得預(yù)留施工縫。沉井封底混凝土的厚度為2.3m，防洪閘底板混凝土的厚度為1.5m；前池尺寸為28.22m×12.4m，底板厚度為2m；取水泵房的尺寸為31m×16.4m，基礎(chǔ)底板厚度為2m。除了沉井的混凝土強(qiáng)度為C30P8外，其余混部位的混凝土強(qiáng)度均為C25P8。根據(jù)GB50496-2009規(guī)范可知，該項目這些部位的混凝土均屬于大體積混凝土。

2 大體積混凝土施工裂縫的成因

2.1 收縮變形

大體積混凝土在凝結(jié)硬化的過程中，由于發(fā)生水化反應(yīng)和外界氣候因素的影響，使得混凝土中的水分大量減少，這樣混凝土的體積就會收縮變形，進(jìn)而產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力，當(dāng)收縮應(yīng)力值超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時，收縮裂縫就會出現(xiàn)。而影響混凝土的收縮應(yīng)力的主要因素為用水量和水泥用量，兩者的數(shù)值越大，混凝土的收縮就越明顯。收縮裂縫一般呈無規(guī)則性，大小不一，危害性較小。

2.2 內(nèi)外溫差大

混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸較大，厚度較大，使得其體積較大。大體積混凝土在硬化中由于發(fā)生水化反應(yīng)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部熱量大量聚集，由于厚度較厚，使得熱量的散發(fā)速度較慢，隨著化學(xué)反應(yīng)的不斷進(jìn)行，熱量不斷增多，那么混凝土內(nèi)部的溫度將急劇上升，這樣內(nèi)外溫差將會顯著加大。通常情況下，大體積混凝土在澆筑后第三天其內(nèi)部溫度值將達(dá)到峰值，這時混凝土內(nèi)外溫差將會達(dá)到最高值。當(dāng)內(nèi)外溫差大于25℃，那么混凝土內(nèi)部將可能出現(xiàn)裂縫，溫度裂縫將會呈貫穿形狀，危害性較大。

3 大體積混凝土施工技術(shù)

3.1 混凝土材料的選擇與確定

本工程大體積混凝土采用商品混凝土，選擇與公司長期合作的質(zhì)量和供應(yīng)能力穩(wěn)定的某建材有限公司為商品混凝土供應(yīng)商，要求混凝土供應(yīng)商根據(jù)本工程特點(diǎn)和要求，加強(qiáng)對混凝土原材料的各項性能指標(biāo)的控制，確保混凝土原材料質(zhì)量合格。

（1）水泥

本工程采用P·O42.5R的“三峽”水泥，試驗(yàn)表明水泥3d水化熱為218kJ/kg，滿足<240kJ/kg的規(guī)定，7d水化熱為259kJ/kg，符合<270kJ/kg的要求。盡量減少水泥用量，減少混凝土的收縮值。

（2）細(xì)骨料

本工程細(xì)骨料采用河砂，規(guī)格為中砂，細(xì)度模數(shù)為2.5～3.0，含泥量≤3%，其中氯離子含量不大于干砂質(zhì)量的0.01%。理論計算可知，采用中砂拌制的混凝土用水量比采用細(xì)砂拌制的混凝土用水量節(jié)約10%左右，減少用水量就可以相應(yīng)地減少混凝土的收縮值。

（3）粗骨料

本工程粗骨料采用花崗巖碎石，其粒徑為16mm～31.5mm，碎石針片狀顆?！?%，含泥量≤1%，碎石級配等級為二級，碎石粒徑盡量選擇大些，以達(dá)到提高抗壓強(qiáng)度，增強(qiáng)骨架結(jié)構(gòu)，使得孔隙率得到降低，使得水泥用量減少，從而減少水化熱的產(chǎn)生。

（4）摻合料

本工程摻合料采用粉煤灰，其等級為I級，采用外摻法，摻量<10%，主要是改善混凝土和易性和減少水泥用量，從而降低水化熱。

（5）外加劑

本工程外加劑采用緩凝減水劑，型號為SF型，并按照一定比例摻加WG-CMA抗裂粉劑，以達(dá)到降低水泥水化熱峰值和提高混凝土的抗裂能力的目的。

3.2 混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)本工程大體積混凝土的設(shè)計要求和特性，建議商品混凝土供應(yīng)商對大體積混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化與試配，混凝土配合比設(shè)計采用60d的后期強(qiáng)度進(jìn)行配制，根據(jù)試配試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行不斷的改善與優(yōu)化，盡量減少水泥用量和用水量，使得混凝土水化熱得以降低。實(shí)際混凝土攪拌時，應(yīng)根據(jù)原材料的含水量情況和當(dāng)時的天氣情況對混凝土配合比中用水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使得混凝土的和易性滿足現(xiàn)場施工需求?；炷吝\(yùn)至施工現(xiàn)場時其坍落度控制在140mm～180mm范圍內(nèi)，泌水量≤10L/m3，水灰比 <0.45，水膠比≤0.55，砂率為38%～42%，用水量≤175 kg/m3，混凝土相關(guān)性能滿足泵送的要求。

3.3 大體積混凝土的施工控制

（1）合理組織施工

根據(jù)項目的混凝土特點(diǎn)及實(shí)際澆筑方量，安排1輛汽車泵，8方混凝土罐車12輛并保證至少3輛罐車在施工現(xiàn)場等待?；炷翝仓皯?yīng)與攪拌站事先溝通好，確?；炷凉?yīng)的連續(xù)性。由于澆筑時天氣較為炎熱應(yīng)在汽車泵所在的位置搭設(shè)遮陽棚，攪拌站應(yīng)對原材料采取降溫措施，根據(jù)運(yùn)距對混凝土坍落度損失進(jìn)行合理的估算，確保混凝土的入模溫度≤30℃。

（2）正確的澆筑方法

根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)形式及混凝土的厚度，采用具有薄層施工、合理坡度、一次到頂和順序澆筑等特點(diǎn)的“斜面分層法”澆筑方法。薄層施工厚度一般為300mm～500mm，本工程分層厚度為400mm，斜面的坡度為1∶6，該澆筑工藝有利于混凝土泵送，能夠有效地自然形成斜面，從而避免出現(xiàn)施工冷縫。大體積混凝土的澆筑順序由結(jié)構(gòu)長邊方向往短邊方向推進(jìn)，從低處往高處進(jìn)行澆筑，逐層頂升。當(dāng)混凝土的落差超過2m，應(yīng)采用串桶進(jìn)行澆筑，預(yù)防混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

（3）加強(qiáng)混凝土振搗

混凝土施工時，應(yīng)安排專人在混凝土出料口和坡腳處各設(shè)置2條振動棒，快插慢拔，主要負(fù)責(zé)將上下部的混凝土振搗密實(shí)，振搗時間控制在20s～30s范圍內(nèi)，振動棒的布置點(diǎn)應(yīng)均勻排列，理論上振動棒的振搗半徑為0.4m，按照1.5R的振搗范圍進(jìn)行布控，布置點(diǎn)呈“交錯式”次序移動，嚴(yán)禁漏振和欠振；當(dāng)混凝土下沉，氣泡完全冒出，表面泛出灰漿時方可停止振搗。在對上層混凝土進(jìn)行振搗時，采取二次振搗方法，應(yīng)將振動棒插入下層混凝土5cm，使得兩層混凝土交界面完全地咬合銜接，減少施工冷縫的出現(xiàn)的概率。

（4）加強(qiáng)混凝土抹壓

隨著混凝土的澆筑的不斷進(jìn)行，混凝土表面的泌水會越來越多，這就需要將泌水往低處趕，再用抽水機(jī)抽走。由于摻加料為粉煤灰，混凝土振搗后會出現(xiàn)浮漿現(xiàn)象，浮漿較厚的話會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，這就需要對浮漿進(jìn)行處理。具體的處理辦法為在混凝土表面均勻鋪設(shè)一層洗凈的粒徑為10mm～30mm碎石，再用平板振動器振搗密實(shí)；混凝土初凝后采用平板磨漿機(jī)打磨2～3次，二次磨平法使得混凝土表面的縫隙全部閉合，使得混凝土的抗裂性與抗?jié)B性得以提高。

（5）加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)

根據(jù)大體積混凝土結(jié)構(gòu)形式及其厚度，本工程采用保溫法對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保溫材料及其具體層數(shù)由水化熱峰值計算可得，混凝土保溫需要2層土工布+2層塑料薄膜，土工布搭接良好，并應(yīng)澆水濕潤?；炷恋酿B(yǎng)護(hù)應(yīng)安排專人負(fù)責(zé)，發(fā)現(xiàn)混凝土表面干燥時，應(yīng)及時澆水養(yǎng)護(hù)，對于剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)覆蓋毛毯，并保證毛毯濕潤，使得混凝土的降溫速率<2.0℃/d。混凝土的養(yǎng)護(hù)時間不小于14d。

3.4 混凝土的溫度監(jiān)測

按照大體積混凝土規(guī)范要求，在混凝土中部、底部和表面各布置1根測溫管，測溫管為Ф20鍍鋅鋼管，管底與混凝土底部和表面的距離為300mm，管底焊死，管頂露出混凝土面約10cm，一組測溫管的相互間距為100mm，管內(nèi)裝完機(jī)油，管頂用塑料套保護(hù)好，采用水銀溫度計進(jìn)行測溫。在測溫之前應(yīng)編制詳細(xì)的測溫方案，并安排專人進(jìn)行跟蹤檢測。本工程共布置23組測溫點(diǎn)，在混凝土澆筑完成后10小時進(jìn)行測溫，前面7d的測溫頻率為2h/次，第8d開始的測溫頻率為4h/次，并及時將溫度監(jiān)控數(shù)據(jù)記錄好，繪制溫度/時間曲線，當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部溫度與外部溫度之間的溫差超過25℃時，應(yīng)及時上報技術(shù)負(fù)責(zé)人，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差顯著小于25℃以下時，可以向技術(shù)負(fù)責(zé)人匯報并由其決定是否停止測溫。溫度監(jiān)測結(jié)果顯示，本工程大體積混凝土在澆筑完成后第3天，其內(nèi)部溫度為56.8℃，達(dá)到監(jiān)測溫度最高值，內(nèi)外溫差為23.1℃，滿足小于25℃的溫度裂縫出現(xiàn)的臨界值要求。

4 結(jié)束語

本工程的大體積混凝土施工中，選擇合格的混凝土供應(yīng)商，加強(qiáng)對商品混凝土原材料相關(guān)性能指標(biāo)的確定與選擇，對混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，合理地做好施工部署，采取正確的澆筑方法，加強(qiáng)混凝土振搗和抹壓施工，采取合理的混凝土的養(yǎng)護(hù)方式，加強(qiáng)混凝土澆筑后的溫度監(jiān)測工作，使得大體積混凝土施工得到有效的控制，確保大體積混凝土內(nèi)外溫差<25℃，從而保證混凝土不出現(xiàn)有害的施工裂縫，最終達(dá)到確?；炷潦┕べ|(zhì)量的目的。陜西水利

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