摘 要:主要以東北某地區(qū)大型設(shè)備基礎(chǔ)底板大體積混凝土冬季施工為例，制定大體積混凝土從施工前混凝土原材料的選擇、配合比的確定、混凝土攪拌運(yùn)輸、澆筑溫度的控制、混凝土的筑施工分層控制、振搗控制、保溫養(yǎng)護(hù)、測(cè)溫等過(guò)程控制的冬季施工方案。通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)底板大體積混凝土施工方案制定，能夠防止底板大體積混凝土能夠防止早期混凝土遭受凍害，控制溫差，防止裂縫的目的。

　　關(guān)鍵詞：大體積混凝土,冬季施工,控制

　　一、工程概況

　　本工程位于東北某地區(qū)，該地區(qū)自然條件惡劣，冬季寒冷，冰凍期從11月至次年3月份，長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月，溫度在零下2攝氏度至零下18攝氏度。底板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板外徑為87.400米，中心區(qū)設(shè)計(jì)厚度為1.00米，周邊環(huán)形區(qū)設(shè)計(jì)厚度為1.20米，底板與其下方樁基礎(chǔ)采用剛性錨固連接，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，澆筑量為7000m3。底板施工從當(dāng)年的12月3日開始施工至次年的1月2日完成了混凝土的澆筑，環(huán)境溫度平均在-10℃左右。

　　大體積混凝土是混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土。結(jié)構(gòu)厚實(shí)，混凝土量大，工程條件復(fù)雜，施工技術(shù)要求高，水泥水化熱較大，易使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生溫度變形。大體積混凝土除了最小斷面和內(nèi)外溫度有一定的規(guī)定外，對(duì)平面尺寸也有一定限制。因?yàn)槠矫娉叽邕^(guò)大，約束作用所產(chǎn)生的溫度力也愈大，如采取控制溫度措施不當(dāng)，溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土所能承受的拉力極限值時(shí)，則易產(chǎn)生裂縫。 冬季施工是根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隁庀筚Y料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)室外平均氣溫連續(xù)5天穩(wěn)定低于5攝氏度。綜上所述，工程基礎(chǔ)底板屬大體積混凝土冬期施工。

　　二、大體積混凝土施工前準(zhǔn)備

　　1.大體積混凝土原材料的選擇

　　(1)水泥：是大體積混凝土的主要膠凝材料，為保證混凝土的強(qiáng)度，結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件，選擇了P.II 42.5水泥。

　　(2)礦粉：礦粉可減少水泥用量減少水泥用量約10%～15%，且水化放熱量很少，從而減少了水化放熱量，因此施工時(shí)混凝土的溫升降低，可明顯減少溫度裂縫，這對(duì)大體積混凝土工程特別有利。為此方案中選擇了S95礦粉為摻合料。

　　(3)混凝土外加劑：混凝土外加劑在現(xiàn)在混凝土應(yīng)用技術(shù)中作用越來(lái)越大，成為名副其實(shí)的第五組份。混凝土外加劑摻量較低，且能明顯改善混凝土拌合物的工作性和硬化性能。為此方案中選擇了Sika Viscocrete 3301C高性能減水劑，減水率為20%-30%。

　　(4)粗細(xì)骨料：粗骨料選用5mm-25mm連續(xù)級(jí)配碎石，含泥量不大于1%;細(xì)骨料采用的是福建河砂，屬中砂，含泥量不大于3%。

　　2.大體積混凝土施工配合比的確定

　　根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，參照以往的儲(chǔ)罐底板施工經(jīng)驗(yàn)，冬季大體積混凝土坍落度控制在160-220mm。混凝土配合比采用工程實(shí)際使用的原材料和計(jì)算配合比進(jìn)行試配，保證混凝土的絕熱溫升和工作性滿足要求。每盤混凝土試配量不應(yīng)小于20L;進(jìn)行試拌，并調(diào)整砂率和外加劑摻量等使拌合物滿足工作性要求，提出試拌配合比在試拌配合比的基礎(chǔ)上，調(diào)整膠凝材料用量，提出不少于3個(gè)配合比進(jìn)行試配。根據(jù)試件的試壓強(qiáng)度和耐久性試驗(yàn)結(jié)果，選定設(shè)計(jì)配合比; 應(yīng)對(duì)選定的設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行生產(chǎn)適應(yīng)性調(diào)整，確定施工配合比; 對(duì)采用攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸?shù)幕炷粒?dāng)運(yùn)輸時(shí)間可能較長(zhǎng)時(shí)，試配時(shí)應(yīng)控制混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失值。經(jīng)試驗(yàn)確定混凝土施工配合比見表2-1。

　　3.混凝土的熱工計(jì)算

　　(1)混凝土最高絕熱溫升計(jì)算：根據(jù)往年本地區(qū)的施工氣候條件預(yù)計(jì)在施工期間環(huán)境溫度為-10℃，大體積混凝土入模溫度在+10℃左右。利用公式Tmax=T0+C/10+K/50計(jì)算混凝土最高絕熱溫升，式中T0為混凝土的入模溫度;C為單位普通硅酸鹽水泥用量，Kg/m3;K為礦粉用量，Kg/m3。底板采用的普通硅酸鹽水泥，水泥用量為235 Kg/m3，礦粉用量為190 Kg/m3，Tmax=10 +235/10+190/50=39.65℃。

　　(2)混凝土保溫層厚度計(jì)算：本工程計(jì)劃使用塑料布+草簾被+帆布保溫材料進(jìn)行混凝土保溫養(yǎng)護(hù)。利用公式λ1·(Ta-Tb)/δ=λ2(Tmax-Ta)/0.5H計(jì)算保溫層厚度，其中，H為底板厚度;λ1為蓄熱層導(dǎo)熱系數(shù)，取0.08W/(m.c);λ2為混凝土導(dǎo)熱系數(shù)，取2.3W/(m.c);Ta為混凝土表面溫度，Ta= Tmax-ΔT(ΔT為控制溫差);Tb為施工時(shí)的平均氣溫，此處取值-10℃;δ為蓄熱層厚度，m。δ= 0.5Hλ1·(Ta-Tb)/λ2(Tmax-Ta)=0.5×0.08(14.65+10)/(2.3×25)=0.017m。

　　(3)通過(guò)對(duì)混凝土最高絕熱溫升和保溫材料的厚度計(jì)算，保溫層采用塑料布+草簾被+帆布材料厚度保證在0.017m以上，在環(huán)境溫度環(huán)境溫度為-10℃，混凝土入模溫度在+10℃左右的前提下，能夠滿足混凝土的內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)，保證混凝土的表面溫度不受凍害。

　　三、施工過(guò)程控制

　　1.嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)

　　對(duì)進(jìn)場(chǎng)的各種原材料進(jìn)場(chǎng)全部按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格檢查，進(jìn)場(chǎng)原材料的質(zhì)量證明文件必須齊全，要求的規(guī)格性能必須符合試驗(yàn)配合比的要求，經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后。按照規(guī)范要求對(duì)原材料全部按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格復(fù)試，經(jīng)復(fù)試合格后，方可進(jìn)行使用，不合格的原材料嚴(yán)禁入場(chǎng)。

　　(1)水泥：進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)對(duì)其品種、級(jí)別、散裝倉(cāng)號(hào)、出廠日期等進(jìn)行檢查，并應(yīng)對(duì)其強(qiáng)度、安定性及其他必要的性能指標(biāo)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，其質(zhì)量必須符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175。當(dāng)在使用中對(duì)水泥質(zhì)量有懷疑或水泥出廠超過(guò)三個(gè)月時(shí)，應(yīng)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，并按復(fù)驗(yàn)結(jié)果使用。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，嚴(yán)禁使用含氯化物的水泥。 檢查數(shù)量：按同一生產(chǎn)廠家、同一等級(jí)、同一品種、同一批號(hào)且連續(xù)進(jìn)場(chǎng)的水泥散裝不超過(guò)500t為一批，每批抽樣不少于一次。檢驗(yàn)方法：檢查產(chǎn)品合格證、出廠檢驗(yàn)報(bào)告和進(jìn)場(chǎng)復(fù)驗(yàn)報(bào)告。

　　(2)礦粉：進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)對(duì)其品種、級(jí)別、出場(chǎng)日期等進(jìn)行檢查，并對(duì)其細(xì)度(比表面積)、需水量比(流動(dòng)度比)、活性指數(shù)(抗壓強(qiáng)度比)、燒失量指標(biāo)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，其質(zhì)量必須符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥與混凝土中粒化高爐礦渣粉》GB/T18046。檢查數(shù)量：應(yīng)以連續(xù)供應(yīng)的200t相同等級(jí)的粉煤灰為一批。檢查方法：檢查產(chǎn)品質(zhì)量證明書、復(fù)檢報(bào)告。

　　2.大體積混凝土攪拌、運(yùn)輸、澆筑溫度控制

　　(1)現(xiàn)場(chǎng)攪拌站為了控制攪拌質(zhì)量，砂、石、水泥、礦粉和減水劑采用電子計(jì)量自動(dòng)上料，混凝土計(jì)量偏差見表2-2?；炷翑嚢柚贫撕侠淼耐读享樞?，使混凝土獲得良好的和易性和使拌合物濕度均勻，有利于強(qiáng)度發(fā)展。其投料順序?yàn)橄韧度牍橇希砂杈鶆蛟偻度爰訜岬乃?，等攪拌一定時(shí)間后，水溫降至40℃左右時(shí)，再投入水泥、礦粉和外加劑，拌合均勻。注意攪拌時(shí)要絕對(duì)避免水泥遇到過(guò)熱出現(xiàn)假凝現(xiàn)象?；炷恋臄嚢钑r(shí)間應(yīng)比常溫延長(zhǎng)50%并符合有關(guān)規(guī)定，對(duì)于摻有減水劑的混凝土拌制時(shí)間采取常溫拌制時(shí)間的1.5倍。嚴(yán)格按照施工期間氣候寒冷并伴有風(fēng)雪天氣，露天砂石堆場(chǎng)中部分骨料會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰凍結(jié)現(xiàn)象，鏟車上料時(shí)需將骨料中的凍結(jié)骨料碾碎剔除。

　　3.大體積混凝土澆筑施工

　　(1)大體積混凝土應(yīng)分層澆筑，以減少混凝土澆筑過(guò)程中熱量損失，每層高度控制在400mm-500mm，底層澆筑范圍7m-8m內(nèi)，將在30分鐘內(nèi)覆蓋上一層混凝土，保證混凝土澆筑質(zhì)量每層混凝土澆筑在初凝前完成上層混凝土澆筑。

　　(2)底板混凝土澆筑進(jìn)行分段分塊澆筑，澆筑的分段分塊形式對(duì)控制溫度應(yīng)力和裂縫的出現(xiàn)有重要的影響，澆筑塊越大，溫度應(yīng)力也越大，越容易產(chǎn)生裂縫。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，將底板外徑為87.400米，中心區(qū)設(shè)計(jì)厚度為1.00米，周邊環(huán)形區(qū)設(shè)計(jì)厚度為1.20米，分為環(huán)形區(qū)域4段，中心區(qū)域分為2塊，進(jìn)行澆筑。

　　(3)在進(jìn)行振搗時(shí)，振搗工沿著澆筑面推進(jìn)方向排成一行，逐行振搗向前推進(jìn);振搗和布料一樣分層進(jìn)行，振搗上層混凝土?xí)r振動(dòng)棒插入下層混凝土深度不小于5cm，插點(diǎn)間距不大于振動(dòng)半徑的1.5倍，振動(dòng)時(shí)間在25s左右，以保證混凝土密實(shí)但不離析?；炷翝仓恋装迕鎸酉扔?米的鋁合金刮尺刮平后，邊角處用木抹子找平，待混凝土初凝前用鐵抹子進(jìn)行抹面壓光，壓光不少于兩遍。中間大面積混凝土表面是用混凝土提漿機(jī)在砼初凝前壓一遍，隨后用磨光機(jī)再壓一遍，確保混凝土表面因收縮產(chǎn)生細(xì)微裂縫出現(xiàn)。

　　4.大體積混凝保溫養(yǎng)護(hù)、溫度控制

　　(1)經(jīng)過(guò)2.1.3條熱工計(jì)算及其以往工程施工經(jīng)驗(yàn)表明，在大體積混凝土澆筑初期，由于水化熱作用，混凝土內(nèi)部溫度急劇升高，因此在分區(qū)澆筑抹面完成后表面立即采用塑料布+草簾被+帆布塑料行覆蓋，第一層塑料布選用黑色，草簾被與帆布根據(jù)施工要求，定制成各種規(guī)格尺寸，便于鋪蓋施工。第一層采用防止養(yǎng)護(hù)過(guò)程中水分散發(fā)過(guò)快，有利于保濕，表面覆蓋草簾被+帆布進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，保證混凝土在受凍臨界強(qiáng)度前不受凍，防止混凝土熱量過(guò)快的散失，確保混凝土內(nèi)外溫差25℃左右。

　　(2)混凝土內(nèi)部溫度采用留設(shè)測(cè)溫孔、孔內(nèi)放設(shè)熱電偶，采用電子測(cè)溫。每段每塊區(qū)域分別設(shè)置10個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)分分上中下3個(gè)位置測(cè)量。安排專人24小時(shí)不間斷進(jìn)行測(cè)溫，做好相關(guān)記錄，特別是在混凝土澆筑完成初期，發(fā)現(xiàn)異常內(nèi)外溫差超出規(guī)范要求值時(shí)，項(xiàng)目部組織相關(guān)人員采取措施防止凍害、溫度裂縫的產(chǎn)生。底板大體積混凝土溫度的測(cè)溫從澆筑結(jié)束后每隔1小時(shí)測(cè)一次，第2天后每隔4小時(shí)測(cè)溫一次，直到混凝土中心溫度與表面溫度的溫差開始降低，再改為每8小時(shí)測(cè)一次，到混凝土中心溫度與表面溫度的溫差低于15℃時(shí)停止測(cè)溫。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　本文通過(guò)大體積混凝土冬季施工方案的制定控制實(shí)施過(guò)程，闡述了大體積混凝土混凝土從施工前混凝土原材料的選擇、配合比的確定、人員、機(jī)械組織、混凝土攪拌運(yùn)輸、澆筑溫度的控制、混凝土的筑施工分層控制、振搗控制、保溫、測(cè)溫等過(guò)程控制的冬期施工案。經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)底板六個(gè)區(qū)域的入模溫度控制在10-16℃，混凝土的澆筑溫度控制在了5-8℃，混凝土中心點(diǎn)的最高溫度是45℃，混凝土的內(nèi)外溫差控制在20-25℃，表面存在微裂紋，經(jīng)過(guò)檢測(cè)均在0.2mm內(nèi)。六個(gè)區(qū)域34組標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度平均值是55MPa。綜上結(jié)果表明，大體積混凝土冬期施工方案的施工準(zhǔn)備、控制實(shí)施是切實(shí)可行的。在理論基礎(chǔ)上，采取有效的控制措施，可以保證大體積混凝土的施工質(zhì)量。

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