滨海未来城大体积混凝土施工技术

黄 华

（福州新茂置业有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

随着大型建筑物不断涌现，对结构功能性及安全性要求不断提高，其中混凝土浇筑质量起着关键作用，而大体积混凝土在结构工程中占比较大。郭文博[1]认为对浇筑区域在水平和垂直方向布设温度传感器，实时监测各测区大体积混凝土温度发展情况，并通过预先设定的数值来启动和停止预先布设的冷凝水循环系统，以及采取适当的养护措施，确保混凝土的温度发展符合规范要求。刘晓东[2]认为采用新的智能温控系统，通过智能感知、智能诊断、智能决策和智能控制过程精确反映测温点位置混凝土温度曲线变化并及时预警，实现冷却水管的自动开启和闭合，温控效率得到大幅的提升同时保证施工目标。李琨[3]提出对大体积混凝土浇筑技术概念、特点以及养护要求，然后立足科学进行材料配比、混凝土拌和技术工艺、混凝土浇筑、作业温度控制、混凝土养护质量控制，来保证大体积混凝土的质量。本文在此基础上，结合现场实际情况编制施工技术方案，明确浇筑施工要点，分析原因，控制浇筑流程，提高大体积混凝土的标准，确保混凝土结构的施工质量。

1 工程案例

1.1 工程概况

滨海未来城总建筑面积93 736.61m2，地下一层结构，基础采用筏板+承台形式，筏板厚度为1.5m，筏板混凝土强度等级为C30，抗渗等级为S6。地下室以主楼为区域划分后浇带，划分后区域底板浇筑方量超过1 500m3，本项目混凝土供应商为两家，供应商距离项目距离为27km及30km，且早高峰时段有限制，给混凝土浇筑带来一定的风险。浇筑底板时计划两台泵车，并预备一台泵车作为突发情况使用。底板采用整体浇筑方式，过程中不留设施工缝，因筏板厚度较厚，采用分层浇筑方式，由两侧向中间浇筑，在混凝土初凝前完成下一道覆盖施工。本文将从混凝土配合比控制、温度控制、裂缝控制等方面进行阐述，说明大体积混凝土的质量控制手段，为建筑工程基础施工提供保障。

1.2 配合比设计

地下室按大体积混凝土进行配合比设计，目标以降低混凝土内部温度应力变化产生的裂缝为主，来确保混凝土的结构性能。根据工程特点和设计图纸要求，由商混站进行配合比试配工作，进行28d和90d强度试配。为改善混凝土的和易性和塌落度损失，适当加入粉煤灰，并将砂率控制在38%左右，进行混凝土强度和抗渗实验，确保混凝土的各项指标符合设计要求。水泥采用普通硅酸盐水泥和一级粉煤灰，降低混凝土中水泥和水的用量，以此降低水化热，同时掺入的粉煤灰用以降低水泥用量，进一步减少水化热和收缩，并消耗混凝土中部分碱性物质，预防混凝土起碱－集料反应。

经过商混站实验确定配合比为：水泥用量控制为250kg/m3，水胶比控制在0.4以下，砂率控制在40%，其中粗骨料采用碎石，细骨料采用中粗砂，混凝土的初凝时间为10h，混凝土塌落度为140～170mm。

2 浇筑前施工准备工作

大体积混凝土对比普通混凝土在施工技术方面有着更高的要求，主要的质量控制重点在于混凝土内部水化热引起的内外温差大导致的温度裂缝，因此，大体积混凝土在材料准备、施工工艺、测温方式、养护等方面需要做好充分的准备工作，来确保施工过程中的各种突发状况，主要准备工作如下：

2.1 原材料选取

本工程地下室混凝土按大体积混凝土进行设计，对混凝土结构强度影响较大的为粗骨料，选取粗骨料时，对粒径有着严格的要求，基本为5～25mm级配粗骨料。细骨料采用中砂，要求粒径在0.315mm左右占比为20%，粉煤灰掺合料采用0.08mm方孔筛进行选取，经选取后粉煤灰掺合料余量不超过15%。

2.2 浇筑组织方案

为保证地下室混凝土浇筑工程的顺利实施，需科学组织劳动力，考虑到混凝土浇筑量较大，项目部将工人分为2班作业制，每班工作12h，每班工作时间为：第一班08 : 00-20 : 00、第二班20 : 00-08 : 00，同时配备项目管理人员和足够的作业人员。

因场地限制，浇筑底板时布置2台泵车，考虑到搅拌站到施工现场的往返距离需1h左右，混凝土运输车不得少于12台，考虑到设备故障及特殊情况，要求搅拌站另外配备5台作为备用车辆。为了避免混凝土浇筑时出现混凝土中断、其他不能连续浇筑的情况发生，项目部专门设立疏通小组，专门负责浇筑泵机与运输车到达情况，并联系混凝土站做好每一车的发车时间，确保混凝土浇筑的连续性。

3 大体积混凝土质量控制要点

3.1 冷凝管布置及入模温度控制

大体积混凝土通常是由于其厚度较厚，混凝土凝结硬化过程中产生大量的水化热，该热量积聚在内部无法挥发出来，而混凝土浇筑完成后，面层温度挥发较快，导致的内外温差过大，产生温度应力。按混凝土质量规范，在内外温差超过25℃时，内外产生裂缝，进而混凝土结构发生渗水现象，引起钢筋腐蚀，影响了混凝土的结构性能。因此，主要对大体积混凝土的表面和内部温度进行质量[4]，主要方式如下：

（1）在底板内部预埋冷凝循环水管作为温控措施，冷凝水管直径为30mm，冷凝管沿纵向@1m布置，横向@1.5m，水管进出口预埋点距离筏板面层1m，同时，阀门设置在出口处。为确保冷凝管因在浇筑过程中受到外力作用而引发变形，导致渗漏问题，管道尽量绑扎于横梁上，在安装完成后，将整套冷凝管进行通水试验，确保水管无渗漏。在混凝土浇筑完成后，用冷凝管来控制底板混凝土的内部温度。

（2）控制混凝土的入模温度，用冷水搅拌混凝土，来控制混凝土的入模温度不超过30℃；并通过内部预埋测温管，来监控内部温度与表面温度，通常设置值不大于25℃，并设定报警机制，根据温度实时变化来调整养护方案，确保混凝土的结构性能满足要求。

本项目处于夏季施工，测量平均温度为20℃～25℃，通过控制混凝土的内部温差，如图1所示，对比混凝土龄期与内外温度对比，满足混凝土抗裂性能要求。

图1 混凝土内外温差对比表

3.2 大体积混凝土浇筑

本项目底板浇筑采用两台泵车进行浇筑，由两侧向中间进行，严禁留设施工缝，采用分层浇筑方式，混凝土入坑后，随混凝土的流动性形成斜面形状，混凝土自然流淌，每层厚度控制在500mm以内。在每层浇筑完成后，待上层混凝土硬化收缩期间，热量散发并在初凝前浇筑下层混凝土。因泵车到达工地需45min左右，经了解早高峰时间为6 : 00～8 : 00，该阶段处于管控，为保证混凝土浇筑连续性，泵车避开此阶段，确保了混凝土不因长时间等待而改变性能。

混凝土浇筑完成后，施工人员应对其表面进行收光处理，减少混凝土表面出现细微裂缝，并且严格控制混凝土表面保护层厚度，避免露筋或者保护层过厚现象。

3.3 大体积混凝土振捣

本工程混凝土初凝时间经实验确定约为10h，确保混凝土搅拌完成至浇捣结束具备充足的时间。混凝土的振捣工作由专业工人进行，采用插入式振捣，底板部位浇筑时间控制在15s左右，在混凝土表面无气泡冒出且无明显下沉为宜，要求振捣均匀，所有部位均振捣，重点加强深基坑、电梯基坑、积水坑等部位的振捣工作，采用快插慢拔方式，不应将振动棒放置于一点，避免出现离析现象。混凝土的蜂窝、孔洞主要出现在外墙上翻位置、积水坑等与模板接触位置，该位置加强振捣。在混凝土初凝前，必要时采用二次振捣，提高混凝土的抗裂性能，降低混凝土内部孔隙率，加强混凝土的抗渗性。

大体积混凝土表面泥浆较厚，且泌水严重，在大体积混凝土振捣完成后，需用长刮尺刮平，在混凝土浇筑快完成时，需将表面泌水人为引至底板外，通过排水沟流至集水井，在浇筑完4～8h左右，用长刮尺将表面浮浆清掉，并压实抹平。初凝之后，混凝土表面会出现龟裂，因此，在终凝之前，对表面进行二次抹压，及时处理表面裂缝。

底板混凝土浇筑时需重点注意底板剪力墙及电梯井、积水坑位置浇捣质量，外墙根部在安装模板时通常在底板位置上翻300mm，人工浇捣该部位时，振捣必须慢速、细致，并用铁锤敲击模板下口，确保混凝土浇筑密实，也减少后期渗水隐患。电梯基坑、积水坑浇筑时容易出现位移、倾斜、爆模现象，为防止该现象，模板支撑体系需采用固定方式，上部采用重物压住，防止上浮，浇筑时，需对称浇筑，严禁一次性在一侧倒满，防止事故发生。

3.4 大体积混凝土温度控制

本工程大体积混凝土中心温度较高，混凝土内部水化热产生的热量挥发慢，而表面温度流失快，因而产生温度应力，当内外温差超过25℃时，混凝土从表面开始产生裂缝，并不断往内部延伸，混凝土结构产生质量隐患。所以大体积混凝土质量控制为内外部温差，避免因温度应力差造成贯穿裂缝，为了减少温度裂缝的产生。本项目主要控制混凝土的内外温差及入模温度，混凝土浇筑处于夏季阶段，室外温度为30℃左右，通过预埋测温管，来监控混凝土的内外温差，并采用水化热低的粉煤灰水泥，掺入外加剂减少水泥用量，减小收缩产生的拉应力，减少裂缝。并通过调整浇筑时间，避开中午时间段浇筑，且用冷却水搅拌，在混凝土浇筑时进行浇水，降低周边温度，经现场测量，混凝土浇筑时入模温度为12℃～18℃，满足温度控制要求。

本工程测温管采用φ48钢管，底部用比钢管外径大约100mm大圆钢板焊牢，防止其渗水，并将钢管焊接于钢筋网架上，钢管口做好封闭措施，根据每次浇筑混凝土的形状及深度分布监测点。监测点由3根钢管组成，呈三角形设置，分别进行3个不同深度部位的测量，分别为距板面200mm、中间、距底部200mm，在进行测温时，把测温线的探头放入测温管，记录好数据后取出，依次进行测量。在浇筑完72h后，每2h测量一次，并做好监测记录，在混凝土内外温差小于25℃时停止测量，如发生测温数值异常，需尽快通知技术负责人，并采取相应的应急措施。

4 大体积混凝土养护及其质量保证措施

本工程混凝土采用自然保温保湿养护，混凝土浇筑完成后用磨光机压光，并洒少量水立即用塑料薄膜覆盖养护，避免早期混凝土水分蒸发过快，在初凝后，覆盖土工布进行保温养护，在内部温度与大气温度之差大于25℃前不得移开保温层。为保证混凝土结构的质量，根据测温系统，在温差超过报警值时，通过内部设置冷凝水管来进行混凝土内部温度控制，使内外温差在可控范围内。通常在底板混凝土浇筑5h前左右开始运行，由管道循环水带走底板内部水化热的热量，延缓泥水热峰值的出现。在浇筑完成后48h内，通过监测手段，监测内外温差变化，实时调整养护方法，从而实现内部温度控制。面层通过覆盖保湿养护，实现内外温差的全方面控制，确保混凝土施工质量。

5 结论

根据筏板布设的测温点，底板混凝土在前3d内部水化热释放的热量较大，处于热量峰值阶段，内外最高温度可达到50℃以上。筏板表面及下部温差较小，温差为12℃左右，中心与表面温差前3d平均值为28℃，超过规定25%，通过冷凝管循环降温，并对混凝土表面进行养护，控制内外温差，避免混凝土产生温度裂缝。通过合理管控措施，提升基础工程质量，增强大体积混凝土结构的各项性能，本工程大体积混凝土控制措施具体总结如下：

（1）采用冷却水进行混凝土搅拌工作，可以降低水化热的产生，达到控制混凝土温控要求，同时可以代替冷水管道的使用，节约材料；

（2）可以通过添加减水剂、缓凝剂、抗渗性等外加材料，改变混凝土的性能，提高混凝土的浇筑质量；

（3）通过温控测温手段，可以对数据进行分析，根据现场温度变化为施工提供指导，并及时采取相应措施，消除质量隐患；

（4）应根据现场施工天气情况，预埋冷凝管以及降低混凝土的入模温度，入模前温度控制在25℃，确保混凝土的抗裂性能满足要求。