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大体积混凝土施工质量控制
一、工程概况
本工程地下室底板长64.58m(中间有一条后浇带)、宽16.8m，底板厚度约1.5m，混凝土设计强度等级C30、抗渗等级S6，采用预拌混凝土泵送施工工艺，一次性连续浇筑约1000m3。从构件尺寸上来看，该底板混凝土属于典型的大体积混凝土。我项目部对此非常重视，为了确保其质量，有效控制混凝土裂缝的产生，现依据现行国家行业标准JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》和以前施工大体积抗渗混凝土的经验，以及我国著名的工程结构裂缝控制专家王铁梦教授所著《工程结构裂缝控制》文中,对大体积混凝土结构裂缝控制提出的有关要求，特制定混凝土生产技术质量保障方案如下：
二、本工程大体积混凝土结构的特点
大体积混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。本工程混凝土结构，由外荷载引起裂缝的可能性较小。但由于水泥水化过程中释放的水化热引起的温度变化和混凝土收缩而产生的温度应力和收缩应力，是其产生裂缝的主要因素。这些裂缝往往给工程带来不同程度的危害，因此除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性要求以外，还必须控制温度变形裂缝的开展。对本工程而言，一般来说有可能造成大体积混凝土裂缝的主要原因有五个：
1、水泥水化热
水泥在水化过程中要产生大量的热量．是大体积混凝土内部热量的主要来源。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，使混凝土内部的温度升高，而混凝土表面由于散热条件好，温度低，当混凝土的内部与表面温差过大时，就会产生温度应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝；混凝土内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3～5d。
2、约束条件
结构在变形时，由于与边界的接触或与其他结构物的连接，会受到一定的约束而阻碍变形。对于基础大体积钢筋混凝土，它与地基浇筑在一起，当早期温度上升时产生的膨胀变形受到下部地基的约束时形成压应力。但当温度下降时，产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会出现垂直裂缝。
3、外界气温变化
混凝土内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和混凝土的散热温度三者的叠加：外界温度越高，混凝土的浇筑温度也越高。外界温度下降，尤其是骤降，大大增加混凝土表面与混凝土内部的温度梯度，产生温差应力，造成大体积混凝土出现裂缝。
4、结构超长
现行国家标准GB50010-2002《混凝土结构设计规范》或JGJ3-2000《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定，混凝土构件伸缩缝或后浇带的最大间距一般为20～30m。本工程地下室底板长64.58m，虽然中间有一条后浇带，但仍然超过了30m，属于超长结构，容易导致混凝土的绝对收缩值增大，产生收缩裂缝。
控制大体积混凝土裂缝必须要从上述四个方面原因着手，这里既有混凝土因素，也有环境因素、设计因素以及施工养护等因素，其中不仅涉及到混凝土生产单位，还与设计单位和施工单位有很大关系。因此控制大体积混凝土裂缝，必须要各个相关单位密切配合，积极采取各自应能够采取的有效措施。
三、配合比设计方案的选择和确定
控制大体积混凝土裂缝的技术质量措施主要是，通过优化原材料和配合比，尽可能地降低水泥水化热。根据JGJ55-2000规定，从配合比设计的角度来说，对大体积混凝土主要采取四条措施：
1、采用水化热低的水泥；
2、采用能降低早期水化热的混凝土外加剂；
3、采用掺合料；
4、采用一切措施增加骨料和掺合料用量，降低水泥用量。
另外对于超长结构，为了减少收缩裂缝，通常采用补偿收缩混凝土（也就是俗称的微膨胀混凝土，同时具有降低早期水化热的作用）。GB50119-2003对掺膨胀剂的补偿收缩混凝土的配合比设计主要提出下列规定：
1、补偿收缩混凝土的胶凝材料最少用量（水泥、膨胀剂和掺合料的总量）应不小于300Kg/m3；
2、水胶比不宜大于0.5；
3、用于有抗渗要求的补偿收缩混凝土的水泥用量应不小于320Kg/m3，当掺入掺合料时，其水泥用量应不小于280Kg/m3；
4、补偿收缩混凝土的膨胀剂掺量不宜大于12%，不宜小于6%。
根据上述原则配制大体积混凝土，通常比较成熟的做法是应用"双掺"或是"三掺"
的技术方案。即：
方案一：同时采用大掺量掺合料和缓凝减水剂的"双掺"方案；
方案二：同时采用大掺量掺合料、缓凝减水剂及膨胀剂的"三掺"方案。
一般情况下，"双掺"方案由于经济合理，采用得较多；而"三掺"方案的效果更好一些，安全系数更高，但混凝土成本较高，对混凝土的养护要求也较高。根据5.31号"大体积砼质量保证讨论方案"的结果，最终定为"三掺"方案。
根据本工程设计图纸要求，"三掺"方案即可满足。
C30抗渗混凝土和C30补偿收缩抗渗混凝土如下，供参考：
其中所用原材料为：
1、水泥：采用普硅42.5级水泥，由徐州中联水泥有限公司生产。该水泥采用旋窑工艺生产，质量稳定，富裕强度较高，是国家质量免检产品。
2、砂：采用河砂，其含泥量较小，颗粒表面圆滑、洁净，细度模数适中。综合指标符合国家标准Ⅱ类中砂技术要求。
3、碎石：通过二级配料对大小石子进行合理搭配，使之满足5～31.5mm连续级配要求，其综合指标符合国家标准Ⅰ类技术要求。
4、外加剂： "三掺"方案选用江苏博特新材料有限公司研制的JM-Ⅲ（抗裂、防渗）高效增强剂和YD-2外加剂故复合使用，其中JM-Ⅲ外加剂主要具有降低混凝土水化热和补偿收缩功能。
5、粉煤灰：采用徐州华润粉煤灰开发公司生产的Ⅰ级粉煤灰。
6、矿粉：采用徐州市诚意水泥有限公司生产的S95级矿粉。
上述各原材料都有具体检测报告，将在施工中随时提供。
四、施工工艺
1、施工要求
①、为了满足砼的连续性，现场采用两台输送泵、20余部砼运输车，并另有社会车辆，根据需要可随时派车增援，保证现场砼使用量。
②、以后浇带为界，划分两个流水段，为了保证工程质量，每个流水段相向浇筑，每台工班组配备两台振捣棒，有两人同时操作。
③、浇筑方法：采用斜面分层浇筑方法，每层厚度小于400毫米，斜坡控制1：6范围内（如图）
长度7.2米左右，但必须满足在初凝前覆盖一层的要求。
④、振捣要求
a、振捣时振捣棒快插慢拔，每点振捣时间为20－30秒，使砼表面不在出现显著下沉和水泡现象泛出灰浆为准，以砼表面出现浮浆和不再下沉为宜。
b、底板砼成斜阶梯浇筑，为保证下层砼结合良好，振捣棒插入下层砼的深度不小于5㎝。
c、振捣棒插点间距5 0㎝，交错布置，不得漏振，过振。
d、梁交叉点先用Φ50振捣密实，注意不得用振捣棒振钢筋来代振砼，以防止墙、柱插筋移位,特别是振捣棒不要碰撞防水层。
e、C30S6砼初凝时的水在后浇带位置用小水泵抽出。
⑤、后浇带的处理
按照图纸设计要求，后浇带留置在筏板中间设置"《"形状凹槽，在浇筑后浇带砼是放置膨胀止水条。砼浇筑后为防止杂物落入后浇带内，用预制砼盖板全部满铺盖掩。
⑥、测温与养护
为进一步摸清大体积混凝土水化热的大小，不同深度的变化以及施工阶段早中期温差的发展规律，以便有的放矢地采取响应措施，确保工程质量，决定在基础混凝土的13个部位的上、中、下处埋设39个测点，进行连续测温15d时间，具体埋设部位如图，在浇筑过程中以及浇注后进行温度变化测温，测温采用Ø25的镀锌钢管、下端封闭，钢管内灌水，预埋的测温管在浇注混凝土前应固定在规定的位置上，固定方法可用短钢筋与钢管骨架焊接在一起。采用普通工业用300℃水银玻璃温度计，应先将温度计插入预埋的钢管内，上口用软木塞紧，此时，温度计在管内停留的时间5min，迅速提出在显示温度的刻度处用手指卡住，立即读出温度计的数值。测温时间、天数，可按下列规定：
a、一组规定上、中、下三测点，在该部位混凝土浇注8ｈ后即开始第一次测温。
b、每一组测温点两次测温时间间隔：前5ｄ以内为2ｈ，后10ｄ以内为4ｈ。
c、每一组（个）测点测温连续进行20ｄ。
d、详细记录填在专门表格上，测温完毕后进行成果整理，并载入工程技术档案。（测温布置见下图）
e、对于混凝土底板的上表面，可加盖草袋进行养护，本工程混凝土养护以表面保温为主措施，采用覆盖三层塑料布和两层草片的方法，保证混凝土内外温差控制在25℃。当发现降温速度过快（≥1.5℃/d）内表温差过大(≥25℃)时,采取局部或全部加厚保温层。《块体基础大体积砼施工技术规程》YBJ224-91
2、质量保证措施
①、技术措施
a、加强混凝土原材料质量控制
碎石中无风化石，针片石。含泥量低于3%。为满足可泵性要求，采用5－31.5毫米碎石。
细骨料采用中砂，含泥量低于1%。
外加剂选用膨胀剂和泵送剂，外加剂必须具有产品合格证或实验鉴定技术报告。
b、泵送混凝土的施工配合比
为了适应混凝土可泵性，在满足混凝土强度和抗渗要求前提下，尽量降低水泥用量，以达到降低水化热的目的。
c、整个混凝土底板后浇带，混凝土连续一次浇筑成型可保证底板的整体性和抗渗性，利用掺加膨胀剂配制成补偿性混凝土来防止温度应力引起裂缝的产生。在施工中应严格检查质量，不合格的产品严禁用于工程。
d、混凝土的制备应严格计量制度做到盘盘计量，特别是外加剂参量要准确，严禁用随意加水方法来提高混凝土的坍落度，而破坏了混凝土的和易性。
e、混凝土浇筑时应严格按照分层分条顺序进行，防止混凝土冷缝的产生。混凝土的振捣要到位，不得漏振，特别是要掌握好新旧混凝土结合面的振捣质量。
f、混凝土表面应根据操平线抹实。
g、混凝土在现浇全过程中应严格按规定取样制作抗压试块和抗渗试块，以备检验混凝土质量。
h、混凝土抹实后应覆盖保温层进行养护，工地必须落实好混凝土养护方法和测温制度。
i、应从人力、物资方面做好充分准备，以预防下雨对施工的影响，例如准备好雨具，混凝土施工面覆盖物品等。
②、组织施工
a、成立底板混凝土浇筑临时指挥部，做到统一指挥，分工负责。
b、合理进行劳动力组合和调配。为保证混凝土以最快速度连续浇注，在施工过程中应随时合理调配以保持作业工人有旺盛的工作精力。
c、严格工作制的交接班制度保证歇人不歇马，保证机械设备正常工作。
d、严格组织好材料二次搬运，避免间断施工。
e、原材料质量检验，和后盘配合比计量，试块制作测温以及前盘振捣抹面质量应设专人负责。钢筋位置、模板固定及尺寸正确与否应有专门值班工种掌握整改。
f、加强施工全过程中主要机械设备管理，应做到：设备试运转正常再开始正式施工，提前或及时发现设备故障苗头，及时处理，以防患于未然，机械操作人员应严格执行操作程序，确保施工顺序进行。
g、搞好后勤服务，宣传鼓动，改善工人工作和生活条件，激发职工工作积极性。
五、生产计量控制
本工程使用的混凝土是江苏***混凝土工程有限公司生产的，混凝土生产控制的核心是确保原材料计量的准确性和稳定性，特别是外加剂和水用量的计量精度，虽然用量较少，但对混凝土质量及性能影响很大，因此本施工方案重点抓原材料计量控制工作。
1、计量设备的校准时机：
①新设备使用前；
②设备经修理重新使用前；
③因设备原因造成产品质量出现较大波动时；
④设备正常使用时定期校准。
2、定期校准频次：
①骨料称，每月或混凝土生产方量不超过1万方；
②水泥称、粉煤灰称，每半月或混凝土生产方量不超过2千方；
③水称、外加剂称，每周或混凝土生产方量不超过1千方。
④在生产过程中发现混凝土质量异常时，应随时校准。
各种原材料的计量均按重量计，并由计算机控制自动分别单独计量。通过采取上述各项措施，从而能够确保原材料的计量允许偏差不超过现行国家标准GB/T14902-2003《预拌混凝土》的要求。
各原材料的计量允许偏差指标请见下表：
为确保混凝土的匀质性，其拌制时间比普通混凝土延长30s。
六、大体积混凝土裂缝控制的综合措施
裂缝是混凝土最常见的质量缺陷，特别是大体积泵送混凝土自身的特点，使之比现拌混凝土有更大的开裂可能。大体积混凝土工程温控施工的核心是，从大体积混凝土施工的各个环节控制混凝土浇铸块体内部温度及其变化，以达到控制混凝土浇铸块体温度裂缝的目的。根据我公司多年的经验及参阅大量的技术资料，特别是我国著名工程结构裂缝控制专家王铁梦教授所著《工程结构裂缝控制》一文中，对大体积混凝土结构裂缝控制提出如下综合措施：
2 材料方面
①科学地选用材料配合比，用较低的水灰比、水和水泥用量。
②严格控制砂石骨料的含泥量。
2、施工方面
①用保温隔热法对大体积混凝土进行养护。
②控制水化热的升温，混凝土中心与外表面的最大温差不高于25～30℃，总降温差不超过30℃。
③控制降温速度。
④用草片（袋）和塑料薄膜进行保温和保湿。
从上述王铁梦教授提出的综合措施中可以看出，对设计方面配筋和龄期的要求，我们往往忽略得较多，并且对施工方面的养护、测温、保温及降温控制的要求较高，我们将会给予重视。
另外GB50119-2003对掺膨胀剂的混凝土的浇筑、养护提出下列规定：
1、在计划浇筑区段内连续浇筑混凝土，不得中断；
2、混凝土浇筑以阶梯式推进，浇筑间隔时间不得超过混凝土的初凝时间；
3、混凝土不得漏振、欠振和过振；
4、混凝土终凝前，应采用抹面机械或人工多次抹压；
5、表面抹压后用塑料薄膜覆盖，混凝土硬化后，宜采用蓄水养护或用湿麻袋覆盖，保持混凝土表面潮湿，养护时间不应少于14d。
只有通过采取上述综合措施，才能确保本工程的施工质量，可以把裂缝产生的机率降低到最小。
五、质量控制
1、检验混凝土试样的采取及坍落度试验，应在混凝土运送到交货地点时开始算起20min内完成。
2、混凝土坍落度的试验结果允许偏差（±30mm）范围内为合格。如果不符合要求，当坍落度大于允许偏差时，可根据混凝土的时效性，等到坍落度损失至符合要求时再使用（半小时以内），半小时后检测坍落度仍大于允许偏差时立即退回商混公司处理；当坍落度小于允许偏差时，由现场商混公司技术人员应用外加剂后添加技术将坍落度调整至符合要求后再使用。严禁施工单位施工人员私自单纯用加水的方法调整混凝土坍落度。
3、预拌混凝土质量的最终检查和评定，当无特殊情况时，是通过对混凝土试块的检测来完成的，因此混凝土试块制作、养护工作尤其重要。混凝土试块的制作和养护应严格按照现行国家标准GB/T50081－2002《普通混凝土力学性能试验方法》及相关文件执行，主要应注意以下几点：
1）试件成型后应立即用不透水的塑料薄膜覆盖表面。这一点对高强混凝土试件特别重要。采用标准养护的试件，应在温度为20±5℃的环境中静置一昼夜至二昼夜，然后编号、拆模。及时将混凝土试件送至检测站标准养护室进行养护。
2）拆模前，混凝土试件严禁扰动。拆模时，混凝土试件应轻拿轻放，严禁用劲敲打试模、试件。
3）根据徐建质（1998）第18号《关于建设工程施工中"混凝土、砂浆试件"实行标准养护的通知》文件的规定，施工现场检验评定混凝土强度用的混凝土试件，从成型日期起4d内应送法定检测机构继续标准养护。试件送检前，应检查试件外观、尺寸是否符合要求。严禁将已缺损或变形的试件送检。在试件送检途中，试件应轻拿轻放，以防试件摔伤、碰伤。