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大型公用建筑冬期混凝土施工中易出的质量问题、原因及预防

发表时间：2020/9/27 来源：《基层建设》2020年第17期作者：赵云龙

[导读] 摘要：在建筑工程的冬期施工过程中，过低的温度很容易对现浇混凝土构件的施工质量造成影响，早期冻害便属于这种影响的典型，而在施工技术、混凝土配合比、施工环节情况、较低温度等因素的共同作用下，建筑工程的冬期施工往往会导致混凝土结构的适用性、耐久性、安全性降低，质量问题自然会随之出现。

        北京建工一建工程建设有限公司北京市 100054
        摘要：在建筑工程的冬期施工过程中，过低的温度很容易对现浇混凝土构件的施工质量造成影响，早期冻害便属于这种影响的典型，而在施工技术、混凝土配合比、施工环节情况、较低温度等因素的共同作用下，建筑工程的冬期施工往往会导致混凝土结构的适用性、耐久性、安全性降低，质量问题自然会随之出现。结合相关实践和研究可以发现，混凝土的冬期施工已成为建筑业界必须解决的难题。基于此，本文以北京银行顺义科技研发中心工程作为研究对象，并总结了冬期混凝土施工中易出的质量问题及原因，常见质量问题包括增温措施不当、不规范的抗冻剂使用、养护及越冬保温不到位、冻土影响等，这类问题的出现原因可概括为热工计算不标准、抗冻剂掺量不当、模板支撑不当、越冬措施选用不当。结合冬期混凝土施工中易出的质量问题及原因，研究基于实例围绕冬期混凝土施工质量问题预防路径开展了深入探讨，具体内容包括施工准备要点、混凝土施工基本要点、砼冬施蓄热法热工计算要点、混凝土保温要点、混凝土测温要点等。深入研究北京银行顺义科技研发中心工程的冬期混凝土施工可以发现，该工程的冬期混凝土施工最终取得了令人满意的效果，因此基于该工程开展的大型公用建筑冬期混凝土施工研究具备较高现实意义。
        关键词：大型公用建筑；混凝土施工；冬季；质量；大体积混凝土
        前言
        寒冷天气对大型公用建筑冬期混凝土施工带来的影响较为深远，很多施工问题可能因此出现。为尽可能保证大型公用建筑冬期混凝土施工质量，必须从施工准备、混凝土保温与测温等方面入手，这些内容正是本文研究的关键所在。
        1.工程概况
        以北京银行顺义科技研发中心工程作为研究对象，该工程由办公楼、培训楼、培训配楼、研发机房、研发楼、东区地下室组成，总建筑面积为217674m2。作为典型的大型公用建筑工程，工程涉及混凝土冬期施工，因此施工单位在场内运输混凝土、入模温度、混凝土的保温与养护等方面均投入了大量精力，并有效规避了冬期混凝土施工中易出的质量问题，工程的混凝土冬期施工最终得以高质量按期完成，因此该工程的冬期混凝土施工具备较高借鉴价值。
        2.冬期混凝土施工中易出的质量问题及原因
        2.1常见质量问题
        结合同类工程进行分析可以发现，冬期混凝土施工中易出的质量问题可细分为四类。第一，受增温措施不当或气候因素影响导致施工质量出现问题；第二，不规范的抗冻剂使用或忽视抗冻剂使用，构件强度无法满足设计与规范要求，质量隐患会因此出现；第三，施工后的养护及越冬保温措施不到位，引发接合部位位移、后续构件变形等问题并催生安全隐患；第四，冻土导致工程基础变形，引发事故隐患问题[1]。
        2.2问题原因总结
        冬期混凝土施工中易出质量问题的原因可细分为四个方面。第一，热工计算不标准。冬期混凝土施工一般按照蓄热法开展热工计算，但部分工程也存在单纯基于水泥自身发热性质推算早期强度的行为，混凝土施工很容易因此出现冻害；第二，抗冻剂掺量不当。冬期混凝土施工的抗冻剂掺量过多或过少问题同样较为常见，如导致钢筋锈蚀或无法满足冬期施工需要。如过量掺加早强剂，则会导致混凝土假凝，过量掺加亚硝酸钠等阻锈剂可能导致混凝土后期强度无法满足设计和规范要求。如施工人员存在经验欠缺、相关知识掌握缺乏、不了解气温与抗冻剂掺量关系、未严格遵循说明书要求等问题，混凝土的强度也会受到直接影响；第三，模板支撑不当。对于已经受冻的冬季地面，如存在处于冻土层之上的模板支撑，冻胀后的冻土层将导致梁板反拱，如上部浇筑的混凝土在冻表层解冻后尚未达到预定强度，意外安全事故很容易因此出现；第四，越冬措施选用不当。如冬期混凝土施工养护不当或越冬措施未做好，混凝土结构很容易出现开裂问题。如孤立构件在施工中未能及时回填，冻胀后的构件将出现移位，严重损失也会因此出现。此外，混凝土在施工过程中的管理不当也会对施工效果造成影响，如未按照规定进行砂石、石料、水的加温，未能做好测温情况的及时记录，未能按照规定完成养护工作，这类影响同样需要得到重视[2]。
        3.冬期混凝土施工质量问题预防路径
        基于北京银行顺义科技研发中心工程的混凝土冬期施工实践，本文总结了冬期混凝土施工质量问题预防路径，具体包括施工准备要点、混凝土施工基本要点、砼冬施蓄热法热工计算要点、混凝土保温要点、混凝土测温要点。
        3.1施工准备要点
        为预防冬期混凝土施工质量问题，本文研究工程在技术准备、现场准备、材料准备方面投入了大量精力。在技术准备阶段，工程做好了冬期施工方案的交底，交底对象包括现场管理人员、工长、技术人员，由此开展冬期施工教育，全体施工人员得以深入了解施工注意事项与具体方法。工程还组织了冬季施工规范及基本知识的讲座及专业技术培训，消防、混凝土养护、测温与保温等专职人员需通过考核方可上岗。工程施工采用预拌砼，具体施工前施工单位与商品砼搅拌站开展了密切联系，各种强度冬期砼的试配工作得以更好开展，这一过程中早强型复合防冻剂掺加用量的合理调整、基于综合蓄热法的混凝土养护均获得了有力支持。冬施测温小组负责每日的大气温度、混凝土浇筑等各环节温度的测温，基于真实可靠的测温数据，即可为具体施工提供依据。此外，还需要基于相关规范及地方性要求进行冬期施工混凝土试块留置；现场准备需围绕场地整理、外露管线处理、设备检查入手，具体需要排除场地积水、基于岩棉管外缠玻璃丝布进行外露上下水管线（消火栓、截门）的保温处理，具体的设备检查需围绕空压机、调直机、电焊机、切断机等进行，运转正常情况、防雪与防风等措施的到位情况均不容忽视；材料准备主要围绕电热毯、阻燃保温苫布、挤塑聚苯板、温度计、塑料薄膜、塑料彩条布、阻燃岩棉被展开，具体用量和使用部位如表1所示[3]。
        表 1 材料准备表

表2为混凝土试块的留置表，需按照确定的类别、组数、部位留置混凝土试块，试验调整需结合施工实际进度。对于1000m3以上的连续浇筑，抗压试块需每200m3留置一组，对于1000m3以下的连续浇筑，抗压试块需每100m3留置一组，由此即可更好为后续的冬期混凝土施工提供有力支持。
表 2 混凝土试块的留置表

        3.2混凝土施工基本要点
        混凝土浇筑及拆模属于冬期混凝土施工质量问题预防的关键环节，由于本文研究工程采用综合蓄热法施工，因此施工选用具有一定引起和减水作用的早强型复合防冻剂。工程采用商品混凝土进行施工，在对合作商品混凝土公司开展针对性技术交底后，工程在质量记录资料文件检查对比、砼运输车外套保温措施应用。在混凝土浇筑前，需准备好保温材料、振捣棒等工具，还需要准备架设加固到位的泵管、试运转的地泵、草帘包封保温泵管，以此满足入模温度要求。具体浇筑采用快速施工法作业，需要做到快铺料、快振捣、及时覆盖，测温管埋设需在混凝土浇筑后立即开展。模板和钢筋上污垢和冰雪需要在浇筑混凝土前清除，模板内清洁需得到保障，为保证气温对施工带来的影响降到最低，浇筑时间安排需基于气象预报针对性调整。型钢混凝土施工浇筑需预留200mm直径的灌灰孔于加劲肋中心，以此针对性开展型钢制作，砼浇筑需关注钢筋与型钢间砼的密实度控制，砼施工配合比的优选、砼坍落度的严控、基于加强钢柱的对称振捣同样需要得到重视。在钢管混凝土施工浇筑中，施工单位采用立式手工浇捣法进行自密实混凝土浇筑，同时采用插入式加长振捣棒进行振捣。在距钢管上端口30cm处设置钢管混凝土施工缝，浇筑前需铺设砂浆层20cm（与混凝土等强），完成浇筑后的浮浆层清除和加盖养护也不容忽视。为规避泌水与空鼓现象，钢管混凝土浇筑需严格控制碎石级配与配合比，粗骨料粒径需控制在20mm内，水灰比与坍落度需分别控制为0.4、20mm，为制成补偿收缩混凝土，需掺入12％UEA膨胀剂并使用NF高效减水剂，具体施工过程需基于1.5m控制一次投料振捣高度。为实现砼的硬化速度加快，需设置塑料彩条布于外脚手架四周以形成挡风区，同时还需要优化控制混凝土拆模时间，施工队在拆除模板前需做好拆模申请的提交，基于同条件养护试块强度，由项目技术负责人判断是否允许拆除模板，梁板底模拆除需基于100%的砼强度进行[4]。
        3.3砼冬施蓄热法热工计算要点
        为规避上文提及的热工计算不标准等问题，工程在砼冬施蓄热法热工计算方面也投入了大量精力，工程采用商品混凝土进行冬期施工，需保证混凝土的入模温度、出罐温度、浇筑完毕后温度分别在8℃、10℃、5℃以上，由于采用综合蓄热法进行混凝土养护，混凝土浇筑时的钢筋温度、模板温度取与砼养护温度一致的日平均气温－5℃计算。具体需要完成混凝土浇筑成型时温度、混凝土蓄热养护表面达0℃时耗时及平均养护温度，具体计算需充分考虑钢筋和模板的吸热影响。基于针对性计算可以确定，在办公楼独立型钢砼组合柱、培训楼核心筒墙体及顶板梁浇筑成型时，需保证温度最低为5℃。培训楼核心筒墙体砼（C50）浇筑冷却到0℃时，需存在205h的蓄热养护时间，并保证拆模时存在20℃内的混凝土内外温差。此外，培训楼12层顶板梁砼（C40）浇筑冷却到0℃时需存在65h的蓄热养护时间，此时存在满足要求的砼强度，具体数值为14.3MPa。
        3.4混凝土保温要点
        工程采用的全木模板构造体系由多层板木方龙骨组拼安装形成，同时采用专用圆柱多层板木模作为办公楼劲性独立圆柱模板，以此开展针对性的模板保温处理。采用覆盖阻燃岩棉被的方式用于框架核心筒墙、柱砼浇筑前全木模板保温处理，砼内外温差在20℃内且混凝土达到临界受冻强度时方可将保温拆除。培训楼采用多层板木龙骨碗扣支撑架体系作为冬施期间全现浇砼顶板、梁结构模板，需覆盖塑料布保湿，随后覆盖阻燃岩棉被保温，保温拆除条件同上。为实现水平结构构件的砼临界强度龄期在冬施期间的缩短，需基于阻燃保温苫布包裹顶板梁底模板楼层外檐，需做到覆盖严密，为同时形成暖棚需采用大功率暖风机供暖，砼正温养护要求可更好满足。拆模后保温养护的及时性、保温材料覆盖的严密与均匀、电热毯的科学应用、大风天气的针对性应对、基于时间严格控制的砼保温层拆除作业同样需要得到重视[5]。
        3.5混凝土测温要点
        冬期混凝土施工质量问题预防离不开混凝土测温工作的支持，这一工作需围绕大气环境温度、混凝土出罐温度、混凝土养护温度的测量展开。每昼夜需要进行最少4次的大气环境温度测量，最低、最高气温的监测属于其中关键；每一工作班需要进行最少4次的混凝土入模温度与出罐温度测量，需保证温度分别控制在10℃以上、13℃及以上；浇筑完毕后1h需进行混凝土养护温度测量，之后的测量间隔为6h，测温需要在受冻临界强度达到后停止。由于采用综合蓄热法进行冬期混凝土施工，因此需要在易冷却且温度变化大的部位、代表性结构部位设置测温点。需按照测温孔编号顺序开展现浇混凝土测温，插入测温孔的温度计需要在测温孔内最少留置3min后进行读数，完成测温后需要将测温孔封闭。此外，还需要做好混凝土测温工作的管理，项目技术负责人的直接领导、固定人员的测温工作负责、相关知识和技能的针对性培训、测温记录的认真填写、测温孔的针对性保护、混凝土温度异常现象的及时上报、测温记录表的整理和提交、测温记录与计算公式的严格检查均属于管理工作需要关注的重点。
        结论：综上所述，大型公用建筑冬期混凝土施工需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的施工准备要点、混凝土施工基本要点、砼冬施蓄热法热工计算要点、混凝土保温要点、混凝土测温要点等内容，则提供了可行性较高的冬期混凝土施工路径。为更好保证冬期混凝土施工质量，新材料、新技术应用带来的影响也需要得到重视。
        参考文献：
        [1]李进.探讨住宅建筑工程冬期混凝土施工技术[J].智能城市，2020，6（07）：223-224.
        [2]王玉龙.冬期混凝土浇筑施工要点[J].建筑工人，2020，41（01）：4.
        [3]王魏韦.高层建筑施工中存在的问题及纠正措施研究[D].贵州大学，2019.
        [4]张建新.现阶段建筑工程中混凝土冬季施工要点的探究[J].现代物业（中旬刊），2018（10）：238.
        [5]鲍发明.建筑工程中冬期混凝土施工技术与质量控制措施[J].中外企业家，2018（03）：63.