田志伟
北京城建集团有限责任公司建筑工程总承包部 100086
摘 要
随着我国经济的发展，工程建设规模也越来越大型化、复杂化，现代建筑中经常会涉及到大体积混凝土施工，由于大体积混凝土水泥水化热释放比较集中，混凝土内外温差较大，从而易产生温度裂缝，影响工程质量。
大体积混凝土在硬化过程释放的水化热会产生较大的温度变化，由此产生的温度应力是导致混凝土出现裂缝的主要因素，从而影响结构的整体性、防水性和耐久性，并成为结构的隐患。因此，大体积混凝土在施工中必须考虑裂缝控制。要控制好大体积混凝土的施工质量，须从施工材料的选配开始，充分做好准备工作，抓好浇筑现场的施工管理，同时浇筑后的养护工作，也是保证大体积混凝土施工质量十分关键的工作。
本文结合北京金雁饭店重建工程（北京日出东方凯宾斯基酒店工程），重点分析了塔楼基础筏板2200mm厚大体积混凝土施工技术，详细介绍了大体积混凝土材料的选择、配合比及外加剂确定、施工现场布置、混凝土浇筑工艺、大体积混凝土裂缝控制、大体积混凝土的测温以及养护等。
关键词：水化热，裂缝，养护，大体积混凝土
绪 论
经济和科技突飞猛进的发展，推动写字楼、住宅区等建筑物的高度与建筑规模往更高、更大的方向发展，使得大体积混凝土在建筑领域的使用越来越频繁，同时，随着各大城市急速发展，施工环境越来越受场地限制、大气温度等客观因素的影响，尤其是混凝土在垂直向下输送过程中容易出现堵管、离析，传统混凝土施工工艺出现诸多弊端。又因大体积混凝土体积大，水化热也大，过大的水化热容易引起浇筑后的混凝土出现裂缝等现象，极大地降低了建筑物结构的质量。因此，如何解决深基坑大体积混凝土在传统施工方式中的弊端，如何解决大体积混凝土的开裂问题等成了业内热门课题，对“大体积混凝土施工技术研究”具有十分重大意义。
本文结合北京金雁饭店重建工程（北京日出东方凯宾斯基酒店工程），对大体积混凝土施工技术进行了初步的研究。
一、工程概况
北京金雁饭店重建工程（北京日出东方凯宾斯基酒店工程）项目，是怀柔区雁栖湖生态示范区的重要建筑，为2014年APEC会议的重要配套建筑。该工程位于北京市怀柔区雁栖镇，南邻京通铁路，北滨雁栖湖，裙房地上二层、地下一层，主楼地下二层，地上十九层。裙房建筑高度为11米，主楼建筑高度90.55米。主楼主要功能为酒店客房、高级会所、SPA、茶室和设备用房。裙房主要功能为酒店大堂、宴会厅、餐厅及包房、大堂吧、商务中心、内部办公及管理用房、设备用房，其余部分为地下车库、游泳池、会议区及员工生活区等。总建筑面积83490.07m2，地上56033.12m2，地下27456.95m2。建筑物立面呈椭圆形，平面呈椭圆形，整体呈日出东方之态。效果图详见图1-1。
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图1-1 工程全貌效果图
塔楼基础筏板厚度2200mm，混凝土强度等级要求为C30 P8，属于大体积混凝土，塔楼基础筏板一次浇筑混凝土量达6000m3。大体积混凝土施工组织是个难题，塔楼核心筒区域内含型钢柱，钢管柱较多，混凝土的密实度及裂缝是重点控制要点。混凝土浇筑完成后的养护作业至关重要，结构质量要求确保“长城杯”，对混凝土拌制及施工成型质量要求高。塔楼基础筏板图详见下图1-2。
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图1-2 基础筏板平面布置图
二、结构特点及施工难点
1、施工场地狭小，给混凝土泵的布置带来很大困难，为避免集中荷载对基坑边坡产生影响，对浇筑的连续性及现场组织协调提出了很高的要求。
2、塔楼筏板基础钢筋密集，基础筏板板底板面钢筋均为双层双向，且钢筋层间距仅为50mm，最上层钢筋间距为150mm。
3、基础底板、独立基础、条形基础底面标高不一，电梯基坑、集水坑较多，给施工带来很大难度。
4、型钢柱锚栓基础预埋位置准确与否，直接影响后续型钢混凝土结构钢筋工程施工质量。
5、大体积混凝土的里表温差不得大于25℃，大气与表面温差需控制在20℃范围内，混凝土的测温工作为本工程的重点。
三、主要施工要点
3.1混凝土配合比确定
3.1.1材料选择
（1）水泥：考虑到普通水泥水化热较高，特别是应用到大体积混凝土中，大量水泥水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差，便混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝，因此本工程确定采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥，标号为525#，通过掺加合适的外加剂可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗渗能力。
（2）粗骨料：采用碎石，粒径5-25mm，含泥量不大于1。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。
（3）细骨料：采用中砂，平均粒径大于0.5mm，含泥量不大于5。选用平均粒径较大的中砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。
（4）粉煤灰：由于混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。按照规范要求，采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时，其粉煤灰取代水泥的最大限量为25%。粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利。
（5）外加剂：设计无具体要求，通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验，混凝土确定采用减水剂，每立方米混凝土2kg，减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。
本工程中大体积混凝土的配合比见下表3-1所示：
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3.2 混凝土的浇筑
1、混凝土振捣方法及混凝土浇筑厚度的控制：
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2、混凝土浇筑间歇的控制
浇筑混凝土应连续进行，如必须间歇时，其间歇时间应尽可能缩短，但不得超过下表数值，并应在前层混凝土初凝之前，将次层混凝土浇筑完毕，否则应按施工缝进行处理。
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3、基础底板大体积混凝土的浇筑
（1）工艺流程：
搅拌站供货→核实砼配合比、开盘鉴定、混凝土运输单→检查砼质量、坍落度→输送与砼同配合比水泥砂浆润滑输送管内壁→输送砼→分层浇筑→振捣→抹面→扫出浮浆、排除泌水→养护→测温→成品保护。
（2）浇筑方法的选择：基础底板大体积混凝土选用斜面分层浇筑，利用混凝土的自然流淌形成斜坡，简化了混凝土泌水处理，保证上下层混凝土浇筑不超过初凝时间。2200mm筏板分层高度以尺杆衡量，第一层浇筑厚度为400mm，利用自然流淌形成斜面。
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混凝土浇筑顺序：考虑底板结构形式与工艺相结合，核心筒南北两侧各布置一台混凝土地泵，两台地泵同时由西向东后退浇筑。在浇筑西边核心筒部位时，汽车泵支设在主楼西侧配合浇筑，当浇筑到东侧核心筒部位时，汽车泵移到主楼东侧配合浇筑。图3-1为基础筏板钢筋施工完成图片，图3-2为大体积底板混凝土浇筑。
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（3）覆盖已浇混凝土的时间不得超过混凝土初凝时间。
（4）根据大体积基础底板混凝土流淌速度的范围，需提前进行临近集水坑、电梯井坑内混凝土的施工，应先将集水坑、电梯井坑混凝土浇筑至与基础底板平齐、并振捣密实。
（5）集水坑、电梯井坑坑底混凝土浇筑时，采用间歇浇筑的方法，该部分模板做成整体式并预先架立好，先分层将集水坑、电梯井坑底板浇至与模板平，待坑底混凝土流动性不大，可以承受坑壁混凝土压力时，再浇筑坑壁混凝土，要保证底与壁接触处的质量，间歇时间在2h左右。
（6）柱基底低于筏板底部，在浇筑筏板混凝土时，先将柱基部分混凝土浇筑至底板。
（7）派专人检查集水坑底板混凝土状态，严防混凝土初凝。
（8）坑底浇筑顺序由长度方向从一端向另一端浇筑推进，坑壁应形成环行回路分层浇筑。
（9）集水坑侧壁混凝土浇筑时，采用对称浇筑的方法，确保侧壁受力均匀。
（10）底板混凝土浇筑时，每条泵管出口处设置4个振捣棒形成振捣带。使混凝土自然缓慢流动，然后全面振捣。根据混凝土泵送时自然形成的坡度，在每个浇筑带的前后布置三道振捣带。第一道布置在混凝土卸料点，解决上部混凝土的振实，第二道布置在坡中，第三道布置在混凝土坡角处，解决下部混凝土的密实，随着混凝土浇筑工作的向前推进，振捣棒相应跟上，保证整个高度混凝土的质量。
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（11）使用插入式振捣器进行振捣，应做到“快插慢拔”，快插是为了防止上层混凝土振实后而下层混凝土内气泡无法排出，慢拨是为了能使混凝土能填满棒所造成的空洞。
3.3大体积混凝土的裂缝控制措施
首先，优化配合比设计。大体积混凝土裂缝产生的主要原因是水泥水化过程中释放大量热量，因此在配方设计中，在保证工程质量要求和浇筑性能前提下尽量减少水泥用量。掺入适量的粉煤灰、矿粉能够提高混凝土的强度，减少水泥用量，减小水化热，进而减少混凝土开裂问题的发生。粗骨料选用连续级配，能够提高混凝土的和易性与强度，减少水与水泥的消耗。细骨料应选取高质量的中砂或粗砂,能节约水泥与水，可以抑制混凝土温度的提高，降低混凝土收缩程度。掺入一定膨胀剂和水泥矿物成分之间会出现化学变化，引发体积膨胀效应，提高混凝土的紧密程度，抑制混凝土收缩，避免结构出现收缩裂缝。掺加高性能混凝土防水剂可减少混凝土用水15%-23%，增强混凝土结构的紧密程度，降低由水分蒸发导致的孔隙，有利于降低水分的渗透。另外，防水剂也能够增强混凝土的锁水能力，预防混凝土的离析，提高混凝土的质量，减少开裂。
第二，加强原材料管理。采购原材料要选择合格供应商，确保原材料质量稳定；原材料入库要严格检验，掌握性能，及时调整施工配方；含泥量、含水量超标的砂石料严禁入库；经常用铲车将砂石料翻转均匀。
第三，
第三，加强现场浇筑施工工艺管理。卸料前要快速搅拌均匀，检查坍落度，合适才能进行浇筑。振捣时要求在振捣最上一层混凝土时，控制振捣时间，注意避免表层产生太厚的浮浆层。振捣棒要快插慢拔，避免分层离析或形成空洞，且应上下抽动，振捣均匀。分层灌注时振捣上层应插入下层5cm左右，每点振捣20－30秒，视混凝土表面不再显著下沉，不再出现气泡、泛出灰浆为止。大体积混凝土表面水泥浆较厚，不仅会引起混凝土表面收缩开裂，还会影响混凝土强度。必须认真处理，在浇捣后，必须及时用2m长杠尺，将多余浮浆层刮除，按施工员测设的标高控制点，将混凝土表面括拍平整。有凹坑的部位必须用混凝土填平，在混凝土接近初凝时，对混凝土面进行二次抹光，用木抹子全面仔细打抹两遍，既要确保混凝土的平整度，又要把其初期表面的收缩脱水细缝闭合，在混凝土收浆凝固施工期间，不得在未干硬的混凝土面上。
3.4大体积混凝土的养护
1、本工程基础底板大体积混凝土养护采用不透水、气的塑料薄膜（1层）将混凝土表面敞露的部分全部严密地覆盖起来，并立即采用1层塑料布（0.1mm）进行防风措施，在保证混凝土在不失水的情况下得到充分养护，并依据混凝土测温结果，采用双层岩棉被进行保温，减小混凝土内外温差。优点:浇水量小，操作方便，能重复使用，能提高混凝土早期强度，但应该保持塑料布内有凝结水。发现缺水时应及时补水，保证混凝土在不失水的情况下得到充足的养护。
2、塑料布应叠缝铺放，以减少水分的散发。
3、在养护过程中，如发现遮盖不好，表面泛白或出现干缩细小裂缝时，要立即仔细加以覆盖，加强养护工作采取措施，加以补救。
4、为了确保新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件，防止在早期由于干缩而产生裂缝，混凝土浇筑完毕后，在12h内加以覆盖。混凝土养护时间不宜少于14d。最终养护时间根据具体测温结果确定。
5、控制大体积混凝土温升的过程中，在保证内外温差小于25℃的前提下，也应及时散热。在环境温度较高的条件下(中午、下午)可减少保温层厚度，在环境温度较低的条件下(晚上、凌晨)应增加保温层厚度，减少内外温差。
结 论
北京金雁饭店重建工程（北京日出东方凯宾斯基酒店工程）大体积混凝土施工，大体积底板混凝土温控值全部在标准范围之内，基础未发现有害温差裂缝。这说明大体积混凝土从原材料、配合比入手，采用分层浇筑、控制混凝土浇筑间歇期、覆盖保温养护等措施是行之有效的，同时为类似工程积累了宝贵的经验。
实践证明，在优化配合比设计，改善施工工艺，提高施工质量，做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效技术措施，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生。
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