江苏大体积混凝土工程监理质量控制措施

作者：xx单位：南京市xx设计院有限公司时间：2009年6月25日监理在大体积混凝土施工中成功控制总结一、工程概况xxxx船舶制造基地船坞工程位于xx区xx镇长江岸边，毗邻xx船厂，工程建设规模为同时建造2条五万吨级散货船。船坞坞室平面尺寸为240×78m，钨首宽度为26m，长为96m，钨门厚度为8m。在钨首临水侧各引出一座栈桥（共两座），栈桥长度为50m。在钨室及钨首两侧布置共四条400t×126m龙门吊轨道，轨上为2台同规格的400t龙门吊，跨度126m，错轨布置。工程地质为Ⅲ类稳定性较差的围岩，节理裂隙发育，部分张开且充泥，软弱结构面分布较多，岩体呈碎石状镶嵌结构。结构面组合不利于围岩稳定，地下水活动显著。实际施工中采用了水泥深层搅拌桩、人孔灌注桩、泥浆护壁钻孔灌注桩、冲击成孔钢管桩、地下连续墙等多种工艺对基础进行加固处理。2008年8月27日，进行xx首坞门东侧底板大体积混凝土浇筑，其基础为φ1200，壁厚t14mm，间距3200mm的螺旋型钢管桩，伸入底板1m。本次浇筑的坞首底板厚从▽－3.5～▽－1.0，长×宽为32×26m，一次性浇筑方量为2080m3，混凝土强度等级C30。从8月27日上午6：00至28日下午2：0浇筑完毕，历时32小时，连续浇筑不留施工缝。为了保证基础底板的混凝土浇筑质量，监理部要求施工单位编制了详细的大体积混凝土施工方案，并在施工实施前做了风险防范预案措施。二、配合比的选用大体积混凝土的施工质量控制应从原材料的质量控制入手，除了采用低发热量的水泥外，监理部还要求施工单位注意以下几点：①骨料要求表面洁净，不含杂质。②砂子采用中砂，石子采用大粒径的卵石或碎石。③砂子的含泥量不得超过3%，石子的含泥量不得超过1%。④粉煤灰选用细度、烧失量合格，质地优良的粉煤灰。本工程选用的材料为：1、选用六合自采加工料场生产的碎石，粒径：5～20mm2、砂：细度模数为2.6的中砂表1砂子材料性能项目含水率（%）表观密度（kg//m3）松散堆积密度（kg/m3）空隙率（%）结果5.32675155042.0表2石子表材料性能项目含水率(%)表观密度(kg//m3)松堆密度(kg//m3)压碎指标(%)空隙率(%)结果0.1275514953.554.23、水泥选用海螺牌P.042.5水泥4、选用南京钢铁厂的Ⅱ级粉煤灰表3水泥的主要性能项目标准稠度用水量((%)初凝时间(h::min)终凝时间(h::min)细度(%)安定性雷式法抗折强度MPa抗压强度MPa3d28d3d28d结果28.42:503:300.04合格5.48.931.757.3表4粉煤灰的主要物理性能细度（45um筛余量，%）需水量比(%)含水率(%)表观密度（g/ccm3）堆积密度（g/ccm3）16.41011.01.060.765、基础底板混凝土配合比为表5大体积混凝土配合比强度等级水水泥砂石外加剂粉煤灰C30底板17431055012968.670经监理审核建议：1、石子粒径适当增大为：5～25mm2、为提高搞渗效果，砂率增大至35%3、因不是选用水化泥低的的矿渣水泥，所以应加大粉煤灰的掺入量，根据文献资料，粉煤灰掺入量最大可至水泥用量的60%，占胶凝材料的37.5%。考虑工程实际情况，这里建议取33%。表6根据监理建议后调整的配合比强度等级水水泥砂石外加剂粉煤灰C30底板17426064011948.6130根据调整后的配合比进行试验，结果试配强度为：表7调整后的试配强度试验结果强度等级3天强度7天强度28天强度60天强度C30底板12.7MPa20.6MPaa29.1MPaa38.4MPaa从调整后的试配情况来看，试验结果良好，可以使用。三、水泥水化热的温度计算在大体积混凝土施工前,必须进行温度和温度应力的计算,并预先采取相应的技术措施控制温度差值,控制裂缝的开展,做到心中有数,科学指导施工,确保大体积混凝土的施工质量。搅拌站提供的混凝土每立方米各项原材料用量及温度如下:水泥：260kg，22℃。砂子：640kg，25℃，含水率为5.3%。石子：1194kg，25℃，含水率为0.1%。水：174kg，19℃。粉煤灰：130kg，22℃。外加剂：8.6kg，18℃。（1）混凝土拌合物的温度T0=[0.9(mceTce+msaTsa+mgTg)+4..2Tw(mw-

msa-ωgmg)+c1(ωsamsaTsa+ωgmgTg)-c2(ωsamsa+ωgmg)]÷[4.2mw+0.9(mce+msa+mg)]式中

T0—混凝土拌合物的温度(℃)。mw、mce、msa、mg

—水、水泥、砂、石的用量(kg)。Tw、Tce、Tsa、Tg

—水、水泥、砂、石的温度(℃)。ωsa、ωg

—砂、石的含水率(%)。c1、c2

—水的比热容(kJ/kg.K)及溶解热(kJ/kg)。当骨料温度>0℃时，c1=4.2，c2=0；当骨料温度≤0℃时，

c1=2.1，c2=335。为了计算简便,粉煤灰和外加剂的重量均计算在水泥的重量内。T0=[0.9(260×22+640×25+1194×25)+4.2×19(174-5.3%×640-0.1%×1194)+4.2(5.3%×640×25+0.1%×1194×25)-0]÷[4.2×174+0.9(260+640+1194)]=23.1℃（2）混凝土拌合物的出机温度T1=T0-0.16(T0-Ti)式中

T1—混凝土拌合物的出机温度(℃)；Ti—搅拌棚内温度(℃)。T1=23.1-0.16(23.1-32)=24.5℃（3）混凝土拌合物浇筑完成时的温度T2=T1-(αtt+0.032n)(T1-Ta)式中

T2—混凝土拌合物经运输至浇筑完成时的温度(℃);T1—温度损失系数(h-1);α—混凝土自运输至浇筑完成时的时间(h);tt—混凝土转运次数;Ta—运输时的环境气温(℃)。T2=24.5-(0.25×0.7+0.032×3)[24.5-32]=26.5℃混凝土拌合物浇筑完成时的温度计算中略去了模板和钢筋的吸热影响。有关的计算可以参照《混凝土结构工程施工及验收规范》中的附录三。（4）混凝土最高升温值Tmax=T2+mce/10+F/50式中Tmax—混凝土最高升温值(℃)；mce—水泥用量(kg)；F—粉煤灰用量(kg)。Tmax=26.5+260/10+130/50=55.1℃该温度为基础底板混凝土内部中心点的温升高峰值,该温升值一般都略小于绝热温升值,一般在混凝土浇筑后3d左右产生,以后趋于稳定不再升温,并且开始逐步降温。（5）混凝土表面温度规范规定:对大体积混凝土的养护,应根据气候条件采取控温措施,并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度,将温差控制在设计要求的范围内以内;当设计无具体要求时,温差不宜超过25℃。由于混凝土内部最高温升值理论计算为55.1℃,因此将混凝土表面的温度控制在30℃左右,这样混凝土内部温度与表面温度,以及表面温度与环境温度之差均不超过25℃。而此时正值盛夏，白天温度高达34℃，晚上最低温度为26℃，为了防止晚上降温造成混凝土内外温差55.1℃-26℃=29.1℃>25，采取的办法是在底板的中间层设置冷却水循环降温。四、冷却水管的埋设及控制因底板厚度仅为2.5m，内外温差最大不超过5℃，在底板中间设置一层冷却水管已足够达到降温效果。为此监理部要求：1、水管位置冷却水管均为φ40×2mm的普通碳素钢管，丝扣麻丝连接，其水平间距为0.9m，每根冷却水管最大长度为26-1×2=24m，水循环时采用“低进高出法”。2、冷却水管使用及其控制1）冷却水管使用前进行压水试验，防止管道漏水、阻水；2）为确保大体积混凝土内部通水冷却效果，冷却水通水流量应达到32－40L/min，且应控制冷却水流向，使冷却水从砼高温区域流向低温区域；3）为确保大体积混凝土内部冷却均匀，冷却水管进出水温差小于5℃。4）混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始通水，各层混凝土峰值过后，降温速率超过2℃／d时停止通水。为防止上层混凝土浇筑后下层混凝土温度的回升，采取二次通水冷却，通水时间根据测温结果确定。5）控制进出水温度，夏季进水温度不宜超过25℃，可选取地下水或水库深层水；6）为保证冷却水的初期降温效果，项目部应与温控单位协调配合，根据现场实际情况，优化冷却水管的管路布置，合理选择水泵，并配备检修人员，以保证冷却系统正常工作。五、施工控制1、浇筑方法采用“斜面分层、薄层浇筑、循序推进、一次到边”连续施工的方法，每台泵车负责一定宽度范围的浇筑带，各泵车浇筑带前后略有错位，形成阶梯式分层推进局面，以达到提高泵送工效，简化混凝土泌水处理，确保上下混凝土层的结合。施工中共采取3台泵车、15辆运输车，通过对每泵混凝土方量的统计，控制每泵泵送量为25～30m3/h，避免施工中冷缝的出现。2、振捣根据混凝土泵送时自然形成的流淌斜坡度，在每条浇筑带的浇捣面前、中、后各布置3台振动器，第1台布置在混凝土卸料点，振捣手负责出管混凝土的振捣，使之顺利通过面层钢筋流入底层；第2台设置在混凝土斜面的中间部位，振捣手负责斜面混凝土的密实；第3台设置在坡脚及底层钢筋处，因底层钢筋间距较密，振捣手负责混凝土流入下层钢筋底部，确保下层钢筋混凝土的振捣密实。振捣手振捣方向为：下层垂直于浇筑方向自下而上，上层振捣自上而下，严格控制振动棒移动的距离、插入深度、振捣时间，避免各浇筑带交接处的漏振。3、泌水处理流动性的混凝土在浇筑过程中，上涌的泌水和浆水顺着混凝土坡脚流淌到坑底，故我们采取的措施是在混凝土垫层施工时，使其施工成一定的坡度，使大量的泌水顺垫层坡度流入到周围的排水沟盲沟，通过积水坑排放到基坑外，当混凝土的坡脚接近后浇带、模板顶端或底板面标高时，我们要求振捣手改变混凝土的浇筑方向，即由顶端往回浇筑，与斜坡面形成一个积水潭，用软管及时排除最后的泌水。4、表面处理由于混凝土掺有大量的粉煤灰，表面水泥浆较厚，故在混凝土浇筑后至初凝前，应按初步标高进行拍打振实后用长木尺抹平，赶走表面泌水，初凝后至终凝前，用木蟹打压实，紧跟着用铁抹刀抹光闭合收水裂缝。六、在大体积混凝土施工时应全过程旁站监理对于大体积混凝土施工过程中，现场监理工程师必须全天候的、24小时跟班旁站监理，如发现问题应及时处理。试验监理工程师必须亲自在混凝土搅拌站现场监督，检查生产配合比是否正确，测定砼坍落度是否稳定，并查看混凝土出料温度记录情况，试件抽取、制作是否符合要求，并抽检取样。如发现质量问题，及时通知整改，消灭质量隐患。七、养护本工程底板混凝土浇筑正值盛夏初秋，气温较高，日晚温差较大。根据有关工程经验，采取塑料薄膜与草袋相间覆盖的方法保湿保温即可，特别是早期不要浸水养护，因为大掺量粉煤矿灰混凝土水泥用量较少，粉煤灰早期不参与水化反应，混凝土中实际水灰比相对较大，只要内部水分不流失，就中以保证水泥充分水化；同时，由于粉煤灰比水泥轻，而粉煤灰早期又不参加水化反应，如果早期浸水养护，大量粉煤灰就会漂浮到混凝土表层，出现发白、起皮，起粉现象。还有一点，大体积混凝土随着水化反应的进行，混凝土内部热量不断聚集，温度升高，对粉煤灰的水化起促进作用，有利于混凝土强度的增长，故用塑料薄膜覆盖保湿保温养护即可。八、几点体会：1、监理要认真审核施工方提交的施工组织设计，重点检查大体积混凝土在材料供应，配合比方案，混凝土浇捣方案，大体积混凝土测温及混凝土养护等方面的施工组织及专项技术措施。针对大体积混凝土降低水化热等技术措施监理应组织施工方等有关方面进行专题讨论。2、配合比设计中混凝土绝热温升及混凝土内部温度的计算是整个大体积混凝土势功计算的重心，不能被忽略。同时所选用的配合比还是要根据试验结果来最终筛选。值得一提的是，由于粉煤灰掺量较大和缓凝剂的添加，水化热较低，早期强度可能达不到设计要求值，特别是对于地下工程，需要60d强度才能满足要求，因此，该试验宜早进行。3、浇筑前项目部应配合监理现场考察混凝土搅拌站的施工能力及储备情况，并且要有应急的搅拌站，必要时项目经理要亲自到场开会布置，要求其所供应的混凝土组成的所有材料，如石子、中砂、水泥、减水剂和粉煤灰等，品牌和质量要求与技术参数完全一致。4、实践证明，掺33%粉煤灰的方法是可行的，不但可以提高混凝土的抗渗性能、抗侵蚀作用，非常有效的控制大体积混凝土裂缝的产生和发展，而且混凝土与常用同标号混凝土单方价格有所降低，为企业节约了资金，取得了可观的技术效益和经济效益。结束语：本工程坞首