文／鄒輝 深圳市特區(qū)建工能源建設(shè)集團有限公司 廣東深圳 518040

1.項目概述

本項目主要服務(wù)于深圳國家生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)基地，總占地面積約為22563.79 平方米，建（構(gòu)）筑物總面積為21734.46 平方米。其中新建全地下式污水處理廠1 座（含污水處理設(shè)備）建筑面積17197.26 平方米，污水處理規(guī)模為1 萬噸/天（其中醫(yī)藥廢水0.5 萬噸/天），污水處理廠出水水質(zhì)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）IV 類執(zhí)行（其中 COD≤30mg/L,TN≤10mg/L）。

2.產(chǎn)生裂縫的原因分析

在應(yīng)對大體積砼的裂縫問題時，我們需要深入分析其產(chǎn)生的原因。一方面，由于大體積砼的結(jié)構(gòu)厚度與體積均較大，內(nèi)部的溫度差異較大，導(dǎo)致砼不同部位的溫度變化不均勻。另一方面，砼的導(dǎo)熱性能相對較差，使得外部水化熱能夠快速散發(fā)，而內(nèi)部熱量便難以及時散發(fā)出去。這樣就會導(dǎo)致砼不同部位間產(chǎn)生較大的溫差，并積累一定的溫度應(yīng)力的積累，若是表部拉應(yīng)力大于砼抗拉強度，此時便會形成裂縫。為了解決這方面問題，需要采取一系列措施來控制溫度變形的發(fā)生和開展。首先，在混凝土澆筑前，需要對技術(shù)和材料進行充分準(zhǔn)備，確?；炷翝M足強度、剛度、整體性和耐久性等要求。其次，在施工過程中，可以采取表面保溫保濕養(yǎng)護的措施，例如使用塑料薄膜加麻袋進行全封閉養(yǎng)護，以保持混凝土內(nèi)部一定的濕度[1]。

3.混凝土施工技術(shù)及裂縫控制措施

3.1 砼澆筑施工順序

本工程地下箱體頂板長約131 米，寬約68 米，厚度為0.3 米，頂板面積9150 平方米，結(jié)構(gòu)厚實，混凝土澆筑量大，屬于大體積混凝土施工，為防止因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生，按施工縫位置將地下箱體頂板分為一、二、三、四、五、六區(qū)域板塊進行流水施工，其中一區(qū)混凝土量約為573.42立方米；二區(qū)混凝土量約為291.53 立方米；三區(qū)混凝土量約為475.57 立方米；四區(qū)混凝土量約為498.08立方米；五區(qū)混凝土量約為305.33 立方米；六區(qū)混凝土量約為600.56 立方米；地下箱體頂板混凝土總量約為2744.49 立方米，均采用C40 抗?jié)BP10 補償收縮混凝土。

3.2 原材料準(zhǔn)備

在粗骨料的選擇上，采用了5 毫米～25 毫米連續(xù)級配石子且要求含泥量不超過1%，泥塊含量不超過1/200，針、片狀顆粒含量不超過1/10 等。此外，還要求粗骨料的空隙率不超過2/5；對于細骨料的選用，使用的是中粗砂，要求含泥量不超過1%等。低含泥量的細骨料能夠縮小砼的收縮，從而有效地避免裂縫的形成[2]。

3.3 摻和料準(zhǔn)備

有一定活性的礦物摻和料，包括Ⅰ級磨細粉煤灰、磨細礦粉和礦渣粉等。這些摻和料可以替代一部分水泥，從而減小水泥的水化熱。通過摻加摻和料，可以有效地避免混凝土因溫度裂縫而受損，并優(yōu)化砼的整體性能和密實度，使其具有更強的耐久性。摻和料的使用還能夠減小拌合物中C3A（三鈣鋁酸鹽）與堿的濃度，控制泌水和坍落度損失。

3.4 和易性

將大體積砼入泵坍落度控制在140 毫米±20 毫米以內(nèi)，且嚴(yán)格禁止在工地現(xiàn)場對混凝土進行加水，嚴(yán)格把控好砼的用水比例，在天氣出現(xiàn)變化的情況下，需要按照砂石含水量的變動、氣溫的變動第一時間調(diào)節(jié)混凝土的配比。確保混凝土拌合物初凝時間大于8 小時，坍落度每小時損失不超過20 毫米，不會發(fā)生離析、泌水等問題。

3.5 配合比設(shè)計

在進行混凝土的配合比設(shè)計時，需要全面考慮混凝土的特征以確保其性能和質(zhì)量。其中，降低收縮、保障強度以及減小水化反應(yīng)所形成的熱量是非常重要的考慮因素。為了降低水化反應(yīng)所釋放出的熱量，一種可行的方法是添加大量的粉煤灰來減少水泥的用量。粉煤灰既可以減少混凝土中水泥的含量，又可以減小砼內(nèi)堿性物質(zhì)，從而充分防范堿-集料反應(yīng)的發(fā)生。

3.6 入模溫度

控制混凝土的入模溫度也是十分重要的一環(huán)，這樣可以有效地避免溫度裂縫的產(chǎn)生。為此，在施工過程中，需要注意防止陽光直照到砂石等原料上。此外，減小原料的溫度也是一個有效的手段，尤其是減小石子的溫度對于控制混凝土的入模溫度具有關(guān)鍵作用。在高氣溫條件下，還需要采取一些必要的措施來降低混凝土的出機溫度和澆筑溫度。其中，對于攪拌運輸車罐體和泵送管道的冷卻是非常關(guān)鍵的步驟之一。通過及時的冷卻處理，可以有效地減少混凝土的溫度，從而避免溫度過高引發(fā)的問題，并確?；炷恋男阅芎推焚|(zhì)符合設(shè)計要求[3]。

3.7 生產(chǎn)運輸

（1）在混凝土生產(chǎn)過程中，攪拌站必須嚴(yán)格實行同樣的配比。另外，在正式開展生產(chǎn)活動前，應(yīng)當(dāng)完成攪拌樓計量設(shè)備的校驗工作，從而確保其誤差處于可接受范圍之內(nèi)。

（2）針對不同的氣溫、運輸時間、道路距離以及砂石含水率等因素，必須及時調(diào)整原始的配合比（水膠比），從而保證砼澆筑環(huán)節(jié)的坍落度可以達到施工的要求。

（3）在天氣炎熱的情況下，需要有效的降溫方案，以控制混凝土的入模溫度，從而有效地預(yù)防溫度裂縫的產(chǎn)生。

（4）對于混凝土攪拌運輸車，在每一次清洗完畢后都必須徹底排除料筒中的余水，而且還要控制混凝土的運輸時間在1h 內(nèi)，以避免坍落度過大損失。

（5）必須保證混凝土做到連續(xù)供應(yīng)，以避免間隔時間太長而形成冷縫。

3.8 澆筑措施

（1）為了順利進行大體積混凝土的施工，必須準(zhǔn)備充足的混凝土攪拌車、泵車與溜槽，避免因為設(shè)備不足而導(dǎo)致澆筑中斷或澆筑質(zhì)量下降的情況發(fā)生。

（2）在進行混凝土澆筑前，必須與混凝土攪拌站進行聯(lián)系，確?；炷恋呐浜媳?、水泥標(biāo)號、外加劑和摻合料等參數(shù)符合設(shè)計要求。

（3）設(shè)立指揮調(diào)度班組，負責(zé)協(xié)調(diào)和管理施工過程中涉及的車輛調(diào)度，盡可能縮短預(yù)拌砼的運輸和等待時間，確保輸送車之間做到順暢銜接。

（4）為了提高混凝土的施工效率，可以使用地泵、溜槽、塔吊等設(shè)備來增快澆筑速度。

（5）在混凝土振搗環(huán)節(jié)，可能會出現(xiàn)一定的泌水現(xiàn)象。對此，需在模板底側(cè)與上側(cè)留設(shè)一定的預(yù)留孔，通過這些孔隙將砼表部泌水排除，避免泌水在表面聚集，進而防止裂縫的形成。

（6）當(dāng)混凝土澆筑至設(shè)計標(biāo)高時，需要由抹灰工使用長刮尺來刮除多余的浮漿，并使用木抹子將表面打平。這個步驟對于防控表面裂縫的形成非常重要，能夠確保砼表面的平整度和光滑度，提高整體施工質(zhì)量。

（7）管理人員、木工、鋼筋班組以及專職電工等相關(guān)人員都應(yīng)該按照24 小時的值班制度進行輪班，及時調(diào)整施工方案、處理突發(fā)情況，保證施工的順利進行和質(zhì)量的控制。

3.9 混凝土測溫及養(yǎng)護

3.9.1 混凝土測溫方式

該項目使用大體積砼電腦測溫系統(tǒng)聯(lián)合預(yù)埋測溫管實行測溫工作，主要操作步驟包括：先對各測溫探頭的初始溫度值進行測量，并記錄大氣溫度和入模混凝土溫度，為后續(xù)測溫提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在混凝土入模至澆搗完畢的4 天內(nèi)，由于混凝土的水泥水化反應(yīng)最為活躍，因此需要每隔6 小時測溫一次，以獲取混凝土溫度的詳細變化情況。之后，隨著水化反應(yīng)逐漸降低，測溫間隔可改為每間隔8 小時進行一次溫度的測量。

3.9.2 測溫點布置

對每處監(jiān)控點分別設(shè)置上中下三項測點，位置分別為：上部測點處于混凝土上表面50 至100 毫升的位置；中部測點處于承臺砼豎向中心部位；下部測點處于混凝土下表面50 至100 毫升的位置。且三處測點間隔距離均不得超過六百毫米。

3.9.3 用料測溫時間周期及數(shù)據(jù)記錄的要求

（1）測溫應(yīng)從砼入模時開始，包括測量混凝土入模時的溫度和同時測量環(huán)境大氣溫度。

（2）對每一測溫組（批次）的砼入模日期、時間以及砼拌合物的溫度進行記錄。

（3）針對每一組測溫點，應(yīng)記錄砼表面溫度和內(nèi)部各處測點的溫度數(shù)值。

（4）測溫結(jié)果需要認真填寫并穩(wěn)妥保管，防止遺失。

（5）測溫人員在工作上一定要做到細心、耐心、認真、負責(zé)，仔細記錄每組測溫點的溫度數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。

（6）在測溫結(jié)束后，需要采取措施封閉測溫管，常見的做法是使用高標(biāo)號無收縮防水砂漿實行注漿封閉。

3.9.4 混凝土養(yǎng)護措施

（1）對混凝土進行養(yǎng)護的主要目的是確保混凝土在硬化過程中能夠達到預(yù)期的強度和性能。其中，保溫保濕是非常重要的措施。通過保溫養(yǎng)護，能夠降低混凝土表部熱量的發(fā)散，降低溫度差，有效防范表面裂縫和貫穿裂縫的形成。

（2）混凝土養(yǎng)護需要采取覆蓋塑料薄膜和麻袋的方法。這樣的覆蓋層能夠有效地減少水分的蒸發(fā)，避免砼表面產(chǎn)生干縮裂縫。塑料薄膜能夠形成一個封閉的環(huán)境，使混凝土內(nèi)部濕潤，并且防止外界水分的滲透。而麻袋則具有較好的保濕性能，能夠吸收并保持一定量的水分，有利于混凝土的水泥水化反應(yīng)順利進行。

（3）在進行養(yǎng)護覆蓋工作時，要確保貼實且細致。特別需要注意的是，搭接寬度不應(yīng)小于10 厘米。

（4）墻柱插筋間的空隙較小，在保溫措施上需要格外注意。一種常見的方法是使用條形薄膜進行覆蓋，保證墻柱插筋位置的保溫工作得以實施。此外，還可以添加額外的保溫材料，如保溫棉等。

（5）養(yǎng)護期間可能會出現(xiàn)天氣突變或其他溫度變化的狀況，因此要及時監(jiān)測混凝土的溫度變化，并根據(jù)熱工計算進行相應(yīng)的調(diào)整。

（6）在養(yǎng)護期間，若是存在覆蓋不完整、表面發(fā)生泛白、形成干縮裂縫的情況，需要立即采取解決對策，同時要提高養(yǎng)護力度。例如，重新調(diào)整覆蓋物的位置和貼合度，增加濕潤程度，確保充分的保溫保濕效果。

（7）混凝土澆筑結(jié)束之后，要在12 小時內(nèi)進行覆蓋養(yǎng)護。這是因為混凝土在早期的干縮過程中容易產(chǎn)生裂縫，及時的覆蓋養(yǎng)護可以有效地減緩干縮速度，降低裂縫的產(chǎn)生概率。另外，混凝土的養(yǎng)護時間不可少于14 天，這是為了確保混凝土的充分硬化和強度發(fā)展，使其具備正常使用所需的性能和穩(wěn)定性。

3.9.5 混凝土溫度計算

（1）砼澆筑內(nèi)外溫差估算

①混凝土水化熱溫度計算

絕熱溫升值可以由以下的式子算出：

式中各符號分別代表：

Wa—絕熱溫升，單位為℃；

K1——每一立方米砼需要用到的水泥總量，取值為407 千克/立方米；

R——每使用一千克水泥在28 天內(nèi)所能產(chǎn)生的水化熱，取值為375 千焦/千克；

B——砼比熱，取值為0.97[千焦/（千克·開爾文）]；

ρ——砼密度，取值為2.4＊103（千克/立方米）；

c——代表的是常數(shù)，取值為2.718；

h——砼齡期，單位為天；

n——代表的是系數(shù)，其會隨著澆筑時的溫度而有所不同，取值為0.406；

根據(jù)以上式子可以計算得出如下結(jié)果（見表1）。

表1 砼絕熱溫升值

（2）混凝土內(nèi)部中心溫度計算

式中各符號分別代表：

W1（h）——砼在h 齡期時的中心溫度，為砼內(nèi)部溫度的最高點

Wj——砼澆筑溫度，取值為30℃

ξ（h）——h 齡期降溫系數(shù)，取值見表2。

表2 h 齡期的ξ 值

砼中心溫度計算結(jié)果見表3。

表3 h 齡期的W1 值

根據(jù)表3 中的相關(guān)數(shù)據(jù)可以了解到，在第六日，混凝土的中心溫度達到最高，因此后續(xù)實驗針對混凝土澆筑后的第六日溫差予以計算分析。

（3）混凝土養(yǎng)護溫度計算

①保溫材料厚度

式中各符號分別代表：

D——代表保溫材料的具體厚度，單位為米；

Zi——不同保溫材料對應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為[瓦/米·度]，取值按照麻袋取0.14；

Z——砼導(dǎo)熱系數(shù)，取值為2.33[瓦/米·度]；

W2——砼表部溫度，取值為33.3℃；

Wq——施工過程中的大氣平均溫度，取值為30℃；

W2-Wq—-取值為3.3℃；

Wmax-W2—取值為21℃；

Xb——傳熱系數(shù)修正值，取值為2；

D=0.5s·Zi(W2-Wq)Xb/Z·（Wmax-W2）＊100=1.5 厘米。

因此可使用一層麻袋，同時在其上下方分別鋪上一層塑料膜實行養(yǎng)護。

②混凝土保溫層的傳熱系數(shù)計算

β=1/[ΣDi/Zi+1/βq]

式中各符號分別代表：

β——砼保溫層的傳熱系數(shù)，單位為[瓦/平方米·度]

Di——不同保溫材料對應(yīng)的厚度，單位為[瓦/米·度]

βq——空氣層傳熱系數(shù)，取值為23[瓦/平方米·度]將各數(shù)據(jù)代入式子中，計算得出β=6.65。

③混凝土虛厚度計算

Sˊ=l·Z/β

式中各符號分別代表：

Sˊ——砼虛厚度，單位為米；

l——折減系數(shù)，取值為2/3；

Z——砼傳熱系數(shù)，取值為2.33[瓦/米·度]；

Sˊ=l·Z/β=0.2335。

④混凝土計算厚度

S=s+2Sˊ=2.07 米

⑤混凝土表面溫度

W2（h）=Wq+4·Sˊ（S-s）[W1（h）-Wq]/S2

各齡期砼中心計算溫度（W1（h））與表面溫度（W2（h））見表4。

表4 混凝土溫度計算結(jié)果表

由表4 便可得知，砼內(nèi)外溫差小于25℃，滿足要求。

結(jié)語：

由上可知，在進行水廠矩形水池混凝土施工作業(yè)時，因為采用了一定的預(yù)防裂縫形成的措施，在此水池混凝土施工結(jié)束之后，經(jīng)過檢查沒有發(fā)現(xiàn)存在裂縫。所以，只要采取可靠的施工技術(shù)，便可實現(xiàn)對施工質(zhì)量的有效把控，防范裂縫的形成，進而保障水廠水池混凝土施工效果。