大体积混凝土施工工程全过程监测方法

李江燕

（郑州理工职业学院 建筑工程系，河南 郑州451152）

大体积混凝土在高层和超高层以及大型建筑中的需求量比较大且整体要求较高，通常情况下其更适用于特殊建筑工程或工程的特殊结构。由于胶凝材料存在着水化热现象，容易导致混凝土的内部和外部环境产生较大温差，致使大体积混凝土结构出现裂缝。一旦大体积混凝土出现开裂现象，将会导致其使用寿命大大缩短，并且在修复过程中需要投入大量的时间和资金，传统的施工工程监测方法面临着无法降低大体积混凝土开裂问题的困境[1]。相关学者针对大跨径桥梁承台结构尺寸大，单次浇注混凝土方量大，为典型的大体积混凝土结构，施工中温度裂缝的产生将危害桥梁结构安全及耐久性的问题，提出以清云高速公路西江特大桥2 个主墩承台施工为依托，结合项目特点，针对大体积混凝土特征,对承台混凝土施工采用全过程温控，确保大体积混凝土不产生温度裂缝，保证了承台施工质量，为类似项目提供参考依据。从整体上来看，相关学者的研究主要针对大体积混凝土的结构、施工过程和监测方法等方面进行科研探索，未深入监测大体积混凝土施工工程全过程，且现有方法监测精度较低。为此提出了大体积混凝土施工工程全过程监测方法，为提高混凝土施工工程监测精度提供参考。

1 设计大体积混凝土施工工程全过程监测方法

1.1 选择大体积混凝土原材料

大体积混凝土的原材料选择影响着大体积混凝土在施工过程中的使用寿命和开裂程度。因此，在大体积混凝土施工过程中，原材料的选择是十分重要的。由于矿物成分的不同，对混合材料的掺杂也不同，水泥作为主要材料，优先选择水化热较低且稳定性较高的中热硅酸盐水泥或者低热矿渣水泥[2-3]。除了主要材料水泥的选择之外，还有掺合料的选择，粉煤灰和矿粉是比较常见的掺合料，将矿物掺合料磨成细粉，减少水泥量的使用，能在一定程度上延长混凝土的凝结时间，并且降低水泥初期的水化热[4-5]。粉煤灰作为掺合料还能在一定程度上抑制混凝土的骨料反应，减少裂缝的发生。

1.2 制定工程配比方案

根据建筑工程的大体积混凝土的要求，充分考虑大体积混凝土的工作性能和稳定性等因素按照相应的耐久度、强度、以及稳定性的先后顺序，制定混凝土工程的配比方案[6]。在符合设计强度的基础上，尽量减少水泥的使用量，掺加一定量的粉煤灰，掺入具有缓凝作用的减水剂，将水灰比控制在0.37 以内，材料坍落度范围为180～230mm，凝结时间为28～34h。混凝土配合比参数表1 所示。

表1 大体积混凝土配比参数（kg/m3）

在正式施工前，先进行大体积混凝土试配，采取与正式施工时同样的材料和一致的配比参数进行施工条件设定，记录大体积混凝土坍落度为：

1#大体积混凝土，高度＜28m，坍落度为110～130mm；2#大体积混凝土，高度25～65m，坍落度为130～145mm；3#大体积混凝土，高度65～80m，坍落度为145～160mm；4#大体积混凝土，高度80～100m，坍落度为160～190mm；5# 大体积混凝土，高度100～120m，坍落度为100～120mm；6# 大体积混凝土，高度125～140m，坍落度为135～150mm；7# 大体积混凝土，高度145～160m，坍落度为115～125mm；8# 大体积混凝土，高度160～170m，坍落度为140～155mm。由表1 数据和大体积混凝土坍落度结果可知，序号1、5、7 的坍落度损失较小，因此参照其配比方案制定最终施工方案。

1.3 提取施工工艺

在进行大体积混凝土施工工程进行土方承台胎膜制作时，通常使用水泥砂浆覆盖住胎膜表面，经过若干小时能够承重人工作业时，再及时清理胎膜残留物。在成型的胎膜表面进行工业防水处理，建筑40cm 左右的水泥护台，根据实际施工环境的标高对齐墨线[7]。在大体积混凝土中将钢筋绑紧，在施工前设置好厚度不小于120mm 的砼垫层，施工模板搭建完成，并且胎膜施工完毕，重复浇灌混凝土的步骤，待养护强度符合标准后，再拆除模板进行后续施工步骤。建筑工程的承台钢筋需要按照统一的设计图将各个部件分别设计，各个零部件之间可看作独立的整体，并且存放钢筋的钢筋笼在吊放组装之前，要先清坑，清坑工作完成后，再进行混凝土运输工作。与此同时，在钢筋搬入承台坑的过程中，要保证钢筋重量在钢筋笼的承重范围之内，不能强行入坑导致钢筋笼的损坏或者变形[8]。工程桩的纵向埋入钢筋长度要不小于50cm，钢筋笼外侧在间隔2.5m 处设置厚度为70mm 毫米的垫块，起到定位作用。钢筋笼安装完成后还需要再次清理，保证大体积混凝土的施工工艺不受影响。在大体积混凝土施工过程中，保证混凝土的浇灌按照连续、匀速、符合施工作业规律。

1.4 监测施工全过程

根据大体积混凝土施工工程的方案，对施工全过程进行监测。大体积混凝土在施工过程中，需要实时获取混凝土的内外结构温度以及天气温度和大气湿度等条件[9]。由于大体积混凝土的体积较大，各个监测点之间的间隔距离也比较大，结合施工材料的自身特征，大体积混凝土在施工期间需要以无线传输的方式实时传输温度数据。复杂的施工环境导致无线传感器受影响较大，对监测传感器性能要求比较高[10]。大体积混凝土监测周期长、实时性要求高，即便是温度异常的夜间还是雨天，都要保证对大体积混凝土施工工程进行全天候监测并根据监测结果及时调整施工方案。

2 实验分析

2.1 实验准备

表2 实验结果对比表

实验准备搭载Y 型感温线，型号为JMZQ-202X 的智能工程监测传感器，监测精度可达0.001%，绝缘电阻为920M，满足大体积混凝土施工全过程监测条件。选取三种传统监测方法与文章监测方法同时进行实验，对大体积混凝土的施工全过程进行监测。

2.2 实验结果

根据上述实验准备，分别测试四种方法监测大体积混凝土施工全过程的精度，实验结果如表2 所示。

实验结果表明，文中监测方法比传统检测方法的精确度提高了3.186%～11.954%不等，证明文中监测方法更加有效。

3 结论

本文通过对大体积混凝土施工工程全过程检测方法进行研究，设计出一种新的施工全过程监测方法，为大体积混凝土工程发展提供了新的思路, 为学术界开展混凝土工程相关领域的研究提供了理论参考。由于研究条件有限，收集的施工条件信息还不够全面，未来将不断完善。