开平市中心医院直加机房大体积混凝土施工监理

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　　摘 要：本文通过对开平市中心医院直加机房施工监理实例分析，介绍了如何采取多种有效方法减低大体积混凝土水化热，如何进行大体积混凝土养护，以及监理在其中发挥的作用。
　　关键词：直加机房、大体积混凝土、水化热、温差、养护
　　
　　一、工程概述
　　开平市中心医院肿瘤科大楼直加机房，是医院用来做放射治疗的地方，里面含有放射性元素钴60。对此部位的围敝混凝土厚度有严格要求，而且绝对不允许出现贯穿裂缝，以免泄露放射性物质。该直加机房结构尺寸为宽14.7m×长39.9m。结构砼强度C25，底板厚度2.50m，顶板厚度1.80m，壁墙厚度1.80m、2.90m。放射室平面布置示意图如下：
　　二、工程特点与难点
　　1、墙体、顶板混凝土属大体积混凝土，须制定防止产生有害微裂缝的技术措施。
　　2、混凝土顶板厚达1.8m，安全要求高。
　　3、混凝土养护期间，设计要求内部温度与表面温度之差不大于25℃。
　　以上是施工中必须要解决的问题，本文仅涉及大体积混凝土施工问题。
　　三、施工方案审批
　　针对大体积混凝土施工问题，我监理公司严格审查直加机房混凝土浇筑施工方案并提出以下几点措施：
　　l、在直加机房上方搭设雨棚。由于当时是五、六月份，天气炎热，偶尔又会大雨倾盆，搭设覆盖整个直加机房的雨棚，既可防止浇筑过程中遭雨水冲刷影响混凝土，又可防止太阳暴晒。
　　2、降低混凝土出机温度和浇筑温度。为了降低混凝土的总温升，减少结构内外温差，控制出机温度和浇筑温度是一个重要方面。施工期间的气温在28℃以上，如不采取措施，浇筑温度很可能超过35℃ ，将引起较大的干缩和不利于今后的养护。
　　按照公式：Tmax= To+Q/10+F/50。
　　Tmax为混凝土内部的最高温升值(℃)；
　　Q为水泥用量（kg／m3），使用PO32.5水泥时建议采用Q／10×1.1~1.2，使用矿渣水泥时采用Q／10×1.0；
　　To为混凝土浇筑温度(℃)；
　　F为粉煤灰用量（kg／m3）。
　　从公式中可看到，混凝土内部的最高温升值Tmax与混凝土浇筑温度To 呈正比关系，尽量降低混凝土浇筑温度能起到降低混凝土内部的最高温升值的作用，因此我们要求采取以下措施：
　　a.在混凝土生产过程中加入冰水和用冰水冲洗石骨料，先降低混凝土出机温度；
　　b.混凝土泵上方搭设遮阳装置，避免阳光直射，输送管上覆盖麻包袋，喷洒凉水，从而降低浇筑温度。
　　3、降低水泥水化热
　　a.选用低水化热水泥如矿渣水泥；
　　b.充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量。根据试配、试验水泥用量矿渣32.5水泥，严格控制在330kg/m3以内；
　　c.使用粗骨料，尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料，掺加粉煤灰等掺合料、掺加相应的减水剂、改善和易性、降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。
　　4、加强施工中温度控制
　　a.在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力，夏季应注意避免爆晒，注意保湿，以免发生急剧的温度梯度变化。
　　b.采取14天长时间的养护，规定合理的拆模时间，壁墙混凝土浇筑后7天拆侧模，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。
　　c.加强测温和温度监测与管理，实行信息化控制，随时控制混凝土内的温度变化，内外温差控制在25℃以内，混凝土降温速度不大于1.5~2℃/d，及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不致过大，以有效控制有害裂缝的出现。
　　5、改善约束条件，消减温度应力
　　采取分层浇筑大体积混凝土，要求混凝土分层厚度为不超过30cm ，以放松约束程度，减少每次浇筑长度的蓄热量，以防止水化热的积聚，减少温度应力。
　　6、墙体采取蓄热保湿养护法，利用墙体采用木模的有利条件，可以有效封闭混凝土内水分蒸发，使混凝土能在潮湿条件下进行养护，控制干缩裂缝产生，在这之上再盖麻袋保温，减少表面热量散发。
　　7.顶板、地下室底板采用蓄水养护。
　　施工单位根据监理提出的建议，重新编写施工方案，该方案得到了业主、设计院的认可，一致通过。
　　四、施工前准备监理
　　即将浇筑直加机房前，我们检查施工单位是否按施工方案进行筑前的准备工作， 对可能出现情况有无相应的防范措施，是否存在不利于浇筑过程顺利进行的隐患，能否达到降低水化热的作用。本工程混凝土为C25，采用32.5矿渣水泥，经混凝土公司试配（每m3重量）：水泥：砂：石子：水：粉煤灰=327:552:1320:160:44。坍落度为l4~l6cm。我们认为该配合比能满足设计要求，水泥用量适中，同意采用。
　　施工单位按照监理要求，在降低水化热方面做了以下准备工作：l、搭设了遮雨棚；2、联系购买冰块并运往商品砼生产厂家，用于制造冰水；3、准备充足的麻包袋，覆盖好混凝土输送管；4、布置了三个测温点，预埋测温镀锌管。
　　五、施工过程监理
　　确定浇筑直加机房混凝土的时间由下午六点钟开始，这样可以避开猛烈的阳光。混凝土运输车来到工地后，我们测试了混凝土的温度约22~24℃左右，而当时的气温达到28℃，证明在混凝土中加入冰水后效果显著。经计算：Tmax=To+Q/10+F/50=24+327/10+44/50=57.6℃
　　按混凝土结构内外温度不能超过25℃计算，外部温度要控制在57.6-25=32.6℃以内。因此混凝土表面需要采取保温措施。浇筑过程中，我们要求分层浇筑混凝土，每层厚度不宜大干300mm，以加快热量散发，并使温度分布均匀。上层混凝土要在下层混凝土初凝之前覆盖。要求在使用插入式振动器振捣时，应快插慢拔，确保混凝土的均匀和密实，排除混凝土在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，减少内部微裂，以提高混凝土的抗拉能力．
　　六、养护
　　混凝土浇筑完成后我们马上投入养护工作，力求短期内减少混凝土内外温差。
　　1、测温
　　我们通过三个测温点每天的平均读数，掌握混凝土内部的温度，以下是七天的读数：(单位：℃ )
　　A点B点C点
　　第l天 40.5040.40 39.50
　　第2天 47.3347.23 46.42
　　第3天 55.4555.32 54.95
　　第4天 57.5857.42 57.15
　　第5天 57.1557.05 56.63
　　第6天 55.6355.45 55.10
　　第7天 54.1054.05 53.45
　　(注：A点厚3.00m、B点厚2.90m、C点厚1.80m
　　按公式计算的混凝土内部最高温升值Tmax，应为57.6℃ ，并且通常出现在三天以后，因实际上由于大体积混凝土并非完全处于绝热状态，而是处于散热条件下，上下表面一维散热，温升值比按绝热状态计算的要小；再不同浇筑厚度与混凝土的绝热温升亦有关系，混凝土厚度愈小，散热愈快，水化热温升值低，反之混凝土厚度愈大，散热亦愈慢，因此浇筑过程中，我们要求分层浇筑混凝土，每层厚度不宜大干300mm，以加快热量散发，并使温度分布均匀。第四天混凝土实测温度达到最高，则混凝土表面温度只需达到32.60℃就可以满足内外温差不超过25℃的要求。
　　2、 保温材料计算
　　壁墙混凝土表面初凝后，用湿润的麻包袋覆盖模板面并洒水养护。根据现场测温数据，可按以下公式算出养护材料厚度。
　　δ=0.5Hλ（Ta-Tb）K/λ1（Tmax-Ta）。
　　式中：δ--养护材料所需的厚度(m )；
　　λ--养护材料的导热系数(W/m•K)；木模板=0.22，麻包袋 =0.14，取平均值0.18
　　λ1--混凝土的导热系数，取2.3 W/m•K；
　　Tmax --混凝土中的最高温度，取计算值57.6℃。
　　Ta--混凝土与养护材料接触面处的温度，由于内外温差要控制在25℃以内，则Ta=Tmax-25℃=57.6-25=32.6℃；
　　Tb--混凝土达到最高温度时的大气平均气温，取28℃；
　　K--传热系数的修正值，取2.0；
　　H 一结构物的厚度；
　　按照大部分墙体1.80m厚计算，按墙木模外挂麻袋保温时，则：
　　δ=0.5×1.8×0.18×（32.6-28）×2.0/2.3（57.6-32.6）
　　=0.026m=2.6cm
　　因此，除1.8cm 厚模板外，还需覆盖麻包袋，厚度为0.8cm 进行保温。
　　按2.90m厚墙体计算，按墙木模外挂麻袋保温时，则：
　　δ=0.5×2.9×0.18×（32.6-28）×2.0/2.3（57.6-32.6）
　　=0.042m=4.2cm
　　因此，除1.8cm 厚模板外，还需覆盖麻包袋，厚度为2.4cm 进行保温。
　　3、在浇筑底板和顶板后，在四周砌砖蓄水养护，蓄水深度约10cm。由于水的导热系数为0.58 W/m•K，具有一定的隔热保温效果，因而可在一定时间内（7~10天）内，控制混凝土表面温度与中心温度之间的差值在20℃以内，从而可控制混凝土的裂缝开展。
　　七、总结
　　直加机房按施工方案和监理要求施工后，经过业主、监理详细检查，并经过一段时间的观测，没有发现危害性的贯穿裂缝现象。由直线加速器厂家及安装单位对直加机房进行防辐射专业初步验收其质量等级完全符合规范设计要求。事实证明，我们采取的技术措施是可行的，只要制定详尽科学的施工方案，发挥监理的智慧和综合管理能力，完全可解决同类大体积混凝土的施工问题。
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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