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文章结合施工现场的特定条件,采取由深基到的浅基施工步骤。对不同高差和大小的承台制定了不同的浇筑方案,对大体积混凝土温度裂缝产生原因进行了分析,并采取相应的技术措施。有效地降低了泵进大体积混凝土内部的最高温升。消除了冷缝现象。
关键词:大体积混凝土;承台;温度裂缝;混泥土测温
一、工程概况
贵港市人民医院医技、综合楼总建筑面积38807.65m2,地上21层。地下l层。采用桩基础,基础筏板厚400mm,筏板以下混凝土量为3678m3,最大承台14.20mx12.60m×2.9m,承台平均高度2.1m,承台混凝土强度等级为C30,抗渗等级s8。
建筑工程中,尤其是高层建筑工程中的基础大体积混凝土有下述特点: (1)混凝土强度级别高,水泥用量较大,因而收缩变形大; (2)由于几何尺寸不是十分巨大,水化热温升快,降温散热亦较快。因此降温与收缩的共同作用是引起混凝土开裂的主要因素; (3)控制裂缝的方法不像块体混凝土那样,要采用特别的低热水泥和复杂的冷却系统,而主要依靠合理配筋,改进设计,采用合理的混凝土配比,浇筑方案和浇筑后加强养护等措施,以提高结构的抗裂性和避免引起过大的内外温差而出现裂缝。
因而。为了有效控制基础大体积混凝土温度,避免出现温度裂缝,本工程在基础施工阶段采用了多种措施综合控制温度裂缝。
二、大体积混凝土温度裂缝
混凝土随着温度的变化而发生热胀冷缩,称为温度变形。对于大体积混凝土施工阶段来说,由于温度变形而引起的裂缝,可称为“初始裂缝”或“早期裂缝”。大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝,是由其内部矛盾发展的结果。一旦温度拉应力超过混凝土能承受的抗拉强度时,即出现裂缝。温度应力是大体积混凝土产生裂缝的主要原因。裂缝分两种:
1.表面裂缝。混凝土浇筑初期,水泥水化产生大量水化热,使混凝土的温度很快上升,但由于混凝土表面散热条件好,热量可向大气中散发,而混凝土内部由于散热条件较差,热量散发少。因而温度上升较多,内外形成温度梯度,形成内约束。结果混凝土内部产生压应力,面层产生拉应力,当该拉应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土表面就产生裂缝。
收缩裂缝。混凝土浇筑后数日。水泥水化热已基本释放。混凝土从最高温度逐渐降温,降温的结果引起混凝土收缩,再加上混凝土中多余水份蒸发等引起的体积收缩变形,二者都受到地基和结构边界条件的约束,不能自由变形,导致温度拉应力。当该温度应力超过混凝土抗拉强度时,则从约束面开始向上形成裂缝,如果该温度应力足够大,可能产生贯穿裂缝。破坏了结构的整体性、耐久性和防水性,影响正常使用。
大体积混凝土结构中,温度变化不但可能引起裂缝。对结构的应力状态也具有重要影响,有时温度应力在数值上可能超过其他外荷载引起的应力。
基于上述特点,在大体积混凝土结构设计中,通常要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力,但在施工过程中,要把这种温度变化所引起的拉应力限制在允许范围以内是非常困难的。
三、施工方案
1.考虑到泵机的混凝土输送能力,现场承台相对独立,且高低不平,对几个相对较大的深承台采用全面分层、循环浇筑的方法,按承台大小,每层厚度300mm-500mm。
2.混凝土由现场搅拌。砂、石计量采用HP800自动配料机2台。混凝土输送采用HBT60输送泵,管径φ125,理论输送能力25m3/h,实际输送能力平均为20m3/h,同时采用吊斗容量为0.8m3的QT25515塔吊1台吊运部分混凝土,以免浇筑过程中产生冷缝。
四、保证大体积混凝土质量的措施
1.选择合适水泥。主体、基础均采用鱼峰牌·Ⅱ42.5水泥。
2.减少水泥用量。为减少水泥水化热,降低混凝土的温升值,在满足设计和混凝土可泵性的前提下,将水泥用量控制在450kg/m3。
3.掺入Ⅱ级粉煤灰。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,但掺加粉煤灰的混凝土早期极限抗拉值均有所降低,对混凝土抗渗抗裂不利,因此粉煤灰的掺量控制在12%以内,采用外掺法,即不减少配合比中的水泥用量。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量,每立方掺53kg,可以使水化热降低4℃。
4.掺外加剂,控制水灰比、坍落度根据设计要求,混凝土中掺加抗裂渗型防水剂,采用WG-HLA高效抗裂渗型防水剂,它能提高混凝土的和易性和抗裂渗性,延缓混凝土内部最高温升值及最大温升的到来时间,减少水泥用量,降低混凝土水化热,使用水量减少12%左右,水灰比可控制在0.45以下,初凝延长到5h左右。在施工过程中,严格监控混凝土的坍落度,并应每两小时做一次坍落度试验,以控制混凝土的水灰比和和易性。www.tmgc8.com
5,严格控制骨料级配和含泥量。选用10～40mm连续级配碎石(其中10～30mm级配含量65%左右),细度模数2.80～3.00的中砂(砂率控制在40%～45%)。砂、石含泥量控制在1%以内,并不得混有有机质等杂物。
6.优选混凝土施工配合比。根据设计强度及泵送混凝土坍落度的要求,经试配优选,确定混凝土配合比如下:水泥:砂:碎石:水:粉煤灰:防水剂=1.00:2.10:3.16:0.44:0.15:0.10;坍落度180mm。
7.严格控制混凝土人模温度。施工过程中对碎石洒水降温,由于是夏季施工,白天温度较高,浇筑混凝土的时间大部分选在晚上。
8.加强技术管理。加强原材料的检验、试验工作。加强计量监测工作,定时检查并做好详细记录,认真对待浇筑过程中可能出现的冷缝,并采取措施加以杜绝。
9.合理组织劳动力及机械设备。施工人员分两大班四六制作业。每班交接班工作提前半小时完成,人不到岗不准换班,并明确接班注意事项,以免交接班过程带来质量隐患。对现场施工队组交底明确,责任到人,承台浇筑采用泵送,并用塔吊配合,以免接、拆泵管或堵管时混凝土出现冷缝。
10.采用切实可行的施工工艺。承台浇筑,采用“全面分层,多个承台,循环浇筑,多次到顶”的方法。这种方法,能较好利用泵机,避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长,从而提高泵送效率,简化混凝土的泌水处理,保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。根据混凝土泵送时自然形成一层的实际情况,在每个浇筑带的前后布置三道振动器,第一道布置在混凝土出料口,主要解决上部混凝土的振实;第3布置在混凝土已浇筑部位;第三道,保持机动,以确保下部混凝土密实。由于大体
积泵送混凝土表面水泥浆较厚,应用表面振动器(平板振动器)在每一位置上应连续振动一定时间,但以混凝土面均匀出现浆液为准,浇筑结束后须在初凝前用木抹子多次过面,以闭合混凝土的收水裂缝。
11.加强混凝土的养护及测温工作。
(1)采用蓄水法保温养护,蓄水深度19cm以上。并在角部配抽水机一台,及时抽水,调节水温,从而使混凝土表面保持较为合适的温度,减少表面热的扩散,延长散热时间,使内外温差小于25%,充分发挥混凝土强度的潜力和材料松驰特性,避免裂缝。根据需要,对部分位置采取内铺薄膜,外盖麻袋的方法,形成良好的保温层,从而使混凝土表面保持较高的温度,减少表面热的扩散,延长散热时间。
(2)混凝土测温,为了掌握混凝土的温升和降温的变化规律以及各种材料在各种条件下的温度影响,需要对混凝土进行温度监测控制。
测温点的布置一必须具有代表性和可比性沿浇筑的高度,应布置在底部、中部和表面;垂直测点间距一般为500-800,平面则应布置在边缘与中间,平面测点间距为5m。采用预留测温孔洞方法测温时,一个测温孔只能反映一个点的数据。不应采取通过沿孔洞高度变动温度计的方法来测,竖孔中不同高度位置的温度。因此在承台、底板留设的测试孔间距为5m×5m,采用直径为25的镀锌管。浇筑完毕后,在7天内不间断测温。
测量制度。在混凝土温度上升阶段每2—4h测一次,温度下降阶段每8h测一次,同时应测大气温度。所有测温孔应编号,进行混凝土内部不同深度和表面温度的测量。测温工作应由经过培训,责任心强的专人进行。测温记录应交技术负责人阅签,并作为对混凝土施工和质量的控制依据。
测温工具应选用:根据现场情况选用普通温度计。在测温过程中,当发现温度差超过25~C时,应及时加强保温或延缓拆除保温材料,以防止混凝土产生温差应力和裂缝。
从几个承台的测温情况看,混凝土内部温升的高峰值一般在3-5d内产生,3d内温度可上升到或接近最大温升在浇筑混凝土后的5天内,每2小时测读一次温度,同时监测气温。实测结果对比见下表(单位:℃):
内外温差值在21℃左右,控制在规范规定范围内,未发现异常现象。
五、结语
大体积混凝土板施工的关键是防止混凝土开裂。运用裂缝温度控制理论,找到影响裂缝的主要原因,采取有效措施,并通过对大体积混凝土温控,从测温数据及混凝土外观质量表明,以上措施是成功的。
参考文献
[1]叶琳昌,沈义,大体积混凝土施工[M],北京:中国建筑出版社,1987.
[2]建筑施工手册(第四版)缩印本[M],北京:中国建筑出版社,2003.
[3]工程质量管理指南[M],中国计划出版社,2001.
