８．９ｍ厚大體積混凝土的施工工藝和質(zhì)量控制

摘要：對(duì)大體積混凝土的施工工藝進(jìn)行了分析，主要從質(zhì)量控制方面進(jìn)行了論述，提出了大體積混凝土的施工方法，達(dá)到了質(zhì)量好的效果。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；溫度裂縫控制；質(zhì)量控制

深圳中航廣場工程位于深圳深南中路北側(cè)。工程分為一段、二段開發(fā)，一段主要為商業(yè)、辦公及公寓部分。辦公樓高度為245米。

本工程底板厚度為800mm，承臺(tái)CTA-13的截面尺寸為42000×20200、厚度為3300 mm、電梯井基坑處厚度達(dá)到8900mm，在此主要介紹8900mm厚大體積混凝土的施工工藝。

1 操作工藝：

在澆筑工序中，應(yīng)控制混凝土的均勻性和密實(shí)性。混凝土拌合物運(yùn)至澆筑地點(diǎn)后，應(yīng)立即澆筑入模。在澆筑過程中，如發(fā)現(xiàn)混凝土拌合物的均勻性和稠度發(fā)生較大的變化，應(yīng)及時(shí)處理。

澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)注意防止混凝土的分層離析?；炷劣闪隙?、漏斗內(nèi)卸出進(jìn)行澆筑時(shí)，其自由傾落高度一般不宜超過2m，在豎向結(jié)構(gòu)中澆筑混凝土的高度不得超過3m，否則應(yīng)采用串筒、斜槽、溜管等下料?；炷恋拿谒s到積水坑用水泵抽出。

混凝土在澆筑及靜置過程中，應(yīng)采取措施防止產(chǎn)生裂縫。由于混凝土的沉降及干縮產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)性的表面裂縫，應(yīng)在混凝土終凝前予以修整。在澆筑與柱和墻連成整體的梁和板時(shí)，應(yīng)在柱和墻澆筑完畢后停歇1～1.5h，使混凝土獲得初步沉實(shí)后，再繼續(xù)澆筑，以防止接縫處出現(xiàn)裂縫。

承臺(tái)較深部位，澆筑采用斜面分層，其厚度控制在500mm內(nèi)，澆筑斜面坡度約為1：6(見下圖)。為確保承臺(tái)及基礎(chǔ)梁分層之間不出現(xiàn)冷縫，要求每臺(tái)泵每小時(shí)混凝土泵送量保證在25m3以上。

2、預(yù)控措施：

2.1控制好混凝土原材料的質(zhì)量，搞好混凝土配合比設(shè)計(jì)，掌握好混凝土攪拌，嚴(yán)格分層施工澆搗密實(shí)。大體積的混凝土的施工采用低熱水泥，對(duì)于厚板承臺(tái)等構(gòu)件，在混凝土內(nèi)部預(yù)埋管道，進(jìn)行水冷散熱。

2.2養(yǎng)護(hù)時(shí)控制升溫速度不大于15℃/小時(shí)，采用蓄水養(yǎng)護(hù)(蓄水深度150-200mm)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天。

2.3、對(duì)于大體積混凝土除了上述措施外，另外要求選用低水化熱水泥配制混凝土或摻加適量的粉煤灰、減水劑以降低水化熱。夏天施工可用冰水拌制混凝土降低混凝土入模溫度。分層澆筑、分塊澆筑，留后澆帶。結(jié)構(gòu)中通水管的降低結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度。混凝土澆筑在原層的混凝土墊層上時(shí)，可在混凝土墊層上設(shè)置防滑隔離層，在截面變化大的地方設(shè)置漸變形式，以消除或減小約束作用。加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)過程中的測溫工作發(fā)現(xiàn)溫差大于25℃，及時(shí)采取養(yǎng)護(hù)措施。脫模時(shí)防止混凝土表面急劇冷卻。

2.4 采用直徑為25mm的鋼管制作測溫孔，測溫孔按上、中、下布置，底板上孔距基礎(chǔ)上表面100mm，中孔距基礎(chǔ)上表面450mm，下孔距基礎(chǔ)上表面700mm；核心筒深基礎(chǔ)進(jìn)行加密測溫孔的布置。承臺(tái)厚度5600mm的測溫孔按上、中、下布置，上孔距基礎(chǔ)上表面100mm，中孔距基礎(chǔ)上表面2800mm，下孔距基礎(chǔ)上表面5500mm。根據(jù)混凝土早期升溫較快，后期降溫較慢的特點(diǎn)，采用先頻后疏的原則，測溫從混凝土覆蓋養(yǎng)護(hù)開始，每2小時(shí)測溫一次，7天后每4小時(shí)測溫一次，當(dāng)內(nèi)外溫差小于25℃時(shí)可停止測溫工作，將測溫孔內(nèi)的水吸出，用高標(biāo)號(hào)砂漿捻口封堵。對(duì)于承臺(tái)厚度大的在其內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管散熱。采用水銀溫度計(jì)測量溫度。

測溫孔的布置如下圖：

3 治理：

對(duì)表面裂縫，可采取涂兩遍環(huán)氧膠泥或貼環(huán)氧玻璃布，以及抹、噴水泥砂漿等方法進(jìn)行表面封閉處理。對(duì)防水防滲的結(jié)構(gòu)大于0.1mm寬度的貫穿性裂縫，采用灌水泥漿或環(huán)氧漿液進(jìn)行裂縫修補(bǔ)或者灌漿與表面封閉同時(shí)采用。小于0.1mm的裂縫，可不處理或只作表面處理。

4 控制溫度裂縫的計(jì)算：

根據(jù)擬采取的施工方案和現(xiàn)有的施工條件及預(yù)計(jì)的大氣溫度等因素，通過對(duì)水泥水化熱的絕熱最高溫升值；3天、7天的收縮變形值；收縮當(dāng)量溫差和彈性模量的預(yù)先估算可能產(chǎn)生的最大溫度收縮應(yīng)力與混凝土相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度相比較：

4．1混凝土水化熱絕熱溫升值

T(t)=(C·Q/c·ρ)·(1-e-m·t)

C-每立方米混凝土的水泥用量(kg)

底板混凝土(C35)水泥用量340kg/m3 左右。

Q-每千克水泥水化熱量(J/kg)

水泥采用PⅡ硅酸鹽水泥，水泥強(qiáng)度等級(jí)為42.5R，不同齡期水化熱分別為3天-230kJ/kg；7天-290kJ/kg。

Q(3)=314×103 J/kg

Q(7)=354×103 J/kg

C-混凝土的比熱，一般由0.92~1.00 kJ/kg oK

C==0.97×103 J/kg·K

ρ-混凝土質(zhì)量密度=2400kg/m3

ρ=2400kg/m3

e -常數(shù)e=2.718

m-與水泥品種、澆筑時(shí)間的溫度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般為0.2~0.4。參考施工手冊(cè)，取28.6℃的系數(shù)m=0.4

t-混凝土澆筑后至計(jì)算時(shí)的天數(shù)(d)。

將各值代入求混凝土澆筑完3天、7天的水化熱絕熱溫升值：

T(3)=(340×314×103/0.97×103×2400)×(1-2.718-0.4×3)=32.04℃

T(7)=(340×354×103/0.97×103×2400)×(1-2.718-0.4×7)=48.53℃

4．2各齡期混凝土的收縮相對(duì)變形值:

εy(t)=εy0(1-e-0.1t)M1×M2×M2×...Mi...×M10

εy0-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下最終收縮值(極限收縮值)取3.24×10-4

考慮各種標(biāo)準(zhǔn)非條件的修正系數(shù)：Mi

水泥品種：采用普通硅酸鹽水泥M1=1

水泥濃度:顆粒，與水接觸的表面積越大，水化反應(yīng)越快，凝結(jié)硬化時(shí)收縮越大，易產(chǎn)生裂縫，M2=0.92

骨料:M3=1.0

水灰比，根據(jù)泵送規(guī)程混凝土的水灰比小于0.6， M4=1.21

水泥漿量小于30%，M5=1.45

混凝土澆筑，初期養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14天，M6=0.93

養(yǎng)護(hù)采用蓄水養(yǎng)護(hù)，其環(huán)境的相對(duì)濕度為：60%，M7=0.88

構(gòu)件截面周長(L)與截面積(A)之比：

L/A=0.3 M8=1.03

振搗方式：機(jī)械振搗， M9=1.0

配筋率為0.10， M10=0.76

考慮多種因素的影響，各種條件因素的修正系數(shù)Mi

M=M1×M2×M3×Mi…M10

=1×0.92×1.0×1.21×1.45×0.93×0.88×0.62×1.0×0.76

=1.03

混凝土相應(yīng)齡期的相對(duì)變形值

εy(3)=εy0(1-e-0.1t)M1×M2×M2×...Mi...×M10

=3.24×10-4(1-2.718-0.1×3)×1.03

=0.86×10-4

εy(7)=εy0(1-e-0.1t)M1×M2×M2×...Mi...×M10

=3.24×10-4(1-2.718-0.1×7)×1.03

=1.67×10-4

4．3各齡期混凝土收縮當(dāng)量溫差：

Ty(t)=-εy(t)/α

α-混凝土的線膨脹系數(shù) 1.0×10-5

Ty(3)=-0.86×10-4/1.0×10-5=-8.6℃

Ty(7)=-1.67×10-4/1.0×10-5=-16.7℃

4．4混凝土各齡期的彈性模量

E(t)=E0(1-e-0.09t)

C35混凝土最終彈性模量：E0=3.15×104n/mm2

E3=3.15×104(1-2.718-0.09×3)=0.7452×104n/mm2

E7=3.15×104(1-2.718-0.09×7)=1.4722×104n/mm2

4．5混凝土的溫度收縮應(yīng)力

σ=(E(t)·α·△T/(1-γ))·S(t)·R

混凝土的最大綜合溫差△T

△T=2/3T(t)+T0+Ty(t)-Th

T0-混凝土入模溫度

混凝土的入模溫度在施工過程中控制小于29℃

T0取值為29℃

Th-考慮深圳地區(qū)7月的氣候，這里暫時(shí)取氣溫為28.6℃

△T3=(2/3)×32.04+29+(-8.6)-28.6=13.16℃

△T7=(2/3)×48.53+29+(-16.7+8.6)-28.6=24.6℃

S(t)徐變影響的松弛系數(shù)取0.4

R混凝土外約束系數(shù)，外約束來自防水保護(hù)層為40厚細(xì)石混凝土，R=0.5

混凝土的泊松比：γ=0.15

混凝土相應(yīng)齡期的收縮應(yīng)力：

σ3=(0.7452×104×1.0×10-5×13.16/(1-0.15))×0.4×0.5

=0.23n/mm2

σ7=(1.4722×104×1.0×10-5×24.6/(1-0.15))×0.4×0.5

=0.85n/mm2

4．6混凝土同齡期拉強(qiáng)度：

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》50204-92中，附表二，溫度、齡期對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響曲線：

fcu(3)= fcu·18%=5.4 n/mm2

fcu(7)= fcu·40%=12 n/mm2

混凝土的抗拉強(qiáng)度相當(dāng)?shù)?，但?duì)混凝土的抗裂性其著重要的作用，抗拉強(qiáng)度與同齡期抗壓強(qiáng)度的拉壓比有關(guān)，拉壓比的變化范圍大致為6%~14%

fct(3) =fcu(3)·6%=0.324n/mm2

fct(7) =fcu(7)·10%=1.20n/mm2

4．7抗裂強(qiáng)度安全驗(yàn)算

齡期為3天時(shí)：

K1= fct(3)/σ3 =0.324/0.23=1.4 > K=1.15

齡期為7天時(shí)：

K1= fct(7)/σ7 =1.2/0.85=1.4> K=1.15

4．8結(jié)論：計(jì)劃的施工措施和現(xiàn)有的施工條件可保證溫度應(yīng)力小于混凝土同齡的抗拉強(qiáng)度，可保證基礎(chǔ)底板混凝土施工質(zhì)量-控制裂縫的出現(xiàn)。

蓄水深度按下列公式計(jì)算：

HW=X×M×(Tmax-T2)×Kb×λw/(700Tj+0.28mc×Q)

其中X為蓄水時(shí)間，為14天，既為336小時(shí)

M為大氣接觸面積與混凝土體積之比，取1.0

Tmax-T2為24.6度

Kb為修正系數(shù)，取1.6

λw的導(dǎo)熱系數(shù)，為0.58

700折算系數(shù)， Tj為混凝土澆注溫度，為29度

mc為水泥用量，為340

Q為水泥28天水化熱，為375

代入公式計(jì)算得如下:

HW=X×M×(Tmax-T2)×Kb×λw/(700Tj+0.28mc×Q)

=336×1×24.6×1.6×0.58/（700×29+0.28×340×375)

=0.136米

在本工程蓄水深度取150-200mm。

5溫度裂縫控制效果

本工程基礎(chǔ)底板混凝土16600立方米，最厚處8900mm?；炷林行淖罡邷囟葹?9度，無有害裂縫出現(xiàn)，取得了較好的控制效果。

參考文獻(xiàn)

[1]《建筑施工手冊(cè)》（第四版） 混凝土工程