基礎(chǔ)地下室混凝土施工技術(shù)

丘政盛

摘 要:近年來(lái),國(guó)內(nèi)建筑工程中混凝土工程的體量日漸增大,尤以基礎(chǔ)地下室為甚。同時(shí),隨著我國(guó)建筑技術(shù)的發(fā)展和城市建設(shè)、城市環(huán)保的需要,預(yù)拌商品混凝土以其集約化的生產(chǎn)方式,穩(wěn)定優(yōu)異的產(chǎn)品質(zhì)量,得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:基礎(chǔ);地下室;混凝土

1 前言

預(yù)拌混凝土除了必須滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度、整體性和耐久性要求外,還應(yīng)滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工的要求。由于預(yù)拌混凝土在施工中應(yīng)滿(mǎn)足從預(yù)拌站到工地現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)泵送澆筑工藝的要求,其需要的坍落度比現(xiàn)場(chǎng)自拌混凝土傳統(tǒng)施工工藝大得多,因而在基礎(chǔ)大體積混凝土施工和地下室外墻混凝土施工中,如何有效防止和控制混凝土變形裂縫的出現(xiàn)和開(kāi)展,顯得非常重要。

2 工程實(shí)例

某建筑工程周邊原有建筑密集,場(chǎng)地狹小。主樓地上15層,裙房地上4層,均設(shè)2層地下室。建筑面積26570m2,框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

2.1 基礎(chǔ)底板大體積混凝土施工

工程采用上翻式承臺(tái)、地梁的筏板基礎(chǔ),底板厚900mm,承臺(tái)地梁高1800mm。平面形狀近似為矩形,長(zhǎng)54m×寬33m,主樓與裙房間設(shè)一條寬800mm后澆帶?；A(chǔ)地下室混凝土強(qiáng)度等級(jí)C 40,抗?jié)B等級(jí)S8,基礎(chǔ)底板混凝土約3000m3。

由于基礎(chǔ)混凝土工程量大,基坑較深,為確?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體性和安全性,考慮施工搭接和市區(qū)施工的困難,基礎(chǔ)底板以后澆帶為界分成A、B兩段施工:A段為后澆帶以西的裙房部分,混凝土量540m3;B段為后澆帶以東的主樓部分,混凝土量1500m3。每段水平向不留施工縫,一次性澆筑;豎向在基礎(chǔ)上翻梁以上500mm處設(shè)施工縫。

混凝土下料振搗時(shí)按“分層、分段、連續(xù)不斷地薄層澆筑”的原則進(jìn)行,由于基礎(chǔ)為上翻式地梁,因此底板部分先澆筑并注意振搗密實(shí),上翻梁部分在底板部分澆搗后2h再行澆筑,使底板混凝土有一定的沉落時(shí)間,混凝土澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,用長(zhǎng)刮尺刮平,清除殘余浮漿后用木蟹鐵板打光,混凝土收水后用鐵板反復(fù)壓光,壓閉混凝土表面毛細(xì)孔,提高混凝土防水性能和表面觀感。

2.2 地下室外墻板混凝土施工

地下室外墻墻厚500mm,總延長(zhǎng)米為200m,混凝土C40,抗?jié)B等級(jí)S8。與基礎(chǔ)施工相同,以后澆帶為界,分成A、B兩段施工。由于設(shè)2層地下室,豎向共設(shè)4條施工縫,采用鋼板止水帶止水。為確保外墻混凝土澆筑的整體性、連貫性,防止出現(xiàn)施工冷縫,在外墻混凝土澆筑前,先將獨(dú)立柱和內(nèi)墻板混凝土預(yù)先澆完,以便集中力量進(jìn)行外墻混凝土的連續(xù)澆搗。外墻混凝土澆筑采用2臺(tái)混凝土泵車(chē),其中1臺(tái)固定泵停放在基坑北側(cè),用硬管接入,另一臺(tái)置于基坑南側(cè),為汽車(chē)移動(dòng)泵,軟管擺布?；炷翝仓暮鬂矌ч_(kāi)始,按斜面分層法振搗,根據(jù)當(dāng)時(shí)的氣溫和混凝土的初凝時(shí)間,每澆筑一段長(zhǎng)度,及時(shí)調(diào)整泵送管,循序循環(huán)推進(jìn),以避免出現(xiàn)施工冷縫。為避免外墻混凝土收縮裂縫(一般以豎向裂縫的方式出現(xiàn))的產(chǎn)生,施工時(shí)要求在外墻外側(cè)設(shè)水平溫度鋼筋,間距不大于150mm,且嚴(yán)格控制混凝土的保護(hù)層厚度嚴(yán)禁超厚。根據(jù)泵送工藝要求,混凝土坍落度在現(xiàn)場(chǎng)出料時(shí)嚴(yán)格控制為12±2cm,凡超出范圍的,一律退場(chǎng),專(zhuān)人負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作,絕不允許在現(xiàn)場(chǎng)加水。

3 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

3.1 基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

基礎(chǔ)大體積混凝土施工,由于混凝土內(nèi)部與表面散熱速率不一樣,在其表面形成較大的溫度梯度,從而引起較大的表面拉應(yīng)力。同時(shí),此時(shí)混凝土的齡期很短,抗拉強(qiáng)度很低,溫差產(chǎn)生的表面拉應(yīng)力,超過(guò)此時(shí)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度,就會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生表面裂縫。此種裂縫一般產(chǎn)生在混凝土澆筑后的第3天(升溫階段)。混凝土降溫階段,由于逐漸降溫而產(chǎn)生收縮,再加上混凝土硬化過(guò)程中,由于混凝土內(nèi)部拌合水的水化和蒸發(fā)以及膠質(zhì)體的膠凝等作用,促使混凝土硬化時(shí)收縮。這兩種收縮由于受到基底或結(jié)構(gòu)本身的約束,也會(huì)產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力,直至出現(xiàn)收縮裂縫。

3.2 地下室外墻混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

地下室外墻混凝土裂縫主要是收縮裂縫。混凝土降溫產(chǎn)生的收縮和硬化時(shí)的收縮,受到結(jié)構(gòu)本身和基坑邊壁等的約束,產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,直至出現(xiàn)收縮裂縫。

4 混凝土配合比的選定

4.1 混凝土配合比

根據(jù)上述對(duì)大體積混凝土和地下室外墻混凝土產(chǎn)生裂縫的原因,混凝土配合比的選定是至關(guān)重要的。經(jīng)與商品混

凝土廠家(華威商品混凝土公司)一起反復(fù)試配,選定的配合比中水泥∶黃砂∶石子∶水為1∶3.52∶4.86∶0.44,另DXH-B外加劑1.8%,UEA-H微膨脹劑0.23%,CF礦粉0.54%。

4.2 原材料的選用

水泥:選用錢(qián)潮水泥廠#525普通硅酸鹽水泥,出廠后貯存7d以上,使用前經(jīng)復(fù)試 ,合格后方能使用。

砂、石料:采用細(xì)度模數(shù)大于2.4的中砂,5～25mm碎石,級(jí)配良好。砂、石含泥量均要小于1%。

摻合料:選用上海寶鋼礦渣磨細(xì)的高性能磨細(xì)礦粉,比表面積400m2以上。

外加劑:減水劑選用DXH-B型高效緩凝減水劑;微膨脹劑選用北京中巖特種工程材料公司生產(chǎn)的UEA-H高效混凝土膨脹劑。

4.3 本配合比的特點(diǎn)和作用

本工程中選定的配合比一個(gè)最大的特點(diǎn),就是水泥用量?jī)H為220kg/m3(一般C40、S8的混 凝土,水泥用量為350～400kg/m3)?；炷磷罡呓^熱溫升Tmax與每m3混凝土內(nèi)的水泥用量成線(xiàn)性正比關(guān)系。本工程通過(guò)降低水泥用量以防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生,在保證混凝土強(qiáng)度的前提下,通過(guò)摻加高性能磨細(xì)礦粉,取代部分水泥以減少水泥用量。磨細(xì)礦粉的摻量為膠凝材料用量的34%。

選擇減少水泥用量而不是選用初凝時(shí)間長(zhǎng)、水化熱低的礦渣水泥,是因?yàn)榈V渣水泥的析水性比普通硅酸鹽水泥強(qiáng),在澆筑層表面有大量水析出。析出的水聚集在上下兩澆筑層的表面,造成混凝土的水灰比改變,形成了一層含水量多的夾層,妨礙兩層混凝土粘合,破壞混凝土的整體性,這種混凝土的泌水性與用水量成正比。

由于水泥砂漿和粗骨料的粘結(jié)強(qiáng)度即界面粘結(jié)力大小是決定混凝土強(qiáng)度的主要因素之一。因此選擇與水泥適應(yīng)性好、減水率高的優(yōu)質(zhì)外加劑也至關(guān)重要。同時(shí),考慮到基礎(chǔ)大體積混凝土計(jì)劃澆筑時(shí)間為10月上旬,當(dāng)時(shí)的白天氣溫仍在27℃以上,尚需使混凝土的初凝時(shí)間滿(mǎn)足施工要求。摻用DXH-B型高效緩凝減水劑試配后,混凝土性能就完全滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)和施工要求。

5 混凝土的測(cè)溫和養(yǎng)護(hù)

5.1 基礎(chǔ)混凝土的測(cè)溫和養(yǎng)護(hù)

為防止大體積混凝土內(nèi)外溫差超過(guò)限值而產(chǎn)生溫度裂縫,在混凝土內(nèi)布置測(cè)溫點(diǎn),掌握基礎(chǔ)內(nèi)部實(shí)際溫度變化情況,監(jiān)視溫差波動(dòng),以指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)工作。

基礎(chǔ)澆搗時(shí)氣溫較高,在混凝土表面用木夯緊壓整平后,覆蓋一層塑料薄膜,兩層麻袋布(草袋),并澆水濕潤(rùn),此后根據(jù)溫控?cái)?shù)據(jù)確定覆蓋材料的增減。

基礎(chǔ)承臺(tái)測(cè)溫點(diǎn)共布置27點(diǎn),另有薄膜下溫度測(cè)點(diǎn)2個(gè),大氣溫度和室內(nèi)溫度各1個(gè)測(cè)點(diǎn),由于測(cè)溫點(diǎn)數(shù)量不多,因此采用了CU50熱電阻和余姚溫度儀表廠的電子測(cè)溫儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn),大體積混凝土的溫差變化在1～72h內(nèi)波動(dòng)最大,因此在這段時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)值班不間斷測(cè)量,測(cè)試頻率為每2h一次,測(cè)試時(shí)要求記錄以下數(shù)據(jù):①混凝土入模溫度;②每次測(cè)溫時(shí)間,各測(cè)點(diǎn)溫度值;③各部位保溫材料的覆蓋和去除時(shí)間;④澆水養(yǎng)護(hù)或恢復(fù)保溫時(shí)間;⑤異常情況如雨、風(fēng)等發(fā)生的時(shí)間。

測(cè)溫前確定混凝土內(nèi)中心溫度與表面薄膜下溫差達(dá)到27℃時(shí),必須采取保溫應(yīng)急措施,實(shí)測(cè) 溫度顯示大多數(shù)測(cè)試點(diǎn)溫差值在25℃以下,僅有2點(diǎn)一度溫差值超過(guò)29℃,現(xiàn)場(chǎng)采取停止?jié)?水養(yǎng)護(hù)和覆蓋雙層干麻袋后在1h內(nèi)即以提高表面溫度來(lái)降低內(nèi)外溫差。

5.2 地下室外墻混凝土的養(yǎng)護(hù)

地下室外墻混凝土易出現(xiàn)收縮裂縫,除在配合比選定上采取積極的預(yù)防措施,在施工中采取外側(cè)加密橫向鋼筋、嚴(yán)格控制坍落度等措施外,后期的養(yǎng)護(hù)也至關(guān)重要。本工程采取以下措施:長(zhǎng)期的帶模養(yǎng)護(hù):由于采用木模,故保持模板的完全濕潤(rùn)可以使得混凝土內(nèi)部拌合水的水化過(guò)程中,保持濕潤(rùn)環(huán)境,補(bǔ)充水源。澆水養(yǎng)護(hù)基本上采取連續(xù)循環(huán)的方式,澆水面為外墻的內(nèi)外側(cè)面。在混凝土獲得一定強(qiáng)度后,松開(kāi)對(duì)銷(xiāo)螺栓,使得模板與混凝土界面可以蓄水,帶模養(yǎng)護(hù),規(guī)定20d拆模。