大體積混凝土施工技術(shù)

摘要：本文主要根據(jù)工程實例，對建筑施工中的大體砼施工技術(shù)進(jìn)行分析，供類似工程參考。

關(guān)鍵詞：建筑工程；大體積混凝土；施工技術(shù)

一、工程概況

某建筑工程混凝土為C30P8，公共建筑，地下室橫向變形縫分為9個分部，每一分部的長度均為120米。外墻混凝土需與底板同時澆筑，施工縫設(shè)置在承臺混凝土以上450mm高。

二、大體積混凝土的施工

（一）混凝土的澆筑

本工程地下室底板面積較大，長為420米，由1米寬的后澆帶以及8軸、12軸的變形縫將底板分三個施工段九個分部，每一分部長度均為120米，由于C30/P8大體積混凝土有其特殊性，施工技術(shù)要求高，決定對于每一分部采用按每40米增設(shè)1條膨脹加強帶進(jìn)行分區(qū)，即每一分部增加二條膨脹加強帶，膨脹加強帶與底板混凝土用鋼板網(wǎng)進(jìn)行分隔，每一分區(qū)對厚度在1～3米的底板進(jìn)行斜面分層一次到頂?shù)臐仓桨?，對于大?.0米厚的底板采用整體分層澆筑方法，膨脹加強帶的混凝土也與底板混凝土一起澆筑，每一分部的混凝土一次澆筑，澆筑時配置5～8臺混凝土輸送泵，前后保持約為3m距離，滾動式推進(jìn)，避免施工冷縫的出現(xiàn)。

膨脹加強帶的混凝土的寬度設(shè)計為1米寬，內(nèi)摻10%的CEA-B微膨脹劑，混凝土強度等級提高一級，膨脹加強帶處的底板鋼筋不斷開。

地下室底板縱向后澆帶外側(cè)的6個分部的底板混凝土厚度較大，平均高度為3米，寬度接近10米，長度均為120米，由于混凝土中加了高效減水劑，使混凝土有較好的流動性和緩凝性質(zhì)，混凝土的坍落度最大為180mm，混凝土的初凝時間不少于7小時（中午天氣較炎熱時，初凝時間可能減少至5小時），采用普通的分層澆筑方法勢必使混凝土流淌較遠(yuǎn)，流淌最遠(yuǎn)的混凝土可能較長時間沒有新澆筑的混凝土接應(yīng)而容易形成施工冷縫。現(xiàn)場采取在與澆筑方向垂直每隔40米設(shè)鋼板網(wǎng)一道，以便與膨脹加強帶的分隔相吻合，并阻止混凝土任意流淌，相對縮小澆筑面積，保證混凝土在澆筑過程中不出現(xiàn)施工冷縫。

對與底板相接外墻柱，其與底板混凝土標(biāo)號不一致，也用鋼板網(wǎng)進(jìn)行分隔，確保低標(biāo)號混凝土不流入到高標(biāo)號混凝土中去。

（二）大體積混凝土的裂縫控制

底板混凝土的水化熱計算和裂縫控制尤為重要。裂縫產(chǎn)生的規(guī)律是：溫差和收縮越大，裂縫越大；溫度變化和收縮的速度越快越易開裂；地基對結(jié)構(gòu)的約束作用越大裂縫越易開裂；溫度變化梯度越大越易開裂。大體積混溫度應(yīng)力計算公式：

σ（7）=-[ɑ/（1-μ）]×[1-1/（Chβl/2）]×∑E（7）×△TS（7）

式中：σ（7）為7天混凝土承受的溫度應(yīng)力（N/mm2）；E（7）為7天齡期混凝土彈性模量，取2.42 ×104 N/mm2；ɑ為混凝土線膨脹系數(shù)，取1.0×10-5； μ為泊桑比，地基雙向受力取0.15；S（7）為7天齡期混凝土松馳系數(shù)；Ch為雙曲線余弦函數(shù)。

根據(jù)結(jié)構(gòu)實測溫升曲線作為模擬混凝土養(yǎng)護(hù)條件，實測試件抗拉強度與按上述方法計算的理論抗拉強度作比較，可以得出從3天～10天各齡期混凝土均有相當(dāng)大的安全儲備。

從以上大體積混凝土的特性可以看出，大體積之所以開裂主要是混凝土所承受的溫度應(yīng)力與混凝土本身抗拉強度之間矛盾發(fā)展的直接結(jié)果。因而為了控制大體積混凝土溫度裂縫的開展，就必須從降低溫度應(yīng)力和提高混凝土本身抗拉性能這兩方面綜合考慮。

針對本工程實際施工情況，從混凝土供應(yīng)、輸送、澆筑及控制措施的等方面逐項落實，嚴(yán)格把關(guān)；在施工中實施全過程的溫度監(jiān)控手段，了解大體積混凝土內(nèi)部溫度變化情況，及時采取有效措施，防止大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，確保混凝土施工質(zhì)量。

（1）優(yōu)化配合比、降低水化熱

在得到設(shè)計同意的情況下，盡可能減少水泥用量，由原設(shè)計的340Kg/m3（重要結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)定中的最小水泥用量）調(diào)整為310 Kg/m3，并經(jīng)反復(fù)試配，選用“銀羊”牌P.II型42.5R低熱的普通硅酸鹽水泥，所有水泥存放時間不少于1個月（以降低水泥入罐時的溫度）；外加劑選用“五山”牌N型減水劑；粉煤灰選用媽灣電廠I級粉煤灰。

（2）嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度

混凝土入模溫度直接影響到混凝土的內(nèi)部最高溫度，采用每立方米摻加40Kg冰替代同重量的水?dāng)嚢杌炷?，在泵機位置搭設(shè)遮陽棚、泵送管道上鋪設(shè)濕麻袋等措施，保證混凝土的入摸溫度在22.5℃以下。

（3）改進(jìn)混凝土澆筑工藝，采用“分層循環(huán)推進(jìn)、薄層澆筑”的澆筑工藝，加快混凝土澆筑速度，縮短澆筑時間避免出現(xiàn)冷縫。在混凝土凝固前進(jìn)行表面二次振搗，并增加混凝土的壓光次數(shù)，以減少混凝土表面的收縮裂縫。

（4）控制粗、細(xì)骨料含泥量，以減少混凝土收縮，石子的含泥量不大于1%，砂的含泥量不大于2%。

（5）由于地下室鋼筋的保護(hù)層較大（結(jié)構(gòu)耐久性要求），對于該部位的素混凝土側(cè)壁增加20×20的鋼絲網(wǎng)，以增強其抗裂性。

（6）為增加混凝土的抗裂性能和降低混凝土內(nèi)部的溫度，構(gòu)造上對于5.95m厚底板的中部增加2層Ф16@200的鋼筋網(wǎng)以及二層1#鍍鋅鋼管@1000的冷卻循環(huán)水管，3米的增加一道鋼筋網(wǎng)以及一層1#鍍鋅鋼管@1000的冷卻循環(huán)水管。

（7）大體積混凝土的測溫

為準(zhǔn)確測定大體積混凝土內(nèi)部的溫度變化規(guī)律，控制內(nèi)表溫差，采用JDC-2建筑電子測溫儀，沿混凝土上表面、混凝土中心、混凝土下底三處設(shè)3個測溫點為一組，共設(shè)180組，每1h記錄一次溫度數(shù)據(jù)，共記錄數(shù)據(jù)3萬個，并用Excel繪制成溫度變化和內(nèi)表溫差曲線。根據(jù)測溫記錄，在混凝土澆筑后3～5d ，混凝土內(nèi)部最高溫度達(dá)76.80c，最高溫升達(dá)36.50c，平均溫差為24.50C，最大溫差為270C，這種測溫準(zhǔn)確、自動、連續(xù)。測溫持續(xù)兩周。

（8）混凝土的養(yǎng)護(hù)

在混凝土終凝后及時覆蓋好一層塑料薄膜和二層麻袋，進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，并澆水濕潤。為了加強混凝土的保溫，剪力墻模板在4天后方可拆除，拆除模板后立即張掛麻布袋，采用淋水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)由專人負(fù)責(zé)，養(yǎng)護(hù)時間不得少于14晝夜，確?；炷吝_(dá)到養(yǎng)護(hù)的目的。

三、地下室長墻的裂滲控制

由于本工程地下室外墻長度為540m，外墻的約束較大，墻體容易出現(xiàn)裂縫。為保證工程質(zhì)量，經(jīng)反復(fù)試及專家討論，采用了以下施工措施，取得了相當(dāng)好的效果。

（一）增加外墻后澆帶的數(shù)量，減少變形縫的數(shù)量。根據(jù)王鐵夢的？變形變化引起結(jié)構(gòu)裂縫？一文中知道：

σ=-EаT[1-1/（Chβl/2）]H（tт）（Cx/HE）1/2

由該公式可知，地下室外墻獨立單元的長度越長，越容易出現(xiàn)裂縫，裂縫的出現(xiàn)一般開始在墻的中部，增加后澆帶的數(shù)量可很有效地減少裂縫的開展；減少變形縫的數(shù)量是因為變形縫一旦日后滲水，其修補相當(dāng)困難。經(jīng)設(shè)計同意，后澆帶橫向間距由原來的60m一條改為45m。

（二）改變外墻的配筋。地下室外墻原配筋水平、豎向均為Φ20@200，且水平鋼筋在豎向筋的內(nèi)側(cè)，經(jīng)設(shè)計同意，改為水平鋼筋放在外側(cè)，配筋改為Φ12@120，在外剪力墻的施工縫的上下各增加2Φ12的鋼筋。

（三）改善混凝土的配合比。降低水泥用量，水泥用量由原設(shè)計的340Kg/m3（重要結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)定中的最小水泥用量）調(diào)整為290Kg/m3，使用的水泥采用低熱硅酸鹽水泥，且水泥的存放時間不少于1個月；增加粉煤灰的摻量，由原來水泥用量的14%調(diào)整為27%；調(diào)低混凝土的水灰比，坍落度由原來的16～18，調(diào)整為12～14；增大混凝土配合比中的砂率，由原先的40%調(diào)整為43%。

（四）控制混凝土的入模溫度。外墻混凝土的澆筑盡量選擇在夜間進(jìn)行，對于厚度大于800 mm的墻體，在混凝土中摻加40Kg冰替代同重量的水，確保混凝土的入模溫度不大于22.5C0。

（五）取消原設(shè)計在混凝土中摻加的MD復(fù)合型防水劑。經(jīng)過長達(dá)3個月的MD對比試驗，發(fā)現(xiàn)該防水劑對混凝土的密實度確有好處，但對混凝土的水化熱及收縮裂縫的產(chǎn)生有不利影響。

（六）在外墻混凝土中增加聚丙烯纖維，增加聚丙烯纖維有利于減少早期混凝土塑性裂縫的產(chǎn)生。聚丙烯纖維采用美國產(chǎn)杜拉纖維，其均勻性及分散性較好，杜拉纖維的摻量為0.7Kg/m3。

（七）除后澆帶混凝土外，取消原設(shè)計在混凝土中摻加的UEA膨脹劑。經(jīng)安托山混凝土公司試驗室所作的對比試驗，發(fā)現(xiàn)膨脹劑的存在對混凝土坍落度損失有不利影響，1小時混凝土坍落度由180下降為140。

（八）限制混凝土的澆筑高度。混凝土的澆筑高度不大于6m，以減少墻體頂部沉縮裂縫的出現(xiàn)。

（九）加強混凝土的振搗?；炷翝仓捎闷嚤脼橹鳎踺o助，增加混凝土振動棒的數(shù)量，杜絕施工冷縫的出現(xiàn)；盡量避開雨天澆筑混凝土，如遇雨天澆筑，在混凝土的出料口用彩條布進(jìn)行覆蓋，并在模板上留置泄水孔。

（十）延長拆模時間。外墻拆模時間延長至7天，以減少混凝土的內(nèi)外溫差。

（十一）加強混凝土的養(yǎng)護(hù)。外墻混凝土的養(yǎng)護(hù)采用循環(huán)自噴淋養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少14天。

（十二）減少混凝土暴露的時間。在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束且模板拆除后，立即著手外墻防水施工，并及時回填，混凝土外墻在空氣在暴露的時間不超過3個月。