大體積混凝土澆筑技術(shù)
C40級(jí)超厚大體積混凝土澆筑，為避免混凝土產(chǎn)生有害結(jié)構(gòu)裂縫，在原材料選用與配合比設(shè)計(jì)，混凝土供應(yīng)與澆筑，混凝土內(nèi)部溫度檢測(cè)與表面養(yǎng)護(hù)等方面采取了有效的措施。
福州建福廣場(chǎng)位于福州市古田路。建筑平面基本上為正方形。地上28層，地下2層。為全現(xiàn)澆外框內(nèi)筒結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)底板總面積約為2300m2(49.2×47.8)，其砼總量約為3900m3。整個(gè)基礎(chǔ)由內(nèi)核心筒體區(qū)域的一個(gè)大承臺(tái)(面積約600m2)，周邊眾多小承臺(tái)及各承臺(tái)間的底板組成。底板混凝土厚0.6m，承臺(tái)處混凝土厚達(dá)2.5m，砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40。
基礎(chǔ)底板混凝土強(qiáng)度高，厚度和體積大，施工時(shí)正值寒冷春季，突出難度如下：
降低大體積混凝土內(nèi)部最高溫度和控制混凝土內(nèi)外溫度差在規(guī)定限值(25℃)以?xún)?nèi)，存在3個(gè)極不利因素：①底板(承臺(tái))混凝土超厚，要一次性澆筑，混凝土內(nèi)部溫度不易散發(fā)；②混凝土強(qiáng)度等級(jí)高，一般需用硅525或硅425水泥，水化熱高；③春季施工，環(huán)境溫度低，混凝土內(nèi)表溫差大。在這些因素綜合作用下，混凝土內(nèi)部必然形成較高的溫度，存在著產(chǎn)生裂縫的危險(xiǎn)。為防止混凝土產(chǎn)生裂縫(表面裂縫和貫穿裂縫)，就必須從降低混凝土溫度應(yīng)力和提高混凝土本身抗拉性能這兩方面綜合考慮。為此，我們編制了較為完整的施工方案。
1.C40大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)及試配。
為降低C40大體積混凝土的最高溫度，最主要的措施是降低混凝土的水化熱。因此，必須做好混凝土配合比設(shè)計(jì)及試配工作。
1.1.原材料選用。
1.1.1.水泥：C40大體積混凝土應(yīng)選用水化熱較低的水泥，并盡可能減少水泥用量。本工程選用525號(hào)煉石水泥。
1.1.2.細(xì)骨料：宜采用Ⅱ區(qū)中砂，因?yàn)槭褂弥猩氨扔眉?xì)砂，可減少水及水泥的用量。
1.1.3.粗骨料：在可泵送情況下，選用粒徑5-20mm連續(xù)級(jí)配石子，以減少混凝土收縮變形。
1.1.4.含泥量：在大體積混凝土中，粗細(xì)骨料的含泥量是要害問(wèn)題，若骨料中含泥量偏多，不僅增加了混凝土的收縮變形，又嚴(yán)重降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度，對(duì)抗裂的危害性很大。因此骨料必須現(xiàn)場(chǎng)取樣實(shí)測(cè)，石子的含泥量控制在1％以?xún)?nèi)，砂的含泥量控制在2％以?xún)?nèi)。
1.1.5.摻合料：應(yīng)用添加粉煤灰技術(shù)。在混凝土中摻用的粉煤灰不僅能夠節(jié)約水泥，降低水化熱，增加混凝土和易性，而且能夠大幅度提高混凝土后期強(qiáng)度，并且混凝土的28天強(qiáng)度基本能接近混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度值。故本工程采用60天齡期的混凝土強(qiáng)度來(lái)代替28天齡期強(qiáng)度，控制溫升速率，推移溫升峰值出現(xiàn)時(shí)間。
1.1.6.外加劑：采用外加UEA技術(shù)。在混凝土中添加約10％的UEA。試驗(yàn)表明在混凝土添加了UEA之后，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力可以抵消一部分混凝土的收縮應(yīng)力，這樣相應(yīng)地提高混凝土抗裂強(qiáng)度。
1.2.試配及施工配合比確定：
根據(jù)試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)，每立方米混凝土配合比為525號(hào)水泥400kg，連續(xù)級(jí)配碎石(粒徑5—20mm)1060kg，摻合料73kg，外加劑6kg，水170kg，坍落度160—180mm。
2.溫度預(yù)測(cè)分析：
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)混凝土配合比和施工中的氣溫氣候情況及各種養(yǎng)護(hù)方案，采用3D—TFEP程序?qū)炷潦┕て跍囟葓?chǎng)及溫差進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，提供結(jié)構(gòu)沿厚度方向的溫度分布及隨混凝土齡期變化情況，進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)優(yōu)化選擇。根據(jù)計(jì)算，擬先在混凝土表面鋪一層塑料薄膜，中間覆蓋1—2層麻袋，上面再鋪一層塑料薄膜。
3.大體積混凝土施工方法：
3.1混凝土澆筑方案：
由于承臺(tái)混凝土厚達(dá)到2.5m，內(nèi)部水化熱溫升偏高，內(nèi)表溫差和降溫速率不易控制，同時(shí)考慮基坑支護(hù)已有偏移，必須盡快澆筑底板，但商品混凝土供應(yīng)有問(wèn)題，故確定混凝土澆搗分三個(gè)階段進(jìn)行；第一階段澆搗周邊小承臺(tái)的下層部分(即底板底面高程以下的部分。下同)；第二階段澆搗大承臺(tái)的下層部分；第三階段在大中承臺(tái)的下層部分澆搗后，緊接著從大承臺(tái)往邊擴(kuò)散，澆搗整個(gè)基礎(chǔ)的底板部分(包括大小承臺(tái)的上層部分)。
3.2.混凝土澆筑：
為了使混凝土澆筑不出現(xiàn)冷縫，要求前后澆筑混凝土搭接時(shí)間控制在5小時(shí)內(nèi)(初凝時(shí)間>8小時(shí))，因此，混凝土澆筑前經(jīng)詳細(xì)計(jì)算安排澆筑次序、流向、澆筑厚度、寬度、長(zhǎng)度及前后澆筑的搭接時(shí)間，實(shí)施了以下澆筑主案。
3.2.1.第一階段：兩臺(tái)混凝土輸送泵(另備用2臺(tái))，10輛罐車(chē)，另備用2輛，每個(gè)承臺(tái)獨(dú)立澆筑。
3.2.2.第二階段：自北向南采用斜面分層(分四層)澆筑，用“一個(gè)坡度、薄層澆筑，一次到頂”的方法。采用兩臺(tái)輸送泵(另備用2臺(tái))布料，18輛罐車(chē)，另備用5輛。每臺(tái)輸送泵控制范圍6m。
3.2.3.第三階段：
3.2.3.1.底板從北向南順序澆搗，以4軸為界，每臺(tái)輸送泵控制范圍6m寬度澆筑前進(jìn)。
3.2.3.2.中心承臺(tái)均覆蓋完成后，從D(C)軸中心筒體邊緣澆搗至A(I)軸?！?/FONT>
3.2.3.3.余下部分均按每道6m寬度澆筑前進(jìn)。
本階段采用兩臺(tái)輸送泵布料(另備用2臺(tái))，18輛罐車(chē)，另備用5輛。
3.3.混凝土振搗要及時(shí)，同時(shí)不漏振，但也不能過(guò)振，防止離析。
3.4.混凝土表面處理：
大體積混凝土表面水泥漿較厚，澆筑后3—4h內(nèi)初步用水長(zhǎng)刮尺刮平，初凝前用鐵滾筒碾壓2遍，再用木抹子搓平壓實(shí)，以控制表面龜裂，并按規(guī)定覆蓋養(yǎng)護(hù)。
4.混凝土內(nèi)部溫度監(jiān)測(cè)：
在核心筒大承臺(tái)范圍垂直埋設(shè)9根測(cè)桿(編號(hào)為A1—I1)，另選2個(gè)小承臺(tái)各埋入1根測(cè)桿(編號(hào)為A2、B2)，每根測(cè)桿沿混凝土的厚度設(shè)5個(gè)測(cè)點(diǎn)(如圖b示意)，合計(jì)11根測(cè)桿55個(gè)混凝土內(nèi)部溫度測(cè)點(diǎn)；同時(shí)在混凝土外部設(shè)置氣溫測(cè)點(diǎn)2個(gè)，保溫材料溫度測(cè)點(diǎn)2個(gè)及養(yǎng)護(hù)水溫度測(cè)點(diǎn)1個(gè)，總計(jì)60個(gè)工作測(cè)點(diǎn)。另設(shè)60個(gè)備用用測(cè)點(diǎn)。所有工作測(cè)點(diǎn)都通過(guò)熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線與設(shè)置在測(cè)試房的微機(jī)數(shù)據(jù)采集儀相聯(lián)接，溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由采集儀處理后自動(dòng)打印輸出?，F(xiàn)場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集儀自動(dòng)采集并進(jìn)行整理分析，每隔一小時(shí)打印輸出一次每個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度值及各測(cè)位中心測(cè)點(diǎn)與表層測(cè)點(diǎn)的溫差值，作為研究調(diào)整控溫措施的依據(jù)，防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫。
5.養(yǎng)護(hù)措施：
5.1.第一階段施工完畢后，因承臺(tái)混凝土表面位于底板面層鋼筋以下60cm處，無(wú)法覆蓋保溫材料，于是在澆筑后4—5h采取間斷澆熱水的措施，盡量控制溫差。其間出現(xiàn)過(guò)溫差25℃，及時(shí)采取了措施(水溫加高，并用碘鎢燈照射)，溫差控制在25℃內(nèi)。
5.2.第二階段與第三階段的施工間斷很短，幾乎連續(xù)澆筑。當(dāng)?shù)谌A段混凝土澆搗后4—5h內(nèi)(根據(jù)實(shí)踐表明，在混凝土初凝前及時(shí)覆蓋，效果更好。)，表面抹面后，澆溫水保養(yǎng)后，表面及時(shí)鋪一層塑料薄膜，中間覆蓋1—2層麻袋(底板區(qū)域1層，承臺(tái)區(qū)域2層)，上面再鋪一層塑料薄膜進(jìn)行保溫。在養(yǎng)護(hù)期間，隨時(shí)檢查混凝土表面的干濕情況及溫差(內(nèi)表溫差達(dá)23℃時(shí)就發(fā)警報(bào))，及時(shí)澆水保持混凝土溫潤(rùn)。其間大承臺(tái)溫差大于25℃，采取了燈照和上搭2m高塑料保溫棚，將溫差控制在25℃內(nèi)。
6.健全施工組織管理：
在制訂技術(shù)措施和質(zhì)量控制措施的同時(shí)，還落實(shí)了組織指揮系統(tǒng)，逐級(jí)進(jìn)行了技術(shù)交底，做到層層落實(shí)，確保順利實(shí)施。
7.混凝土的監(jiān)測(cè)結(jié)果
7.1.混凝土澆筑溫度為13～21℃，混凝土澆搗及養(yǎng)護(hù)期間環(huán)境溫度日平均為10.1～22.3℃。
7.2.小承臺(tái)下層部分：中心混凝土最高溫度為60.0℃，面層混凝土最高溫度為37.4℃，底層混凝土最高溫度為49.2℃。小承臺(tái)上層部分：中心混凝土最高溫度為49.2℃，面層混凝土最高溫度為48.4℃。大承臺(tái)區(qū)域：中心混凝土最高溫度為70.5℃，面層混凝土最高溫度為57.2，底層混凝土最高溫度為52.6℃。從監(jiān)測(cè)結(jié)果可看出：一般地，混凝土厚度越厚，體積越大，其內(nèi)部的水化熱溫度峰值就越高。
7.3.隨著混凝土厚度、體積的增大，其內(nèi)部熱峰值出現(xiàn)齡期也相應(yīng)延長(zhǎng)：小承臺(tái)上層部分(混凝土厚度為0.6m)中心熱峰出現(xiàn)齡期為1天，小承臺(tái)下層部分(混凝土厚度為1.9m)中心熱峰出現(xiàn)齡期約為2天，大承臺(tái)區(qū)域(混凝土厚度為2.5m)中心熱峰出現(xiàn)齡期為3～3.5天。
7.4.小承臺(tái)的下層部分混凝土澆搗后，因商品混凝土的供應(yīng)接不上，混凝土施工被迫停了一周時(shí)間。在上層部分混凝土澆搗前，由于下層部分臨時(shí)表面位于基礎(chǔ)面層鋼筋網(wǎng)下方0.6m處，無(wú)法覆蓋保溫材料，于是采取現(xiàn)場(chǎng)燒熱水間歇澆灑的養(yǎng)護(hù)措施以提高面層混凝土溫度，其內(nèi)表溫差基本被控制在25℃以?xún)?nèi)。
7.5.小承臺(tái)的上層部分混凝土厚度薄(只有0.6m厚)，表面又得到很好的保溫，因而內(nèi)表溫差極低，基本在10℃以下，最大為13.2℃。
7.6大承臺(tái)區(qū)域混凝土也分上下兩層澆搗，但由于間歇時(shí)間極短(只有4～6小時(shí))，分層的影響不明顯?；炷翝矒v后很重視保溫養(yǎng)護(hù)工作，在前17天齡期內(nèi)全區(qū)域的內(nèi)表溫差均控制在25℃以?xún)?nèi)，因養(yǎng)護(hù)期間遇陰雨天氣，混凝土表面基本處于水養(yǎng)護(hù)狀態(tài)，保濕良好。
8.施工中應(yīng)注意的問(wèn)題：
8.1.混凝土澆筑不應(yīng)留冷縫，保證澆筑的交接時(shí)間，應(yīng)控制在初凝前。
8.2.保證振搗密實(shí)，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，移動(dòng)距離和插入深度，嚴(yán)防漏振及過(guò)振。
8.3.及時(shí)發(fā)出溫控警報(bào)，做好覆蓋保溫及保濕工作，但覆蓋層也不應(yīng)過(guò)熱，必要時(shí)應(yīng)揭開(kāi)保溫層，以利于散熱。
8.4.保證混凝土供應(yīng)，確保不留冷縫。
8.5.做好現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)、組織管理，要有充足的人力、物力、保證施工按計(jì)劃順利進(jìn)行。
9.結(jié)束語(yǔ)：
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，本基礎(chǔ)未發(fā)現(xiàn)溫度變形裂縫。實(shí)踐證明，在優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，改善施工工藝，提高施工質(zhì)量，做好溫度監(jiān)測(cè)工作及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等方面采取有效技術(shù)措施，堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕そM織管理，完全可以控制大體積混凝土溫度裂縫和施工裂縫的發(fā)生，達(dá)到良好的自防水抗?jié)B效果。另外，外加劑方面也可以糖類(lèi)緩凝劑,養(yǎng)護(hù)分三個(gè)階段用3種水溫養(yǎng)護(hù)。
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