大体积混凝土施工方案设计及实施要点

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在大体积混凝土结构施工中, 混凝土裂缝的控制是一个很重要的课题。由于大体积混凝土结构的截面尺寸较大, 由外荷载引起裂缝的可能性很小, 但由于水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用, 会产生较大的温度应力和收缩应力, 这将成为大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。位于天津市的凯得大厦工程施工概况如下: 二期工程主楼地下2 层, 钢筋混凝土筏形基础承台板厚3.0m, 平面48.80m×48.80m, 承台混凝土量为6360m3。商铺楼地下1 层, 承台板厚1.8m, 混凝土量为1817m3。地下车库承台板厚1.0m, 混凝土量为2319m3, 承台中段设后浇带一道。承台混凝土强度等级为C30, 抗渗等级P8, 总量10496m3。设计要求为达到无裂缝自防水的技术要求。本研究采用了ZY 膨胀混凝土, 并对ZY 膨胀混凝土的应用作了研究, 确定了ZY 补偿收缩混凝土配合比, 在无缝施工方案的实施过程中采取了有效的控制措施。

一、无缝施工方案设计

　　1. 设计机理以掺加ZY 膨胀剂的补偿收缩混凝土为基本材料,以加强带取代后浇带连续浇筑超长混凝土结构。根据混凝土结构无缝设计的要求, 将广场的底板进行了分块: 后浇带将整个底板分成4 块,形成4 个浇筑单元, 块中又设有膨胀加强带, 将其再分成4 块, 整个底板分成了16 块。底板的分块确定后, 墙板与顶板与底板相同的部位留设后浇带及加强带, 其留设的方法与底板相同。膨胀加强带宽2 米, 边缘每侧设密孔铁丝网用钢筋加固, 防止加强带外混凝土流入加强带内。混凝土浇筑时先浇带外混凝土, 浇到加强带时改用掺量ZY 膨胀剂混凝土施工。考虑到膨胀作用会使强度降低, 膨胀加强带的混凝土强度等级应该提高, 并加大膨胀剂用量, 用这样的方法循环施工达到超长无缝结构的目的。
　　2.补偿收缩混凝土根据GBJ 119288“混凝土外加剂应用技术规范”的规定, 产生0.2 至0.7MPa 以下自应力混凝土为补偿收缩混凝土。
　　为了实测出限制膨胀率, 实验室进行了掺加ZY 试件的限制膨胀率试验, 试验证实掺加ZY 确实可获得微膨胀性, 掺量的大小对膨胀率的大小是有直接影响的。
　　3.配合比的设计混凝土材料的选择: 1.水泥: 采用唐山水泥厂生产的42.5Mpa 普通硅酸盐水泥。2.砂:选用遵化中砂, 细度模数Mx=2.6～2.8, 表现密度2.64 克/立方厘米, 松散密度1410 千克/立方米, 紧密密度1550 千克/立方米, 含泥量≤3%。3.石: 选用蓟县石子, 粒径为5～31.5mm 连续级配, 压碎指标8%～9.8%, 含泥量≤3%。4.膨胀剂:北京中岩特材公司生产的ZY 膨胀剂。5.减水剂: 选用杨柳青电厂的Ⅱ级粉煤灰。
　　4. 后掺少量减水剂的预备措施混凝土浇筑正值7～8 月份高温季节, 易造成混凝土坍落度损失加大, 降低混凝土工作度方面的要求,加之可能出现的运输途中堵车或施工中出现临时需处理的问题, 使浇捣速度减缓, 延误了混凝土的入模时间, 因时间延长造成混凝土坍落度损失加大, 致使不能满足泵送要求, 此时应严禁加入生水, 而应采取二次掺少量的FDN2I 减水剂的后掺法, 补偿和恢复混凝土的坍落度损失。在配合比中FDN2I 减水剂量为0.8%, 一般该减水剂的掺量最高为1%, 在后掺减水剂时只考虑在0.2%以内。后掺法比先掺法或同掺法在相同掺量下减水作用显著提高, 是能补偿坍落度损失的。但应注意凡后掺减水剂的运输车, 应快速搅拌30 转或1 秒以上。其掺量和搅拌时间由专人负责实施。
　　5. 地下室墙体混凝土配合比及浇筑的措施在墙板混凝土配合比设计试配, 确定设计配合比阶段, 采取了降低水灰比的措施。底板与墙板同为C30P8, 而底板的水灰比为0.47。而墙板的水灰比为0.41, 混凝土的坍落度指标底板为18～20 厘米, 墙板坍落度指标控制在14～16厘米。采取该措施的目的在于减少用水量、降低混凝土的收缩。在混凝土浇筑阶段, 采用二次振捣的工艺, 即在混凝土初凝前进行二次振捣。避免混凝土因沉降收缩而引起的裂缝。这些措施的实施对控制墙体裂缝的出现是非常有必要的。在浇筑过程中其他方面的控制均与底板的控制措施方法相同。

二、施工方案

　　1.为保证相邻已有建筑物安全, 先施工商铺楼、车库基础, 后施工主楼基础, 这样承台施工由浅入深, 同时也降低了商铺楼、车库的基坑降水费用。
　　2.主楼承台分两层浇筑, 每层厚1.5m, 商铺楼承台一次浇筑, 承台中心水平位置埋设DN50 冷却循环水管, 距承台底300mm 到承台表面向上100mm 埋设DN50 垂直散热管, 间隔6m 双向均匀布置, 即采用内散外蓄综合养护措施降低大体积混凝土的温升值。
　　3.加强技术管理( 1) 加强原材料的检验、试验工作。施工中严格按照方案及交底的要求指导施工, 明确分工、责任到人。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,并采取相应措施加以杜绝。( 2) 加强对人员的技术管理, 对于每一个环节的施工节点, 都要进行施工前的技术交底, 施工结束后要进行施工过程的技术应用总结, 特别是对大体积混凝土施工过程中产生的各种现象, 仔细分析, 讨论研究, 做到施工过程中不出现差错。
　　4.合理组织劳动力及机械设备( 1) 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, 并明确接班注意事项, 以免交接班过程带来质量隐患。( 2) 承台浇注采用自由式泵送, 并用塔吊配合,以免接、拆泵或堵管时混凝土出现冷缝。每台泵输出混凝土量为22m3/h 左右, 塔吊吊运混凝土4.5m3/h 左右。( 3) 人员安排应满足施工方案的要求, 事先做好人员调动工作, 对人员做到有序管理。
　　5.采用切实可行的施工工艺主楼、车库、商铺楼承台浇筑, 均由东向西不间断地推进。根据泵送大体积混凝土的特点, 采用“分段定点, 一个坡度, 薄层浇筑, 循序推进, 一次到顶”的方法。这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法, 能较好地适应泵送工艺, 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。由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚, 故浇筑结束须在初凝前用铁滚筒碾压数遍, 打磨压实, 以闭合混凝土的收缩裂缝。

三、混凝土养护措施

　　加强混凝土的养护及温测工作( 1) 采用蓄水法保温养护, 蓄水深度19cm 以上。商铺楼承台在混凝土施工期间通入冷却循环水, 以便加快承台内部热量的散发。为保证冷却水温度控制可靠、流量调节方便并节约用水, 将循环水管的一端接到用于地坑降水的DN150 总排水管, 另一端接至承台面, 使冷却水养护循环往复, 有效地控制内外温差。( 2) 为及时掌握混凝土内部温升与表面温度的变化值, 在承台内埋设若干个测温点, 采用L 形布置, 每个测温点埋设测温计2 根, 一根埋置于承台混凝土的中心位置, 测量混凝土中心的最高温升, 另一根置于管底至承台上表面100mm, 测量混凝土的表面温度, 测温管的表面均露出混凝土表面100mm, 用100℃的红色水银温度计测温, 以方便读数。

四、几点体会

　　( 1) 采用内散外蓄综合养护措施, 可有效降低混凝土的温升值, 且可大大缩短养护周期, 对于超厚大体积混凝土施工尤其适用。
　　( 2) 主楼承台混凝土分层浇筑, 下层混凝土的表面设置了棋盘式高低块( 高差5cm) , 形成上下连接的键块, 并将抗缩钢筋伸出浇筑面20cm 以上。在混凝土终凝前, 用钢丝刷拉毛表面水泥膜层处理水平施工缝, 再清扫冲洗干净, 这样可加强上下混凝土的连接, 节省凿毛施工缝的人工。
　　( 3) 大体积混凝土采用泵送工艺, 泵送过程中常会发生输送管堵塞故障, 故提高混凝土的可泵性十分重要。须合理选择泵送压力, 泵管直径, 输送管线布置应合理。泵管上遮盖湿麻袋, 并经常淋水散热。混凝土中的砂石要有良好的级配, 粗骨料最大粒径与输送管径之比宜为1: 3, 砂率宜在40%～45%之间, 水灰比宜在0.5～0.55 之间, 坍落度宜在15～18 之间。