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摘要:本文结合工程实例,主要从温度应力控制、水平施工缝和竖向后浇带的处理、混凝土输送过程中离析和坍落度的控制等,采用冷却水管的方法解決了复杂的大体积混凝土的温控问题,有效地降低了成本,提高了效率。
关键词:建筑工程；地基基础；大体积混凝土；施工技术
Abstract: This paper combine with the project examples, mainly introduced the thermal stress control, horizontal construction joints and vertical poured band processing, concrete delivery process of segregation and slump control, using the method of cooling pipes to solve complex large volume concrete temperature control, to reduce costs and improve efficiency.Key words: construction; foundation; of mass concrete; construction technology
中图分类号：TV544+.91 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
一、基础工程概述
工程基础为天然地基满堂筏板,四周基础埋深- 11.03m ,中心筒体部位基础设计埋深- 11.65m。基础底板为菱形,东西长70.50 m ,南北宽47.40m ,厚度为1.80m和2.40m二种,混凝土体积约5500m3。混凝土为C45P12防水混凝土。
二、施工准备
1、根据地质勘查报告和设计图纸要求，场地地下水对混凝土具弱腐蚀性，要求与土壤接触构件的混凝土按《工业建筑防腐蚀设计规范GB50046》、《建筑防腐工程施工及验收规范GB50212》进行防护，并采用强度等级≥42.5Mpa的普通硅酸盐水泥，水灰比≤0.45，水泥用量≥300Kg／m3。
2、混凝土配合比在施工前提前一个月向混凝土供应商申请，申请配合比时，需提供有关混凝土施工部位、强度等级、抗渗等级、水泥、石子、砂、外加剂以及混凝土坍落度、初凝、终凝时间等性能要求。混凝土配合比通知单要工地技术部门按实际施工需要出具的技术通知单为准。
3、在混凝土施工前，掌握好天气的变化情况，材料部准备好防雨布，以防天气不测下雨，及时防护。
4、认真检查预埋件的规格、数量、安装位置，是否与设计相符。水、电预留、预埋，必须及时与钢筋绑扎协调穿插进行，不能任意割断钢筋，水、电预留、预埋工作完成后，水电主管工程师要组织验收，作好隐蔽验收记录。
三、基础大体积混凝土温度应力控制难点
1、基础混凝土配筋率低,抗拉强度低,裂缝对拉应力敏感,相对温度控制、应力控制尤为重要,须将温度应力控制在较小的范围。
2、由于施工要求尽量不采用冷却水管,为此应相应减小浇筑层的厚度,降低混凝土内部温度峰值。
3、本工程基坑深,混凝土块体厚度大,浇筑底层混凝土离析和坍落度较难控制,因此应采取合理的混凝土配合比和输送方案,在保证混凝土和易性的基础上,减小单方混凝土水泥浆量,降低坍落度,防止混凝土离析。
4、基础混凝土施工时环境温度为5℃～15℃,应根据环境采取相应的施工措施。
四、基础大体积混凝土配合比的选用
1、 混凝土配合比
对于大体积混凝土,水泥水化产生的水化热会引起温度上升,若不同部位混凝土温差过大,温度应力超过混凝土的抗拉强度,会导致混凝土的开裂。本工程采用的配合比主要从四个方面考虑。
（1）在保证强度和耐久性的同时尽量降低单位水泥用量,水泥用量与大体积混凝土的最高升温有直接关系,降低水泥用量是最有效的温控措施。
（2）选用对大体积混凝土温度控制最有利的外加剂NF 型缓凝高效减水剂。缓凝型外加剂能有效延缓水化热的释放时间,降低水化热放热峰值,使混凝土水化热释放比较平缓,避免中心部位混凝土温度急剧上升而导致温差增大。
（3）掺粉煤灰。粉煤灰可以使混凝土水化热在一定程度上延缓释放,对于大体积混凝土的温控极为有利；还可以增加混凝土的后期强度,使混凝土的强度保证率提高。
（4）改善混凝土的体积稳定性,提高混凝土的抗裂性能。保证一定的粗骨料含量可以有效地改善混凝土的抗裂能力,在满足强度和施工性的前提下,采用尽量低的砂率。
五、基础大体积混凝土施工技术
1、基础大体积混凝土分块施工,并埋设冷却水管是否采用冷却水管,对厚度影响很大,采用冷却水管,可降低混凝土内部温度峰值,延缓升温速度。根据本工程特点,基础底板C45P12 混凝土厚度1.8m ,局部厚度2.4m ,整块混凝土体积5500m3,经过热工计算若要将其温度降低10℃,则需要用水300t ,要在50小时内完成降温,设计移流量应该为15L/ S。应将整个降温系统分为2个区域进行。地下水直接排入下水道。
2、混凝土输送
由于基坑深达11.65m ,纵向净长70.5m ,根据本工程自身特点,考虑多种因素,基础大体积、采用泵送混凝土,首先优化配合比,掺入减水剂、保证混凝土出机和入仓时的质量要求。试验人员根据砂石的含水情况及时对施工配合比作相应调整,混凝土的拌制时间控制为60 秒,试验人员对混凝土坍落度和和拌合温度必须严格控制。
3、混凝土浇筑
混凝土采用斜面分层法浇筑,每层的厚度不超过600 ,斜面坡度为混凝土振捣时自然流淌形成的坡度。混凝土的浇筑应连续进行、间歇时间尽量缩短,并不超过混凝土的初凝时间,次层混凝土应在前层混凝土初凝前浇筑完成。
4、混凝土振捣
采用插入式振动棒振捣混凝土。根据混凝土泵送时自然流淌和振捣时形成的坡度分前、中、后三段布置振动棒,前面为泵管出料口布置1 台,中间布置1 台,后面为坡脚处布置2台。振动棒作业时,要使振动棒自然沉入混凝土,且插入到下层尚未初凝的混凝土中510cm ,以使上下层相互结合。
5、混凝土的养护
基础底板混凝土采用内降外保的养护工艺,当混凝土表面温度骤降时,启用内部降温系统。混凝土于终凝前开始收平表面后开始养护,并及时用塑料薄膜覆盖,再加盖双层草袋。对塑料薄膜无法盖到的地方用三层湿草袋覆盖并经常保持湿润,以避免混凝土因失水过快而产生干缩裂缝。
6、混凝土施工缝处理方法
混凝土施工缝按设计要求需留置纵横二道后浇带,留置起来施工很困难,为了解决此矛盾,经与设计、建筑科研院、业主、施工单位四方研究,决定配制等强膨胀混凝土进行技术处理,并一次性浇筑,解决了混凝土由温度引起的内应力。
六、基础大体积混凝土温度测试方法
1、测试仪器
温度测试采用液晶数字显示电子测温仪。
2、测温点布置
布点时,从浇筑高度看应包括底面、中间和表面三种情况；从平面尺寸考虑,则包括边缘和中间两种情况。
本工程根据浇筑块的对称性和温度与应力分布的一般规律,每一浇筑层,测点要布置在每一浇筑块相互垂直的两个对称面上。测点竖向按基础底板厚度的- 0. 2m、- 0. 4m、- 0. 9m、- 1. 2m、- 1.35m、- 1. 6m、- 1. 9m、- 2. 2m 布置,平面按37. 5h左右布置一个,共设89 个测点。
3、温控方法和措施
浇筑混凝土期间每隔2h测1次温度。混凝土蓄热养护期间每隔4h测1次温度。测温时同时测量环境温度。温度裂缝控制采用外蓄内降的方法,外蓄为两层塑料薄膜夹100mm草帘覆盖蓄热保温,内降为在1.8m 厚的筏板中部设一层,在2.4m 厚的筏板中设二层塑料管用循环水降温。降温利用地下水(水温14 ℃左右) 进行循环,控制循环水速度调节混凝土温度。控制混凝土中心温度与表面温度之差<25℃。混凝土边角的保温厚度增至大面部位的23 倍,插筋处的保温在其外侧用岩棉被堆角,并用400mm宽岩棉条铺在钢筋中间。混凝土出机温度控制<10℃。
七、测温结果分析
1、 1.8m厚及2.4m厚C45P12底板混凝土中心4d 最高温度达到35.5℃,21d后温度冷却至17.6℃,混凝土温度表面4d 最高温度为35.6℃,基础25℃的控制范围。
2、筏板混凝土分段逐日平均降温:
Ⅰ段日平均降温0.84℃
Ⅱ段日平均降温0.93℃
Ⅲ段日平均降温0.79℃
整块筏板日平均降温0.86℃
3、 C45P12 底板混凝土的最大温度应力为0.884N/ mm2 ;抗裂安全度K=2.04 ,小于1.15满足抗裂要求因此混凝土在施工中不会产生温度裂缝。
关键词:建筑工程；地基基础；大体积混凝土；施工技术
Abstract: This paper combine with the project examples, mainly introduced the thermal stress control, horizontal construction joints and vertical poured band processing, concrete delivery process of segregation and slump control, using the method of cooling pipes to solve complex large volume concrete temperature control, to reduce costs and improve efficiency.Key words: construction; foundation; of mass concrete; construction technology
中图分类号：TV544+.91 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
一、基础工程概述
工程基础为天然地基满堂筏板,四周基础埋深- 11.03m ,中心筒体部位基础设计埋深- 11.65m。基础底板为菱形,东西长70.50 m ,南北宽47.40m ,厚度为1.80m和2.40m二种,混凝土体积约5500m3。混凝土为C45P12防水混凝土。
二、施工准备
1、根据地质勘查报告和设计图纸要求，场地地下水对混凝土具弱腐蚀性，要求与土壤接触构件的混凝土按《工业建筑防腐蚀设计规范GB50046》、《建筑防腐工程施工及验收规范GB50212》进行防护，并采用强度等级≥42.5Mpa的普通硅酸盐水泥，水灰比≤0.45，水泥用量≥300Kg／m3。
2、混凝土配合比在施工前提前一个月向混凝土供应商申请，申请配合比时，需提供有关混凝土施工部位、强度等级、抗渗等级、水泥、石子、砂、外加剂以及混凝土坍落度、初凝、终凝时间等性能要求。混凝土配合比通知单要工地技术部门按实际施工需要出具的技术通知单为准。
3、在混凝土施工前，掌握好天气的变化情况，材料部准备好防雨布，以防天气不测下雨，及时防护。
4、认真检查预埋件的规格、数量、安装位置，是否与设计相符。水、电预留、预埋，必须及时与钢筋绑扎协调穿插进行，不能任意割断钢筋，水、电预留、预埋工作完成后，水电主管工程师要组织验收，作好隐蔽验收记录。
三、基础大体积混凝土温度应力控制难点
1、基础混凝土配筋率低,抗拉强度低,裂缝对拉应力敏感,相对温度控制、应力控制尤为重要,须将温度应力控制在较小的范围。
2、由于施工要求尽量不采用冷却水管,为此应相应减小浇筑层的厚度,降低混凝土内部温度峰值。
3、本工程基坑深,混凝土块体厚度大,浇筑底层混凝土离析和坍落度较难控制,因此应采取合理的混凝土配合比和输送方案,在保证混凝土和易性的基础上,减小单方混凝土水泥浆量,降低坍落度,防止混凝土离析。
4、基础混凝土施工时环境温度为5℃～15℃,应根据环境采取相应的施工措施。
四、基础大体积混凝土配合比的选用
1、 混凝土配合比
对于大体积混凝土,水泥水化产生的水化热会引起温度上升,若不同部位混凝土温差过大,温度应力超过混凝土的抗拉强度,会导致混凝土的开裂。本工程采用的配合比主要从四个方面考虑。
（1）在保证强度和耐久性的同时尽量降低单位水泥用量,水泥用量与大体积混凝土的最高升温有直接关系,降低水泥用量是最有效的温控措施。
（2）选用对大体积混凝土温度控制最有利的外加剂NF 型缓凝高效减水剂。缓凝型外加剂能有效延缓水化热的释放时间,降低水化热放热峰值,使混凝土水化热释放比较平缓,避免中心部位混凝土温度急剧上升而导致温差增大。
（3）掺粉煤灰。粉煤灰可以使混凝土水化热在一定程度上延缓释放,对于大体积混凝土的温控极为有利；还可以增加混凝土的后期强度,使混凝土的强度保证率提高。
（4）改善混凝土的体积稳定性,提高混凝土的抗裂性能。保证一定的粗骨料含量可以有效地改善混凝土的抗裂能力,在满足强度和施工性的前提下,采用尽量低的砂率。
五、基础大体积混凝土施工技术
1、基础大体积混凝土分块施工,并埋设冷却水管是否采用冷却水管,对厚度影响很大,采用冷却水管,可降低混凝土内部温度峰值,延缓升温速度。根据本工程特点,基础底板C45P12 混凝土厚度1.8m ,局部厚度2.4m ,整块混凝土体积5500m3,经过热工计算若要将其温度降低10℃,则需要用水300t ,要在50小时内完成降温,设计移流量应该为15L/ S。应将整个降温系统分为2个区域进行。地下水直接排入下水道。
2、混凝土输送
由于基坑深达11.65m ,纵向净长70.5m ,根据本工程自身特点,考虑多种因素,基础大体积、采用泵送混凝土,首先优化配合比,掺入减水剂、保证混凝土出机和入仓时的质量要求。试验人员根据砂石的含水情况及时对施工配合比作相应调整,混凝土的拌制时间控制为60 秒,试验人员对混凝土坍落度和和拌合温度必须严格控制。
3、混凝土浇筑
混凝土采用斜面分层法浇筑,每层的厚度不超过600 ,斜面坡度为混凝土振捣时自然流淌形成的坡度。混凝土的浇筑应连续进行、间歇时间尽量缩短,并不超过混凝土的初凝时间,次层混凝土应在前层混凝土初凝前浇筑完成。
4、混凝土振捣
采用插入式振动棒振捣混凝土。根据混凝土泵送时自然流淌和振捣时形成的坡度分前、中、后三段布置振动棒,前面为泵管出料口布置1 台,中间布置1 台,后面为坡脚处布置2台。振动棒作业时,要使振动棒自然沉入混凝土,且插入到下层尚未初凝的混凝土中510cm ,以使上下层相互结合。
5、混凝土的养护
基础底板混凝土采用内降外保的养护工艺,当混凝土表面温度骤降时,启用内部降温系统。混凝土于终凝前开始收平表面后开始养护,并及时用塑料薄膜覆盖,再加盖双层草袋。对塑料薄膜无法盖到的地方用三层湿草袋覆盖并经常保持湿润,以避免混凝土因失水过快而产生干缩裂缝。
6、混凝土施工缝处理方法
混凝土施工缝按设计要求需留置纵横二道后浇带,留置起来施工很困难,为了解决此矛盾,经与设计、建筑科研院、业主、施工单位四方研究,决定配制等强膨胀混凝土进行技术处理,并一次性浇筑,解决了混凝土由温度引起的内应力。
六、基础大体积混凝土温度测试方法
1、测试仪器
温度测试采用液晶数字显示电子测温仪。
2、测温点布置
布点时,从浇筑高度看应包括底面、中间和表面三种情况；从平面尺寸考虑,则包括边缘和中间两种情况。
本工程根据浇筑块的对称性和温度与应力分布的一般规律,每一浇筑层,测点要布置在每一浇筑块相互垂直的两个对称面上。测点竖向按基础底板厚度的- 0. 2m、- 0. 4m、- 0. 9m、- 1. 2m、- 1.35m、- 1. 6m、- 1. 9m、- 2. 2m 布置,平面按37. 5h左右布置一个,共设89 个测点。
3、温控方法和措施
浇筑混凝土期间每隔2h测1次温度。混凝土蓄热养护期间每隔4h测1次温度。测温时同时测量环境温度。温度裂缝控制采用外蓄内降的方法,外蓄为两层塑料薄膜夹100mm草帘覆盖蓄热保温,内降为在1.8m 厚的筏板中部设一层,在2.4m 厚的筏板中设二层塑料管用循环水降温。降温利用地下水(水温14 ℃左右) 进行循环,控制循环水速度调节混凝土温度。控制混凝土中心温度与表面温度之差<25℃。混凝土边角的保温厚度增至大面部位的23 倍,插筋处的保温在其外侧用岩棉被堆角,并用400mm宽岩棉条铺在钢筋中间。混凝土出机温度控制<10℃。
七、测温结果分析
1、 1.8m厚及2.4m厚C45P12底板混凝土中心4d 最高温度达到35.5℃,21d后温度冷却至17.6℃,混凝土温度表面4d 最高温度为35.6℃,基础25℃的控制范围。
2、筏板混凝土分段逐日平均降温:
Ⅰ段日平均降温0.84℃
Ⅱ段日平均降温0.93℃
Ⅲ段日平均降温0.79℃
整块筏板日平均降温0.86℃
3、 C45P12 底板混凝土的最大温度应力为0.884N/ mm2 ;抗裂安全度K=2.04 ,小于1.15满足抗裂要求因此混凝土在施工中不会产生温度裂缝。