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大體積砼不是由其絕對截面尺寸的大小決定的,而是由是否會產生水化熱引起的溫度收縮應力來定性的,但水化熱的大小又與截面尺寸有關,其尺寸之大必然要求解決水化熱及隨之引起的體積變形問題,以最大限度減少開裂。
影響砼工程質量的因素很多,但歸納起來主要是作業人員的素質、工程材料、機械設備、方法和環境條件,簡稱為4M1E因素。其中方法就是指工藝方法、操作方法和施工方法。在工程施工中,施工方案是否合理,施工方案是否先進,施工操作是否正確,都將對工程質量產生重大的影響。水利水電工程重力式擋水砼壩體,大流量輸水明渠內、外砼邊墻,深槽砼基礎,滑坡砼擋土墻,廠區衡重式防洪墻及設備基礎都可能遇到超厚大體積砼施工。
1 施工準備
各項施工準備工作在正式開展作業技術活動前,配置的人員、材料、機具、場所環境、通風、照明、安全設施等是否按預定計劃的安排已經落實,力求避免計劃與實際兩張皮,承諾與行動相脫離,在準備工作不到位的情況下貿然施工。
1.1 作業技術交底
熟悉圖紙前且編制水工大體積砼施工組織設計,對其施工方法、質量要求和檢驗標準、施工中需要注意的問題、可能出現意外情況的措施及應急方案、由試驗室試配確定的砼配合比等都要對工人隊組進行詳細交底。
1.2 設置質量控制點
模板、鋼筋、支架、預埋測溫裝置。
1.3 砼配合比
砼的配合比應根據設計的砼強度等級、耐久性、坍落度的要求,按《普通砼配合比設計規程》試配確定,不得使用經驗配合比。試驗室應結合原材料實際情況,確定一個既滿足設計要求,又滿足施工要求,同時經濟合理的砼配合比。
影響砼抗壓強度的主要因素是水泥強度和水灰比,要控制砼質量,最重要的是控制水泥用量和砼的水灰比兩個主要環節。在相同配合比的情況下,水泥強度等級越高,砼的強度等級也越高。水灰比越大,砼的強度越低,增加用水量,砼的坍落度增加,同時砼的強度也下降。砼原材料的變更將影響砼強度,需根據原材料的變化,及時調整砼的配合比。
1.4 檢查進場材料的質量
1.4.1 水泥
考慮到普通水泥水化熱較高,特別是應用到大體積砼中,大量水泥水化熱不易散發,在砼內部溫度過高,與砼表面產生較大的溫度差,使砼內部產生壓應力。當表面拉應力超早期砼抗拉強度時就會產生溫度裂縫,因此宜選用低水化熱的水泥品種,如425號以上的粉煤灰硅酸鹽水泥。水泥的各項指標應符合《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》(GB175-85)標準。使用前還應做強度、凝結時間、安定性等常規檢查,檢驗合格方可使用,切勿先用后檢或邊用邊檢。若發現受潮或過期,應重新取樣試驗。包裝重量不足的另行堆放,作出處理。
1.4.2 砂
宜優先選用堅硬且不含雜質、有棱的硅質中砂粒。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制砼比采用細砂拌制砼減少用水量10%左右,同時相應減少水泥用量,使水泥水化熱減少,降低砼溫升,從而減少因砼收縮變形而導致的砼收縮裂縫。
河砂等天然砂是建筑工程中主要用砂,但隨著河砂資源的減少和價格的上升,不少工程已使用山砂和人工砂,砂進場后應做篩分試驗、含泥量試驗(其含泥量按重量計不應大于3%)、視比重試驗、有機質含量試驗。
1.4.3 石子
選用粒徑較大(粒徑由試驗室試配確定),級配良好的石子配制的混凝土,和易性較好,抗壓強度較高,同時可以減少用水量及水泥用量,從而使用水泥水化熱少,降低砼溫升。
1.4.4 水
符合國家標準的生活飲用水或不含有雜質的天然水(不得使用污水)可拌制各種砼,氣溫高時宜在水中加冰塊。
1.4.5 外加劑
外加劑可改善砼和易性,調節凝結時間,提高強度,改善耐久性。外加劑應根據使用目的性能要求、施工工藝及氣候條件,結合砼的原材料性能、配合比有對水泥的適應性等因素,通過試驗確定其品種和摻量。低溫時產生結晶的外加劑在使用前應采取防凍措施。
1.5 施工環境狀態控制
水、電或動力供應、施工照明、安全防護設備、施工場地空間條件和通道以及交通運輸和道路條件等。掌握天氣變化情況,避開雨天澆筑砼,必要時準備好防雨設施。
1.6 檢查施工機械設備性能及工作狀態
現場機械設備的技術性能及工作狀態對施工質量有重要的影響,如攪拌機、振動器、運輸工具、串筒等應備足,砼澆筑前檢查其完好情況。
1.7 施工現場勞動組織及作業人員上網資格控制
從事作業活動的勞動力安排要滿足連續施工作業,相應工程配置齊全。管理人員到位,相關制度健全,特殊崗位作業人員持證上崗。
2 操作工藝
2.1 基礎工程應先將基坑內積水抽干或排除,坑內的浮土、淤泥和雜物要清理干凈。澆筑前應對模板澆水濕潤,模板內的木碎、雜物要清除干凈,模板縫隙應嚴密不漏漿。
2.2 石子用自來水沖洗,必要時用冰水降溫。各種材料按設計配合比計量投料,偏差控制在允許范圍內。
2.3 一般先裝石子,再裝水泥,最后裝砂子,如需加摻合料時,應與水泥一并加入,控制攪拌時間不少于120s。
2.4 砼運輸工具常使用有塔吊、手推車、滑槽等。砼自攪拌機中卸出后,應及時運送到澆筑地點。在運輸過程中,要防止砼離析、水泥漿流失、坍落度變化以及產生初凝等現象。
2.5 大體積水工砼澆筑應合理分段分層進行,每層厚度小于300mm,便于加快熱量散發,并使溫度分布較均勻,澆筑速度要保持均勻,加強振搗,提高砼強度。澆筑溫度不超過28℃(砼澆筑溫度指振搗后在砼50~100mm深處的溫度)。使用插入式振動器應快插慢撥。間隙的最長時間應按所用水泥品種及砼初凝條件確定,一般不超過2小時,否則應按施工縫處理。
由于砼坍落度比較大,會在表面鋼筋下部產生水分,或在表層鋼筋上部的砼產生細小裂縫。為了防止出現這種裂縫,在砼初凝前和砼預沉后采取二次抹面壓實措施。
現場按每澆筑100m3(或一個臺班)制作3組試塊,1組壓7d強度,1組壓28d強度歸技術檔案資料用,1組仍作14d強度備用。試塊拆摸后及時編號并送入標養室進行養護。
2.6 砼養護
砼養護主要是保持適當的溫度和濕度條件。保持溫度和濕度能減少砼表面的熱擴散,降低砼表層的溫差,防止表面裂縫。在高溫季度應及時用濕草袋覆蓋砼,尤其在中午陽光直射時,應加強覆蓋養護,以避免表面快速硬化后,產生砼表面溫度和收縮裂縫。在寒冷季節,砼表面應設草簾覆蓋保溫措施,以防止寒潮襲擊。
3 砼質量標準
3.1 保證項目
3.1.1 砼所用的水泥、水、骨料、外加劑等必須符合施工規范及有關規定,使用前要檢查出廠合格證或者檢驗報告是否符合質量要求。
3.1.2 砼配合比、原材料計量、攪拌、養護和施工縫處理必須符合施工規范規定,并檢查《砼攪拌質量記錄表》和施工日志。
3.1.3 評定砼強度的試塊必須符合《砼強度檢驗評定標準》(BG107-89)的標準和規定。
3.1.4 對設計不允許有裂縫的結構,嚴禁出現裂縫;設計允許出現裂縫的結構,其裂縫寬度符合設計要求。
3.2 基本項目
3.2.1 砼應振搗密實,并根據外觀檢查出現蜂窩、孔洞、露筋、縫隙、夾渣等缺陷程度評定質量等級。
3.2.2 基礎上表面有坡度時,坡度應符合設計要求,無倒坡現象。
4 注意事項及主要安全措施
4.1 水工大體積砼澆筑完畢后,由于水泥水化熱作用所放出的熱量使砼內部的溫度不斷上升,砼表面和內部溫差很大,表面與內部左收縮不一致,產生很大的拉應力,而砼早期抗拉強度和彈性模量很低,因此極易出現砼的表面裂縫。冬季氣溫低,要采取保溫措施,減少砼內外溫差。
4.2 在原有厚大的老砼或巖石地基上澆筑大體積水工砼基礎墻體時,必須設置隔離措施,避免產生收縮縫(又稱外約束裂縫),可澆瀝青膠并撒鋪5mm厚砂子或鋪二層瀝青油氈紙,以消除或減少基底約束作用。
4.3 處理水化熱的措施
4.3.1 采用水化熱較低的水泥,并且要儲備足夠數量的同一品種水泥。在保證砼等級的前提下,使用適當的緩凝減水劑,減少水量用量,降低水灰化,以減少水化熱。
4.3.2 選用級配良好的骨料,并嚴格控制砂、石子的含泥量,降低水灰化,加強振搗,以提高砼的密實性和抗拉強度。在夏天澆筑砼時,宜設置簡易遮陽裝置。
4.3.3 分層澆筑砼,上層砼覆蓋要在下層砼初凝之前進行,有利于砼排熱降溫。
4.3.4 預埋冷卻水管,用循環水降低砼溫度,進行人工導熱。
4.3.5 組織聯系好施工用電,以保證砼攪拌、砼運輸、振搗及施工照明。管理人員、施工人員、后期人員、保衛人員等晝夜排班,堅守崗位,各負其責,保證大體積砼連續澆筑的順利進行。
4.4主要安全措施
4.4.1 攪拌機應該設置在平坦的位置上,用木枋墊起輪軸,將輪胎架空,防止開機時發生移動。攪拌機應有專用開關箱,并應裝設漏電保護器。攪拌機上料斗提升后,斗下不準人員通行。如必須在斗下作業,須將上料斗用保險鏈條拉牢并停機。
4.4.2 使用手推車傾倒砼時,應有擋車措施,不得用力過猛或撒把。使用溜槽時,嚴禁操作人員直接站在溜槽幫上操作。
4.4.3 使用振動器的作業人員,應穿膠鞋,戴絕緣手套,使用帶有漏電保護的并關箱。
4.4.4 砼澆筑作業完畢,隨時將拌筒清選干凈,筒內不得有積水。
4.5產品保護
4.5.1 水工大體積砼澆筑后,必須進行監測,要派專人檢測表面溫度與結構中心溫度,測溫時間不少于14天,前7天每隔4小時測溫一次,后7天每隔8小時測溫一次,測量過程中如發現溫差大于25℃時(重要結構20℃)要采取有效措施,如覆蓋保溫等,當溫差小于25℃時,可停止測量。
4.5.2 大體積砼澆筑時,注意不要角碰鋼筋與埋件、預埋螺栓、暗管等,因此澆筑砼過程中應隨時復核位置,如發現位移應及時校正,并采取措施,以保證位置正確。
4.5.3 日平均氣溫低于5℃時,不得澆水養護,宜用塑料薄膜或麻袋、草袋覆蓋保溫。砼初凝后即覆蓋濕潤的麻包袋。雨期施工應備有足夠的防御措施,及時對已澆筑的部位進行遮蓋。下雨期間,應避免露天作業。
4.5.4 砼養護不少于14天后,才允許下一道工序施工作業。