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摘要:大體積混凝土溫度裂縫問題十分復雜,它涉及到和工程結構相關的各方面。本文結合工程實例,對大體積混凝土基礎工程施工溫差裂縫控制進行了探討,以供同仁參考。
關鍵詞:大體積混凝土,強度,溫差裂縫
一、工程概況
某工程建筑總面積:1304.97m2,主體結構為35.1m(長)×18.7m(寬)×17.0m(高)的筒形結構,混凝土直形墻最厚2.7m、最薄2.0m、頂板厚1.3m;混凝土方量約4250m3,鋼筋用量約541t;屋面結構找坡i=3%,現澆天溝,有組織排水。墻體為鋼筋混凝土結構,頂板為型鋼混凝土組合結構;對主體結構混凝土施工的尺寸精度要求高,尤其防護大門與混凝土墻體間隙不大于2.5cm。墻體外表采取壓花板保溫隔熱材料措施進行隔熱處理。
二、主要技術措施
(1)混凝土原材料的選擇及配合比設計
①選用低水化熱的水泥品種,如礦渣硅酸鹽水泥,并在保證混凝土強度的前提下,盡量減小水泥用量;②選用級配良好的粗骨料,并嚴格控制含泥量,同時選用細度模數>2.5的中、粗砂;③摻加粉煤灰及緩凝型減水劑,降低水灰比,改善和易性,減小水泥用量,同時可推遲混凝土初凝時間,減緩水化熱釋放速度,本工程根據具體情況,決定將混凝土初凝時間調整為5小時±20分鐘為宜,有利于保證混凝土澆注的連續性;④嚴格控制混凝土坍落度,結合本工程所處的地理位置、氣候等特點和設計要求,將混凝土坍落度控制在12~14cm之內,以減小混凝土泌水及保證混凝土的強度;⑤試配多組混凝土配合比,并進行溫度計算,選擇符合要求一組作為正式混凝土配合比。
(2)采取措施降低混凝土的入模溫度
由于混凝土施工處于氣溫較高季節,可通過搭涼棚澆水降低骨料(特別是碎石)溫度,避免使用剛出廠的高溫水泥以及降低攪拌用水溫度等措施來降低混凝土入模溫度(此環節派人到商品混凝土生產商處進行監控,保證混凝土入模溫度)。
(3)混凝土成型工藝
根據大體積混凝土的技術特征,在確保混凝土具有良好的和易性和溫度要求(拌和溫度和澆筑溫度)的情況下,該基礎混凝土采取連續作業,一氣呵成的方法施工,以滿足結構整體澆筑的需要。
1)混凝土供料方式
①本工程采用商品混凝土,混凝土輸送泵下料的方式施工;②拌制混凝土所用的水泥、砂、石等原材料,必須經進場檢驗合格后方可使用;③水泥:選用強度等級42.5MPa硅酸鹽水泥,水泥用量不得超過300kg/m3,水泥應有出廠合格證明書,且存放不得超過三個月,在使用水泥前,必須有水泥檢測試驗報告,對不符合要求的劣質水泥應禁止使用;④砂:選用中粗砂,砂的含泥量不超過1%(設計強制要求);⑤石:選用20~40mm粒級的碎石,含泥量不超過1%(設計強制要求);⑥水:采用市政自來水;⑦各等級混凝土配合比,均由實驗室通過試配確定后提供施工配合比,拌制時嚴格按配合比計量。
2)混凝土澆筑方法
為了保證混凝土澆筑的施工質量,本工程分為三個施工段進行澆筑。第一段為基礎段,即從基礎底到設計要求留設的施工縫-0.200m處(混凝土方量約800m3),第二段為直形墻部分,即從-0.200m到+14.930m施工縫處(混凝土方量約3400m3);第三段為屋面板部分(混凝土方量約850m3);從混凝土的方量上看,第一和第三澆注沒有多大的困難,難點為第二段,最大方量的施工段(-0.200m至+14.930m處直形墻)的混凝土工程量約為3400m3左右。按所需澆注混凝土的周長計算,每50cm分層混凝土方量約100m3,混凝土輸送泵每臺10-20m3/小時輸送混凝土計算(考慮影響混凝土運輸所產生的各種因素),準備兩臺混凝土輸送泵,一臺作業,其中一臺備用,按平均15m3/小時計算,每層澆注時間為3小時左右,既可以滿足混凝土的接縫問題,由可以滿足架設模板的時間。按每3小時澆注100m3計算,最大方量的施工段連續澆注,保證5~6天就能夠順利完成,并且能滿足設計對于工程的總體要求。
3)混凝土的振搗方法
首先注意分層,按500mm分層,采用踏步式斜面分層,使混凝土沿基礎和外墻全高均勻上升。因墻體較高,澆筑墻體須設置串筒,操作人員可下到鋼筋籠里面振搗。在上一層混凝土凝固前必須將此層混凝土澆筑完畢,不得隨意留設施工縫。每隔500mm左右插一次振動棒,要做到“快插慢拔”,插點均勻,逐點移動,順序進行,不得漏振,達到均勻振實。振搗次層混凝土時振動棒插入上一層不少于50mm,以消除兩層間的接縫。同時,在振搗上層混凝土時,要在混凝土初凝前進行。振動器在每一插點上振搗延續時間以混凝土表面呈水平并出現水泥漿和不再出現氣泡及不再有顯著的沉降為度,振搗時間約20~30秒。混凝土表面泌水要及時排除。振搗順序應先低標高部位再后高標高部位,在交叉處節點位置的鋼筋較多,有幾層鋼筋,注意不要漏振。
4)表面處理及養護
對已澆筑完畢的混凝土,應加以覆蓋和澆水,并應符合下列規定:①應在澆筑完畢1天后,對混凝土直形墻掛麻袋或塑料布覆蓋和澆水;②抗滲防水混凝土澆水養護時間不得少于14天;③澆水次數應能保護混凝土處于潤濕狀態;④在已澆筑的混凝土強度達到1.2N/mm2以前,不得在其上踩踏或安裝模板及支架。
三、大體積混凝土的溫差計算
本工程大體積混凝土施工天氣平均溫度約30℃,混凝土出罐溫度及入模溫度預計不大于28℃。混凝土內部絕熱溫升:根據承臺、底板C35、S6抗滲混凝土配合比設計經驗,每立方米混凝土水泥用量約為300kg,混凝土比熱C=0.97(J/kg.k),混凝土密實度2400kg/m3,42.5MPa水泥每kg水化熱Q=461KJ/kg,為防止大體積混凝土承臺板產生溫差裂縫,應盡量降低混凝土內部絕熱溫升與混凝土表面的溫差。根據《混凝土結構工程質量驗收規范》(GB50204—2001)和設計要求的規定:大體積混凝土水化熱引起的混凝土內、外部最大溫差不宜超過25℃。根據計算,本工程墻體大體積混凝土在澆筑三天以后內部最高溫度,當h≤2000mm內部最高溫度可達56.313℃,覆蓋一層塑料薄膜和一層草袋,其表面溫度可達到40.78℃。大體積混凝土內外溫差為:56.313-40.78=15.533<25℃,混凝土表面溫度與大氣溫度之差為:40.78—33=7.78<25℃大體積混凝土溫差小于25℃,滿足承臺大體積混凝土的抗溫度裂縫要求。
四、混凝土抗裂縫處理方法及測溫方法和處理
結合本工程特點,在澆注混凝土前將ф40的鍍鋅管按縱橫向@650敷設(不影響混凝土結構強度)。進水管接市政自來水,出口接到儲水池,通過檢測混凝土內部溫度,采用內外養護的控制方法,混凝土內部采用每天不間斷的循環水養護,從而降低混凝土內部的溫度,達到設計的抗溫度裂縫要求。重點要加強混凝土成型后1~3天的養護,延續時間不少于半個月。為了了解混凝土內部溫度變化情況,必須做好新澆混凝土的測溫工作。
(1)測溫工具:采用酒精溫度計
(2)測溫孔的設置及測溫方法
在沿混凝土直形墻中部豎向@4000敷設一條約17M長(建筑物總高)的ф25的鍍鋅管作為測試混凝土內部溫度的測溫孔,并編號做好標記,待混凝土初凝后,用保溫塞堵上空后即可進行測溫,必須安排專門人員對每個測溫孔測溫,每兩個小時進行測溫一次,制作好測溫記錄表記錄下測溫時間和每個測溫孔的溫度。將測溫結果即時反饋到技術部,是否可以采取降溫措施。
(3)測溫孔的處理:當停止測溫后,測溫孔內用1:2水泥砂漿(425R普通硅酸鹽水泥,內摻水泥用量的4%的108膠水,水灰比為0.3分層搗實灌孔、養護,每300mm為一層,用硬木棍或細鋼筋用力搗實。第(2)種方法則可以不處理,但成本投入大。根據本工程實際情況,本工程決定采用第(2)種方法進行測溫控制。
五、結 語
隨著我國基礎建設的迅速發展,不論是道路橋梁,還是房屋建筑,大都是采用鋼筋混凝土結構,但大體積混凝土工程施工過程中,經常會出現裂縫而影響結構的安全。本工程由于技術措施和方法的有效、可行,準備工作充分,使該工程大體積混凝土施工順利完成,保證了工程質量。通過多次觀察、測量,基礎承臺未發現任何裂縫,效果良好。