结合实例谈大体积混凝土施工技术措施

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　　摘要：大体积混凝土的施工技术要求比较高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作，才能保证基础底板大体积混凝土顺利施工。文章从
　　混凝土热工计算、大体积混凝土的养护方法、温度测量、监控措施等方面论述了某工程的大体积混凝土施工技术。
　　关键词：大体积混凝土；温度控制；施工技术
　　某工程是集科研办公、酒店及商业为一体的超高层建筑群。建筑高度为199.6m，地下三层，底板结构厚度800mm，电梯井大承台厚度3.0m，地下室底板混凝土强度等级：C30P8UEA+10%纤维。
　　一、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。
　　二、大体积混凝土浇筑施工：
　　1、底板及承台混凝土属大体积混凝土，主要是控制大体积混凝土水化热产生的温度以及因各部位温度不均匀而产生的温度裂纹，对大体积混凝土的水化热温度进行计算用于指导保温控制措施
　　2、按设计图纸要求留置的后浇带，将地下室底板分成10个区段。
　　3、根据施工现场情况以及各个区段底板混凝土方量，每个区段采用3台HBT80A柴油输送泵按后浇带分段浇筑，根据现场具体施工进度情况，合理安排浇筑顺序。
　　4、因地下室底板混凝土体积较大，电梯井承台等混凝土厚度较大，为防止混凝土水化热高，聚集在内部不易散发，使内外形成较大温差，产生裂缝，采取以下一些技术措施：
　　1）、选用水化热较低的普通硅酸盐水泥（P.O水泥），选择良好的级配骨料，严格控制砂、石含泥量。加强振捣密实度，尽量减少水泥用量，使水化热尽量降低，以利散热。
　　2）、混凝土要连续浇筑不得出现施工冷缝，要求坍落度16~18cm（在满足泵送要求的基础上尽量采用较小值），混凝土供应必须连续中间不得停歇，以避免冷缝的出现。
　　3）、浇捣时要控制好分层的厚度，加强振捣，避免混凝土的收缩及微裂缝。振捣器的振捣间距按40cm梅花状振捣，采用自后向前的振捣顺序，振捣器垂直插入下层混凝土，使上下两层混凝土完全融合。平板振捣器一般为25~40秒，移动时应成排依次振捣前进，前后位置和排与排之间的相互搭接为3~5cm。
　　4）、对混凝土振捣中产生的泌水，根据各区段浇筑顺序，在合理的部位留设集水坑，混凝土泌水采用人工排除。
　　5、考虑电梯井承台较深，体积较大，需要在承台中设置测温孔组，以监控承台温度的变化。在其他承台中间部位也要设置测温孔，每组三个测温孔，为保证测量准确，每组测温孔内要注满水。每组测温孔如右图留置：
　　
　　6、测温孔在混凝土浇筑过程中由专人负责设置，要做好测温记录。混凝土浇筑第一天至第五天，每2小时测温一次；第六天至第十五天，每4小时测温一次；严格控制混凝土内部与表面、表面与大气的温度差，温度差应≤25℃，如温差过大，要采取相应措施，如加强表面蓄水覆盖、用温水养护保温保湿等。
　　三、大体积混凝土热工温度计算：
　　为避免混凝土温度应力造成混凝土裂纹，对电梯井承台的表面、内部温度进行计算与对比，用于指导混凝土养护、保温措施的选择，使混凝土内外表面温差不大于25℃，满足施工规范要求，确保大体积混凝土的施工质量。混凝土热工温度计算根据《建筑施工手册（第四版）》中的经验公式进行，以下温度计算以最大最深的承台CT3（最大深度为3.0m）为例。
　　1、混凝土内部最大绝热温升：
　　Th＝（W+KF）Q／Cγ
　　其中：W━━每立方米混凝土水泥用量，根据配合比设计报告确定。计算取值为W＝340kg/m3；F━━混凝土中活性掺合料用量（kg/m3）；K━━掺合料折减系数；粉煤灰取0.25～0.30；Q━━水泥28d水化热（kJ/kg），查下表取值；
　　
　　
　　C━━混凝土比热，取0.97kJ／（kg•℃）；γ━━混凝土密度，根据配合比设计报告确定。计算取值为2400kg/m3。本工程地下室底板混凝土强度等级为C30，采用强度等级为42.5水泥；根据以往经验，活性掺合料一般为粉煤灰，掺量为水泥用量的15～20%，计算取20%。可以计算Th如下：Th＝（W+KF）Q／Cγ=（340+0.25×0.2×340）×375／（0.97×2400）=57.51℃
　　2、混凝土中心最高温度：
　　T1(t)＝Tj＋ζ(•t)Th
　　其中：T1(t)━━t龄期混凝土中心计算温度（℃）；Tj━━混凝土入模温度，取平均气温20℃；ζ(t)━━t龄期混凝土降温系数；按下表取值：
　　本工程电梯井承台混凝土最大厚度为3.0m，ζ(t)按最大的0.68取值；可计算出混凝土3天龄期的中心最高温度T1(3)如下：T1(3)=20+0.68×57.51=59.11℃
　　
　　
　　3、混凝土表面温度：
　　混凝土表面温度（T2(t)）受外界温度、养护方法、结构厚度及混凝土本身性能等诸多因素影响，可按下式近似计算：T2(t)＝h’）ΔT(t)／H2
　　其中：Tq━━大气环境温度，取20℃；h’━━混凝土虚厚度，h’＝Kλ／β；K━━计算折减系数，取2/3；λ━━混凝土导热系数，取2.33W／（m℃）；
　　β━━保温层传热系数，β＝1／（Σδi／λi＋1／βq）；λi━━各种保温层导热系数，W／（m℃）；δi━━各种保温层厚度（m）；βq━━空气层传热系数，取23W／（m2℃）；H━━混凝土计算厚度（m），假定混凝土只向大气散热，按单面暴露于空气中的平板计算，H＝h＋2h’；h━━混凝土实际厚度，取3.0m；ΔT(t)━━混凝土内部最高温度与外界气温之差，即ΔT(t)=T1(t) －Tq；
　　若不采取保温措施，则：
　　 ；
　　
　　
　　混凝土内、表最大温差为： ；
　　显然混凝土内、表温差远大于25℃，应采取保温措施。拟采用蓄水养护办法，蓄水厚度要进行验算。
　　采取蓄水养护措施，蓄水厚度定为100mm，则：
　　水厚度： 水导热系数为：
　　
　　 ；
　　从上述计算可知，采取蓄水100mm保温及养护措施，可以使混凝土内、表最大温差小于规范允许值，避免温度裂缝的产生。
　　3.4、地下室底板各部位保温养护蓄水厚度：可以将不同厚度的底板及承台部位保温养护蓄水厚度计算出来，列表如下：
　　
　　
　　通过上述计算可知，地下室底板及承台蓄水100mm保温养护即可满足温度控制求。
　　四、混凝土养护：
　　1、地下室底板采用蓄水养护，蓄水养护厚度为100mm。抗渗混凝土养护时间不少于14天。
　　2、地下水外墙、上述核心筒外墙达到脱模强度（5MPa）后，可松动模板对拉螺栓，使墙体表面与模板之间形成2~3mm的缝隙，双面带模喷淋养护时间不少于7天；拆除模板后，全面覆盖塑料薄膜紧贴墙体表面，连续淋水养护14天后去掉薄膜转入自然养护。
　　3、底板与承台等大体积混凝土，在覆盖养护期间要进行测温，并作好记录，随时观察混凝土构件内外温差。待水泥硬化热高峰期过后（温差不大于25℃）可不用蓄水，进行自然保护，由专人负责浇水，养护期不得少于14昼夜。
　　4、混凝土养护指派专人负责，管理人员要加强监督。一般构件养护时间为7天以上，有抗渗要求和补偿收缩混凝土的构件养护时间不小于14天。
　　五、混凝土试验要求：
　　1、本工程全部使用商品混凝土，在混凝土施工前1个月向混凝土供应商申请配合比报告。混凝土配合比报告、水泥出厂合格证及试验报告以及其他原材料试验报告，在混凝土浇筑前需提前送至技术部，报监理等有关人员审核，无误后方可浇筑。
　　2、由于使用泵送混凝土，坍落度要求160~180mm，底板、承台、地梁混凝土初凝时间为8~10小时，终凝时间为10~12小时。
　　3、现场试验人员要经常不定量抽测混凝土的坍落度，并作好记录，如出现异常，及时通知技术部与混凝土供应商等有关人员联系、处理。
　　六、结束语：
　　本工程地下室底板大体积混凝土施工工期为2个月，期间经历深圳气温较低的季节，温度记录显示，电梯井承台实际最高温度为65℃，比理论计算值高5℃左右；出现时间为浇筑完成后60~78小时之间，与理论上3天情况比较接近。在现场施工过程中，底板采用覆盖麻袋或草袋并蓄水100mm左右进行养护。工程底板浇筑完毕已有2月有余，目前未发现底板出现裂缝的情况，效果良好。
　　注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看

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