基礎底板大體積混凝土冬季施工質量控制

謝洪剛

1 工程概況

1.1 設計概況

新疆石河子恒河酒店工程是五星級高級旅游酒店,建筑總面積為54438 m2,地下1層,地上 24層,建筑總高度為 99.8m,為框架—剪力墻結構。主樓基礎為有梁筏板基礎,核心筒底板厚度為1.0m,基礎梁高為2.4m,底板其余部位厚度為0.5m,混凝土強度等級為C40,抗滲等級S6,中間設有后澆帶,基礎混凝土澆筑量為2400m3。

1.2 施工難點

1)主樓地下室的功能為:桑拿間、洗衣房、設備間、消防水池等,設計上考慮功能、排水等需要,使基礎頂面標高變化很大,-9.1m,-8.6m,-7.8m,-6.5m,-5.7m,每一跨高低錯臺,相鄰跨高度最大相差3.4m,斜面支模和混凝土施工困難。

2)主樓筏板基礎鋼筋、模板在2009年11月15日基本結束,11月7日開始下雨夾雪,11月9日氣溫驟降至-5℃～-10℃間,一周內多次下小到中雪。鋼筋表面未能及時采取覆蓋措施,現場采取抽水、清雪、敲冰等措施,但基礎鋼筋底部仍結冰10mm～20mm未能清除。根據氣象預報11月25日將有強降雪、降溫過程。

主樓筏板基礎是大體積防水混凝土底板,不允許出現溫度收縮裂縫。因此對混凝土的施工組織、澆筑、養護等要求較高,而在冬期進行大體積基礎混凝土的施工,給混凝土施工提供了一些有利條件的同時,也給混凝土施工帶來了一些困難。

2 原材料和配合比的控制

2.1 原材料選擇

水泥用42.5級普通硅酸鹽水泥(新疆天業水泥廠),粗骨料采用碎石(瑪河),粒徑 5 mm～20mm,含泥量為 0.2%＜1%,細骨料采用中砂(瑪河),含泥量為2.2%＜3%,摻加一級粉煤灰(華翔)、高效減水劑 FDN-1(榮升)和早強防凍劑WRUNF-1(榮升)。普通硅酸鹽水泥水化熱反應早,早期強度提高快。使用高效減水劑減少用水量,放慢水泥的水化熱釋放速度,提高混凝土早期強度,減少混凝土后期強度損失。摻用適量的粉煤灰起到降低水泥用量,改善混凝土和易性,降低混凝土水化熱的作用。考慮氣溫變化,混凝土中摻加早強防凍劑按-15℃設計配制,占水泥用量的10%,能起到緩凍早強的作用。

2.2 配合比確定

選用混凝土坍落度為150mm,從而減少混凝土在澆筑過程中的泌水量,緩凝時間大于4 h,水灰比 W/C=0.43,經過混凝土攪拌站試驗室多次試配,采用配合比為:水∶水泥∶砂子∶石子∶粉煤灰∶減水劑∶早強防凍劑=189∶435∶629∶1117∶90∶4.4∶44。本工程采用復合早強劑與蓄熱法綜合使用,大氣環境溫度為-5℃～-10℃,要求商品混凝土攪拌站要確保施工現場混凝土出泵溫度為14℃～16℃,入模溫度大于12℃。

3 混凝土施工過程控制

1)清理基礎內鋼筋底部的冰雪。根據現場情況,經過論證后采用液化汽噴槍烤化冰的方案,工人20人,兩班輪流,噴槍10個,從東往西并列進行,抽水泵一臺,放在基礎最低標高處,及時抽取融化的雪水。當基礎內冰雪融化完成一跨后,再開始澆筑混凝土,前后相距5 m～7m。要嚴格控制好融冰速度和混凝土澆筑速度,避免混凝土流淌過長。如果烤冰面積過大,由于環境氣溫低(特別是夜晚),融化的雪水很快在基礎底部又凝成冰。噴槍距基礎鋼筋約10cm,來回循環烘烤,每處持續時間10s～15 s,不能長時間集中一處烘烤鋼筋,避免溫度過高損傷鋼筋。基礎底部的冰雪全部按要求融化處理完。2)混凝土澆筑和振搗。a.采用兩臺汽車泵,根據計算以及現場融冰情況,平均每臺汽車泵平均混凝土澆筑量為20m3/h,采取從東往西、由低到高、斜面分層、自然流淌、一次到頂的方法進行,每層厚度約為500mm,混凝土上下層覆蓋的時間間隔小于2 h。檢查每罐混凝土入模溫度,其溫度在12℃～15℃之間;對每罐混凝土的坍落度均進行檢查,實測值在140mm～170mm之間;高低跨處,水平面混凝土施工完畢后再進行斜面混凝土施工,尤其是高低差為3.4 m的斜面,要嚴格控制好混凝土坍落度、分層澆筑和振搗,避免脹模和混凝土從斜面下部流淌出來。b.混凝土振搗:兩條作業帶各配備 4臺直徑50mm插入式振搗器,先振搗出料口處混凝土形成自然流淌坡度,然后自下而上全面振搗,快插慢拔;每層振搗時,上下層振搗搭接 50mm～100mm,每點振搗 15 s～30s左右,嚴格控制移動時間、移動間距和插入深度。在保證混凝土接槎的同時,減緩混凝土的澆筑速度,以利于混凝土的散熱。c.混凝土表面處理:混凝土振搗密實后,初步按標高用長刮尺刮平,用木槎板進行抹壓搓平。由于混凝土坍落度控制較好,混凝土澆筑過程中未出現較明顯的泌水,僅在游泳池(地下室最低標高)積水坑內積有上部淌下的雪水,全部用抽水泵和人工將水排除。d.混凝土養護和保溫:混凝土終凝后及時進行覆蓋保溫,非核心筒基礎采取一層塑料薄膜和上面一層毛氈;核心筒基礎采用蓄水養護,一層塑料薄膜覆蓋,在四周砌筑120mm厚擋墻,高度200mm,蓄水深度100mm,7 d后將水排出,覆蓋一層毛氈,混凝土表面無外露。

4 混凝土監測

4.1 混凝土的測溫控制

1)測溫孔設置:距基礎底板邊2 m開始設置,每隔10m設1個測溫點,采用在混凝土澆筑時埋設兩根Dg20鋼管設置,將鋼管底口封堵,測溫孔深度分別在距基礎混凝土面約0.1 m和0.6 m(核心筒區)、0.3 m(非核心筒區)。2)量測頻率:在混凝土澆筑后3 d內,每隔2 h測溫1次,第 4天～第 7天,每隔4 h測溫1次。3)量測結果:混凝土澆筑后的1 d左右,溫度增長明顯,2 d后混凝土內部溫度最高,達到40℃～45℃,混凝土表面溫度達到16℃～22℃,隨后內外部溫度緩慢下降,內外溫差控制在25℃以內,避免了混凝土溫度收縮裂縫。

4.2 混凝土的試驗

主樓筏板基礎混凝土11月19日～21日澆筑完畢,11月26日下雪降溫至-15℃左右,11月24日混凝土同條件試塊4 d強度達到設計強度的79%,大于混凝土受凍臨界強度;混凝土標準養護試塊留置組數按每200m3留置一組,28 d標養試塊強度均達到設計強度;混凝土抗滲試塊留置組數按每500m3留置一組,抗水壓力試驗結果滿足要求;混凝土同條件試塊28 d強度符合要求。

5 結語

1)冬季進行大體積混凝土施工受氣候環境制約很大,由于氣候近年來變化頻繁,參照當地歷年冬季氣溫和降雪情況作為施工環境的依據之一,出現誤差時給冬季混凝土施工部署造成很大不利影響。是否進行冬季施工,如何采取最佳冬季施工方案,必須從工期、造價、質量三個方面進行統一考慮。2)主樓筏板基礎混凝土的早期強度遠大于受凍臨界強度,混凝土未發生早期受凍現象。根據地勘報告,本工程地質條件良好,地下水位在30m以下,地面黃土層深度平均為1.8m,-2.5 m以下均為戈壁層,基礎在原狀戈壁層上,基坑四周排水設施完好。因此基礎混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜和一層毛氈,作為越冬防護措施。混凝土外觀檢查結果:混凝土表面密實、平整,表層未發現起皮、疏松等現象,整個基礎混凝土均未出現裂縫。3)混凝土供應商是保證大體積混凝土冬季施工能否順利進行的重要條件之一。本工程選擇的是石河子地區最有實力的商品混凝土攪拌站,事先進行了詳細技術交底和周密部署,但在混凝土施工過程中出現了不利的方面:本工程的施工方案擬定混凝土入模溫度在12℃以上,在晚上澆筑過程中攪拌站廠從外部調運了2輛混凝土運輸車輛未做保溫,導致混凝土入模溫度在11℃;攪拌站在11月20日上午9點～10點之間內部交接班,混凝土不能按預定速度供應,滯后1 h進場,混凝土在初凝前澆筑完。上述都對混凝土施工質量控制造成不利影響,混凝土供應商應提高混凝土質量的保證度。

本工程從原材料選擇、混凝土配合比的控制、混凝土澆筑和振搗、養護、保溫等方面進行全過程的質量控制,有效的控制了混凝土收縮裂縫的產生,避免混凝土遭受凍害。

[1]GB 50204-2002,混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].

[2]GB 50119-2003,混凝土外加劑應用技術規范[S].