實例分析建筑基礎大體積混凝土施工技術

鐘魁本

摘要：本文通過對工程實例,主要從溫度應力控制、水平施工縫和豎向后澆帶的處理、混凝土輸送過程中離析和坍落度的控制等,采用冷卻水管的方法解決了復雜的大體積混凝土的溫控問題,有效地降低了成本,提高了效率。

關鍵詞：實例分析；大體積混凝土；施工技術

中圖分類號：TV544+.91文獻標識碼： A

1 工程簡介

該建筑物地下2層,裙房3層,主樓30層組成。總建筑面積為51195.2m2,其中:地下室2層暫時為人防工程,平時地下2層為車庫、設備用房,地下室1層為停車庫。1、3層為商業用房,4、5層為寫字樓,6層11層為賓館,12層30層為住宅樓,31層為電梯機房,32層為水箱間,11與12層之間有一個轉換層,建筑總高度為108.9m。

1.1 建筑物結構特點

本工程結構形式框剪結構,基礎為筏板基礎。工程設防:(1)人防地下室:人民防空設防級:六級。(2)抗震:抗震設防烈度為八度。(3)防火:耐火等級為三類一級。(4)防水:地下室防水為二級,屋面防水二級。

1.2 材料要求

混凝土強度等級:基礎墊層C15,基礎筏板C45P12,地下室側壁C50P12,蓄水池C35P12,地下室1-2層,地上1-8層柱子、剪力墻C50,9-16層柱子、剪力墻C45,17-25層柱子、剪力墻C50,26-31層剪力墻C35,塔樓C30,樓梯、構造柱C30;各樓層梁、板均比同樓層柱子強度降低兩級。

2 基礎大體積混凝土施工技術

2.1 基礎工程概況

工程基礎為天然地基滿堂筏板,四周基礎埋深-11.03m,中心筒體部位基礎設計埋深-11.65m。基礎底板為菱形,東西長70.50m,南北寬47.40m,厚度為1.80m和2.40m二種,混凝土體積約5500m3。混凝土為C45P12防水混凝土。

2.2 基礎大體積混凝土溫度應力控制難點

本工程是具有一系列大體積混凝土的施工難題:如溫度應力控制、水平施工縫和豎向后澆帶的處理、混凝土輸送過程中離析和坍落度的控制等。

2.2.1 基礎混凝土配筋率低,抗拉強度低,裂縫對拉應力敏感,相對溫度控制、應力控制尤為重要,須將溫度應力控制在較小的范圍。在產生拉應力的部位須采取措施,加強養護,嚴格控制拉應力低于混凝土相應齡期的抗拉強度。

2.2.2 由于施工要求盡量不采用冷卻水管,為此應相應減小澆筑層的厚度,降低混凝土內部溫度峰值。澆筑層厚度的減小會相應增加水平施工縫層數,因此應優化大體積混凝土分層和分塊施工方案。

2.2.3 本工程基坑深,混凝土塊體厚度大,澆筑底層混凝土離析和坍落度較難控制,因此應采取合理的混凝土配合比和輸送方案減小單方混凝土水泥漿量,降低坍落度,防止混凝土離析。

2.3 基礎大體積混凝土配合比的選用

混凝土配合比。對于大體積混凝土,水泥水化產生的水化熱會引起溫度上升,若不同部位混凝土溫差過大,溫度應力超過混凝土的抗拉強度,會導致混凝土的開裂。大體積混凝土的溫控措施應全面考慮,合理的配合比設計是非常重要的環節。基礎大體積混凝土配合比設計中主要考慮降低水化熱,減小混凝土的絕熱溫升。本工程采用的配合比主要從五個方面考慮。

2.3.1 在保證強度和耐久性的同時盡量降低單位水泥用量,水泥用量與大體積混凝土的最高升溫有直接關系,降低水泥用量是最有效的溫控措施。

2.3.2 選用對大體積混凝土溫度控制最有利的外加劑NF型緩凝高效減水劑。緩凝型外加劑能有效延緩水化熱的釋放時間,降低水化熱放熱峰值,使混凝土水化熱釋放比較平緩,避免中心部位混凝土溫度急劇上升而導致溫差增大。用NF型配制的C45P12混凝土的絕熱溫升延緩,對大體積混凝土溫度的均勻性有利。

2.3.3 摻粉煤灰。粉煤灰可以使混凝土水化熱在一定程度上延緩釋放,對于大體積混凝土的溫控極為有利;還可以增加混凝土的后期強度,使混凝土的強度保證率提高;另外摻加粉煤灰可以改善混凝土的施工性能。

2.3.4 改善混凝土的體積穩定性,提高混凝土的抗裂性能。保證一定的粗骨料含量可以有效地改善混凝土的抗裂能力,在滿足強度和施工性的前提下,采用盡量低的砂率。

2.3.5 選用對溫控有利的原材料。考慮以上各種因素,對基礎混凝土配合比進行了初步設計。確定的原材料類型如下:42.5級普通水泥;Ⅱ級粉煤灰;中砂,MX=2.5,級配合格;碎石粒徑為5-31.5,級配合格,針片狀含量、含泥量合格;緩凝高效減水劑NF,膨脹劑采用HPE低堿型混凝土膨脹劑。混凝土配合比經試配后作了適當調整。

2.4 基礎大體積混凝土施工技術

2.4.1 基礎大體積混凝土分塊施工,并埋設冷卻水管是否采用冷卻水管,對厚度影響很大,采用冷卻水管,可降低混凝土內部溫度峰值,延緩升溫速度。根據本工程特點,基礎底板C45P12混凝土厚度1.8m,局部厚度2.4m,整塊混凝土體積5500m3,經過熱工計算若要將其溫度降低10℃,則需要用水300t,要在50小時內完成降溫,設計移流量應該為15L/S。應將整個降溫系統分為2個區域進行。地下水直接排入下水道。為了保證有良好的降溫效果,保證降溫在混凝土內部平穩進行,不出現大的溫度不均勻現象,我們采用De20管徑的PEX交聯管做為降溫支管,PEX交聯管可以滿足熱工計算要求。管路系統我們分為2個系統,每個系統由一臺泵和分水器以及降溫支管組成。2個系統共用一個備用泵,和一個水箱(矩形鋼板水箱),泵的揚程為H=40m、流量=30t/h、N=7.5kw。對于周邊死角部位,降溫階段加強保溫養護,延緩降溫速度,同樣能達到冷卻水管作用,且可免去冷卻水管的施工費用和冷卻水調溫的繁瑣施工程序。埋設冷卻水管的方法是在基礎底板上、下約中間部位,具體為距底板面800mm,距頂面1000mm中間布置冷卻水管,綜合考慮,在混凝土澆注24h后,立即開始循環水降溫,使混凝土中心最高溫度控制在40℃左右,確保混凝土在每一個斷面上溫差小于20℃～25℃。

2.4.2 混凝土輸送。由于基坑深達11.65m,縱向凈長70.5m,根據本工程自身特點,考慮多種因素,基礎大體積、采用泵送混凝土,首先優化配合比,摻入減水劑、保證混凝土出機和入倉時的質量要求。試驗人員根據砂石的含水情況及時對施工配合比作相應調整,混凝土的拌制時間控制為60秒,試驗人員對混凝土坍落度和和拌合溫度必須嚴格控制。泵送現場實測混凝土坍落并保持在160mm～180mm之間;澆筑溫度在16.7℃～18.6℃之間,混凝土工作性能良好。

2.4.3 混凝土澆筑。混凝土采用斜面分層法澆筑,每層的厚度不超過600,斜面坡度為混凝土振搗時自然流淌形成的坡度。混凝土的澆筑應連續進行、間歇時間盡量縮短,并不超過混凝土的初凝時間,次層混凝土應在前層混凝土初凝前澆筑完成。

2.4.4 混凝土振搗。采用插入式振動棒振搗混凝土。根據混凝土泵送時自然流淌和振搗時形成的坡度分前、中、后三段布置振動棒,前面為泵管出料口布置1臺,中間布置1臺,后面為坡腳處布置2臺。振動棒作業時,要使振動棒自然沉入混凝土,且插入到下層尚未初凝的混凝土中5.0cm,以使上下層相互結合。注意將振動棒上下抽動5.0cm,以保證混凝土均勻密實。

參考文獻：

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