簡(jiǎn)析高層建筑地下室大體積混凝土施工方法與控制

趙興才

摘 要:隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,高層建筑在城市建設(shè)中不斷涌現(xiàn)。其地下建筑工程的規(guī)模越來越大,大體積鋼筋混凝土工程被廣泛采用。本文對(duì)高層建筑地下室大體積混凝土施工方法與質(zhì)量控制進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞:高層建筑;大體積混凝土;質(zhì)量控制

1 大體積混凝土概述

大體積混凝土的定義為:任何現(xiàn)澆混凝土,其尺寸達(dá)到必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題,以最大限度的減少開裂影響的,即稱為大體積混凝土。在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)中,通常認(rèn)為現(xiàn)澆的連續(xù)墻式結(jié)構(gòu)、地下構(gòu)筑物及設(shè)備基礎(chǔ)等是容易由溫度收縮應(yīng)力引起裂縫的結(jié)構(gòu),通稱為“大體積混凝土結(jié)構(gòu)”。工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)中的這些結(jié)構(gòu),如果嚴(yán)格按幾何尺寸來說,不應(yīng)列為大體積混凝土,但從溫度收縮裂縫控制角度仍然稱為“大體積混凝土”。

這些結(jié)構(gòu)在普遍存在,通常具有以下特點(diǎn):(1)混凝土標(biāo)號(hào)較高,水泥用量較大,壁厚較小,收縮變形較大;(2)水化熱溫升較高,降溫散熱較快,因此收縮與降溫共同作用是引起混凝土裂縫的主要因素;(3)控制裂縫主要是靠改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、合理配筋及改進(jìn)澆筑、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等方法提高結(jié)構(gòu)的抗裂性能。(4)多為地下或半地下建筑,有防水要求;(5)結(jié)構(gòu)形式常采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu),溫差和收縮變化復(fù)雜,約束作用較大,易引起開裂。研究其施工工藝有著重要的實(shí)際意義。

2 混凝土施工澆筑前的準(zhǔn)備工作

地下室混凝土工程施工前,應(yīng)對(duì)整個(gè)施工過程在體積混凝土相關(guān)參數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行了認(rèn)真策劃,分析了影大體積混凝土施工質(zhì)量的各種因素,對(duì)所采取的技術(shù)措施進(jìn)行討論、分析,編制具體施工方案,組織管理人員學(xué)習(xí)討論,向操作人員進(jìn)行交底,施工中嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行控制。同時(shí)還要對(duì)特殊施工過程,例如人員配置、施工機(jī)械、施工方法等因素進(jìn)行認(rèn)真控制。為防止地下室大體積混凝土裂縫。根據(jù)混凝土的特性,混凝土澆筑后,水泥放出大量的水化熱積聚在混凝土體內(nèi),由于混凝土體積大不易散熱,混凝土體內(nèi)的溫度顯著升高,而混凝土表面散熱快,引起混凝土內(nèi)外溫差,在升溫階段混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,表面產(chǎn)生壓應(yīng)力?；炷馏w內(nèi)升溫后,隨著散熱,體內(nèi)溫度逐漸下降而產(chǎn)生收縮,混凝土內(nèi)部拌合水的水化和蒸發(fā)以及混凝土膠質(zhì)體的膠凝作用又促使混凝土硬化時(shí)產(chǎn)生收縮,在產(chǎn)生這兩種作用的同時(shí)混凝土又受到自身結(jié)構(gòu)和地基的約束,產(chǎn)生收縮應(yīng)力,如超過此齡期混凝土的極限抗拉強(qiáng)度,即產(chǎn)生裂縫。溫差和收縮越大,裂縫越大;溫度變化和收縮的速度越快越易開裂;地基對(duì)結(jié)構(gòu)的約束作用越大裂縫越易開裂;溫度變化梯度越大越易開裂。經(jīng)論證,確定采取如下技術(shù)措施:

(1)為了防止底板與墻板、底板與底板各個(gè)施工區(qū)段之間約束應(yīng)力的作用而引起開裂以及防止墻板施工區(qū)段上部出現(xiàn)邊緣效應(yīng)而引起上寬下窄的裂縫,在縱橫斷面的四角以及施工縫上下等薄弱部位各配Φ16@150鋼筋予以加強(qiáng),這樣處理后,容易開裂的薄弱部位含筋率增大,混凝土的極限拉伸提高,從而使結(jié)構(gòu)抗裂性得到增強(qiáng)。在構(gòu)造5.95 m厚底板中部增加2層Φ16@200的鋼筋網(wǎng),3.1m處增加一道鋼筋網(wǎng),以增加混凝土的抗裂能力。

(2)配合比的調(diào)整與材料選用。選用混凝土強(qiáng)度不低于C30,抗?jié)B強(qiáng)度不小于S8;水灰比控制在0.45以內(nèi);坍落度控制在14 cm-16cm之間;混凝土的初凝時(shí)間不少于6h;混凝土的砂率控制在35%-40%之間。在滿足混凝土質(zhì)量要求和泵送條件下,選用中低水化熱的華潤(rùn)水泥,粒徑為10 mm-30mm的花崗石碎石,選用細(xì)度模數(shù)大于2.6,含泥量不超過2%的中粗砂。并在混凝土攪拌中摻加高效減水劑、Ⅱ級(jí)粉煤灰,MD-HKB微膨脹劑。通過摻加外加劑來降低水泥水化熱峰值及推遲熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間,延緩混凝土的凝結(jié)時(shí)間,減少水泥用量,降低水化熱,減少混凝土的干縮,提高混凝土的強(qiáng)度,改善混凝土的和易性。通過多次的混凝土試配試驗(yàn),結(jié)合其他工程相近混凝土的配合比,并對(duì)配合比進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)調(diào)整,將水泥用量確定為280 kg/m3,粉煤灰的用量增加至90 kg/m3,水泥較常用的C30S8混凝土的配合比水泥用量要少20 kg/m3左右,可使混凝土7 d的絕熱溫升降低2.4℃。

(3)對(duì)于混凝土在早期由于塑性收縮變形及干燥收縮等原因而出現(xiàn)早期裂縫的現(xiàn)象,要求混凝土公司在混凝土拌合物中摻入0.7 kg/m3的杜拉纖維,這樣可以提高混凝土的早期抗拉強(qiáng)度,有效地預(yù)防早期裂縫的出現(xiàn)。

(4)混凝土入模溫度直接影響到混凝土的內(nèi)部最高溫度,混凝土一旦澆入底板,再想降低其溫度就難了,因此盡可能降低混凝土入模溫度對(duì)降低混凝土的內(nèi)部最高溫升和裂縫控制就特別重要。在工程施工過程中經(jīng)過科學(xué)論證和理論計(jì)算,要求混凝土公司在攪拌混凝土?xí)r加入40 kg/m3冰,通過加冰后的吸熱作用,混凝土拌合物出機(jī)溫度可下降7.3℃,使混凝土最終內(nèi)外溫差減小,避免內(nèi)外溫差過大而形成溫差裂縫。同時(shí)在泵機(jī)位置搭設(shè)遮陽棚、泵送管道上鋪設(shè)濕麻袋并持續(xù)保持濕潤(rùn)等措施,基本保證了混凝土的入模溫度在25℃以下。

3 施工中的質(zhì)量控制

在施工方案和技術(shù)實(shí)施上采取以下措施控制。(l)混凝土由現(xiàn)場(chǎng)攪拌,采用塔吊吊運(yùn)混凝土4.5m3/h左右。(2)因?yàn)槭┕ぴ诟＝ㄊ〉脑绱杭竟?jié),室外氣溫較低,有利于降低人模溫度,減少混凝土內(nèi)、外溫差,防止裂縫。(3)在底板底部防水層之上鋪一層油氈作為混凝土底板和防水層的隔離層,減少底板底的外約束力,降低底板內(nèi)應(yīng)力,以防止裂縫。(4)根據(jù)流態(tài)大體積混凝土的特點(diǎn),采用“分段定點(diǎn),一個(gè)坡度,薄層澆筑,循序推進(jìn),一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法,能較好地適應(yīng)流態(tài)混凝土的施工工藝,從而提高施工效率,簡(jiǎn)化混凝土的泌水處理,保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時(shí)間。由于大體積泵送混凝土表面水泥泥漿較厚,故澆筑結(jié)束后須在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍,打磨壓實(shí),以閉合混凝土的收水裂縫。(5)防水混凝土澆筑二次振搗。該工程所有混凝土澆筑全部采用二次振搗。當(dāng)混凝土人模經(jīng)過第1次振搗,待其坍落度消失并開始初凝時(shí),再進(jìn)行第2次振搗。若慢慢拔出振搗棒混凝土能夠均勻閉合,而不會(huì)留下孔洞,此時(shí)進(jìn)行二次振搗最為合適?？紤]到春季施工水分損失較慢,經(jīng)試驗(yàn)這一時(shí)間定在第1次振搗后3h。(6)在澆筑上層混凝土?xí)r,采用兩次抹壓,保證了混凝土表面沒有開裂。(7)采用塑料布薄膜和草墊進(jìn)行保溫、保濕,防止混凝土表面熱量和水分的散失,避免表面溫度低而加大混凝土內(nèi)外溫差,保證混凝土水化條件,加速混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng),提高混凝土自身抗裂強(qiáng)度。(8)加強(qiáng)原材料的檢驗(yàn)、試驗(yàn)工作。施工中嚴(yán)格按照方案交底的要求指導(dǎo)施工,明確分工,責(zé)任到人。加強(qiáng)計(jì)量監(jiān)測(cè),定時(shí)檢查并做好詳細(xì)記錄,認(rèn)真對(duì)待澆筑過程中可能出現(xiàn)的裂縫,并采取措施加以杜絕。(9)合理組織勞動(dòng)力及機(jī)械設(shè)備,施工人員分兩大班,每班交接班工作提前30min完成,人不到崗不準(zhǔn)換班,并明確交接班注意事項(xiàng),以免交接班過程帶來質(zhì)量隱患。

4 地下室底板混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù):混凝土澆筑完畢,待混凝土初凝達(dá)到一定強(qiáng)度后,及時(shí)派人進(jìn)行淋水養(yǎng)護(hù),保持混凝土表面濕潤(rùn)。

根據(jù)情況隨時(shí)調(diào)整混凝土養(yǎng)護(hù)方法,混凝土表面覆蓋塑料薄膜,并覆蓋麻袋一層養(yǎng)護(hù)。如局部有干白現(xiàn)象噴淋濕潤(rùn)后再覆蓋塑料薄膜和麻袋,控制混凝土內(nèi)外溫差不大于 25℃。養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)為底板與外墻交接處和有承臺(tái)的底板處,此兩處的混凝土厚度特別大,與底板容易形成較大的溫差而引起混凝土裂縫,因此要覆蓋嚴(yán)密。

在混凝土澆筑后 12～48h 期間混凝土水化熱達(dá)到峰值,地下室底板混凝土內(nèi)部溫度高達(dá) 70℃。我們的做法是適當(dāng)減少澆水次數(shù),以保持混凝土表面濕潤(rùn)為準(zhǔn),并覆蓋雙層麻袋保溫,并派專人每 3h 檢查一次溫度,以此決定澆水的時(shí)間和保溫的應(yīng)對(duì)措施。

參考文獻(xiàn)

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