大體積混凝土施工方法

葛　軍（中交第四公路工程局有限公司，北京　100125）

大體積混凝土施工方法

葛軍
（中交第四公路工程局有限公司，北京100125）

大體積混凝土，結(jié)構(gòu)厚實，混凝土量大。工程條件復(fù)雜，施工技術(shù)要求高，水泥水化熱較大，預(yù)計超過25度易使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生溫度變形，大體積混凝土除了最小斷面和內(nèi)外，溫度有一定的規(guī)定外，對平面尺寸也有一定限制。

大體積混凝土；水化熱；裂縫

一、工程概況

本例工程YQ1：高14.21（11.56）m×總長度32.4m×1m；YQ2：高14.21（11.56）m×總長度40.1m×1m。YQ1厚1.2m，每隔3m一道600mm厚、500mm寬的暗柱；YQ2 厚1.0m，每隔3m一道600mm厚、300mm寬的暗柱。

1 施工準(zhǔn)備工作

大體積混凝土的施工技術(shù)要求比較高，特別在施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫。因此需要從材料選擇上、技術(shù)措施等有關(guān)環(huán)節(jié)做好充分的準(zhǔn)備工作，才能保證基礎(chǔ)底板大體積混凝土順利施工。

（1）材料選擇

（a）水泥：采用水化熱比較低的礦渣硅酸鹽水泥，標(biāo)號為42.5，通過摻加合適的外加劑可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗?jié)B能力。

（b）粗骨料：采用碎石，粒徑5mm-25mm，含泥量不大于1%。

（c）細(xì)骨料：采用中砂，山砂（45%）+人工砂 （55%），平均粒徑大于0.5mm，含泥量不大于5%。

（d）粉煤灰：采用礦渣硅酸鹽水泥拌制大體積粉煤灰混凝土?xí)r，其粉煤灰取代水泥的最大限量為25%。

（2）混凝土配合比

（a）混凝土采用由住宅六公司攪拌站供應(yīng)的商品混凝土，因此要求混凝土攪拌站根據(jù)現(xiàn)場提出的技術(shù)要求，提前做好混凝土試配。

（b）混凝土配合比應(yīng)提高試配確定。按照國家現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》、《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》及《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中的有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計。

圖1　測溫孔布置示意圖

（c）粉煤灰采用外摻法時僅在砂料中扣除同體積的砂量。另外應(yīng)考慮到水泥的供應(yīng)情況，以滿足施工的要求。

2 大體積混凝土溫度計算

（1）最大絕熱溫升（二式取其一）

（a）Th=（mc+K·F）Q/c·ρ= （307+0.25×171）×375/0.97×2400= 56.34℃

（b）Th=mc·Q/c·ρ（1-e-mt）=307× 375/0.97×2400×（1-2.718-0.34×28）=49.46℃

取Th=56.34℃。

式中：Th—混凝土最大絕熱溫升（℃）；mc—混凝土中水泥（包括膨脹劑）用量（307kg/m3）；F—混凝土活性摻合料用量（171kg/m3）；K—摻合料折減系數(shù)。粉煤灰取0.25-0.30；Q—水泥28d水化熱（375kJ/kg）；c—混凝土比熱、取0.97[kJ/（kg·K）]；ρ—混凝土密度、取2400（kg/m3）；e—為常數(shù)，取2.718；t—混凝土的齡期（28d）；m—系數(shù)，隨澆筑溫度改變。取0.34。

（2）混凝土中心計算溫度

T1（t）=Tj+Th·ξ（t）=15+56.34 × 0.36=35.28℃

式中：T1（t）—t齡期混凝土中心計算溫度（℃）；Tj—混凝土澆筑溫度（15℃）；ξ（t）—t齡期混凝土降溫系數(shù)。取0.36。

（3）混凝土表層（表面下50mm～100mm處）溫度

（a）保溫材料厚度（防火草簾）

δ=0.5h·λx（T2-Tq）kb/λ （Tmax-T2）

=0.5×1.2×0.14×15×2/2.33×20

=0.054m

取雙層防火草簾下鋪塑料布，總厚度為0.07 m。

式中：δ—保溫材料厚度（m）；λx—所選保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)[0.14W/（m·k）；T2=混凝土表面溫度（℃）；Tq=施工期大氣平均溫度（℃）；λ—混凝土導(dǎo)熱系數(shù)，取2.33W/（m·k）；Tmax—計算得混凝土最高溫度（℃）。計算時可取T2-Tq=15～20℃；Tmax- T2=20～25℃；kb—傳熱系數(shù)修正值，取1.3～2.0。

（b）混凝土表面模板及保溫層的傳熱系數(shù)

β=1/[Σδi/λi+1/βq]=1/ [0.035/0.14+0.035/0.14）+1/23]=1.84 W/（m2·k）

式中：β—混凝土表面模板及保溫層等的傳熱系數(shù)[W/（m2·k）]；δi—各種保溫材料厚度（m）；λi—各保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)[W/（m·k）]；βq—空氣層的傳熱系數(shù)，取23[W/（m2·k）]。

（c）混凝土虛厚度

h′=k·λ/β=（2/3）×2.33/1.84= 0.84m

式中： h′—混凝土虛厚度（m）；K—折減系數(shù)，取2/3；λ—混凝土導(dǎo)熱系數(shù)，取2.33[W/（m·k）]。

（d）混凝土計算厚度

H= h+ 2h′=1.2+2×0.84=2.88 m

式中： H—混凝土計算厚度（m）；h—混凝土實際厚度（m）。

（e）混凝土表層溫度

T2（t）=Tq+4·h′（H- h′）[ T1 （t）- Tq]/H2=15+4×0.84×（2.88-0.84）×[35.28-15]/2.882=31.76℃

式中：T2（t）—混凝土表面溫度（℃）；Tq—施工期大氣平均溫度（℃）；h′—混凝土虛厚度（m）；T1（t）— 混凝土中心溫度（℃）。

（4）混凝土內(nèi)平均溫度

Tm（t）=[T1（t）+ T2（t）]/2= （35.28+28.78）/2=32.03℃

對基礎(chǔ)底板混凝土進(jìn)行溫度檢測；基礎(chǔ)底板混凝土中部中心點的溫升高峰值，該溫升值一般略小于絕熱溫升值。一般在混凝土澆筑后3d左右產(chǎn)生，以后趨于穩(wěn)定不在升溫，并且開始逐步降溫。對大體積混凝土養(yǎng)護(hù)，根據(jù)氣候條件采取控溫措施，并按需要測定澆筑后的混凝土表面和內(nèi)部溫度，將溫差控制在設(shè)計要求的范圍內(nèi)；當(dāng)設(shè)計無具體，要求時，溫差不宜超過25度；本工程設(shè)計無具體要求，即按規(guī)范執(zhí)行。表面溫度的控制可采取調(diào)整保溫層的厚度。

3 大體積混凝土澆筑

（1）施工段的劃分及澆筑順序

由于基礎(chǔ)底板尺寸不大，底板厚度均為800mm，因此基礎(chǔ)底板為一個自然施工段?；炷恋臐仓樞蛴葾f至Gf軸方向從1f到16f軸向后澆灌?；A(chǔ)底板外側(cè)四周砌筑240厚磚墻，然后水泥砂漿找平層，采用逆作SBS卷材防水，在SBS卷材防水層上抹1：3水泥砂漿3d后作外側(cè)模板?；A(chǔ)底板上的預(yù)留基坑、積水坑部位采用組合鋼模板支模，不合模數(shù)的部位采用木模板支模。地下室墻體按長方向均勻分為兩段，反力臺作為一段，澆筑順序同底板，±0.00以上反力墻分為一段。

（2）混凝土澆筑

（a）混凝土采用商品混凝土，用混凝土運(yùn)輸車運(yùn)到現(xiàn)場，采用1臺混凝土輸送泵送筑。

（b）混凝土澆筑時板應(yīng)采用“一個坡度、循序推進(jìn)、一次到頂”的澆筑工藝。澆筑時先在一個部位進(jìn)行，直至達(dá)到設(shè)計標(biāo)高，混凝土形成扇形向前流動，然后在其坡面上連續(xù)澆筑，循序推進(jìn)。

（c）混凝土澆筑時在泵車的出灰口處配置3至4臺振搗器，因為混凝土的坍落度比較大，在0.8m厚的底板內(nèi)可斜向流淌0.6m遠(yuǎn)左右，2臺振搗器主要負(fù)責(zé)下部斜坡流淌處振搗密實，另外1至2臺振搗器主要負(fù)責(zé)頂部混凝土振搗。

（d）由于混凝土坍落度比較大，會在表面鋼筋下部產(chǎn)生水分，或在表層鋼筋上部的混凝土產(chǎn)生細(xì)小裂縫。為了防止出現(xiàn)這種裂縫，在混凝土初凝前和混凝土預(yù)沉后采取二次抹面壓實措施。

（3）混凝土測溫

（a）基礎(chǔ)底板混凝土澆筑時應(yīng)設(shè)專人配合預(yù)埋測溫管。測溫管的長度分為兩種規(guī)格，測溫點布置如圖1所示。測溫管與鋼筋綁扎牢固，以免位移或損壞。在管的上段用膠帶做上標(biāo)記，便于區(qū)分深度。測溫管用塑料帶罩好，綁扎牢固，不準(zhǔn)將測溫端頭受潮。測溫管位置用保護(hù)木框作為標(biāo)志，便于保溫后查找。

（b）配備專職測溫人員，按兩班考慮。對測溫人員要進(jìn)行培訓(xùn)和技術(shù)交底。測溫人員要認(rèn)真負(fù)責(zé)，按時按孔測溫，不得遺漏或弄虛作假。測溫記錄要填寫清楚、整潔，換班時要進(jìn)行交底。

（c）測溫工作應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，每4h測一次，持續(xù)測溫及混凝土強(qiáng)度達(dá)到時間、強(qiáng)度，并經(jīng)技術(shù)部門同意后方可停止測溫。

（4）混凝土養(yǎng)護(hù)

試驗臺底板、頂板、反力墻中預(yù)埋的鋼套管在一定程度上起到了降低大體積混凝土所產(chǎn)生的水化熱的作用，可減少混凝土裂縫的產(chǎn)生。另外還要采取以下措施來控制大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生：

（a）混凝土澆灌采用分層方法：澆筑過程中嚴(yán)格控制分層厚度不超過0.45m。澆筑時，應(yīng)以手電筒注意觀察振動棒周圍的混凝土氣泡情形，保證混凝土密實度，防止鋼筋下及鋼筋間發(fā)生孔洞。

（b）加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)：試驗臺混凝土施工時為九月份，室外溫度約為20度左右，而混凝土中心溫度約為50度左右，因此針對不同部位的混凝土采取不同的養(yǎng)護(hù)方法。試驗臺底板采取蓄水養(yǎng)護(hù)的方法；因試驗臺頂板上有大量貫通的鋼套管，故采取混凝土表面鋪塑料薄膜保水，覆蓋兩層草簾保溫的養(yǎng)護(hù)方法。

（c）柱、墻插筋部位是保溫的難點，要特別注意蓋嚴(yán)，防止造成溫差較大或受凍。

[1]李春梅.大體積混凝土施工裂縫控制方法[J].貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2003，32（03）：93-96.

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