大體積混凝土薄層澆筑技術(shù)

1、大體積混凝土薄層澆筑技術(shù)薄層澆筑是大體積混凝土常用的施工方法之一，也是一項(xiàng)有效的溫度控制措施。其優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，溫控費(fèi)用低。但當(dāng)基巖（或老混凝土）剛度較大時(shí)，基礎(chǔ)混凝土薄塊的自由變形往往受到很大約束，在降溫期易發(fā)生貫穿裂縫；且由于其散熱面積大、降溫快，施工期間易產(chǎn)生較大的內(nèi)外溫差，如保護(hù)不當(dāng)，將會(huì)使表面裂縫增多，甚至成為貫穿裂縫的誘發(fā)因素。因此，探討薄層澆筑適宜的施工方法和溫控措施，特別是在使用常規(guī)材料、不采取加冰降溫等措施的條件下正常施工，仍是一項(xiàng)重要課題?，F(xiàn)通過(guò)合川水電站主廠房大體積混凝土基礎(chǔ)薄層澆筑的實(shí)踐，介紹其 溫控技術(shù)和施工方法。第1章 工程概況主廠房?jī)魧?7m ,包括

2、副廠房及進(jìn)出水口構(gòu)筑物，基坑開(kāi)挖面積為70m x48m ,最大挖深 21.5m ，基底為整體泥、頁(yè)巖互層，飽和抗壓強(qiáng)度6.637.8mpa ，巖基開(kāi)挖后用c15素混凝土封底，平均厚度35cm?；A(chǔ)底板厚47m ,混凝土量約2萬(wàn)m3。當(dāng) 地一般年份最高月平均氣溫28.6 ，年平均氣溫18.1 ?；A(chǔ)混凝土于 3月中旬開(kāi)始澆筑，同年5月澆完并陸續(xù)施工上部結(jié)構(gòu)。澆筑時(shí)段平均氣溫約17.4 。混凝土施工技術(shù)要求：r60、c20混凝土，水泥用量不大于260kg/m3 ,強(qiáng)度保 證率90%,極限拉伸值不低于0.85x10-4 ,施工時(shí)段混凝土最高溫度須控制在3844 之間。第2章 溫度、應(yīng)力計(jì)算及抗裂分析

3、大體積混凝土薄層澆筑時(shí)，其分層厚度、分塊方法和允許間歇時(shí)間的確定，是施工和溫控方案的主要內(nèi)容。它既取決于澆筑時(shí)段氣溫、溫控手段及施工能力，又對(duì)工 程造價(jià)、工期有很大影響。因此，須進(jìn)行必要的溫度、應(yīng)力計(jì)算和抗裂分析。第1節(jié)最高水化熱平均溫升t r計(jì)算t ri =g i 90（3-5-1 ）式中g(shù) i澆筑間歇為i （d）時(shí)，混凝土表面散熱系數(shù)，澆筑塊不同層厚、不 同間歇時(shí)間的g值見(jiàn)表3-5-1 ;90 水泥水化熱絕熱溫升（c）80=qw/cp , q為單位水泥用量（kg/m3）取260; w為水泥最終水化熱（kj/kg）,取334.9 （28d）; c為混凝土的比熱（ kj/kg . ）取1.00

4、5 ; p為混凝土質(zhì)量密度（kg/m3 ）,取2450 ;據(jù)此算得90 =35.3 6。第2節(jié)基礎(chǔ)允許溫差at及抗裂計(jì)算基礎(chǔ)允許溫差是指基礎(chǔ)約束范圍內(nèi)混凝土最高溫度與穩(wěn)定溫度之差，也是實(shí)施薄層澆筑的重要參數(shù)。眾所周知，關(guān)于基礎(chǔ)約束范圍，薄層澆筑時(shí)明顯區(qū)別于具有多個(gè)自由表面的柱狀結(jié)構(gòu)。因?yàn)榛A(chǔ)工程屬于直接澆筑在基巖或老混凝土上的薄板，按照單獨(dú)澆筑塊溫度應(yīng)力理論，當(dāng)澆筑塊的高長(zhǎng)比（ h/l ） ，小于 0.125 時(shí)，不僅底部基礎(chǔ)約束系數(shù)顯著增大，且整個(gè)截面都處于強(qiáng)約束狀態(tài)（圖 3-5-1 ） ，尤其是降溫收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力沿截面高度分布也比較均勻，發(fā)生貫穿裂縫的可能性較大。可求得at =t p +

5、t r-t f< (1- q ? p/ (r p r a)式中 t p 混凝土澆筑溫度 （） ， 在骨料不采取預(yù)冷措施時(shí)， 可取澆筑時(shí)段平 均氣溫加5 計(jì)算，t p =17.4 十5=22.4 ；t f 混凝土穩(wěn)定溫度，代表結(jié)構(gòu)所處環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的溫度變化平均值，本工程施工期較長(zhǎng)，近似用年平均氣溫代替， t f =18.1 ；r p混凝土松弛系數(shù)，取0.5;r 基礎(chǔ)約束系數(shù)，取0.8 ；以一一混凝土泊松比，取1/6 ;a混凝土線膨脹系數(shù)，取10-6 ；? p混凝土極限拉伸值0.85x10-4.將以上數(shù)據(jù)代入（3-5-2 ）式：at =t p +t r-t f<17.718 c（ 3-

6、5-3 ）利用（ 3-5-3 ）式及表 3-5-l 數(shù)據(jù)，可求得不同層厚、不同間歇的澆筑溫度tp ，或在澆筑溫度己定時(shí)求得混凝土最高允許平均溫度。如按間歇5d ，層厚 1.0m 時(shí)，t p = at- t r + t f =18-15.9+18.1=20.2 c;或當(dāng)澆筑溫度為 25 c、分層厚 1.0m ,t p = at- t r + t f =18-25+l8.1=11.1 c,再由表 3-5-1 查得間歇時(shí)間應(yīng)為 7d 等。如澆筑時(shí)段氣溫較高，不能滿足基礎(chǔ)溫差要求及進(jìn)度要求時(shí)，必須對(duì)骨料進(jìn) 行預(yù)冷或采取其他降溫減熱措施。第3節(jié)混凝土表面保護(hù)及應(yīng)力計(jì)算根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，在炎熱季節(jié)進(jìn)行混凝土表

7、面保護(hù)，可有效地防止熱量倒灌和減少表面早期脫水產(chǎn)生的干裂，這在一般情況下較易做到，而氣溫驟降引起的內(nèi)外溫差，必然引起薄層澆筑塊表面拉應(yīng)力復(fù)雜的疊加現(xiàn)象，是造成混凝土表面裂縫的重要原因。重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)日平均氣溫在24d 內(nèi)連續(xù)下降69 時(shí)，基礎(chǔ)及其他重要部位，齡期未滿28d 的混凝土裸露表面，應(yīng)進(jìn)行表面保護(hù)，但對(duì)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)未作統(tǒng)一規(guī)定。據(jù)氣象資料，工程地點(diǎn)3月份平均氣溫為14 ， 4月份為 l8.5 ，均可能出現(xiàn)每月 23 次連續(xù)降溫天氣，最大降溫幅度可達(dá)69 。經(jīng)計(jì)算，混凝土表面裸露時(shí)，齡期3d開(kāi)始降溫，歷時(shí)23d ,表面拉應(yīng)力為l.09mpa ,大于該齡期時(shí)混凝土抗拉強(qiáng)度0 .83mp

8、a ，當(dāng)采用草袋（ l2 層）覆蓋時(shí)，表面拉應(yīng)力可降至0.71mpa ；齡期 14d 、表面裸露的混凝土、表面拉應(yīng)力為 1.44mpa ，即小于該齡期的抗拉強(qiáng)度1.49mpa ?？紤]到薄層澆筑塊件對(duì)溫度變化較敏感的特點(diǎn)和施工時(shí)段氣溫， 宜將表面保護(hù)齡期定為 20 d。第3章 施工情況第1節(jié) 混凝土原材料及配合比每立方米混凝土配合比為： 425 號(hào)普通硅酸鹽水泥 256260kg ，特細(xì)砂（細(xì)度模量0.91.5 ） 404kg ，三級(jí)配卵石（粒徑020 、 2040 、 4080mm ） 1700kg ，附加劑溶液 6.4kg ，水灰比小于0.4 ，坍落度13cm ，混凝土質(zhì)量密度約 2468k

9、g/m3 。第2節(jié)分層分塊及澆筑間歇在施工設(shè)計(jì)中，按溫控要求及結(jié)構(gòu)的整體性，沿基礎(chǔ)高度劃分為 47 個(gè)澆筑層，每層分若干澆筑塊。上下層采用錯(cuò)縫搭接，塊間豎縫互不貫通，搭接長(zhǎng)度不小于塊件厚度。分塊長(zhǎng)度1015m ，個(gè)別最大為 20m ，長(zhǎng)寬比約為 2.5 ： 1 ?；A(chǔ)最底層厚度為1.0m ，局部按結(jié)構(gòu)尺寸需要為 1.3m ；二層以上為 1.51.7m 。澆筑塊高長(zhǎng)比一般不小于0.08。底層澆筑間歇對(duì)水平施工縫為 5d ，豎縫 4d ；上部均為7d 。為保證塊間混凝土結(jié)合良好，所有施工縫均用人工鑿成毛面，鑿入深度為粗骨料露出 1/3 左右。第3節(jié)施工中的幾項(xiàng)具體溫控措施優(yōu)化配比。在混凝土中摻加術(shù)

10、鈣系復(fù)合減水劑。據(jù)試驗(yàn)，當(dāng)摻量為 0.25% 時(shí)，每立方米混凝土節(jié)約水泥20kg 以上，可降低水化熱絕熱溫升23 。降低混凝土澆筑溫度。在成品砂石料進(jìn)入拌合樓前通過(guò)地垅取料，并在外露皮帶機(jī)頂部設(shè)遮陽(yáng)罩；高溫天氣澆筑時(shí)在倉(cāng)面搭建簡(jiǎn)易涼棚，在其周圍噴水霧降溫；盡量避開(kāi)高溫時(shí)段，充分利用夜間、早、晚氣溫較低時(shí)澆筑；必要時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)澆筑間歇，使下部混凝土充分散熱；對(duì)因安裝設(shè)備、預(yù)埋管道等不能及時(shí)澆筑的塊件，延長(zhǎng)時(shí)間超過(guò) 10d 時(shí)，按基礎(chǔ)允許溫差嚴(yán)格控制。加強(qiáng)溫度監(jiān)測(cè)。主要控制澆筑溫度，并在不同施工時(shí)段對(duì)澆筑塊最高溫度進(jìn)行抽查，為實(shí)施溫控方案提供依據(jù)。*施工過(guò)程中的檢查表明，混凝土表面的裂縫少而分散，多發(fā)生在水平孔道頂部塊件的上表面及結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角部位。電站投入使用前由工程監(jiān)理單位組織檢查驗(yàn)收，經(jīng)超聲波儀全面探測(cè)，未發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)存在有害裂縫。電站投入使用以來(lái)安全運(yùn)行，證明施工期間控溫防裂工作取得了較好的效果。實(shí)踐證明，在摻合料源、低熱