廣州某綜合樓大體積混凝土施工工藝

大體積混凝土施工技術(shù)工藝一、工程概況大體積混凝土指的是最小斷面尺寸大于1m以上的混凝土結(jié)構(gòu)，其尺寸已經(jīng)大到必須采用相應(yīng)的技術(shù)措施妥善處理溫度差值，合理解決溫度應(yīng)力并控制裂縫開(kāi)展的混凝土結(jié)構(gòu)。根據(jù)這一基準(zhǔn)，本工程電梯核心筒和樓梯間剪力墻下的大承臺(tái)混凝土厚度達(dá)1800（核心筒底板最厚處達(dá)3970m），核芯筒混凝土體積應(yīng)有320m3，應(yīng)按大體積混凝土的要求進(jìn)行施工，為了防止混凝土的有害裂縫的發(fā)生，同時(shí)有效控制表面裂縫的發(fā)展，本工程在施工方法上采取了整體水平分層澆筑的方法，同時(shí)在混凝土內(nèi)摻加高效抗裂膨脹劑方法，以達(dá)到控制內(nèi)外溫差、減少變形，防止有害裂縫的發(fā)生和開(kāi)展。本工程大承臺(tái)的具體尺寸詳見(jiàn)下圖：二、大體積混凝土施工技術(shù)要求大體積混凝土與普通鋼筋混凝土相比，具有結(jié)構(gòu)厚，體積大，鋼筋密、混凝土數(shù)量多、工程條件復(fù)雜和施工技術(shù)要求高的特點(diǎn)，在混凝土硬化期間水泥水化過(guò)程中所釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土收縮，以及外界約束條件的共同作用，而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，是導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要因素。因此，其除了必須滿足普通混凝土的強(qiáng)度、剛度、整體性和耐久性等要求外，重要就是如何控制溫度變形裂縫的發(fā)生和開(kāi)展。由于大體積混凝土工程條件比較復(fù)雜，施工情況各異，混凝土原材料品質(zhì)的差異較大，因此控制溫度變形裂縫就不是單純的結(jié)構(gòu)理論問(wèn)題，而是涉及到結(jié)構(gòu)計(jì)算、構(gòu)造設(shè)計(jì)、材料組成和其物理力學(xué)指標(biāo)，施工工藝等方面的綜合技術(shù)問(wèn)題。三、施工組織1、混凝土澆筑方案因本工程大體積混凝土為核芯筒的基礎(chǔ)，對(duì)質(zhì)量要求較高，混凝土連續(xù)澆筑，一氣呵成，施工方法主要采用分層澆筑、分層搗實(shí)，但必須保證上下層混凝土在初凝之前結(jié)合好，不致形成施工縫。2、大體積混凝土配合比選用合理的配合比及其原材料，本工程原材料選材原則如下：（1）水泥：因廣州地區(qū)并不常使用低熱水泥，不好組織貨源，故采用42.5R“石井”牌普通硅酸鹽水泥。因水泥水化熱相對(duì)較大，擬采取大量摻加粉煤灰、減少水泥用量之措施來(lái)延緩水化熱的釋放，即可滿足強(qiáng)度要求，又可降低內(nèi)部水化熱，減小溫差應(yīng)力，避免裂縫產(chǎn)生。（2）砂石：細(xì)骨料采用西江河產(chǎn)的中粗砂，細(xì)度為2.5，含泥量0.2%，石采用級(jí)配良好的5～25mm花崗石，產(chǎn)地為番禺，含泥量小于0.3%，針片狀含量小于6.3%，（3）外摻劑：采用“雙摻”技術(shù)，在混凝土中摻入廣州發(fā)電廠的II級(jí)粉煤灰，細(xì)度為0.045mm，需水量比為104%。本工程摻入量為水泥用量的21%（在混凝土中實(shí)際摻入粉煤量13%，取代水泥的超摻系數(shù)為1.5），低于GBJ146-90規(guī)范規(guī)定的數(shù)值。摻入粉煤灰可適當(dāng)減少水泥用量，減少混凝土水化熱量約10%。由于粉煤灰中的多數(shù)顆粒為表面光滑、致密的玻璃微珠，在新拌混凝土中，粉煤灰玻璃微珠能起到滾珠軸承的作用，因而可以減少拌合物的內(nèi)摩擦力，起到增大流動(dòng)性和減少的作用。同時(shí)并摻入U(xiǎn)NF-5AS1、UNF-5液高效減水劑，其摻量為水泥用量的3%，以減少用水量，降低水化熱，以增強(qiáng)混凝土和易性和可泵性。（4）膨脹劑：HEA高效抗裂膨脹劑是前期UEA膨脹劑的換代品，它作用更強(qiáng)，具有膨脹與強(qiáng)度發(fā)展協(xié)調(diào)，膨脹后期回落小，膨脹發(fā)揮作用快、有效膨脹能高等特點(diǎn)。在混凝土中摻加膨脹劑HEA高效抗裂膨脹劑，能使混凝土產(chǎn)生適度的微膨脹，能削減混凝土水泥水化時(shí)產(chǎn)生的體積收縮，抵消混凝土在收縮過(guò)程中產(chǎn)生的全部或大部分拉應(yīng)力。同時(shí)它推遲了混凝土開(kāi)始收縮的時(shí)間，使得混凝土在收縮時(shí)的抗拉強(qiáng)度得到較大的增大，而增長(zhǎng)后的混凝土抗拉力有利于抵抗收縮應(yīng)力，增大混凝土的抗裂能力,防止混凝土收縮開(kāi)裂，保證混凝土之抗?jié)B性能符合設(shè)計(jì)要求。本工程中摻加HEA高效抗裂膨脹劑的摻量為水泥用量的10%。（5）根據(jù)計(jì)算及多次試配，采用水泥用量為382kg/m3，摻入21%的粉煤灰及10%的HEA高效抗裂膨脹劑，共計(jì)132kg/m3。設(shè)計(jì)混凝土坍落度為160-180mm。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下混凝土初凝時(shí)間大于11小時(shí)，終凝時(shí)間小于14小時(shí)。本工程C40P12混凝土采用如下配合比。C40P12混凝土配合比(kg/m3)材料名稱水泥砂石子摻合料1摻合料2外加劑水水灰比品種規(guī)格42.5R中砂5-25碎石粉煤灰HEAUNF-5AS1UNF-5液飲用重量比11.722.680.210.130.0160.0140.46用量382656102581516.174.111750.342、施工準(zhǔn)備：（1）人員準(zhǔn)備：保證施工人數(shù)滿足工程的使用要求，并對(duì)工人進(jìn)行詳細(xì)的質(zhì)量和安全書面技術(shù)交底。（2）施工機(jī)具準(zhǔn)備：用混凝土輸送泵作混凝土運(yùn)輸主要機(jī)械，塔吊輔助運(yùn)輸，振搗棒、斗車等。（3）作業(yè)條件：水、電供應(yīng)正常，各種防護(hù)措施到位。四、大體積混凝土施工工藝：1、澆筑方案的選擇由于本工程電梯核心筒和樓梯間剪力墻下的大承臺(tái)混凝土厚度達(dá)1800（核心筒底板最厚處達(dá)3.97m），構(gòu)件的長(zhǎng)度達(dá)到16.35m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于厚度的三倍，且所采用的混凝土流動(dòng)性也較大，鑒于此實(shí)際施工情況，決定本工程混凝土采用斜面分層澆筑方案，具體見(jiàn)下斜面分層澆筑示意圖：2、澆筑過(guò)程控制大體積混凝土澆筑前必須針對(duì)擬采用的防裂措施和已知的施工條件，對(duì)混凝土進(jìn)行裂縫控制的施工計(jì)算，改善混凝土施工操作工藝，改善約束條件，將混凝土的最大溫度收縮應(yīng)力控制在允許范圍以內(nèi)。在大體積混凝土施工中，必須考慮溫度應(yīng)力的影響，并設(shè)法降低混凝土內(nèi)部的最高溫度，減少其內(nèi)外溫差。溫度應(yīng)力的大小，又涉及結(jié)構(gòu)物的平面尺寸、結(jié)構(gòu)厚度、約束條件、含鋼量、混凝土的各種組成材料的特性等多種因素。所以，必須采用溫度差和溫度應(yīng)力雙控制的方法以確?；炷恋臐仓|(zhì)量。在施工過(guò)程中應(yīng)從原材料和施工措施兩方面進(jìn)行控制混凝土的溫升，控制混凝土內(nèi)外溫差不超過(guò)25oC，避免產(chǎn)生溫度裂縫。尤其應(yīng)集中體現(xiàn)在施工過(guò)程的控制上：（1）大體積混凝土澆筑施工保證措施A、施工過(guò)程控制為滿足混凝土澆筑的連續(xù)性，避免出現(xiàn)施工冷縫，必須選擇生產(chǎn)量大質(zhì)優(yōu)的商品混凝土生產(chǎn)廠家供應(yīng)混凝土，精心組織施工，混凝土供應(yīng)量滿足施工需求，澆筑時(shí)間內(nèi)，不間斷供應(yīng)混凝土。加快澆筑速度：混凝土按斜面分層，薄層澆筑，循序漸進(jìn)，一次到頂?shù)臐仓椒?，減小混凝土內(nèi)外溫差，且不致出現(xiàn)冷縫。采用二次振搗法振搗，振搗時(shí)直上直下，快插慢撥，以提高混凝土密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度：對(duì)大面積的混凝土板面進(jìn)行浮漿掃除，表面泌水，以提高混凝土強(qiáng)度；并實(shí)行二次抹面，減少混凝土表面收縮裂縫。B、大體積混凝土的溫度控制措施（A）按計(jì)劃開(kāi)工時(shí)間，承臺(tái)混凝土施工正處在高溫季節(jié)澆筑，必須采取措施控制混凝土出機(jī)和入模溫度，以降低混凝土的絕對(duì)溫升值，降低混凝土內(nèi)外溫差。（B）控制混凝土的出機(jī)溫度：混凝土中的砂石等骨科對(duì)出機(jī)溫度影響大，高溫時(shí)采用冷水淋灑，降低混凝土出機(jī)溫度。（C）控制混凝土入模溫度：氣溫高時(shí)，在輸送泵管上采取降溫措施，以防混凝土入模溫度過(guò)高，在攪拌筒上搭設(shè)遮陽(yáng)棚，在水平輸送管上鋪麻袋并淋水降溫等。C、鑒于大體積混凝土的特殊施工特點(diǎn)，我項(xiàng)目部針對(duì)在混凝土澆筑過(guò)程中制定了相關(guān)控制測(cè)溫措施，即在混凝土澆筑后，根據(jù)實(shí)測(cè)溫度值和繪制的溫度升降曲線，以合理采取養(yǎng)護(hù)保溫，使其降溫與收縮得到控制，以達(dá)到控制裂縫的出現(xiàn)的目的。（A）大體積混凝土的溫度監(jiān)測(cè)加強(qiáng)溫度監(jiān)測(cè)和管理，將混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)，并根據(jù)測(cè)溫分析及時(shí)加強(qiáng)混凝土保溫養(yǎng)護(hù)措施，控制混凝土裂縫的產(chǎn)生。溫度監(jiān)測(cè)：材料應(yīng)采用埋鍍鋅管（在鍍鋅管內(nèi)事灌煤油），埋鍍鋅管先在大體積內(nèi)埋設(shè)，用測(cè)溫計(jì)進(jìn)行大體積混凝土內(nèi)部測(cè)溫。根據(jù)結(jié)構(gòu)平面的形狀及深度布設(shè)測(cè)溫點(diǎn)，布點(diǎn)間距不大于6m，本工程共設(shè)了16點(diǎn)，每一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)處分為三個(gè)或兩個(gè)不同深度進(jìn)行測(cè)溫。即一點(diǎn)處預(yù)埋不同深度的測(cè)溫線，用于底板表面、中、下溫度測(cè)試。測(cè)溫由專人進(jìn)行，并作好測(cè)量記錄。由于大體積混凝土早期升溫快，后期降溫慢的特性，采用先頻后疏的測(cè)溫方法，測(cè)溫從混凝土澆筑后3h開(kāi)始采樣。每1h測(cè)溫一次，降溫結(jié)束后以各部位溫差均進(jìn)入安全范圍（△T<250C）時(shí)可以撤除保溫措施。設(shè)專人專職負(fù)責(zé)溫度監(jiān)測(cè)。填寫測(cè)溫報(bào)告表并畫出混凝土實(shí)際降溫曲線。測(cè)點(diǎn)位置見(jiàn)《大體積混凝土測(cè)溫點(diǎn)布置示意圖》。（B）測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)分析情況A）混凝土溫度變化通過(guò)對(duì)本工程混凝土的監(jiān)測(cè)，本工程的大體積混凝土內(nèi)溫度變化較慢，升溫最快為5℃/小時(shí)，降溫更慢，降溫最快4-5℃/天。測(cè)溫結(jié)果如下，供參考：廣州海關(guān)工程混凝土測(cè)溫結(jié)果一覽表構(gòu)件特征混凝土表面溫度((℃)-0.800溫度度(℃)混凝土內(nèi)部最高溫溫度(℃)混凝土內(nèi)外最大溫溫差(℃)最高溫度持續(xù)時(shí)間間(小時(shí))大氣溫度（℃）1800厚承臺(tái)基基礎(chǔ)45.513.0815-251800厚承臺(tái)基基礎(chǔ)53.518.0515-253970厚承臺(tái)基基礎(chǔ)63.020.02815-253970厚梁承臺(tái)臺(tái)基礎(chǔ)75.021.02215-253970厚梁承臺(tái)臺(tái)基礎(chǔ)75.020.51215-25B）升溫特性從測(cè)溫結(jié)構(gòu)來(lái)看，本工程混凝土升溫速度總體較慢，這同混凝土水泥用量低、大氣溫度適當(dāng)有關(guān)。以下是幾個(gè)主要工程的水泥用量及最高溫度情況：工程名稱上海金茂大廈中信廣場(chǎng)廣東發(fā)展國(guó)際大廈香港中銀大廈廣州海關(guān)新業(yè)務(wù)技技術(shù)綜合樓混凝土強(qiáng)度等級(jí)R56C50R60C50R60C50C50C40P12水泥品種42.5礦渣硅酸鹽水泥42.5中熱硅酸鹽水泥42.5普硅水泥42.5水泥42.5R普通硅酸鹽水泥水泥用量420kg/m33380kg/mm3420kg/mm3467kg/mm3380kg/m33最高溫度97℃86℃68℃66℃75℃從上面的數(shù)據(jù)可以看出，在混凝土強(qiáng)度等級(jí)相近的情況下，本工程使用的水泥用量較低，摻加的粉煤灰用量較高，在費(fèi)用上更經(jīng)濟(jì)。對(duì)于降低混凝土水化熱、減小混凝土升溫速度、降低內(nèi)外混凝土溫差值均有有利作用。（2）混凝土養(yǎng)護(hù)措施1）、養(yǎng)護(hù)及進(jìn)度的關(guān)系混凝土的保溫是確?；炷敛婚_(kāi)裂的關(guān)鍵，但保溫太長(zhǎng)又會(huì)影響下一步混凝土結(jié)構(gòu)之施工時(shí)間，造成進(jìn)度上的困難。因此要采取切實(shí)可行的保溫措施，在確?；炷敛婚_(kāi)裂的前提下盡快縮短保溫時(shí)間，加快后期施工進(jìn)度。2）、保溫材料為減少混凝土內(nèi)外溫差，必須建立嚴(yán)格的表面保溫措施。A、本工程大體混凝土施工正值2003年年底，氣溫15—25℃，混凝土入模溫度為20—25℃，混凝土內(nèi)部最高溫度相對(duì)較低，但內(nèi)外溫差較夏季施工要大很多，故對(duì)混凝土的保溫尤為重要。良好的保溫材料，可以使混凝土表面溫度提高，減少了表面與中心的溫差。我們比較了幾種保溫材料，最終確定用雙層塑料薄膜的保溫材料，混凝土表面最高溫度可保留至49.3℃?；炷翝仓跄箝_(kāi)始覆蓋養(yǎng)護(hù)，每隔2h噴水養(yǎng)護(hù)（視混凝土的干燥和溫度的影響）。以保持混凝土表面濕潤(rùn)為原則，養(yǎng)護(hù)必須14d，根據(jù)測(cè)溫分析的情況，確定可不再養(yǎng)護(hù)為止。B、各層材料的作用及處理措施如下：保溫層名稱作用施工中處理措施注意事項(xiàng)混凝土表面薄膜保證混凝土早期水水份不散發(fā)，防防止混凝土表表面開(kāi)裂?；炷两K凝24小小時(shí)后，在降降溫階段可去去除，加快混混凝土散熱。此層薄膜必須在混混凝土初凝前前表面尚有水水泥漿時(shí)加上上。薄膜上面淋水加快混凝土降溫同同時(shí)，防止混混凝土表面脫脫水而產(chǎn)生干干縮裂縫。各部位應(yīng)澆透，且且每間隔一段段時(shí)間應(yīng)再澆澆一次。最上一層薄膜防止雨水淋濕保溫溫層。也有利利于阻止熱量量散發(fā)過(guò)快。天氣晴朗時(shí)可去除除，要加快散散熱時(shí)可去除除。應(yīng)有可靠搭接，使使下雨時(shí)不致致濕潤(rùn)保溫層層。五、結(jié)束語(yǔ)大體積混凝土施工是一個(gè)比較難以控制的施工工藝，特別是商品混凝土裂縫更是一個(gè)普遍性的難題，到目前為止還沒(méi)有那種方法能杜絕混凝土裂縫的產(chǎn)生，在混凝土溫度控制中，由于科學(xué)、及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握了混凝土各時(shí)間、各部位的溫度情況，且采取了有針對(duì)性的保溫或降溫措施，