基礎(chǔ)工程大體積混凝土施工實(shí)踐

基礎(chǔ)工程大體積混凝土的施工實(shí)踐[摘要]本文介紹了基礎(chǔ)地下室混凝土在施工中通過控制配合比、澆筑、養(yǎng)護(hù)等一系列措施，有效地防止基礎(chǔ)大體積混凝土和地下室外墻混凝土出現(xiàn)變形裂縫的體會(huì)。[關(guān)鍵詞]基礎(chǔ)大體積混凝土1工程概況北京某工程位于****屯，現(xiàn)****醫(yī)院院內(nèi)，周邊原有建筑密集，場(chǎng)地狹小。主樓地上18層，裙房地上4層，均設(shè)2層地下室。建筑面積32860m２，框架剪力墻結(jié)構(gòu)。1.1基礎(chǔ)底板大體積混凝土施工工程采用上翻式承臺(tái)、地梁的筏板基礎(chǔ)，底板厚1000mm，承臺(tái)地梁高1800mm。平面形狀近似為矩形，長(zhǎng)58m×寬35m，主樓與裙房間設(shè)一條寬800mm后澆帶。基礎(chǔ)地下室混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40，抗?jié)B等級(jí)S8，基礎(chǔ)底板混凝土約3800m３。由于基礎(chǔ)混凝土工程量大，基坑較深，為確?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體性和安全性，考慮施工搭接和市區(qū)施工的困難，基礎(chǔ)底板以后澆帶為界分成A、B兩段施工：A段為后澆帶以西的裙房部分，混凝土量540m３；B段為后澆帶以東的主樓部分，混凝土量1500m３。每段水平向不留施工縫，一次性澆筑；豎向在基礎(chǔ)上翻梁以上500mm處設(shè)施工縫?；炷料铝险駬v時(shí)按“分層、分段、連續(xù)不斷地薄層澆筑”的原則進(jìn)行，由于基礎(chǔ)為上翻式地梁，因此底板部分先澆筑并注意振搗密實(shí)，上翻梁部分在底板部分澆搗后2h再行澆筑，使底板混凝土有一定的沉落時(shí)間，混凝土澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，用長(zhǎng)刮尺刮平，清除殘余浮漿后用木蟹鐵板打光，混凝土收水后用鐵板反復(fù)壓光，壓閉混凝土表面毛細(xì)孔，提高混凝土防水性能和表面觀感。1.2地下室外墻板混凝土施工地下室外墻墻厚500mm，總延長(zhǎng)米為200m，混凝土C40，抗?jié)B等級(jí)S8。與基礎(chǔ)施工相同，以后澆帶為界，分成A、B兩段施工。由于設(shè)2層地下室，豎向共設(shè)4條施工縫，采用鋼板止水帶止水。為確保外墻混凝土澆筑的整體性、連貫性，防止出現(xiàn)施工冷縫，在外墻混凝土澆筑前，先將獨(dú)立柱和內(nèi)墻板混凝土預(yù)先澆完，以便集中力量進(jìn)行外墻混凝土的連續(xù)澆搗。外墻混凝土澆筑采用2臺(tái)混凝土泵車，其中1臺(tái)固定泵停放在基坑北側(cè)，用硬管接入，另一臺(tái)置于基坑南側(cè)，為汽車移動(dòng)泵，軟管擺布。混凝土澆筑從后澆帶開始，按斜面分層法振搗，根據(jù)當(dāng)時(shí)的氣溫和混凝土的初凝時(shí)間，每澆筑一段長(zhǎng)度，及時(shí)調(diào)整泵送管，循序循環(huán)推進(jìn)，以避免出現(xiàn)施工冷縫。為避免外墻混凝土收縮裂縫(一般以豎向裂縫的方式出現(xiàn))的產(chǎn)生，施工時(shí)要求在外墻外側(cè)設(shè)水平溫度鋼筋，間距不大于150mm，且嚴(yán)格控制混凝土的保護(hù)層厚度嚴(yán)禁超厚。根據(jù)泵送工藝要求，混凝土坍落度在現(xiàn)場(chǎng)出料時(shí)嚴(yán)格控制為12±2cm，凡超出范圍的，一律退場(chǎng)，專人負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作，絕不允許在現(xiàn)場(chǎng)加水。2混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析2.1基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因基礎(chǔ)大體積混凝土施工，由于混凝土內(nèi)部與表面散熱速率不一樣，在其表面形成較大的溫度梯度，從而引起較大的表面拉應(yīng)力。同時(shí)，此時(shí)混凝土的齡期很短，抗拉強(qiáng)度很低，溫差產(chǎn)生的表面拉應(yīng)力，超過此時(shí)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生表面裂縫。此種裂縫一般產(chǎn)生在混凝土澆筑后的第3天(升溫階段)?；炷两禍仉A段，由于逐漸降溫而產(chǎn)生收縮，再加上混凝土硬化過程中，由于混凝土內(nèi)部拌合水的水化和蒸發(fā)以及膠質(zhì)體的膠凝等作用，促使混凝土硬化時(shí)收縮。這兩種收縮由于受到基底或結(jié)構(gòu)本身的約束，也會(huì)產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，直至出現(xiàn)收縮裂縫。2.2地下室外墻混凝土裂縫產(chǎn)生的原因地下室外墻混凝土裂縫主要是收縮裂縫?；炷两禍禺a(chǎn)生的收縮和硬化時(shí)的收縮，受到結(jié)構(gòu)本身和基坑邊壁等的約束，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，直至出現(xiàn)收縮裂縫。3混凝土配合比的選定3.1混凝土配合比據(jù)上述對(duì)大體積混凝土和地下室外墻混凝土產(chǎn)生裂縫的原因，混凝土配合比的選定是至關(guān)重要的。經(jīng)與商品混凝土廠家一起反復(fù)試配，選定的配合比中水泥∶黃砂∶石子∶水為1∶3.52∶4.86∶0.44，另DXH-B外加劑1.8%，UEA-H微膨脹劑0.23%，CF礦粉0.54%。3.2原材料的選用(1)水泥：選用錢潮水泥廠＃５２５普通硅酸鹽水泥，出廠后貯存7d以上，使用前經(jīng)復(fù)試，合格后方能使用。(2)砂、石料：采用細(xì)度模數(shù)大于2.4的中砂，5～25mm碎石，級(jí)配良好。砂、石含泥量均要小于1%。(3)摻合料：選用上海寶鋼礦渣磨細(xì)的高性能磨細(xì)礦粉，比表面積400m２以上。(4)外加劑：減水劑選用DXH-B型高效緩凝減水劑；微膨脹劑選用北京中巖特種工程材料公司生產(chǎn)的UEA-H高效混凝土膨脹劑。3.3本配合比的特點(diǎn)和作用本工程通過降低水泥用量以防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，在保證混凝土強(qiáng)度的前提下，通過摻加高性能磨細(xì)礦粉，取代部分水泥以減少水泥用量。磨細(xì)礦粉的摻量為膠凝材料用量的18%。選擇減少水泥用量而不是選用初凝時(shí)間長(zhǎng)、水化熱低的礦渣水泥，是因?yàn)榈V渣水泥的析水性比普通硅酸鹽水泥強(qiáng)，在澆筑層表面有大量水析出。析出的水聚集在上下兩澆筑層的表面，造成混凝土的水灰比改變，形成了一層含水量多的夾層，妨礙兩層混凝土粘合，破壞混凝土的整體性，這種混凝土的泌水性與用水量成正比。目前用作混凝土摻合料的除磨細(xì)礦粉外，還有粉煤灰、硅灰和沸石粉等。由于粉煤灰的耐久性不如磨細(xì)礦粉，硅灰相對(duì)來(lái)源少、價(jià)格貴，沸石粉則需水量甚大，摻入后增加混凝土泌水性，故選用高性能磨細(xì)礦粉作為本工程混凝土的摻合料。由于水泥砂漿和粗骨料的粘結(jié)強(qiáng)度即界面粘結(jié)力大小是決定混凝土強(qiáng)度的主要因素之一。因此選擇與水泥適應(yīng)性好、減水率高的優(yōu)質(zhì)外加劑也至關(guān)重要。同時(shí)，考慮到基礎(chǔ)大體積混凝土計(jì)劃澆筑時(shí)間為10月上旬，當(dāng)時(shí)的白天氣溫仍在27℃以上，尚需使混凝土的初凝時(shí)間滿足施工要求。摻用DXH-B型高效緩凝減水劑試配后，混凝土性能就完全滿足了設(shè)計(jì)和施工要求。鑒于市場(chǎng)上UEA微膨脹劑多而雜，經(jīng)多方考證，慎重選用北京中巖特種工程材料公司的專利產(chǎn)品第五代UEA高效混凝土微膨脹劑(UEA-H)。4混凝土的測(cè)溫和養(yǎng)護(hù)4.1基礎(chǔ)混凝土的測(cè)溫和養(yǎng)護(hù)為防止大體積混凝土內(nèi)外溫差超過限值而產(chǎn)生溫度裂縫，在混凝土內(nèi)布置測(cè)溫點(diǎn)，掌握基礎(chǔ)內(nèi)部實(shí)際溫度變化情況，監(jiān)視溫差波動(dòng)，以指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)工作?；A(chǔ)澆搗時(shí)氣溫較高，在混凝土表面用木夯緊壓整平后，覆蓋一層塑料薄膜，兩層麻袋布(草袋)，并澆水濕潤(rùn)，此后根據(jù)溫控?cái)?shù)據(jù)確定覆蓋材料的增減。基礎(chǔ)承臺(tái)測(cè)溫點(diǎn)共布置27點(diǎn)，另有薄膜下溫度測(cè)點(diǎn)2個(gè)，大氣溫度和室內(nèi)溫度各1個(gè)測(cè)點(diǎn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，大體積混凝土的溫差變化在1～72小時(shí)內(nèi)波動(dòng)最大，因此在這段時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)值班不間斷測(cè)量，測(cè)試頻率為每2小時(shí)一次，測(cè)試時(shí)要求記錄以下數(shù)據(jù)：①混凝土入模溫度；②每次測(cè)溫時(shí)間，各測(cè)點(diǎn)溫度值；③各部位保溫材料的覆蓋和去除時(shí)間；④澆水養(yǎng)護(hù)或恢復(fù)保溫時(shí)間；⑤異常情況如雨、風(fēng)等發(fā)生的時(shí)間。測(cè)溫前確定混凝土內(nèi)中心溫度與表面薄膜下溫差達(dá)到27℃時(shí)，必須采取保溫應(yīng)急措施，實(shí)測(cè)溫度顯示大多數(shù)測(cè)試點(diǎn)溫差值在25℃以下，僅有2點(diǎn)一度溫差值超過29℃，現(xiàn)場(chǎng)采取停止?jié)菜B(yǎng)護(hù)和覆蓋雙層干麻袋后在1h內(nèi)即以提高表面溫度來(lái)降低內(nèi)外溫差。4.2地下室外墻混凝土的養(yǎng)護(hù)地下室外墻混凝土易出現(xiàn)收縮裂縫，除在配合比選定上采取積極的預(yù)防措施，在施工中采取外側(cè)加密橫向鋼筋、嚴(yán)格控制坍落度等措施外，后期的養(yǎng)護(hù)也至關(guān)重要。本工程采取以下措施：長(zhǎng)期的帶模養(yǎng)護(hù)：由于采用木模，故保持模板的完全濕潤(rùn)可以使得混凝土內(nèi)部拌合水的水化過程中，保持濕潤(rùn)環(huán)境，補(bǔ)充水源。澆水養(yǎng)護(hù)基本上采取連續(xù)循環(huán)的方式，澆水面為外墻的內(nèi)外側(cè)面。在混凝土獲得一定強(qiáng)度后，松開對(duì)銷螺栓，使得模板與混凝土界面可以蓄水，帶模養(yǎng)護(hù)，規(guī)定20d拆模。繼續(xù)養(yǎng)護(hù)：模板拆除后，繼續(xù)對(duì)外墻混凝土澆水養(yǎng)護(hù)15d。5幾點(diǎn)體會(huì)地下室工程完成后，基礎(chǔ)大體積混凝土表面和外墻混凝土表面均無(wú)明顯裂縫出現(xiàn)，達(dá)到了預(yù)期目的。（1）泵送商品混凝土施工的地下室外墻易出現(xiàn)收縮裂縫，但只要措施得當(dāng)，還是可以避免或得以控制的。關(guān)鍵在于(a)在保證混凝土強(qiáng)度的前提下，盡可能降低每m３混凝土的水泥用量。(b)盡可能將墻板的水平鋼筋置于混凝土外側(cè)，控制混凝土保護(hù)層厚度不得超厚，水平鋼筋的間距盡可能小于150mm。(c)嚴(yán)格控制混凝土坍落度，絕不允許現(xiàn)場(chǎng)加水。(d)建議盡可能延長(zhǎng)拆模時(shí)間，澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)大于30d。（2）基礎(chǔ)大體積混凝土施工控制表面溫度裂縫的產(chǎn)生，首先應(yīng)從選定混凝土配合比入手。只要對(duì)摻合料、緩凝減水劑等選擇合適，通過試配完全可以大大降低每m３混凝土的水泥用量，降低混凝土的最高絕熱溫升，從