摘要：本工程為攀成鋼煉鋼總廠新建五機五流設(shè)備基礎(chǔ)：主要包括大包回轉(zhuǎn)臺、連鑄機等設(shè)備基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：大包回轉(zhuǎn)臺 砼澆筑 混凝土

1 概述

本工程為攀成鋼煉鋼總廠新建五機五流設(shè)備基礎(chǔ)：主要包括大包回轉(zhuǎn)臺、連鑄機等設(shè)備基礎(chǔ)。包括三個部分，即：大包回轉(zhuǎn)臺、拉矯機基礎(chǔ)；出坯輥道基礎(chǔ)和拉矯切割機操作室及冷床基礎(chǔ)。大包回轉(zhuǎn)臺基礎(chǔ)部分：大包回轉(zhuǎn)臺基礎(chǔ)，其大包回轉(zhuǎn)臺中心線距廠房柱基D列1215mm距17線9000mm處，基礎(chǔ)長為18000mm寬：12800mm，基礎(chǔ)埋深為4500mm，大包臺高為13750mm。大包回轉(zhuǎn)臺、拉矯機、部分連鑄機基礎(chǔ)總長：41568mm，其中大包回轉(zhuǎn)臺基礎(chǔ)混凝土為約為972m3，位于D F跨，16-17線之間。屬于大體積混凝土。本工程的特點是：時間緊、任務(wù)重，施工中必然交叉作業(yè)多，即有地面上的廠房結(jié)構(gòu)吊裝，又有地下和地面上設(shè)備基礎(chǔ)施工，點多、面廣、同時等待開挖的設(shè)備基礎(chǔ)場地位置原地下的舊基礎(chǔ)等障礙的較多，給施工帶來一定難度。本工程的大包回轉(zhuǎn)臺部分屬大體積混凝土澆筑，底板最厚處約5m左右，長18m，寬12.8m。面積較大，為避免澆砼時，溫差及砼水化熱影響致使砼表面出現(xiàn)開裂和貫穿基礎(chǔ)底部的裂縫，必須采取可靠措施，方能達到設(shè)計要求；混凝土澆筑質(zhì)量要求高，整個大包回轉(zhuǎn)臺的基礎(chǔ)必須一次澆筑完畢至地面，才能設(shè)置施工縫，因此給施工帶來一定困難。左右邊的30噸和60噸轉(zhuǎn)爐廠房都在生產(chǎn)，綜上所述：由于采取了各種切實可行的施工技術(shù)措施和質(zhì)量措施保證了五機五流設(shè)備基礎(chǔ)混凝土工程的施工質(zhì)量。下面主要介紹大包回轉(zhuǎn)臺基礎(chǔ)大體積混凝土的澆筑方法和質(zhì)量控制措施。本工程位于青白江攀成鋼煉鋼廠60噸轉(zhuǎn)爐西端和30噸轉(zhuǎn)爐東端之間。

2 澆筑大包回轉(zhuǎn)臺基礎(chǔ)底板混凝土時水化熱的處理方法及措施

2.1 對混凝土的材料的要求 在試配混凝土的配合比時，盡量選用水化熱低和安定性好的低水化熱的水泥，如：礦渣水泥，并在滿足設(shè)計強要求的前提下，盡可能減少水泥用量，以減少水泥的水化熱。如在混凝土中摻加粉煤灰混合料，但必須經(jīng)實驗確定?？刂坪檬?、砂子的含泥量不超過1%和2%。

2.2 基礎(chǔ)底面及底面標高過度的地方 由于基礎(chǔ)底板的水化熱比較高，砼收縮變形量較大，且受地基土的影響，砼不能自由收縮，將會使基礎(chǔ)內(nèi)部應(yīng)力變得較為復(fù)雜，為使砼收縮變形有一定的空間，在基礎(chǔ)墊層與底板之間先鋪設(shè)一層油氈卷材，將基礎(chǔ)與地隔開，（油氈鋪設(shè)主要在大包回轉(zhuǎn)臺部分）并在底面標高過度的地方用40mm厚泡膜將砼基礎(chǔ)與墊層隔開，使基礎(chǔ)能自由收縮，降低由于土的摩擦使基礎(chǔ)內(nèi)部有害應(yīng)力的增加。

2.3 采取斜面分層澆筑方案及方法 設(shè)備基礎(chǔ)砼的澆筑順序應(yīng)滿足水平分層接縫時間的要求。根據(jù)本工程的實際情況，采用斜面分層澆筑法，系順長邊方向，由一端向另一端作斜坡或分成多層階梯單向推進一次到頂，每層300～400mm，坡度1：7～1：6，但不陡于1：3，振搗時插入式振動器振搗方向須與推進方向相反，沿斜面自下而上進行，逐漸上移，每一振點的振搗延續(xù)時間為15～30秒。振搗間距不宜大于作用半徑的1.5倍。振搗上一層砼時，振動器應(yīng)插入下層砼5cm，以保證各層之間的連接。表面泌水由設(shè)立的排水口或積水坑抽出。對已澆好的砼，在砼初凝之前，進行二次振搗，能夠提高砼的密實度和強度，同時要進行拍打振實，去除浮漿，實行二次抹面，以減小表面收縮裂縫，保證澆筑的混凝土沒有冷縫產(chǎn)生。在滿足水平分層的時間要求的情況下，盡量降低混凝土的澆灌速度延長混凝土澆灌時間?？刂苹炷翝仓^程中總的溫差和澆筑速度，以防止基底裂縫。

2.4 混凝土的測溫 作好測溫工作，控制砼的內(nèi)部溫度與表面溫度以及表面溫度與環(huán)境溫度之差不超過250C為準，以防止混凝土表面的裂縫。

2.4.1 測溫方法 本工程底板混凝土由于一次澆筑較大，水化熱溫度測定采用工業(yè)用100oC水銀溫度計，在砼中預(yù)先埋設(shè)Φ50架管，深比測點深5～10mm，下端封閉，測溫時，內(nèi)部適當灌水，為防止在讀數(shù)過程中液面下降過快讀數(shù)不準，可把玻璃管溫度計下部放入下端封口內(nèi)裝液體的金屬管中，讀數(shù)時將金屬管隨溫度計一起提出。

2.4.2 測溫時間 在砼澆筑完畢升溫階段，開始3～5d，每隔2h測溫一次，一直到升溫趨于平穩(wěn)后；降溫階段，每4h測溫一次，到確定溫度控制正常，養(yǎng)護措施不必調(diào)整時，可改為每8h測溫一次。測砼內(nèi)部溫度的同時測外部氣溫。根據(jù)編號順序，記錄所測溫度數(shù)據(jù)，待到砼內(nèi)部最高溫度與大氣溫度之差小于25oC時，可考慮撤出養(yǎng)護措施，測溫工作隨之結(jié)束。在測溫過程中當發(fā)現(xiàn)溫差接近25oC時應(yīng)及時加強保溫，采取增加一層草袋，以防止砼產(chǎn)生應(yīng)力造成裂縫。配備專職測溫人員，按兩班考慮，對測溫人員要進行培訓和技術(shù)交底，測溫人員要認真按時按孔測溫，不得遺漏或弄虛作假，測溫記錄要填寫清楚、整潔，換班時要進行交底。砼澆筑完畢后，應(yīng)在12小時內(nèi)加以覆蓋，礦渣水泥拌制的砼養(yǎng)護不得少于12天。普通硅酸鹽水泥拌制的砼不得少于14天。由于混凝土的垂直面養(yǎng)護困難，混凝土澆筑完畢后，10天內(nèi)不拆除模板，保持混凝土內(nèi)部的水分不至于散失過快。經(jīng)溫度測試混凝土內(nèi)部的溫度完全降下來后，方可拆除豎直的鋼模板。嚴格按國家有關(guān)大體積混凝土的澆灌要求進行溫度的測試布控。

2.5 雙控應(yīng)力計算 根據(jù)本工程實際情況，在施工前后進行雙控應(yīng)力計算，即在砼澆筑前，按施工條件和擬采用的控制裂縫的措施，計算出可能產(chǎn)生的最大降溫收縮應(yīng)力，使應(yīng)力控制在允許的安全范圍內(nèi)。在砼澆筑后，根據(jù)實測溫度和溫度升降曲線，計算每階段降溫時，砼的累計拉應(yīng)力，當累計拉應(yīng)力大于該期齡的砼抗拉極限強度時，應(yīng)采取保溫養(yǎng)護措施增加保溫層厚度，控制內(nèi)外溫差在允許的范圍內(nèi)，使之緩慢降溫，提高混凝土的彈性模量，充分發(fā)揮徐變特性，使之應(yīng)力小于該期齡砼的允許抗拉強度，以控制裂縫的產(chǎn)生。施工前砼裂縫控制計算：砼用32.5礦渣水泥，砼等級為C20，水泥用量275kg/m3，根據(jù)當時氣溫情況，取平均氣溫19oC，室溫20oC，相對環(huán)境濕度80％，C20砼，ft＝1.1N/mm2

2.5.1 砼的水化熱絕熱溫升值 T(t)＝C×Q×（1－e-mt）/（c×ρ）

式中：T(t)－混凝土澆筑完后t段時間，砼的絕熱溫升值（oC）

C－每m3混凝土的水泥用量（kg/m3），取275kg/m3

Q－每公斤水泥28天的累計水化熱，取335kJ/kg

c－混凝土比熱0.96（kJ/kgK） ρ－混凝土容重2400kg/m3

m－常數(shù)，與水泥品種、澆筑時間溫度有關(guān)，取0.362

e－常數(shù)，e=2.718 t－混凝土齡期（天）

Tmax=275×335/（0.96×2400）＝39.98oC

T（3）＝275×335×（1－2.718-0.362×3）/（0.96×2400）＝26.49oC

T（5）=275×335×（1－2.718-0.362×5）/（0.96×2400）＝33.44oC

2.5.2 各齡期混凝土收縮變形值：

εy(t)＝ε0y（1－e-0.01t）×M1×M2×M3×…×MN

式中：ε0y－標準狀態(tài)下最終收縮值，取3.24×10-4

Mj－修正系數(shù)，見《建筑施工計算手冊》。M1=1.25、M2=M3=M5

=M8=M9=1；M6=1.09（3天）、M6=1.04（5天）、M6=0.93（28天）M7=

0.7、M4＝1.42、M10＝0.61

εy（3）＝3.24×10-4×（1－2.718-0.01×3）×1.25×1.42×1.09×0.7×0.61＝0.079×10-4

εy(5)＝3.24×10-4×（1－2.718-0.01×5）×1.25×1.42×1.04×0.7×0.61＝0.125×10-4

εy(28)＝3.24×10-4×（1－2.718-0.01×28）×1.25×1.42×0.93×0.7×0.61＝0.558×10-4

2.5.3 各齡期砼的收縮當量溫差取 Ty(t)=εy(t)/a

式中：a－砼的線性膨脹系數(shù)1.0×10-5

Ty(3)＝0.079×10-4/1.0×10-5＝0.79oC

Ty(5)＝0.125×10-4/1.0×10-5＝1.25oC

Ty(28)＝0.558×10-4/1.0×10-5＝5.58oC

2.5.4 各齡期砼彈性模量 E（t）＝E0(1－e-0.09t)

式中：E0－砼最終彈性模量，見《建筑施工計算手冊》。C20取2.55×104

E（3）＝2.55×104×（1－2.718-0.09×3）＝0.60×104

E（5）＝2.55×104×（1－2.718-0.09×5）＝0.92×104

2.5.5 砼的溫度收縮應(yīng)力 σ（t）＝E(t)×a×ΔT×S（t）×R/（1－ν）

式中：ΔT－砼的最大綜合溫差。ΔT＝Tj+2×T(t)/3+Ty(t)-Th

TJ－砼的入模溫度，Tj＝T1+（Tq-T1）×（A1×A2+……An）

T1=Tc-0.16×（Tc-Td）

式中：T1砼的出機溫度

Tc－拌合溫度 Td－攪拌站室溫 Tq－室外平均氣溫

A1 A2…An－各工藝過程影響因素，見《建筑施工計算手冊》

T1＝22－0.16×（22-20）＝21.68oC

Tj＝21.68+（19-21.68）×(0.064+0.18)＝21.03oC

Th－平均氣溫

ΔTmax=21.03+2×39.98/3+5.58-19＝34.26oC

ΔT(3)=21.03+2×26.49/3+0.79-19＝20.48oC

ΔT(5)=21.03+2×33.44/3+1.25-19＝25.57oC

S(t)－考慮徐變影響的松弛系數(shù)，取0.3

R－砼外約束系數(shù)，取0.25

ν－砼的泊松比，取0.15

σ（3）＝0.60×104×1.0×10-5×20.48×0.3×0.25/（1-0.15）＝0.108N/mm2

σ（5）＝0.92×104×1.0×10-5×25.57×0.3×0.25/（1-0.15）＝0.208N/mm2

砼最大降溫收縮應(yīng)力：σmax＝2.55×104×1.0×10-5×34.26×0.3×0.25/（1-0.15）＝0.771N/mm21.15（K為抗裂安全度）

由此可知，砼不會因為降溫時的收縮而引起收縮裂縫。

2.5.6 砼中心最高溫度 T＝Tj+Tmax×ζ

式中：ζ－不同澆筑厚度的溫度系數(shù)，對4.50m厚砼三天ζ＝0.78

T＝21.03+39.98×0.78＝52.21oC

從砼的溫度計算得知，對4.50m厚砼板澆筑第三天砼內(nèi)部實際溫度升為52.21oC，比室外溫度高出33.21oC，因此必須采取措施作好砼的保溫工作，防止砼板因溫差過大產(chǎn)生裂縫。

2.5.7 保溫、保濕材料的厚度確定：

δ＝〔0.5hλ（T2-Tq）K〕/[λc(Tmax-T2)]

式中：δ－保溫、保濕材料的厚度

h－結(jié)構(gòu)厚度

λ－保溫、保濕材料的熱導(dǎo)系數(shù)，草袋取0.14

λc－砼的熱導(dǎo)率，取2.3

T2－砼的表面溫度，暫取250oC

Tmax－砼中的最高溫度

K－傳熱系數(shù)的修正值，本工程取2

δ＝〔0.5×4.5×0.14×（25-19）×2〕／〔2.3×（52.21-25）〕＝0.06m

從上述計算可知，砼澆筑后，表面保溫養(yǎng)護是一項很重要的工作，本工程大包回轉(zhuǎn)臺混凝土澆筑完畢后，12小時內(nèi)，表面覆蓋二層塑料薄膜和加蓋二層草袋進行養(yǎng)護，同時豎向模板掛一層草袋，在混凝土養(yǎng)護期間必須保證塑料薄膜內(nèi)有凝結(jié)水，同時按要求分兩班進行混凝土的測溫。

由于按上述要求進行施工的準備和組織施工，確保了大包回轉(zhuǎn)臺設(shè)備基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。