呂利春

大體積混凝土是指最小斷面尺寸大于1 m以上的混凝土結(jié)構(gòu),其尺寸已經(jīng)達(dá)到必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施來處理溫度差值,合理解決溫度應(yīng)力并控制裂縫開展的混凝土結(jié)構(gòu)。

本工程概況:本期改擴(kuò)建工程是在已拆除的1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)機(jī)組場(chǎng)地建設(shè)2×300mW級(jí)機(jī)組,場(chǎng)地狹小,施工條件復(fù)雜。我們施工的2號(hào)汽機(jī)基礎(chǔ)位于汽機(jī)房○12軸～○16軸間,基礎(chǔ)長(zhǎng)30250mm,最窄處寬9400mm,最寬處13600mm,基礎(chǔ)底板厚3000mm,為樁筏板復(fù)合基礎(chǔ),下面由37根φ 800灌注樁錨入巖石內(nèi)承受上部荷載,混凝土總量約1000m3。因基礎(chǔ)厚度較大,設(shè)計(jì)考慮到混凝土溫升引起的樁基對(duì)混凝土底板的外部約束,在冷凝器中心線處留一條2500mm的后澆帶,后澆帶用雙層鐵絲網(wǎng)隔離,克服由于溫度變化而可能產(chǎn)生的裂縫,后澆帶要求21 d后再次澆筑將結(jié)構(gòu)連接成整體。

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因主要有三種:1)外部荷載引起的;2)由結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的;3)由變形應(yīng)力引起的。這其中變形應(yīng)力主要是溫度、收縮膨脹、不均勻沉降引起結(jié)構(gòu)變形,當(dāng)產(chǎn)生的應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就產(chǎn)生裂縫。大體積混凝土結(jié)構(gòu)中由于結(jié)構(gòu)截面大,水泥用量多,水泥水化所釋放的水化熱會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用,由此產(chǎn)生的溫度收縮應(yīng)力是導(dǎo)致大體積鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。

為了防止混凝土裂縫的發(fā)生,在施工中根據(jù)本工程特點(diǎn)及本地的物質(zhì)條件,采用以下幾條措施:

1)采用預(yù)留后澆帶,釋放部分變形;2)摻減水緩凝劑以降低水泥用量,加速混凝土散熱;3)摻入AEA混凝土微膨脹劑,補(bǔ)償混凝土的收縮變形;4)采用塑料薄膜加麻袋片保溫保濕;5)采用預(yù)埋測(cè)溫管對(duì)混凝土進(jìn)行24 h嚴(yán)格監(jiān)控測(cè)溫,及時(shí)處理溫度超差,把混凝土中心與表面的溫度差控制在不大于25℃。

具體施工中有如下考慮。

1 材料選擇

1)水泥:采用42.5普通硅酸鹽水泥,降低水化熱。

2)粗骨料:采用碎石,粒徑10mm～30mm,含泥量不大于1%,選用粒徑較大、級(jí)配良好的石子配制混凝土,和易性好,強(qiáng)度高。

3)細(xì)骨料:采用中砂,平均粒徑大于 0.5mm,含泥量不大于2%。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的混凝土比采用細(xì)砂拌制的混凝土可減少用水量10%左右,同時(shí)相應(yīng)減少水泥用量,使水泥水化熱減少。

4)粉煤灰:由于混凝土的澆筑方式為泵送,為了改善混凝土的和易性便于泵送,考慮摻加適量的二級(jí)粉煤灰,粉煤灰摻量為45 kg/m3。

5)外加劑:選用高效泵送劑及AEA混凝土微膨脹劑,AEA摻量為水泥用量的10%。

6)材料選定后按施工要求送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試配,混凝土坍落度為130mm～160mm,初凝時(shí)間為6 h～8 h。

2 混凝土溫度計(jì)算

混凝土為大體積混凝土,水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部溫度可按如下公式計(jì)算:

其中,Tmax為混凝土最高絕熱溫升;W為每立方米混凝土的水泥用量,取290 kg/m3;Q為每千克水泥28 d的累計(jì)水化熱,查《大體積混凝土施工》表,Q=354 kJ/kg;C為混凝土比熱,取0.96 kJ/(kg?K);ρ為混凝土容重,取 2400 kg/m3。

混凝土最高絕熱溫升:Tmax=WQ/Cρ=290×354/(0.96×2400)=44.6℃。

混凝土內(nèi)部中心溫度:

其中,Th為混凝土內(nèi)部中心溫度;Tj為混凝土澆筑溫度(按多次測(cè)量資料,有日照時(shí)混凝土溫度比當(dāng)時(shí)溫度高7℃～9℃,無日照時(shí)混凝土溫度比當(dāng)時(shí)溫度高3℃～5℃,當(dāng)時(shí)氣溫為20℃,我們按27℃計(jì));ζ為不同澆筑混凝土塊厚度的溫度系數(shù),3 m厚取0.73。混凝土內(nèi)部中心溫度:Th=Tj+Tmax×ζ=27+44.6×0.73=59.6℃。

混凝土溫度在澆筑后第3天達(dá)到最高,實(shí)測(cè)最高溫度為63℃,與計(jì)算值接近,采取措施以保證內(nèi)外溫差小于25℃。

3 混凝土澆筑

混凝土采用全自動(dòng)混凝土攪拌站進(jìn)行攪拌,混凝土罐車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)使用地泵進(jìn)行澆筑,澆筑時(shí)采用斜面分層澆筑,斜面分層厚度為500mm,每澆筑完一層后方可進(jìn)行第二層澆筑,上層混凝土必須在前一層混凝土初凝前進(jìn)行覆蓋,以避免混凝土冷縫的出現(xiàn)。混凝土澆筑連續(xù)進(jìn)行,出灰口處配置4臺(tái)振搗器,2臺(tái)振搗器主要負(fù)責(zé)下部斜坡流淌處振搗密實(shí),另外2臺(tái)振搗器主要負(fù)責(zé)頂部混凝土振搗。振搗棒插入間距不大于500mm,快插慢拔,振搗上層時(shí)棒插入下層混凝土50mm以上,至表面無明顯氣泡為止。

混凝土罐車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后有專職人員留取混凝土試塊,現(xiàn)場(chǎng)按每澆筑100m3制作3組試塊,1組壓7 d強(qiáng)度,1組壓28 d強(qiáng)度歸技術(shù)檔案資料用,1組仍作14 d強(qiáng)度備用。及時(shí)測(cè)取混凝土的坍落度及入模溫度,以便保證混凝土的澆筑質(zhì)量和控制溫差。

及時(shí)排除混凝土表面的泌水,在混凝土澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,當(dāng)表面混凝土初凝前在表面撒一層洗凈的碎石并用平板振搗器進(jìn)行二次振搗,使石子全部嵌入混凝土內(nèi),減小表面因骨料下沉而形成的砂漿層厚度,并能釋放部分水化熱,二次振搗后及時(shí)用木抹子搓平,用鐵板壓光后再用塑料薄膜及麻袋覆蓋,以達(dá)到保濕保溫的目的。

4 混凝土測(cè)溫、養(yǎng)護(hù)

測(cè)溫點(diǎn)布置圖見圖1。

混凝土測(cè)溫采用測(cè)溫管,用鋼管制成的測(cè)溫管埋設(shè)時(shí)按照測(cè)溫點(diǎn)布置圖埋設(shè),一端封死,管底超過混凝土中心100mm,上口高出混凝土表面100mm,管內(nèi)灌水,配備專職人員用溫度計(jì)每隔2 h測(cè)出管內(nèi)水溫及混凝土表面的溫度,認(rèn)真做好測(cè)溫記錄,以便控制混凝土表面和中心的溫差不大于25℃,沒有溫度異常。在養(yǎng)護(hù)過程中,電廠排水明渠的水溫為60℃,用3臺(tái)泵抽取進(jìn)行養(yǎng)護(hù),很好的控制了混凝土表面的溫度及溫差。

大體積混凝土施工最主要的就是控制溫度應(yīng)力裂縫的產(chǎn)生,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,才能保證大體積混凝土順利施工。在本次汽機(jī)基礎(chǔ)的施工中采用的方法正確,措施得力,經(jīng)質(zhì)監(jiān)及監(jiān)理的檢查驗(yàn)收,未出現(xiàn)裂縫,施工質(zhì)量?jī)?yōu)良。

[1]張軍紅,師旭超.大體積混凝土裂縫成因及控制措施[J].山西建筑,2009,35(8):139-140.