孫余好，郭志柳

(1.核工業(yè)井巷建設公司，浙江湖州 313000;2.北京建達道橋咨詢有限公司福建分公司，福建廈門 361000)

0 引言

隨著國家城鎮(zhèn)化建設步伐加快，各類基礎設施建設如雨后春筍般涌現(xiàn)，然而質量問題也不時冒出頭來，尤其質量通病，大體積混凝土裂縫就是其中之一.在橋梁承臺、泵站筏板基礎、寫字樓剪力墻及高層住宅地下室等大體積混凝土夏季高溫施工時，通常采用調整配合比、降低入模溫度和保溫養(yǎng)護等相結合進行重點預控，雖說較為有效，但仍不乏細微裂縫的出現(xiàn)，以至于不得不事后采取補救措施［1－5］.

大體積混凝土易產(chǎn)生裂縫，其原因是多方面的［6－8］，除上述之外，如約束情況、周圍環(huán)境濕度、混凝土的均勻性、澆筑間歇時間、模板剛度亦是不可忽略的影響因素.

本文結合實例，采取了全過程混凝土跟蹤預控.

(1)減少混凝土基面約束［9］，使混凝土澆筑層的基面光滑、平整，以減少收縮應力.

(2)分層分塊澆筑混凝土，有利于水化熱的散發(fā).

(3)采用帶肋鋼筋，對于應力集中處的鋼筋接頭優(yōu)先采用機械連接，控制好保護層厚度，最后保證混凝土供應能力，蓄水養(yǎng)護，實施動態(tài)的溫度監(jiān)測，達到有效控制混凝土有害裂縫產(chǎn)生的目的.本工程的混凝土裂縫預控技術及措施，因地制宜，經(jīng)濟方便，實用性廣，對類似工程具有一定的借鑒作用.

1 工程概況

海南昌江核電廠淡水取水泵房坐落于石碌水庫中，筏基底相對地面標高－32.5 m，有嚴格的防滲要求.筏基混凝土尺寸28.5 m ×25.7 m，厚為1.6 m，混凝土量約1 180 m3;與筏基同時澆筑的450 mm高剪力墻厚度分別為1.2 m、1.5 m、1.6 m、1.8 m、2.0 m不等，約120 m3;本工程采用C40/P10補償收縮防水混凝土，一次性共澆筑1 300 m3，屬于大體積混凝土施工.

2 施工準備

(1)確定混凝土配合比，見表1.

表1 C40/P10混凝土配合比

(2)混凝土澆筑對模板產(chǎn)生側壓力，若是模板剛度不夠，會使模板內的混凝土產(chǎn)生擾動而裂縫，故應對模板的支設嚴格要求，確保模板的施工剛度，本工程采用磚胎膜(剛度大，同時便于養(yǎng)護蓄水).

(3)確定混凝土的攪拌、輸送和澆筑工藝

混凝土采用現(xiàn)場集中拌制，攪拌機選用廣東佛宇JS1000混凝土攪拌機1臺，其產(chǎn)量為50 m3/h;混凝土澆筑采用泵送施工工藝，選用三一重工HBT60C-1816D混凝土泵1臺，其輸送功率為75 m3/h.

(4)澆筑方法

筏基混凝土澆筑采取斜向分層法，坡率1∶6，第1層澆筑的厚度控制在500 mm，第2、3層厚400 mm、第4層澆筑至設計標高，之后自北向南每次推進1.5 m寬度，見圖3.

(5)控制混凝土的入模溫度

混凝土澆筑依據(jù)施工計劃，安排在7月17至7月20日.由于此時氣溫較高，要嚴格控制混凝土入模溫度，根據(jù)規(guī)范要求宜控制在30℃以下，因此混凝土攪拌過程中抽取的是水庫深層低溫水(約20℃)，并在混凝土輸送過程中白天對地泵管覆蓋土工布與麻袋同時不斷灑水降溫.本工程筏基混凝土入模溫度T0經(jīng)實測:夜間為27℃ ～29℃，白天為29℃～35℃.

(6)布置與埋設測溫點

①測溫點位布置原則

監(jiān)測點的布置范圍應以所選混凝土澆筑體平面圖對稱軸線的半條軸線為測試區(qū)［10］，在測試區(qū)內監(jiān)測點按平面分層布置;在每條測試軸線上，監(jiān)測點位設為4處，見圖1.

圖1 測溫孔位置平面示意圖

②埋設方法

測溫孔利用下端封閉的DN15鋼管制作.其中第一孔底部位于底板頂面標高下50 mm，第二孔底部位于底板中部，第三孔底部位于底板底標高以上50 mm處，每孔間距500 mm，各孔中灌入約50 mm高水柱，見圖2.

圖2 測溫孔布置圖

3 混凝土施工

3.1 供應能力計算

混凝土泵的實際平均輸出量，可根據(jù)混凝土泵的最大輸出量、配管情況和作業(yè)效率，按下式［11］計算:

Q1=Qmax·α·η =75 × 0.8 × 0.5=30 m3/h式中:Q1—每臺混凝土泵的實際平均輸出量，m3/h;

Qmax—每臺混凝土泵的最大輸出量，m3/h;

α—配管條件系數(shù)，可取0.8 ～0.9;

η—作業(yè)效率，根據(jù)混凝土攪拌運輸車向混凝土泵供料的間斷時間、拆裝混凝土輸出管和布料停歇等情況，可取0.5～0.7(本工程采用的是現(xiàn)場JS1000型攪拌機直接向混凝土泵HBT60C-1816D供料的辦法，取η=0.5).

混凝土施工采用斜向分層法，見圖3、圖4，分層混凝土澆筑量最大的是第2、3層分別是2.61×25.7=67.1 m3，2.64 ×25.7=67.8 m3，即在第2 層澆筑完成后澆筑第3 層共需時間為(67.1+67.8)/30=4.49 h(本工程摻加高效緩凝劑C40P10初凝為6～8 h).

3.2 澆筑順序

本基礎筏板大體積混凝土澆筑的關鍵要嚴格控制好澆筑流程和澆筑順序，混凝土澆筑總的流向、順序及分層見圖3～圖4.

圖3 筏基底板混凝土澆筑順序平面示意圖(橫向分段)

圖4 筏基底板混凝土分層澆筑橫斷面示意圖(斜面分層)

3.3 工藝措施

由北向南進行斜面分層自然流淌循環(huán)澆筑.

(1)采取薄層推移，利用分層斜面進行自然散熱.

(2)為防止混凝土上部沉降，振搗從澆筑斜面的下部開始逐漸上移，混凝土必須逐層振搗密實.為保證插入精度，在距振搗棒端部550 mm處捆綁紅色皮筋作為深度標記.采取二次振搗工藝，提高混凝土密實度.

(3)由于泵送混凝土坍落度較大，混凝土振搗過程中產(chǎn)生較多泌水和浮漿，因而利用底板外邊緣位置設置集水坑，使泌水、浮漿沿斜面流至坑內，并及時排除.

(4)如遇特殊情況，混凝土澆筑超過初凝時間仍不能繼續(xù)澆筑，需采取如下的技術措施:在已澆筑的混凝土坡面上插1 m長Φ12鋼筋@500，梅花狀布置，同時將混凝土表面用塑料布層覆蓋保濕，防止干裂.

(5)為減少混凝土表面收縮裂縫，控制底板標高及表面平整度，混凝土澆筑完成5～6 h后，混凝土表面會因混凝土的沉降和鋼筋的阻礙而產(chǎn)生沉降裂縫，所以要認真做好二次抹面工作，在混凝土“收水”或終凝前，對混凝土表面進行抹壓，以免產(chǎn)生裂縫.

3.4 混凝土試驗

(1)坍落度試驗

由于高溫，蒸發(fā)量較大，白天適當調增了水分，經(jīng)實測，本次混凝土澆筑坍落度基本控制在夜間165 mm，白天170～190 mm，開始時堵管1次，之后較為順利.

(2)試塊留置

留置抗壓試塊7組、抗?jié)B混凝土試3組.

4 混凝土的養(yǎng)護及測溫

4.1 混凝土養(yǎng)護保溫材料選擇

在混凝土終凝后(混凝土表面以手指輕壓無指印時)首先在表面覆蓋一層塑料薄膜，利用混凝土自身的泌水現(xiàn)象來保證前期養(yǎng)護所需濕度.待筏板混凝土完成1 d后蓄水養(yǎng)護混凝土，保溫，保濕.

4.2 蓄水養(yǎng)護方案

混凝土澆筑前在底板四周砌筑高度1.7 m磚胎膜(高出筏板頂2皮磚)，混凝土澆筑后進行蓄水養(yǎng)護.進行蓄水養(yǎng)護時一定要注意水溫(本工程事先存水于水池)，防止因水溫過低而使混凝土內外溫差大于25℃，采用分次灌水，直至達到蓄水深度，養(yǎng)護時間持續(xù)28 d.

(1)計算參數(shù)指標

海南昌江七月中旬平均氣溫Ta=35℃.

①C40/P10混凝土

λ =2.33 W/(m ×K)，C=0.96，γ =2 400 kg/m3，入模溫度T0=35℃(取白天最高值)

② P.O42.5 水泥

每立方米混凝土水泥用量mc=420 kg/m3，每42.5 kg普通水泥水化熱Q=314 kJ/m3

③粉煤灰

FA=67.2 kg/m3

(2)混凝土內部實際溫度計算

①混凝土水化熱最高絕熱溫升計算［12］

根據(jù)《建筑施工手冊(第四版)》，混凝土水化熱最高絕熱溫升計算可以利用以下公式任取一計算:

式中:Th—混凝土最大水化熱絕熱溫升值;

mc—每立方米混凝土水泥用量;

Q—每千克水泥的水化熱量;

c—混凝土比熱，一般取0.97;

γ—混凝土質量密度，取γ=2 435 kg/m3;

e— 常數(shù)，為 2.718;

t—混凝土齡期;

m—經(jīng)驗系數(shù)，隨澆筑溫度改變，一般取0.2～0.4;

F—混凝土活性摻合料用量，kg/m3;

K—摻合料折減系數(shù).粉煤灰取0.25～0.30.

現(xiàn)采用(2)式計算.

②混凝土內部實際最高溫度Tmax計算

式中，ξ為齡期三天澆筑塊厚度為1.6 m左右時混凝土散熱系數(shù).

(3)蓄水養(yǎng)護溫度控制計算

①混凝土表面熱阻

式中:R—混凝土熱阻;

X—混凝土維持到預定溫度的延續(xù)時間即蓄水養(yǎng)護時間h;

M—混凝土結構物表面系數(shù);

Tmax—混凝土中心溫度;

Tb—混凝土表面溫度;

K—傳熱系數(shù)修正值，取1.3;

700—混凝土熱容量;

T0—混凝土澆筑、振搗完畢開始養(yǎng)護時溫度;

mc—每立方米混凝土水泥用量;

Qt—混凝土在規(guī)定齡期內水泥水化熱.

筏板基礎東西長25.7 m，南北寬28.5 m，厚1.6 m，故:

X=14×24=336(考慮到施工進度，本工程暫定蓄水養(yǎng)護14 d，局部特殊段除外)

②蓄水深度hw

Hw=R × λw=0.108 × 0.58=0.062 m.

為安全計，取蓄水養(yǎng)護深度為10 mm.

4.3 測溫方法

采用－10℃ ～100℃普通酒精溫度計測溫.為測溫方便和加快測溫速度，每個孔內插入一支溫度計，每次測溫時只需將溫度計抽出讀數(shù)，然后及時將溫度計放入孔內.溫度計必須放到孔底，讀數(shù)要快速準確，每次測溫后應及時將孔口用橡皮塞堵嚴.

4.4 測溫時間及記錄要求

澆筑混凝土時應隨機抽測混凝土的入模溫度及當時大氣溫度，第一次測溫宜在澆筑入模后初凝后進行;72 h(3 d)內，每隔2h測一次混凝土及大氣溫度;72～144 h(4～6 d)內，每隔4 h測一次混凝土及大氣溫度;7～14 d，每隔12 h測一次混凝土及大氣溫度;14～28 d，每隔24 h測一次混凝土及大氣溫度.必須真實記錄測溫數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)溫度異常時應及時復測，所測的數(shù)據(jù)記錄在專用的表格內.

4.5 測溫控制

一旦發(fā)現(xiàn)混凝土中心溫度與表面溫度超過允許值25℃或混凝土的降溫梯度超過2℃/d，立即向項目部技術負責人報告并采取相應的技術措施，包括磚胎膜外側回填土或增加蓄水深度，確保混凝土底板不出現(xiàn)溫差裂縫.經(jīng)實測，本工程無異?，F(xiàn)象.

4.6 測溫孔封堵

底板混凝土達到設計強度后，割除底板上表面以上的測溫鋼管，灌入C40/P10素混凝土，鋼板焊接封堵.

5 實測數(shù)據(jù)及結果分析

(1)測溫孔數(shù)據(jù)記錄統(tǒng)計并擬合溫度變化曲線(以1號測溫孔為例)，見表2和圖5.

圖5 1號孔內溫度變化圖

(2)測溫結果分析

海南昌江核電廠淡水泵房筏板混凝土自7月17日晚上開始澆筑至7月20日早上完成，澆搗結束后，采用蓄水養(yǎng)護，控制水量深度，有效地控制了混凝土內表溫差，起到了較好的保溫效果.1號測溫點測溫工作是從7月18日下午開始至7月24日晚上結束(受之后的強降雨及臺風登陸影響，測溫孔停止測溫)，共計測溫7天.混凝土入模溫度為32℃，1號測溫點從7月18日晚上開始升溫，7月21日晚上混凝土內部最高溫度達到69℃，第7天混凝土內部最高溫度降至63℃.內外溫差均在12℃ ～23℃以內，降溫梯度為1～2℃/d之間，混凝土表面與大氣溫差為13℃ ～18℃之間均符合《大體積混凝土施工規(guī)范》(GB 50496－2009)中混凝土澆筑塊體的里表溫差(不含混凝土收縮的當量溫度)不宜大于25℃，混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2.0℃/d，混凝土澆筑體表面與大氣溫差不宜大于20℃的要求，混凝土內部溫度和表面溫度下降較為平穩(wěn).

(3)混凝土裂縫控制效果檢查

筏基大體積混凝土內溫升峰值過后，7月24日排干蓄水后進行了一次全面認真檢查，結果均未發(fā)現(xiàn)有縱向貫通有害裂縫產(chǎn)生，之后便開始了連續(xù)強降雨，測溫工作全部停止，7月28日臺風“洛坦”在瓊登陸，8月1日抽排基坑積水后，再次組織全面檢查，亦未發(fā)現(xiàn)混凝土裂縫.

6 結論

(1)泵房筏基底板混凝土裂縫主要是由于混凝土本身抗拉強度不足以抵抗承受的拉應力造成的.因此為防止混凝土開裂的問題，一方面降低溫差應力，如采取封閉性混凝土蓄熱(如蓄水法)養(yǎng)護，進行動態(tài)的溫度監(jiān)測與控制;另一方面提高混凝土本身抗拉性能，如優(yōu)化配合比設計，改善施工工藝等.

(2)筏基墊層的平整與光滑，相當于墊層與筏基間增設了滑動層，減少了地基的水平阻力即地基對底板的約束，便于混凝土的自由伸縮，有效的控制了混凝土裂縫產(chǎn)生.

(3)蓄水法養(yǎng)護可通過調整蓄水的深度，來控制混凝土中心和表面溫度的溫差，并且由于水是全浸沒的，較之人工覆蓋保溫材料更能保證養(yǎng)護質量.相對于其他的養(yǎng)護法，蓄水養(yǎng)護法既降低了人工而且效果又好，同時由于水價較其他養(yǎng)護材料相對低廉，便于就地取材，因此采用蓄水養(yǎng)護法很大程度上降低了大體積混凝土的養(yǎng)護成本.

(4)溫度計直接測溫法，設備簡單，操作方便，能直觀地測得混凝土內部溫度，而且精確度能滿足要求，適用范圍較廣.

(5)對基坑等局部超厚體混凝土，由于中心溫度散熱較慢應進行單獨處理.局部加高蓄水深度，以保證混凝土表面溫度不致過快散失.在超厚體混凝土中心設置散熱管，以降低混凝土中心溫度.

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