曲禮英 孫自剛

1鄭州市工程質(zhì)量監(jiān)督站（450000）2河南豫美建設(shè)工程檢測(cè)有限公司（450000）

某電視塔基礎(chǔ)大體積混凝土施工控制

曲禮英1孫自剛2

1鄭州市工程質(zhì)量監(jiān)督站（450000）2河南豫美建設(shè)工程檢測(cè)有限公司（450000）

通過(guò)某電視塔基礎(chǔ)大體積混凝土施工實(shí)踐，對(duì)大體積混凝土施工質(zhì)量尤其是溫度裂縫問(wèn)題進(jìn)行了分析，研究確定大體積混凝土超長(zhǎng)無(wú)縫施工方案，根據(jù)理論分析，提出針對(duì)大體積混凝土溫度裂縫的控制思路?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：混凝土未出現(xiàn)裂縫，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量得到了保證。

大體積混凝土；裂縫；施工控制

0 前言

隨著超高層、高聳建筑結(jié)構(gòu)的日益增多，施工中常常涉及到混凝土的大體積施工。工程實(shí)踐及理論研究表明，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中，由于水泥水化反應(yīng)釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用，在混凝土結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，影響結(jié)構(gòu)的安全和正常使用。

高層、高聳建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)施工，往往涉及到大體積混凝土施工問(wèn)題，如何控制混凝土內(nèi)外溫差、溫度變形引起的裂縫，提高混凝土的實(shí)體質(zhì)量，保證結(jié)構(gòu)安全，是大體積混凝土施工中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，文章通過(guò)工程實(shí)踐對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行研究。

1 工程概況

該電視塔設(shè)計(jì)為全鋼結(jié)構(gòu),塔座地下一層，地上四層，塔樓十二層，設(shè)計(jì)總高度為388.0 m，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式為樁基+承臺(tái)+連梁+柱墩筏板復(fù)合基礎(chǔ)，其中承臺(tái)厚度最深4 m，地下室面積約5 200 m2。該工程地下室底板為半徑35.1 m的圓，局部范圍半徑為49.00 m，底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，抗?jié)B等級(jí)S6；其中底板厚度350 mm（地梁高度700 mm、1 500 mm），外塔柱基礎(chǔ)承臺(tái)厚度為4 000 mm，井道核心筒內(nèi)承臺(tái)厚度為1 500 mm，屬于大體積混凝土。本工程基礎(chǔ)底板混凝土達(dá)6 500 m3，鋼筋用量多達(dá)1 200 t，基礎(chǔ)底板未設(shè)置后澆帶和膨脹加強(qiáng)帶，需一次澆筑完畢，混凝土澆筑體量大，屬超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫施工。

2 混凝土施工方案

2.1 原材料選擇及配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1.1 原材料選擇

1）水泥：選用水化熱低的P.O42.5級(jí)的河南孟電水泥。

2）石子：選用壓碎指標(biāo)低的石子（壓碎值≤12%）,選用碎石5～20 mm，產(chǎn)地河南新密，級(jí)配良好，含泥量小于1%。

3）砂子：采用河南信陽(yáng)中砂，細(xì)度模數(shù)2.5～2.8，含泥量小于3%，級(jí)配良好。

4）外加劑：選用緩凝高效減水劑（騰飛建材廠HT-1）和長(zhǎng)葛市宇特建材廠UEA膨脹劑。

2.1.2 配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)

混凝土配合比中的水泥種類(lèi)及用量、水灰比、水泥漿量、砂率、砂石含水率和泵送劑類(lèi)型等均會(huì)影響混凝土的收縮和溫度應(yīng)力，因此，在保證可泵性及混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下,盡量降低水灰比、砂率和水泥用量，采用“雙摻”技術(shù)減水助泵，降低水化熱。在與施工現(xiàn)場(chǎng)相同的材料及攪拌養(yǎng)護(hù)條件下，將試配的混凝土進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)坍落度損失、抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度和攪拌時(shí)間進(jìn)行優(yōu)選，最終確定本工程的混凝土優(yōu)化配合比見(jiàn)表1。

表1 基礎(chǔ)底板混凝土配合比

2.2 混凝土澆筑方案

本工程地下室底板體量大,須同時(shí)澆筑完成，根據(jù)施工段劃分體量相等原則，本工程共劃分為三個(gè)施工段，每個(gè)施工段安排一個(gè)施工班組，同時(shí)進(jìn)行施工。根據(jù)各施工段的不同情況采用不同的澆筑方案：

1）施工段一：在CT4（承臺(tái)）基坑北部設(shè)置溜槽一個(gè)，在CT5（承臺(tái)）基坑邊西側(cè)設(shè)置地泵一臺(tái)，混凝土澆筑由東向西。

2）施工段二：在CT3（承臺(tái)）基坑?xùn)|側(cè)設(shè)置溜槽一個(gè)，一臺(tái)地泵同時(shí)由東向西澆筑。

3）施工段三：CT1（承臺(tái)）、CT2（承臺(tái)）、CT5（承臺(tái)）均搭設(shè)溜槽，一臺(tái)地泵同時(shí)由東向西澆筑。

混凝土施工段劃分及澆筑順序如圖1所示。

圖1 混凝土澆筑方案示意圖

3 施工控制

3.1 澆筑總體要求

為防止裂縫出現(xiàn)，基礎(chǔ)混凝土施工采用泵送商品混凝土，施工時(shí)混凝土采用“平面分條、分段、斜面分層、連續(xù)推進(jìn)、自然流淌、一次到頂”的澆筑方法，使每次疊合層面的澆筑間隔時(shí)間小于混凝土的初凝時(shí)間。每個(gè)泵負(fù)責(zé)一定寬度范圍的澆筑帶，各泵澆筑帶前后略有錯(cuò)位，形成階段式分層退打局面，以達(dá)到提高泵送工效，簡(jiǎn)化混凝土泌水處理，確保上下層結(jié)合良好。

3.2 混凝土振搗

混凝土振搗采用振動(dòng)棒及平板振動(dòng)器相結(jié)合的辦法,混凝土表面在鋼筋下時(shí)采用振動(dòng)棒振搗，混凝土面在鋼筋以上時(shí)采用平板振動(dòng)器振搗。

根據(jù)混凝土泵送時(shí)自然形成的流淌斜坡度，坡度1∶6，其流淌距離為16 m，分層澆筑厚度控制在50 cm，每4 h覆蓋一次，在每條澆筑帶前、中、后各布置3道振動(dòng)器。第一道布置在混凝土的卸料點(diǎn)，振搗手負(fù)責(zé)出管混凝土的振搗，使之順利通過(guò)面筋流入底層，第二道設(shè)置在混凝土的中間部位，振搗手負(fù)責(zé)斜面混凝土的密實(shí)，第三道設(shè)置在坡腳及底層鋼筋處，因底層鋼筋間距較密，振搗手負(fù)責(zé)混凝土流入下層鋼筋底部，確保下層鋼筋混凝土的振搗密實(shí)?；炷翝仓笤诔跄耙M(jìn)行一次振搗，排除混凝土因泌水在細(xì)骨料和水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高對(duì)鋼筋的握裹力，以增強(qiáng)混凝土密實(shí)度、強(qiáng)度及抗裂性，在澆筑20～30 min后進(jìn)行第二次復(fù)振。

3.3 混凝土泌水和表面處理

3.3.1 混凝土泌水的處理

大體積混凝土施工，由于采用大流動(dòng)性混凝土進(jìn)行分層澆筑，上下層施工的間隔時(shí)間較長(zhǎng)（一般為3～4 h），經(jīng)過(guò)振搗后上涌的泌水和浮漿易順著混凝土坡面流到坑底。當(dāng)采用泵送混凝土施工時(shí)，混凝土泌水現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，當(dāng)混凝土大坡面的坡腳接近頂端模板時(shí)，應(yīng)改變混凝土的澆筑方向，即從頂端往回澆筑，與原斜坡相交成一個(gè)集水坑，另外有意識(shí)地加強(qiáng)兩側(cè)模板外的混凝土澆筑強(qiáng)度，這樣集水坑逐步在中間縮小成小水潭，然后用軟軸泵及時(shí)將泌水排除。

3.3.2 混凝土的表面處理

采用泵送工藝大體積混凝土表面水泥漿較厚，不僅會(huì)引起混凝土的表面收縮開(kāi)裂，而且會(huì)影響混凝土的表面強(qiáng)度。因此，在混凝土澆筑結(jié)束后要認(rèn)真進(jìn)行表面處理，在混凝土澆筑4～5 h以后，先初步按設(shè)計(jì)標(biāo)高用長(zhǎng)刮杠刮平，在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍，再用木抹子壓實(shí)進(jìn)行二次收光處理。

3.4 混凝土的養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土澆筑完畢后,應(yīng)在16 h內(nèi)加以覆蓋和澆水。本工程基礎(chǔ)混凝土采用普通硅酸鹽水泥拌制,混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14 d,經(jīng)合理分析確定采用外蓄內(nèi)散綜合養(yǎng)護(hù)措施，限制表層混凝土熱量的散失,確保混凝土的內(nèi)外溫差小于25℃。為此，采用塑料布間隔毛氈的保溫層，形成多層空氣腔進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。塑料布間保證搭接嚴(yán)密，用5 cm寬膠帶封口，封住水分，保證塑料布內(nèi)有凝結(jié)水。

3.5 混凝土溫度裂縫控制

3.5.1 混凝土溫度裂縫的控制思路

為了有效地控制有害裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，必須從控制混凝土的水化升溫，延緩降溫速率，減小混凝土收縮，提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度，改善約束條件和設(shè)計(jì)構(gòu)造等方面全面考慮。為此須進(jìn)行混凝土的配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)、混凝土的澆筑組織、過(guò)程質(zhì)量控制、混凝土的溫度監(jiān)控以及混凝土的養(yǎng)護(hù),必須有周密、科學(xué)的計(jì)劃措施，確保大體積混凝土的施工質(zhì)量。

3.5.2 混凝土溫度監(jiān)測(cè)

為了掌握混凝土內(nèi)部溫度變化情況，本工程采用JDC-2便攜式建筑電子測(cè)溫儀對(duì)底板混凝土溫度實(shí)行24 h連續(xù)監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，及時(shí)采取措施，控制混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。在現(xiàn)場(chǎng)溫度傳感器分三層布置，平面位置共布置37個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)分別布置在每層混凝土底部、中部及上部，以測(cè)量底板內(nèi)部及表面溫度。測(cè)溫儀溫度傳感器詳細(xì)布置如圖2所示。

圖2 測(cè)溫儀傳感器布置示意圖

3.5.3 混凝土溫度裂縫的控制效果

圖3為整個(gè)溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果和降溫曲線，圖中規(guī)律表明，基礎(chǔ)底板在混凝土澆筑后3～4 d升至溫度峰值，整個(gè)降溫過(guò)程平穩(wěn)，各測(cè)試位置的相鄰溫點(diǎn)溫差均為超過(guò)監(jiān)測(cè)報(bào)警溫差25℃，沒(méi)有產(chǎn)生較大的溫度梯度。整個(gè)底板施工完成后未產(chǎn)生裂縫，混凝土裂縫得到了有效控制。

圖3 大體積混凝土測(cè)溫曲線圖

4 結(jié)語(yǔ)

混凝土在水化過(guò)程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土由于結(jié)構(gòu)斷面較厚，容易形成混凝土內(nèi)外溫差，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。因此，控制水化熱就是大體積混凝土施工的關(guān)鍵所在。本工程在施工中，采取摻加膨脹劑、緩凝高效減水劑及活性混合材料，最大限度地降低水泥用量，延緩混凝土的凝結(jié)時(shí)間，推遲混凝土水化熱峰值等措施,可使混凝土在開(kāi)始降溫時(shí),其抗拉強(qiáng)度得到足夠的增長(zhǎng)。同時(shí)，將合理的材料選擇、科學(xué)的混凝土配合比、嚴(yán)格的施工組織和完善的工藝措施相結(jié)合，嚴(yán)格進(jìn)行混凝土溫度監(jiān)控和加強(qiáng)混凝土成型保溫，收到了十分理想的效果，達(dá)到了大體積超長(zhǎng)無(wú)縫施工的混凝土不開(kāi)裂的目的，控制了大體積超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，保證了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，為類(lèi)似工程施工提供了施工經(jīng)驗(yàn)。

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