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摘要：介紹陜西科技信息大廈基礎(chǔ)工程大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，以及控制混凝土水化熱、澆筑溫度，科學(xué)測(cè)溫保溫技術(shù)，有效地控制了有害裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)，對(duì)大體積混凝土施工作了有益探索。...

陜西科技信息大廈承臺(tái)筏板大體積混凝土施工技術(shù)

黃光裕  王亞萍

(陜西省第十一建筑工程公司  712000咸陽(yáng))

1、工程概況

    本工程主樓承臺(tái)筏板為雙軸對(duì)稱近似橢圓形。其長(zhǎng)軸為62.0m，短軸為44.0m，板厚3.5m，混凝土總量6800m3，強(qiáng)度等級(jí)為C50的結(jié)構(gòu)自防水混凝土。承臺(tái)陣板內(nèi)配五層雙向網(wǎng)片筋。其中上層筋φ40@140，中層筋φ25@200，下層筋φ40@100，鋼筋總量1500t，五層網(wǎng)片筋間采用梅花型布置，間距1.0m的φ48X3.5mm豎向鋼管與四層通常水平角鋼L63x3來(lái)支撐。

2、工程特點(diǎn)

    本工程的特點(diǎn)：一是承臺(tái)筏板面積大(1957m2)，筏板厚(3.5m)，埋深深(一17.8m)，鋼筋密，層數(shù)多(網(wǎng)片間凈距87cm)；二是施工期間溫度高(1999年7月28～31日)，環(huán)境溫度為380C，基坑內(nèi)氣溫最高達(dá)45℃左右；三是設(shè)計(jì)要求承臺(tái)筏板混凝土必須一次連續(xù)性澆筑完成，澆筑時(shí)不允許分層，不得留施工縫；四是 C50混凝土首次在陜西地區(qū)工程中使用，施工難度非常大，施工環(huán)境條件對(duì)大體積混凝土施工極為不利。

3、配合比設(shè)計(jì)

    針對(duì)本工程以上特點(diǎn)，同時(shí)考慮到混凝土的溫度應(yīng)力大于其同期混凝土抗拉強(qiáng)度是大體積混凝土的有害裂縫產(chǎn)生主要原因，為了降低混凝土溫度應(yīng)力。只有從降低水泥的水化熱著手，精選原材料，優(yōu)化混凝土配合比，才能達(dá)到目的。

    3.1選擇中低熱水泥，降低放熱量。

    按照常規(guī)，選擇大壩水泥、礦渣水泥、火山灰水泥要比普通水泥放熱量低，但考慮到我國(guó)礦渣水泥、火山灰水泥均是小廠生產(chǎn)，供應(yīng)能力有限以及運(yùn)輸、存放、價(jià)格等各方面因素，故本工程選用了我省耀縣秦嶺牌C40中熱水泥．較好地解決了產(chǎn)量、質(zhì)量、運(yùn)輸、價(jià)格、存放等問題。

    3.2減少水泥用量

    根據(jù)多年來(lái)的施工經(jīng)驗(yàn)，每立方米混鼉土曲木泥用量每增減10k9，其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升降1℃，所以本工程施工中采取以下減少水泥用量的方法，避免大體積混凝土的有害裂縫產(chǎn)生。

    3.2.1充分利用混凝土的后期強(qiáng)度

    本工程得了設(shè)計(jì)院的同意，采用R60替代R28作為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，可使混凝土中的水泥減少40kg/m2左右．相應(yīng)降低混凝土溫度4℃，同時(shí)也降低了成本。3．2．2摻二級(jí)磨細(xì)粉煤灰，不僅能激發(fā)水泥的二次水化反應(yīng)，達(dá)到增強(qiáng)混凝土的后期強(qiáng)度、節(jié)約部分水泥，而且利用粉煤灰的“滾球效應(yīng)”來(lái)改善混凝土的和易性，增強(qiáng)混凝土的泵送效果。

    3.2.3摻高效緩凝減水劑SDB-1，不僅使混凝土減水12％以上，提高其強(qiáng)度，解決僅摻減水劑時(shí)混凝土坍落度的經(jīng)時(shí)損失，從而改善混凝土初期的熱性能和抗裂性，節(jié)約水泥l0％，而且可以延長(zhǎng)混凝土的初凝時(shí)間，滿足混凝土運(yùn)輸澆筑時(shí)間的需要。

    3.2.4考慮到口鎮(zhèn)的石灰石具有強(qiáng)度較高，破碎、針狀、片狀石含量少，連續(xù)級(jí)配的石子拌制混凝土密實(shí)性好等特點(diǎn)，在施工中，選擇5～30mm連續(xù)級(jí)配的口鎮(zhèn)碎石，控制其含泥量不大于1％，大大增強(qiáng)了混凝土的抗?jié)B能力。

    3.2.5選擇西安灞河中粗砂，細(xì)度模數(shù)控制在2.6—3.0之間，含泥量不大于2％。

    3.3摻少量UEA，通過混凝土微膨脹補(bǔ)償其降溫收縮。

    3.4控制水膠比不大于0.3，目的是降低混凝土中的孔隙率、增強(qiáng)水化硅酸鈣凝膠的品質(zhì)、提高混凝土的強(qiáng)度。

    3.5控制混凝土坍落度為18±2cm滿足泵送。

    通過采取以上措施，在陜西省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院的幫助下，經(jīng)過不同試驗(yàn)室的反復(fù)試配、比較篩選，確定了優(yōu)化后的混凝土配合比，既滿足了混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度、抗?jié)B防裂性能的基礎(chǔ)上，盡可能降低混凝土內(nèi)部的絕熱溫度，也使C50大體積混凝土水泥單方用量從最初的420kg／m3降至380kg／m3，節(jié)約水泥40kg／ m3(本工程共節(jié)約水泥280t)，降低混凝土絕熱溫升4℃。

4、控制混凝土澆筑溫度

    混凝土內(nèi)部的最高溫度是由水泥水化溫度與澆筑溫度組成的。水泥水化溫度已通過優(yōu)化混凝土配合比實(shí)現(xiàn)，那么要降低混凝土溫度，只能控制混凝土拌和、運(yùn)輸、澆筑過程來(lái)完成。

    4.1采用深井水來(lái)拌和混凝土。深井水較自來(lái)水溫度低，比加冰塊代價(jià)小。

    4.2水泥提前進(jìn)場(chǎng)入庫(kù)，通風(fēng)散熱。

    4.3砂、石堆場(chǎng)搭設(shè)通風(fēng)涼棚，同時(shí)用深水井噴灑石子降溫。

    4.4攪拌站及輸送泵搭通風(fēng)棚，泵管用濕麻袋包裹，噴井水降溫，以達(dá)到降低混凝土澆筑溫度的目的。

    4.5混凝土澆筑時(shí)采取一個(gè)坡度、薄層循環(huán)一次到頂，盡可能讓水泥在水化熱最劇烈的階段蒸發(fā)一部分熱量。

5、科學(xué)地進(jìn)行溫度控制

    應(yīng)該說(shuō)，科學(xué)地預(yù)測(cè)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)與適時(shí)的調(diào)整相結(jié)合，是整個(gè)溫度控制取得成功的保證，對(duì)此，我們采取了下列做法：

    5.1認(rèn)真制定測(cè)溫方案

    在測(cè)溫方案的制定上，首先，選擇有代表性的部位布置了28個(gè)測(cè)溫位，每個(gè)測(cè)溫位垂直方向設(shè)置5個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，分布在混凝土底部、中部的循環(huán)水管上下、頂部和表面。其次，采用了兩種測(cè)溫方法：一是自控?cái)?shù)據(jù)測(cè)定模塊測(cè)溫器，利用微機(jī)進(jìn)行分析處理，由陜西省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院實(shí)施；二是電子便攜式測(cè)溫儀，由項(xiàng)目部實(shí)施，兩種測(cè)溫技術(shù)相互獨(dú)立自成體系、相互對(duì)照、相互補(bǔ)充，及時(shí)準(zhǔn)確地提供了混凝土溫度變化資料和曲線，同時(shí)也指導(dǎo)了保溫和冷循環(huán)水管的通水及調(diào)溫工作。另外，確定測(cè)溫時(shí)間，即ld內(nèi)1h測(cè)溫一次，l～3d內(nèi)2h測(cè)溫一次，3～7d內(nèi)4h測(cè)溫一次，7d以上6h測(cè)溫一次，較好地控制了降溫速率。

    5.2合理地進(jìn)行內(nèi)部降溫

    為了降低混凝土中心最高溫度，在混凝土中分區(qū)設(shè)置雙向循環(huán)冷卻水管四組回路，根據(jù)混凝土澆筑時(shí)間及內(nèi)部溫度情況，分別啟動(dòng)(或關(guān)閉)鋼管內(nèi)的注水回路，使其最大限度地帶走混凝土內(nèi)部的部分熱量，以降低混凝土內(nèi)部的絕熱溫升，確保內(nèi)表混凝土溫差不超過規(guī)范規(guī)定。

    5.3依據(jù)熱工計(jì)算和測(cè)溫反饋的信息，及時(shí)進(jìn)行混凝土表面的保溫工作

    5.3.1當(dāng)混凝土表面初凝能上人后，依據(jù)熱工計(jì)算情況。及時(shí)對(duì)混凝土表面加以覆蓋。本工程混凝土表面覆蓋三層濕麻袋，一層泡沫板，上蓋一層塑料薄膜。

    5.3.2在保證混凝土內(nèi)、表與環(huán)境三個(gè)溫差不超過25℃的前提下，為了能使混凝土表面充分散熱，采取中午減少保溫層厚度，其他時(shí)間根據(jù)環(huán)境溫度的變化加厚保溫層的做法，取得了較好的效果。

6、混凝土施工工藝

    6.1混凝土的供應(yīng)

    選擇了西安市三家生產(chǎn)能力強(qiáng)、產(chǎn)品質(zhì)量有保證、社會(huì)信譽(yù)好的省構(gòu)件廠、省聯(lián)合基礎(chǔ)公司和飛羽混凝土工程公司，統(tǒng)一配合比及原材，整個(gè)生產(chǎn)過程為微機(jī)計(jì)量控制，專人管理，同時(shí)項(xiàng)目部派駐人員跟蹤檢查、記錄，共投入40輛攪拌運(yùn)輸車，明確行車路線，現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一指揮調(diào)配，保證了混凝土連續(xù)有序供應(yīng)。

    6.2混凝土的澆筑

    本工程配備了三臺(tái)拖式泵和一臺(tái)汽車泵(備用)，分三條輸送管道同時(shí)分區(qū)間輸送混凝土，平行由遠(yuǎn)至近，采取一個(gè)坡度、薄層循環(huán)推進(jìn)一次剜頂澆筑混凝土，并配備50個(gè)插入式振動(dòng)棒分上、中、下三個(gè)作業(yè)層面進(jìn)行振搗，以防止混凝土漏振或出現(xiàn)施工冷縫，總量6800M3混凝土僅用72h便順利完成澆筑。

    6.3混凝土的泌水排放

    考慮到預(yù)拌混凝土泌水較多，在承臺(tái)筏板側(cè)模上預(yù)先留有泌水孔道，保證了混凝土泌水及時(shí)排至坑周排水溝內(nèi)。

    6.4混凝土表面處理

    考慮到承臺(tái)筏板面混凝土保護(hù)層稍厚，為了防止混凝土表面因漿體過多出現(xiàn)收縮裂縫，經(jīng)設(shè)計(jì)院同意，預(yù)先在承臺(tái)筏板表面配置了φ6@100雙向構(gòu)造筋的同時(shí)，加強(qiáng)了新澆筑混凝土表面采用鐵滾碾壓及鐵、木模子壓實(shí)壓光，避免了混凝土表面因漿體過多及水分過快散失出現(xiàn)干縮裂縫。

    6.5為了防止混凝土表面因失水而干裂，采取保溫塑料膜上帶有小孔的塑料循環(huán)水管，利用體內(nèi)循環(huán)水對(duì)其表面澆水養(yǎng)護(hù)，達(dá)到保濕目的。

7、施工成果

    在各方的大力協(xié)作、密切配合下，本工程承臺(tái)筏板大體積混凝土已順利完成，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的l42％，未發(fā)現(xiàn)有害裂縫出現(xiàn)，經(jīng)省質(zhì)安總站核驗(yàn)為優(yōu)良。其施工特點(diǎn)為二低一短，即C50高強(qiáng)高性能混凝土水泥用量低(380g／M3)；混凝土內(nèi)部最高溫度低(85.6℃)；溫升及養(yǎng)護(hù)時(shí)間短。整個(gè)施工過程做到了方案科學(xué)、準(zhǔn)備充分、措施得當(dāng)、管理到位，為今后大體積混凝土施工生產(chǎn)技術(shù)管理和測(cè)溫、保溫保濕工作積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

8、幾點(diǎn)體會(huì)

    8.1本工程混凝土的澆筑溫度最高達(dá)37℃，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)范規(guī)定的28℃。實(shí)踐證明，只要方案合理，措施得當(dāng)，仍能保證混凝土本身不出現(xiàn)有害裂縫，可以有效地降低工程成本。

    8.2保溫、降溫措施有機(jī)地結(jié)合，可調(diào)整三個(gè)溫差，使混凝土溫差在規(guī)范規(guī)定的25℃范圍內(nèi)盡可能散熱，有利于縮短工期。本工程采取中午減少保溫層厚度，其它時(shí)間加厚保溫層厚度及升溫初期循環(huán)水管降溫，控制了三個(gè)溫差，使熱量盡可能釋放，保溫l5d就滿足了規(guī)定要求。同時(shí)建議混凝土澆筑7d內(nèi)降溫速率宜控制在1.5℃／d；7d以后可適當(dāng)放寬到2.0—2.5℃／d，混凝土不會(huì)出現(xiàn)有害裂縫。

    8.3當(dāng)混凝土表層設(shè)置溫度筋時(shí)，可適當(dāng)放寬內(nèi)表溫差。本工程混凝土表層設(shè)溫度筋，承臺(tái)筏板面內(nèi)表溫差控制在25℃，但側(cè)面由于保溫條件不如頂面，混凝土表內(nèi)溫差在30～33℃，也未出現(xiàn)裂縫就是最好的例證。

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)

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