簡析高層建筑地下室大體積混凝土施工方法與控制

趙興才

摘 要:隨著我國經濟的發展,高層建筑在城市建設中不斷涌現。其地下建筑工程的規模越來越大,大體積鋼筋混凝土工程被廣泛采用。本文對高層建筑地下室大體積混凝土施工方法與質量控制進行了分析和研究。

關鍵詞:高層建筑;大體積混凝土;質量控制

1 大體積混凝土概述

大體積混凝土的定義為:任何現澆混凝土,其尺寸達到必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題,以最大限度的減少開裂影響的,即稱為大體積混凝土。在工業與民用建筑結構中,通常認為現澆的連續墻式結構、地下構筑物及設備基礎等是容易由溫度收縮應力引起裂縫的結構,通稱為“大體積混凝土結構”。工業與民用建筑結構中的這些結構,如果嚴格按幾何尺寸來說,不應列為大體積混凝土,但從溫度收縮裂縫控制角度仍然稱為“大體積混凝土”。

這些結構在普遍存在,通常具有以下特點:(1)混凝土標號較高,水泥用量較大,壁厚較小,收縮變形較大;(2)水化熱溫升較高,降溫散熱較快,因此收縮與降溫共同作用是引起混凝土裂縫的主要因素;(3)控制裂縫主要是靠改進結構設計、合理配筋及改進澆筑、加強養護等方法提高結構的抗裂性能。(4)多為地下或半地下建筑,有防水要求;(5)結構形式常采用現澆鋼筋混凝土超靜定結構,溫差和收縮變化復雜,約束作用較大,易引起開裂。研究其施工工藝有著重要的實際意義。

2 混凝土施工澆筑前的準備工作

地下室混凝土工程施工前,應對整個施工過程在體積混凝土相關參數計算的基礎上進行了認真策劃,分析了影大體積混凝土施工質量的各種因素,對所采取的技術措施進行討論、分析,編制具體施工方案,組織管理人員學習討論,向操作人員進行交底,施工中嚴格按照施工方案進行控制。同時還要對特殊施工過程,例如人員配置、施工機械、施工方法等因素進行認真控制。為防止地下室大體積混凝土裂縫。根據混凝土的特性,混凝土澆筑后,水泥放出大量的水化熱積聚在混凝土體內,由于混凝土體積大不易散熱,混凝土體內的溫度顯著升高,而混凝土表面散熱快,引起混凝土內外溫差,在升溫階段混凝土內部產生拉應力,表面產生壓應力。混凝土體內升溫后,隨著散熱,體內溫度逐漸下降而產生收縮,混凝土內部拌合水的水化和蒸發以及混凝土膠質體的膠凝作用又促使混凝土硬化時產生收縮,在產生這兩種作用的同時混凝土又受到自身結構和地基的約束,產生收縮應力,如超過此齡期混凝土的極限抗拉強度,即產生裂縫。溫差和收縮越大,裂縫越大;溫度變化和收縮的速度越快越易開裂;地基對結構的約束作用越大裂縫越易開裂;溫度變化梯度越大越易開裂。經論證,確定采取如下技術措施:

(1)為了防止底板與墻板、底板與底板各個施工區段之間約束應力的作用而引起開裂以及防止墻板施工區段上部出現邊緣效應而引起上寬下窄的裂縫,在縱橫斷面的四角以及施工縫上下等薄弱部位各配Φ16@150鋼筋予以加強,這樣處理后,容易開裂的薄弱部位含筋率增大,混凝土的極限拉伸提高,從而使結構抗裂性得到增強。在構造5.95 m厚底板中部增加2層Φ16@200的鋼筋網,3.1m處增加一道鋼筋網,以增加混凝土的抗裂能力。

(2)配合比的調整與材料選用。選用混凝土強度不低于C30,抗滲強度不小于S8;水灰比控制在0.45以內;坍落度控制在14 cm-16cm之間;混凝土的初凝時間不少于6h;混凝土的砂率控制在35%-40%之間。在滿足混凝土質量要求和泵送條件下,選用中低水化熱的華潤水泥,粒徑為10 mm-30mm的花崗石碎石,選用細度模數大于2.6,含泥量不超過2%的中粗砂。并在混凝土攪拌中摻加高效減水劑、Ⅱ級粉煤灰,MD-HKB微膨脹劑。通過摻加外加劑來降低水泥水化熱峰值及推遲熱峰值出現的時間,延緩混凝土的凝結時間,減少水泥用量,降低水化熱,減少混凝土的干縮,提高混凝土的強度,改善混凝土的和易性。通過多次的混凝土試配試驗,結合其他工程相近混凝土的配合比,并對配合比進行了相應的技術調整,將水泥用量確定為280 kg/m3,粉煤灰的用量增加至90 kg/m3,水泥較常用的C30S8混凝土的配合比水泥用量要少20 kg/m3左右,可使混凝土7 d的絕熱溫升降低2.4℃。

(3)對于混凝土在早期由于塑性收縮變形及干燥收縮等原因而出現早期裂縫的現象,要求混凝土公司在混凝土拌合物中摻入0.7 kg/m3的杜拉纖維,這樣可以提高混凝土的早期抗拉強度,有效地預防早期裂縫的出現。

(4)混凝土入模溫度直接影響到混凝土的內部最高溫度,混凝土一旦澆入底板,再想降低其溫度就難了,因此盡可能降低混凝土入模溫度對降低混凝土的內部最高溫升和裂縫控制就特別重要。在工程施工過程中經過科學論證和理論計算,要求混凝土公司在攪拌混凝土時加入40 kg/m3冰,通過加冰后的吸熱作用,混凝土拌合物出機溫度可下降7.3℃,使混凝土最終內外溫差減小,避免內外溫差過大而形成溫差裂縫。同時在泵機位置搭設遮陽棚、泵送管道上鋪設濕麻袋并持續保持濕潤等措施,基本保證了混凝土的入模溫度在25℃以下。

3 施工中的質量控制

在施工方案和技術實施上采取以下措施控制。(l)混凝土由現場攪拌,采用塔吊吊運混凝土4.5m3/h左右。(2)因為施工在福建省的早春季節,室外氣溫較低,有利于降低人模溫度,減少混凝土內、外溫差,防止裂縫。(3)在底板底部防水層之上鋪一層油氈作為混凝土底板和防水層的隔離層,減少底板底的外約束力,降低底板內應力,以防止裂縫。(4)根據流態大體積混凝土的特點,采用“分段定點,一個坡度,薄層澆筑,循序推進,一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法,能較好地適應流態混凝土的施工工藝,從而提高施工效率,簡化混凝土的泌水處理,保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時間。由于大體積泵送混凝土表面水泥泥漿較厚,故澆筑結束后須在初凝前用鐵滾筒碾壓數遍,打磨壓實,以閉合混凝土的收水裂縫。(5)防水混凝土澆筑二次振搗。該工程所有混凝土澆筑全部采用二次振搗。當混凝土人模經過第1次振搗,待其坍落度消失并開始初凝時,再進行第2次振搗。若慢慢拔出振搗棒混凝土能夠均勻閉合,而不會留下孔洞,此時進行二次振搗最為合適。考慮到春季施工水分損失較慢,經試驗這一時間定在第1次振搗后3h。(6)在澆筑上層混凝土時,采用兩次抹壓,保證了混凝土表面沒有開裂。(7)采用塑料布薄膜和草墊進行保溫、保濕,防止混凝土表面熱量和水分的散失,避免表面溫度低而加大混凝土內外溫差,保證混凝土水化條件,加速混凝土強度增長,提高混凝土自身抗裂強度。(8)加強原材料的檢驗、試驗工作。施工中嚴格按照方案交底的要求指導施工,明確分工,責任到人。加強計量監測,定時檢查并做好詳細記錄,認真對待澆筑過程中可能出現的裂縫,并采取措施加以杜絕。(9)合理組織勞動力及機械設備,施工人員分兩大班,每班交接班工作提前30min完成,人不到崗不準換班,并明確交接班注意事項,以免交接班過程帶來質量隱患。

4 地下室底板混凝土養護

混凝土養護:混凝土澆筑完畢,待混凝土初凝達到一定強度后,及時派人進行淋水養護,保持混凝土表面濕潤。

根據情況隨時調整混凝土養護方法,混凝土表面覆蓋塑料薄膜,并覆蓋麻袋一層養護。如局部有干白現象噴淋濕潤后再覆蓋塑料薄膜和麻袋,控制混凝土內外溫差不大于 25℃。養護重點為底板與外墻交接處和有承臺的底板處,此兩處的混凝土厚度特別大,與底板容易形成較大的溫差而引起混凝土裂縫,因此要覆蓋嚴密。

在混凝土澆筑后 12～48h 期間混凝土水化熱達到峰值,地下室底板混凝土內部溫度高達 70℃。我們的做法是適當減少澆水次數,以保持混凝土表面濕潤為準,并覆蓋雙層麻袋保溫,并派專人每 3h 檢查一次溫度,以此決定澆水的時間和保溫的應對措施。

參考文獻

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[3]嚴爾昌,某地下室底板大體積混凝土施工技術,山西建筑,2005.