論建設(shè)工程大體積混凝土的施工方法

吳 炳 林

(廣東 廣州 510000)

論建設(shè)工程大體積混凝土的施工方法

吳 炳 林

(廣東 廣州 510000)

結(jié)合工程案例，從施工部署、混凝土澆筑施工、大體積混凝土溫度裂縫控制三方面探討了建設(shè)工程大體積混凝土的施工方法，著重對(duì)混凝土絕熱溫升和溫差的計(jì)算、澆筑后裂縫的控制措施及測(cè)溫技術(shù)作了研究，以確保大體積混凝土的施工質(zhì)量。

大體積混凝土，裂縫，溫度，施工

0 引言

大體積混凝土的澆灌要有相應(yīng)的技術(shù)措施及方案，若沒有，會(huì)發(fā)生安全及質(zhì)量上的事故，如模板支撐的倒塌，混凝土的開裂等。采取一定技術(shù)措施，能確保工程產(chǎn)品的質(zhì)量達(dá)到合格、施工上的安全。

1 案例概況

1)某項(xiàng)目工程是一座集商業(yè)、酒店及公寓為一體的現(xiàn)代化建筑，地下室3層、裙樓6層、西塔(寫字樓)53層、東塔(酒店)28層。地下室及裙樓平面呈L形布置。2)地下室-3層底板厚700 mm，在西塔(寫字樓53層)核心筒下基礎(chǔ)承臺(tái)一厚度2.5 m，長35.6 m，寬26.4 m(最大處)，承臺(tái)底標(biāo)高-19.550 m。在東塔(酒店28層)核心筒下基礎(chǔ)為承臺(tái)二。現(xiàn)以核心筒承臺(tái)一為例。

2 施工部署

2.1 確定大體積混凝土施工方案

1)根據(jù)核心筒承臺(tái)一的平面尺寸和厚度尺寸特點(diǎn)，確定將核心筒承臺(tái)一分兩級(jí)施工，每級(jí)均采用全面分層一次性連續(xù)澆搗方案。分級(jí)方法為-19.550 m～-16.100 m為第一級(jí)(厚度為3.45 m)，-16.100～-13.600為第二級(jí)(厚度為2.5 m)。第一級(jí)分四層澆筑，分層厚度分別為850 mm，850 mm，850 mm，900 mm，第二級(jí)分三層澆筑，分層厚度分別為900 mm，900 mm，700 mm。一、二級(jí)之間間隔時(shí)間為5 d，在此期間完成第二級(jí)鋼筋綁扎和坑井內(nèi)模板支撐的改造。每個(gè)分層的混凝土量見表1。

表1 每個(gè)分層的混凝土量

2)核心筒承臺(tái)一平面圖、剖面圖和節(jié)點(diǎn)圖見圖1～圖3。

2.2 混凝土施工機(jī)械的配置

1)配備3臺(tái)混凝土泵，混凝土輸送量為額定每小時(shí)50 m3。混凝土泵的實(shí)際平均輸送量：

Q1=Qmax·α1·η=3× 50× 0.85× 0.7=89.25 m3。

混凝土泵配置數(shù)量的驗(yàn)算(以14 h完成布料計(jì)算)：

N2>Q/(Q1·T)=1 208/(89.25×14)=0.97，現(xiàn)場(chǎng)配置的3臺(tái)地泵可滿足施工要求。

2)混凝土攪拌輸送車混凝土供應(yīng)量要保證按每小時(shí)不小于100 m3，由攪拌站根據(jù)路程交通情況而定。

3)配置7支ZN-70 型高頻振動(dòng)插入式振搗棒，功率1.5 kW，振幅1.2 mm(使用4支，備用3支)，平板振動(dòng)器3臺(tái)。

4)備用3臺(tái)潛水泵，施工前應(yīng)試用合格。

5)配備一臺(tái)60 kW的發(fā)電機(jī)以待停電所用。

6)紅外線測(cè)溫儀。

3 混凝土澆筑施工

3.1 工藝流程

混凝土泵、管布置→清理雜物積水→混凝土驗(yàn)收→開機(jī)、泵送砂漿潤管→澆筑第一級(jí)第一層混凝土→振搗→作業(yè)面推進(jìn)→澆筑第二層混凝土→振搗→返回第三層混凝土→振搗→循環(huán)作業(yè)→混凝土趕平、壓實(shí)、抹光→混凝土及時(shí)覆蓋養(yǎng)護(hù)→混凝土測(cè)溫監(jiān)控。

3.2 澆筑施工方法

1)核心筒承臺(tái)一采用分兩級(jí)施工，每級(jí)再采用全面分層一次性連續(xù)澆搗方案，第一級(jí)(厚度為3.45 m)分四層澆筑，分層厚度分別為850 mm，850 mm，850 mm，900 mm，第二級(jí)(厚度為2.5 m)分三層澆筑，分層厚度分別為900 mm，900 mm，700 mm。2)使用插入式振動(dòng)器時(shí)，移動(dòng)間距不應(yīng)超過振動(dòng)器作用半徑的1.5倍；每一處振動(dòng)完畢后應(yīng)邊振動(dòng)邊徐徐提出振動(dòng)棒；對(duì)每一振動(dòng)部位，必須振動(dòng)到該部位混凝土密實(shí)為止。密實(shí)的標(biāo)志是混凝土停止下沉，不再冒氣泡，表面呈現(xiàn)平坦、泛漿。3)混凝土泌水處理。在承臺(tái)混凝土的施工過程中由于會(huì)產(chǎn)生上涌的泌水和浮漿，因此在做混凝土墊層施工時(shí)在側(cè)邊預(yù)留一個(gè)低窺窩，使泌水隨著混凝土澆筑向前推進(jìn)流入窺窩，邊澆筑邊將泌水用水泵排至坑外。4)混凝土的表面處理。由于大體積泵送混凝土表面水泥浮漿較厚，施工時(shí)要認(rèn)真處理。當(dāng)混凝土澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，對(duì)其表面出現(xiàn)的浮漿應(yīng)及時(shí)用刮尺刮平，以閉合收水裂縫，同時(shí)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。5)混凝土的養(yǎng)護(hù)。澆筑混凝土完成后，在混凝土有一定的強(qiáng)度(12 h內(nèi))時(shí)，在承臺(tái)的四周砌120磚墻200 mm高，注水降溫。當(dāng)混凝土澆筑5 d后，混凝土處于降溫狀態(tài)時(shí)可不再換水，由專人澆水養(yǎng)護(hù)保持注水高度，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得小于14 d。6)評(píng)定混凝土強(qiáng)度的試塊必須按GB J-107-87混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和設(shè)計(jì)要求試塊留置。

4 大體積混凝土溫度裂縫控制方法

4.1 計(jì)算混凝土絕熱溫升和溫差

實(shí)行信息化控制，隨時(shí)控制混凝土內(nèi)的溫度變化(內(nèi)外溫差控制在25 ℃以內(nèi))，一般以澆筑后3 d～4 d的混凝土中心溫度最高來計(jì)算混凝土絕熱溫升和溫差(核心筒承臺(tái)一第一級(jí)：-19.550 m～-16.100 m、厚度2.5 m局部3.45 m)。

1)混凝土入模澆筑溫度。

混凝土入模澆筑溫度為Ti=30 ℃。

2)混凝土水化熱絕熱溫升值計(jì)算：

T(t)=Th(1-e-mt)=mcQ/cρ·(1-e-mt)=310× 260/(0.97×2 400)×(1-2.718-0.406×3)=24.68 ℃。

其中，Th為混凝土最大水化熱絕對(duì)溫升值，即最終絕熱溫升值，℃；mc為每立方米混凝土水泥用量，根據(jù)商品混凝土廠家提供級(jí)配取300 kg/m3；Q為石井水泥3 d的累計(jì)水化熱，P.O42.5R水泥為260 kJ/kg；c為混凝土的比熱，取0.97 kJ/(kg·K)；ρ為混凝土的質(zhì)量密度，取2 400 kg/m3；m為混凝土澆筑溫度、水泥品種等而異的系數(shù)，查表得m=0.406;t為混凝土齡期，3 d水化熱最大。

3)混凝土中心最高溫度(3 d時(shí)內(nèi)部溫度最高)。

Tmax=T3=T(t)ξ+Ti=24.68×0.71+30=47.52 ℃。

其中，ξ為不同的澆筑厚度、不同齡期時(shí)的降溫系數(shù)，查表ξ=0.71。

4)混凝土表層溫度計(jì)算：

a.混凝土表面采用一層麻袋(厚度30 mm)覆蓋養(yǎng)護(hù)，大氣平均溫度Tq=20 ℃。

b.混凝土內(nèi)最高溫度與外界大氣溫度之差：

ΔT(t)=Tmax-Tq=47.52-20=27.52 ℃。

c.混凝土表面模板等的傳熱系數(shù)計(jì)算：

β=1/[∑(δi/λi)+1/βq]=1/(0.03/0.14+1/23)=3.9 W/(m2·K)。

其中，β為混凝土表面模板及保溫層的傳熱系數(shù)，W/(m2·K)；δi為保溫材料厚度，取0.03 m；λi為保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)，取0.14 W/(m·K)；βq為空氣層的傳熱系數(shù)，取23 W/(m2·K)。

d.混凝土虛厚度計(jì)算：h′=k·λ/β=0.666×2.33/3.9=0.4 m。

其中，h′為混凝土虛厚度，m；k為計(jì)算折減系數(shù)，取0.666；λ為混凝土導(dǎo)熱系數(shù)，取2.33 W/(m·K)。

e.混凝土計(jì)算厚度：H=h+2h′=3.45+2×0.4=4.25 m。

其中，H為混凝土計(jì)算厚度，m；h為混凝土實(shí)際厚度，取3.45 m。

f.混凝土表層溫度計(jì)算：

Tb(t)=Tq+4h′(H-h′)ΔT(t)/H2=20+4×0.4×(4.25-0.4)×28.03/4.252=29.56 ℃。

5)混凝土內(nèi)最高溫度與混凝土表面溫度之差：

ΔT1(t)=Tmax-Tb(t)=47.52-29.56=17.96 ℃<25 ℃。

混凝土表面溫度與大氣溫度之差：

ΔT2(t)=Tb(t)-Tq=29.56-20=9.56 ℃<25 ℃。

由以上計(jì)算可知混凝土內(nèi)最高溫度與混凝土表層溫度溫差為17.96 ℃，未超過25 ℃的規(guī)定；同時(shí)混凝土表面溫度與大氣溫度之差為9.56 ℃，亦未超過25 ℃的規(guī)定。

4.2 混凝土澆筑后裂縫控制措施

1)從材料方面采取技術(shù)措施。a.選用水化熱較低的合格水泥。b.在混凝土中摻入8%高性能抗裂防水劑(膨脹劑)，這也是設(shè)計(jì)要求的措施，控制溫差裂縫。c.摻加粉煤灰：混凝土中摻入一定數(shù)量的粉煤灰，由于粉煤灰呈球狀起潤滑作用，可改善混凝土的工作性，降低水泥水化熱量。2)從養(yǎng)護(hù)上采取措施。在澆筑后12 h內(nèi)養(yǎng)護(hù)。根據(jù)實(shí)測(cè)溫度值和繪制的溫度升降曲線，做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù)，緩緩降溫，注意保濕，以控制裂縫的出現(xiàn)。可采取兩種方法：a.覆蓋一層麻袋、一層薄膜。b.采用蓄水養(yǎng)護(hù)，蓄水深度為90 mm。

4.3 混凝土的測(cè)溫

1)測(cè)溫點(diǎn)布置。在核心筒承臺(tái)一測(cè)溫區(qū)布置5組測(cè)點(diǎn)，15個(gè)測(cè)溫管。測(cè)溫管布置見圖4。在每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)沿?cái)嗝娓叨仍O(shè)置3個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，頂、底兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)距底板、頂板面各200 mm，中間測(cè)溫點(diǎn)在斷面高度中點(diǎn)處(見圖5)。2)混凝土測(cè)溫的技術(shù)要求：內(nèi)外溫差不能大于25 ℃；降溫速度要小于1 ℃/d～1.5 ℃/d；監(jiān)測(cè)周期與頻率在混凝土澆筑完后4 d內(nèi)要每4 h測(cè)一次；混凝土澆筑完后5 d～15 d內(nèi)要每8 h測(cè)一次；混凝土澆筑完16 d以后要每24 h測(cè)一次；當(dāng)內(nèi)外溫差小于15 ℃時(shí)，停止測(cè)溫。

5 結(jié)語

大體積混凝土的施工，一定要研讀圖紙，做好施工方案及相應(yīng)的施工措施，配置好各種材料和設(shè)備，只有這樣才能保質(zhì)保量的完成大體積混凝土的結(jié)構(gòu)的施工，確保主體結(jié)構(gòu)的安全。

[1] DBJ/T 01-64-2002，混凝土礦物摻和料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 現(xiàn)行的國家和省、市的有關(guān)規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] GB 50204-2002，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[4] GB 50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[5] JGJ 6-99，高層建筑箱型基礎(chǔ)與筏型基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范[S].

[6] 趙志縉.高層建筑施工手冊(cè)[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2001.

[7] 張桂芳.談大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合措施[J].山西建筑，2012，38(9)：111-112.

On construction methods of large concrete in architectural projects

WU Bing-lin

(Guangzhou510000,China)

Combining with the engineering cases, the paper explores the construction of the large concrete in construction projects from the construction assignment, the concrete grouting construction, and temperature cracks of large concrete, and researches the calculation of concrete adiabatic temperature rise and temperature difference, the controlling measures of cracks after the grouting, and the temperature measurement technique, so as to ensure the construction quality of the large concrete.

large concrete, crack, temperature, construction

1009-6825(2014)11-0120-03

2014-02-08

吳炳林(1958- )，男，工程師

TU755

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