地下大體積混凝土跳倉法施工介紹及配合比設計

王 聰

北京中建宏福混凝土有限公司

地下大體積混凝土跳倉法施工介紹及配合比設計

王 聰

北京中建宏福混凝土有限公司

以北京新機場某項目地下混凝土為例，從跳倉區域劃分、相鄰區域間隔澆筑時間、混凝土原材料的選擇、配合比優化、混凝土施工方法、混凝土養護等方面進行分析，縮短了施工工期，工程項目在普通民建工程的應用證明了采用跳倉法積極深遠意義和作用。從原材料篩選選用到配合比的設計優化，混凝土配合比的應用使工程取得了良好的效果。

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1 工程概況

北京新機場某項目分為0110和0111兩個地塊，總建筑面積201238.5m2，其中地上面積141399.8m2，地下面積59838.7m2。110-5#樓地上18層，地下3層，高度51.45m；110-10#車庫1層人防出口，地下2層；111-2#地上15層，地下3層，高度43.05；111-7#1層人防出口。

本工程全面取消溫度后澆帶和環狀樓的沉降后澆帶，以車庫結構設計圖紙后澆帶為依據劃分倉區。當采用施工后澆帶時，后澆帶的澆筑時間可在地下室頂板澆筑時同時進行，且間隔時間不應小于7d。

2 跳倉法施工簡介

2.1 跳倉法施工的原理

在大體積結構施工中，在早期溫度收縮應力較大的階段，將超長的混凝土塊體分為若干小塊體間隔施工，經過短期的應力釋放，在后期收縮應力較小的階段再將若干小塊體連成整體，依靠混凝土的抗拉強度抵抗下一階段的溫度收縮應力的施工方法[1]。早期的跳倉法施工主要用于超長、超寬、大體積混凝土大型工業建筑的地下工程和水利工程。近幾年大量應用于民用建筑的地下車庫中，以解決超長、超寬、超厚混凝土的施工縫處理問題[2]。

“跳倉法”施工技術是在傳統的留置伸縮縫和后澆帶的基礎上發展而來的新型施工技術，是以“抗放兼施、先放后抗、以抗為主”的原理來控制結構裂縫[3]。

3 工程施工組織

采用跳倉法，以結構后澆帶(或施工縫)為依據，結合平面的縱向和橫向分倉不大于40m為宜的原則將110-10#地庫水平構件—板(底板、負1/負2層頂板)劃分為16個倉區；111-7#地庫水平構件—板(底板、負1/負2層頂板)劃分為10個倉區。每次混凝土澆筑施工斜向2個倉位，相鄰倉澆筑時間間隔不少于7d，依次按照順序完成地下結構的整體施工。

4 跳倉法大體積混凝土制備及性能

4.1 材料要求與選用

1)水泥 采用低熱水泥或水化熱較小的礦渣硅酸鹽水泥。3d的水化熱不超過240 kJ/kg，7d的水化熱不超過270 kJ/kg；水泥比表面積盡可能選用水泥比表面積小的水泥；入機溫度不應大于60℃；該項目地下車庫為60d評定，但是由于材料限制無法提供低熱水泥，通過提高摻合料用量和降低水泥用量來限制混凝土水化溫升，水泥選用冀東盾石的硅酸鹽水泥( P·O42.5)，符合《通用硅酸鹽水泥》(GB175—2007) 規定，選用的水泥物理檢測結果如表1所示。

2)摻和料 礦物摻合料是配制大體積混凝土常用原材料。該工程選用選用Ⅱ級粉煤灰和S95級礦粉為礦物摻合料。

表1 水泥物理檢測指標

粉煤灰采用天津軍電Ⅱ級粉煤灰，細度17.8%，需水量比95%，燒失量5.3%。礦粉采用三河天龍S95級礦粉，比表面積436m2/kg，7d活性指數98%，28d活性指數99%。

摻和料的使用可以降低水泥用量，降低水化熱，提高混凝土耐久性、體積穩定性、和易性，也降低了成本取得了良好的經濟效益。

3)骨料

粗骨料選用灤平碎卵石。最大粒徑25mm，5-25mm連續級配，壓碎指標7%，針片狀含量4%，含泥量0.1%，泥塊含量0.1%，表觀密度2810kg/m3。

細集料采用灤平天然中砂。選用II區連續級配天然中砂，細度模數2.6，含泥量2.0%，泥塊含量0.2%，表觀密度2690kg/m3。

4)外加劑

外加劑選用金隅聚羧酸高性能減水劑。減水率27%，PH值6.24，1h經時坍落度變化量50mm。

5)水

拌合用水選用地下井水，PH值8.2，氯化物155mg/L，硫酸鹽263mg/L。

以上各種原材料均符合配制C35P8混凝土用材料的相關標準。

4.2 配合比的設計

根據JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》進行配合比設計和試驗[4]。

1)試配強度。fcu.o=fcu.k+1.645×σ=35.0+1.645×6.0=44.0MPa。

3)用水量。根據施工坍落度的要求，石子的最大粒徑及外加劑的減水率，確定用水量為170kg/m3。

4)膠凝材料用量。根據水膠比和用水量計算出膠凝材料總量C0=395kg/m3。依據GB50496-2009《大體積混凝土施工規范》選定粉煤灰取代率為13%，則粉煤灰用量F=51kg/m3；選定礦粉取代率為37%[5]。計算出礦粉用量K=146kg/m3；水泥用量為198kg/m3。

5)砂率βs。βs=43%，砂率的大小對混凝土的流動性、粘聚性、保水性、施工可泵性起著關鍵性的作用。按照該大體積混凝土表觀密度為2390kg/m3計算的出砂石用量分別為782kg/m3和1036kg/m3。

6)試驗調整。以水膠比0.43為中間值，增減0.02；粉煤灰、礦粉用量及砂率微調，得出2，3，4三組混凝土配合比四組配合比詳見表2。

經過試驗各項性能的檢測結果見表3，最終將第4組確定為基礎大體積混凝土配合比。

5 混凝土的生產施工過程注意事項

5.1 生產過程注意事項1)混凝土攪拌站加強對原材料的檢測，以保證原材料的質量；嚴格控制配合比；控制出站混凝土坍落度不超過180mm，到施工現場混凝土基本無坍落度損失,工作性良好；控制混凝土出站溫度不超過25℃，入模溫度不大于30℃，實際混凝土入模溫度為27℃。

2)混凝土澆筑時，分層澆筑，二次振搗工藝，每次澆筑厚度根據振搗棒的作用深度和混凝土的和易性確定[5]。

5.2 混凝土養護

混凝土澆筑完成后，及時用氈布或塑料薄膜底板覆蓋，注意監控混凝土里表溫差以及內部絕熱溫升；其次降低底板混凝土的降溫速度，延長散熱時間，利用混凝土的抗拉強度以提高混凝土承受外約束的抗裂能力，以達到控制裂縫的目的；夏季保濕養護不得少于14d，應檢查覆蓋物的完整情況，保證混凝土表面濕潤[5]。