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[摘要] 本文作者结合施工现场的特定条件,采取合适的施工步骤、浇筑方案和技术措施,有效地降低了泵送大体积混凝土内外的最高温差,消除了冷缝现象。
[关键词] 高层建筑 基础大体积 泵送混凝土
1工程概况和工程特点
某大楼工程是一栋地下室二层、地上十八层的一类高层建筑。本工程底板、承台及基础梁采用补偿无收缩防水密实性C35砼,抗渗等级1. 2Mpa。本工程地下室底板厚800mm,长×宽为87×79. 6m,承台高度分别为1300mm、1500mm、1600mm、1700mm、1900mm、2100mm、2200mm,按照设计图纸地下室底板设A、B两种后浇带将底板分成六块,各块的承台与底板砼总工程量为7715. 59 m3。(详见图1地下室底板后浇带布置图):
图 1地下室底板后浇带布置图
工程特点 ①本工程底板垫层标高 - 13. 7m,承台底标高- 14m左右 ,底板面积达 6000m2 左右 ,底板厚 800mm,而且承台高度在 1300mm以上 ,最高的承台达 2200mm,属于深基坑大体积地下室底板结构。②地下室底板浇筑按施工工期和施工进度要求 ,安排在 6月上旬 ,正值盛暑炎热 ,而且工期比较紧张 ,将采取必要的赶工措施确保工期。③整个地下室施工阶段施工现场可使用场地较为狭窄 ,砼搅拌运输车仅能在施工现场西侧大门、及东南角进出 ,因此输送管道也较长。④施工场地地处市中心 ,市区交通拥挤 ,道路堵塞严重 ,高峰期泵车无法通行。根据这些特点 ,除必须满足混凝土强度和耐久性等要求外 ,其关键是确保混凝土的可泵性 ,控制混凝土的最高温升及其内外温差 ,防止结构出现有害裂缝。
2施工方案
大体积混凝土由外荷载引起的裂缝的可能性很小 ,而混凝土硬化期间水化过程释放的水化热和浇筑温度所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用 ,由此产生的温度应力和收缩应力,是导致结构出现裂缝的主要因素。因此 ,主要采用减少水泥用量以控制水化热 ,降低混凝土出机温度以控制浇筑温度 ,并采取保温养护等综合措施来限制混凝土内部的最高温升及其内外温差 ,控制裂缝并确保高温情况下顺利泵送和浇筑。
(1) 地下室底板砼采用商品砼 ,地下室承台、底板和地梁进行一次性浇捣。浇筑采用泵送 ,应严格按序浇灌 ,并用塔吊和料斗来养缝 ,以免接、拆泵管或堵管时混凝土出现冷缝。浇注期间要及时排除坑内积水。
(2) 地下室底板砼浇捣以后浇带为界分段施工 ,按照施工顺序进行浇捣。大承台采用分层浇筑 ,浇筑时每层砼的厚度控制在 500mm内 ,循序推进 ,直到底板底面为止 ,然后与底板一起采用连续斜层推移式浇注方法连续浇筑直到底版面设计标高为止。
(3) 采用低水化热水泥 ,砼站供应严格保证使用相同水泥和同一水泥用量拌制。
(4) 掺加磨细粉煤灰。在每立方米混凝土中掺加粉煤灰75kg,改善了混凝土的粘聚性和可泵性 ,还可节约水泥 50kg.根据有关试验资料表明 ,每立方米混凝土的水泥用量每增减10kg,其水化热引起混凝土的温度相应升降 1～1. 2℃,因此可使混凝土内部温度降低 5～6℃。
(5)为满足施工要求 ,考虑砼接头搭接时间(详见 3. 2计算参数)、交通高峰限制和堵车等情况 ,保证前后浇捣砼间不产生冷缝 ,增加砼缓凝剂 ,缓凝时间为 6小时左右。
(6) 采用 WG- HEA抗裂型防水剂抵抗收缩 ,从而避免砼的开裂;WG- HEA使砼结构更加致密而大大的降低了渗透系数 ,提高了砼的抗渗性能。因而从抗裂和抗渗等几方面保证砼的自防水效果 ,达到设计要求。WG - HEA抗裂型防水剂在底板的掺和量为水泥量的 9%,在后浇带的掺和量为水泥量的 12%。
(7) 根据由搅拌前混凝土原材料总热量与搅拌后混凝土总热量相等的原理 ,可求得混凝土的出机温度 T,说明混凝土的出机温度与原材料的温度成正比。应对碎石和砂洒水降温 ,保证水泥库通风良好 ,自来水预先放入 80 m3 的地下蓄水池中降温 ,严格控制原材料温度 ,经计算出机温度为 26. 5°C多次实测平均温度为 27. 3°C,在对泵车运输过程和输送泵管盖麻袋浇水降温等措施。来保证砼的入模温度为 29. 5°C。
(8) 加强原材料的检验、试验工作。施工中严格按照方案及交底的要求指导施工 ,明确分工 ,责任到人。加强计量监测工作 ,定时检查并做好详细记录 ,认真对待浇筑过程中可能出现的冷缝 ,并采取措施加以杜绝。
(9) 为防止在砼浇捣期间遇到下雨天气 ,保证其施工连续性 ,在底板浇捣前用Φ48钢管搭设 1. 8m高的满堂钢管架 ,且中间高四周低 ,四周向区外伸出 ,上铺石棉瓦 ,在基坑四周设置排水沟及集水井 ,以利于排水、防雨保温。
3主要参数计算
3. 1砼供应量计算
按每台泵配6辆运输车(7m3 /辆) ,每 90分钟一来回 ,可得到每小时砼供应量:
3. 2砼接头搭接时间计算
砼分段浇筑 ,每段宽 4m,放坡 1m,最长段 20m,则最长段砼量为:
按照砼供应量每小时 28m3 ,计算每段浇捣时间为 t =50/28=1. 79小时
最大承台 22. 8m×15. 3m,高2. 2m,每段宽4m,放坡1m,最长段22. 8m, (两台泵同时对承台浇筑) V M =5 ×0. 5 ×22. 8=57m3
每一层需要浇注时间为:
要求商砼掺缓凝剂 ,缓凝时间不小于 6小时 ,可满足要求。
3. 3地下室底板砼温差计算
温差计算取大承台为例 ,砼厚度取最厚的承台为 2. 2m作为代表值
所用材料:普通硅酸盐水泥 42. 5R。水泥用量 mc =350kg,掺粉煤灰 F =75kg
混凝土内部温升的高峰值一般在 3d内产生所以取 3天龄期
查表 10 - 279得 3天龄期
Q =314 (kJ/kg)
掺和料拆减系数 K取 0. 30,混凝土比热容 C取0. 97 kJ/kgk
混凝土密度ρ取 2400kg/m3,混凝土浇筑入模温度为 tj=29. 5℃
查表得浇注层厚度 2. 5m,3天龄期降温系数ξ=0. 65
th为最大绝热温升 t 1 (3)为 3天龄期混凝土中心的计算温度
∴th = (m c+KF) Q/Cρ= (350 +0. 30) ×75 ×314/0. 97 ×2400 =50. 24℃
t 1(3)= t j + t hξ(3) =29. 5 +50. 24 ×0. 65 =62. 16℃
故应采取保温保湿措施。
4几点体会
(1) 采用综合养护措施 ,可有效控制混凝土内外的温差值 ,且可大大缩短养护周期 ,对于超厚大体积混凝土施工尤其适用。
(2) 大体积混凝土采用泵送工艺 ,泵送过程中 ,常会发生输送管堵塞故障 ,故提高混凝土的可泵性十分重要。须合理选择泵送压力 ,泵管直径 ,输送管线布置应合理。混凝土中的砂石要有良好的级配 ,碎石最大粒径与输送管径之比宜名 1:3,砂率宜在 40%。45%间 ,水灰比宜在 0. 5 - 0. 55间 ,坍落度宜在 15 - 18cm间。
(3) 由于大体积混凝土承台连续浇筑 ,故浇筑现场须设防雨棚 ,并在基坑四周 ,设置盲沟和集水井。
5效果及结论
(1) 混凝土强度按《混凝土结构工程施工质量验收规范(GBJ 50204 - 2002)》进行了测试 ,有关结果经核定 ,均达到设计要求的砼强度,经评定为合格。
(2)由于采用了 “双掺技术” (缓凝减水剂和磨细粉煤灰),延缓了凝结时间 ,减少了坍落度损失 ,改善了混凝土和易性和可泵性。使得混凝土在高温、远距离运送条件下仍能顺利泵送 ,也未发生堵泵。
(3) 从整个承台的测温情况看 ,混凝土内部温升的高峰值一般在 3d内产生 ,3d内温度可上升到或接近最大温升 ,内外温差值如表 1所示 ,表中有四个承台的“内表温度 ”短时间内超出了 25℃,均发生在面层砼刚浇捣到位后这段时间 ,超出原因为面层砼的浇筑时间比中心砼的浇筑时间相对滞后。此时中心砼开始凝结 ,而面砼才刚浇注完。当面砼凝结 ,保温材料覆盖之后 ,该温度迅速降到 25℃以内控制在规范规定范围内(△t≤25℃) ,未发现异常现象。因篇幅关系 ,其他具体数据未能一一列出。
表 1监测期间各承台砼水化热温度的特征值比较
(4) 经各有关单位的严格检查和近年来的使用 ,未发现有害裂缝(仅表面有个别收水裂缝)。混凝土密实平整光洁 ,无蜂窝麻面。
[关键词] 高层建筑 基础大体积 泵送混凝土
1工程概况和工程特点
某大楼工程是一栋地下室二层、地上十八层的一类高层建筑。本工程底板、承台及基础梁采用补偿无收缩防水密实性C35砼,抗渗等级1. 2Mpa。本工程地下室底板厚800mm,长×宽为87×79. 6m,承台高度分别为1300mm、1500mm、1600mm、1700mm、1900mm、2100mm、2200mm,按照设计图纸地下室底板设A、B两种后浇带将底板分成六块,各块的承台与底板砼总工程量为7715. 59 m3。(详见图1地下室底板后浇带布置图):
图 1地下室底板后浇带布置图
工程特点 ①本工程底板垫层标高 - 13. 7m,承台底标高- 14m左右 ,底板面积达 6000m2 左右 ,底板厚 800mm,而且承台高度在 1300mm以上 ,最高的承台达 2200mm,属于深基坑大体积地下室底板结构。②地下室底板浇筑按施工工期和施工进度要求 ,安排在 6月上旬 ,正值盛暑炎热 ,而且工期比较紧张 ,将采取必要的赶工措施确保工期。③整个地下室施工阶段施工现场可使用场地较为狭窄 ,砼搅拌运输车仅能在施工现场西侧大门、及东南角进出 ,因此输送管道也较长。④施工场地地处市中心 ,市区交通拥挤 ,道路堵塞严重 ,高峰期泵车无法通行。根据这些特点 ,除必须满足混凝土强度和耐久性等要求外 ,其关键是确保混凝土的可泵性 ,控制混凝土的最高温升及其内外温差 ,防止结构出现有害裂缝。
2施工方案
大体积混凝土由外荷载引起的裂缝的可能性很小 ,而混凝土硬化期间水化过程释放的水化热和浇筑温度所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用 ,由此产生的温度应力和收缩应力,是导致结构出现裂缝的主要因素。因此 ,主要采用减少水泥用量以控制水化热 ,降低混凝土出机温度以控制浇筑温度 ,并采取保温养护等综合措施来限制混凝土内部的最高温升及其内外温差 ,控制裂缝并确保高温情况下顺利泵送和浇筑。
(1) 地下室底板砼采用商品砼 ,地下室承台、底板和地梁进行一次性浇捣。浇筑采用泵送 ,应严格按序浇灌 ,并用塔吊和料斗来养缝 ,以免接、拆泵管或堵管时混凝土出现冷缝。浇注期间要及时排除坑内积水。
(2) 地下室底板砼浇捣以后浇带为界分段施工 ,按照施工顺序进行浇捣。大承台采用分层浇筑 ,浇筑时每层砼的厚度控制在 500mm内 ,循序推进 ,直到底板底面为止 ,然后与底板一起采用连续斜层推移式浇注方法连续浇筑直到底版面设计标高为止。
(3) 采用低水化热水泥 ,砼站供应严格保证使用相同水泥和同一水泥用量拌制。
(4) 掺加磨细粉煤灰。在每立方米混凝土中掺加粉煤灰75kg,改善了混凝土的粘聚性和可泵性 ,还可节约水泥 50kg.根据有关试验资料表明 ,每立方米混凝土的水泥用量每增减10kg,其水化热引起混凝土的温度相应升降 1～1. 2℃,因此可使混凝土内部温度降低 5～6℃。
(5)为满足施工要求 ,考虑砼接头搭接时间(详见 3. 2计算参数)、交通高峰限制和堵车等情况 ,保证前后浇捣砼间不产生冷缝 ,增加砼缓凝剂 ,缓凝时间为 6小时左右。
(6) 采用 WG- HEA抗裂型防水剂抵抗收缩 ,从而避免砼的开裂;WG- HEA使砼结构更加致密而大大的降低了渗透系数 ,提高了砼的抗渗性能。因而从抗裂和抗渗等几方面保证砼的自防水效果 ,达到设计要求。WG - HEA抗裂型防水剂在底板的掺和量为水泥量的 9%,在后浇带的掺和量为水泥量的 12%。
(7) 根据由搅拌前混凝土原材料总热量与搅拌后混凝土总热量相等的原理 ,可求得混凝土的出机温度 T,说明混凝土的出机温度与原材料的温度成正比。应对碎石和砂洒水降温 ,保证水泥库通风良好 ,自来水预先放入 80 m3 的地下蓄水池中降温 ,严格控制原材料温度 ,经计算出机温度为 26. 5°C多次实测平均温度为 27. 3°C,在对泵车运输过程和输送泵管盖麻袋浇水降温等措施。来保证砼的入模温度为 29. 5°C。
(8) 加强原材料的检验、试验工作。施工中严格按照方案及交底的要求指导施工 ,明确分工 ,责任到人。加强计量监测工作 ,定时检查并做好详细记录 ,认真对待浇筑过程中可能出现的冷缝 ,并采取措施加以杜绝。
(9) 为防止在砼浇捣期间遇到下雨天气 ,保证其施工连续性 ,在底板浇捣前用Φ48钢管搭设 1. 8m高的满堂钢管架 ,且中间高四周低 ,四周向区外伸出 ,上铺石棉瓦 ,在基坑四周设置排水沟及集水井 ,以利于排水、防雨保温。
3主要参数计算
3. 1砼供应量计算
按每台泵配6辆运输车(7m3 /辆) ,每 90分钟一来回 ,可得到每小时砼供应量:
3. 2砼接头搭接时间计算
砼分段浇筑 ,每段宽 4m,放坡 1m,最长段 20m,则最长段砼量为:
按照砼供应量每小时 28m3 ,计算每段浇捣时间为 t =50/28=1. 79小时
最大承台 22. 8m×15. 3m,高2. 2m,每段宽4m,放坡1m,最长段22. 8m, (两台泵同时对承台浇筑) V M =5 ×0. 5 ×22. 8=57m3
每一层需要浇注时间为:
要求商砼掺缓凝剂 ,缓凝时间不小于 6小时 ,可满足要求。
3. 3地下室底板砼温差计算
温差计算取大承台为例 ,砼厚度取最厚的承台为 2. 2m作为代表值
所用材料:普通硅酸盐水泥 42. 5R。水泥用量 mc =350kg,掺粉煤灰 F =75kg
混凝土内部温升的高峰值一般在 3d内产生所以取 3天龄期
查表 10 - 279得 3天龄期
Q =314 (kJ/kg)
掺和料拆减系数 K取 0. 30,混凝土比热容 C取0. 97 kJ/kgk
混凝土密度ρ取 2400kg/m3,混凝土浇筑入模温度为 tj=29. 5℃
查表得浇注层厚度 2. 5m,3天龄期降温系数ξ=0. 65
th为最大绝热温升 t 1 (3)为 3天龄期混凝土中心的计算温度
∴th = (m c+KF) Q/Cρ= (350 +0. 30) ×75 ×314/0. 97 ×2400 =50. 24℃
t 1(3)= t j + t hξ(3) =29. 5 +50. 24 ×0. 65 =62. 16℃
故应采取保温保湿措施。
4几点体会
(1) 采用综合养护措施 ,可有效控制混凝土内外的温差值 ,且可大大缩短养护周期 ,对于超厚大体积混凝土施工尤其适用。
(2) 大体积混凝土采用泵送工艺 ,泵送过程中 ,常会发生输送管堵塞故障 ,故提高混凝土的可泵性十分重要。须合理选择泵送压力 ,泵管直径 ,输送管线布置应合理。混凝土中的砂石要有良好的级配 ,碎石最大粒径与输送管径之比宜名 1:3,砂率宜在 40%。45%间 ,水灰比宜在 0. 5 - 0. 55间 ,坍落度宜在 15 - 18cm间。
(3) 由于大体积混凝土承台连续浇筑 ,故浇筑现场须设防雨棚 ,并在基坑四周 ,设置盲沟和集水井。
5效果及结论
(1) 混凝土强度按《混凝土结构工程施工质量验收规范(GBJ 50204 - 2002)》进行了测试 ,有关结果经核定 ,均达到设计要求的砼强度,经评定为合格。
(2)由于采用了 “双掺技术” (缓凝减水剂和磨细粉煤灰),延缓了凝结时间 ,减少了坍落度损失 ,改善了混凝土和易性和可泵性。使得混凝土在高温、远距离运送条件下仍能顺利泵送 ,也未发生堵泵。
(3) 从整个承台的测温情况看 ,混凝土内部温升的高峰值一般在 3d内产生 ,3d内温度可上升到或接近最大温升 ,内外温差值如表 1所示 ,表中有四个承台的“内表温度 ”短时间内超出了 25℃,均发生在面层砼刚浇捣到位后这段时间 ,超出原因为面层砼的浇筑时间比中心砼的浇筑时间相对滞后。此时中心砼开始凝结 ,而面砼才刚浇注完。当面砼凝结 ,保温材料覆盖之后 ,该温度迅速降到 25℃以内控制在规范规定范围内(△t≤25℃) ,未发现异常现象。因篇幅关系 ,其他具体数据未能一一列出。
表 1监测期间各承台砼水化热温度的特征值比较
(4) 经各有关单位的严格检查和近年来的使用 ,未发现有害裂缝(仅表面有个别收水裂缝)。混凝土密实平整光洁 ,无蜂窝麻面。