本工程主樓承臺(tái)底板為超厚大體積混凝土,底板厚分別為3.1m、3.7m、4.8m,總體積1.1萬m3一次性澆筑。要確保大體積混凝土的質(zhì)量,出應(yīng)滿足強(qiáng)度等級(jí)、抗?jié)B要求及內(nèi)實(shí)外光等混凝土的常規(guī)要求外,關(guān)鍵在與嚴(yán)格控制混凝土在硬化過程中由于水化熱而引起的內(nèi)外溫差,防止內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致混凝土裂縫,為此采取了如下措施。
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一、合理確定配合比
主樓底板設(shè)計(jì)為C40、S8混凝土,不僅要滿足強(qiáng)度要求,而且要蠻子抗?jié)B要求,更關(guān)鍵的是大體積混凝土各層溫度差產(chǎn)生的應(yīng)力(最大溫度收縮應(yīng)力)應(yīng)小于同一時(shí)間混凝土所具備的抗拉強(qiáng)度。根據(jù)上述要求,抓住如何降低水化熱這個(gè)關(guān)鍵,進(jìn)行了大量的試驗(yàn)工作,選用不同的水泥、摻合料、外加劑進(jìn)行了試驗(yàn)。
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,并考慮到每立方米混凝土的水泥用量,每增減10KG,其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升降1℃,水泥的用量可盡量減少,通過多方考慮研究最后決定采取以下所示的配合比。
注:采用425號(hào)礦渣水泥,中粗砂,5~30mm碎石,擁落度為16~18cm.CAS摻料系硫酸鋁鈣型微膨脹劑,又名鈣磯石。CAS摻入混凝土中具有如下特點(diǎn):
1、改善混凝土的孔結(jié)構(gòu),使總孔隙率減小,毛細(xì)孔徑減小,從而提高混凝土的抗?jié)B強(qiáng)度;
2、改善混凝土的應(yīng)力狀態(tài),膨脹能轉(zhuǎn)變?yōu)樽詰?yīng)力,使混凝土處于受壓狀態(tài),從而提高混凝土的抗裂能力;
3、CAS取代一部分水泥后還能提高混凝土的強(qiáng)度(特別是礦渣水泥),在保持混凝土強(qiáng)度不變的情況下,可節(jié)省水泥從而大幅度降低混凝土的絕對(duì)溫度,減少溫度裂紋的危害;
4、CAS分快凝型和緩凝型兩種,緩凝型能降低水泥水化熱的峰值,并推遲它的到來時(shí)間,符合大體積混凝土技術(shù)要求。
從使用效果看,摻入CAS還能改善混凝土拌合物的和易性、可靠性,不離析及保水性能良好等優(yōu)點(diǎn)。
大體積底板的混凝土施工,既要滿足強(qiáng)度及抗?jié)B要求又要使混凝土在硬化過程中所產(chǎn)生的水化熱盡可能小,在滿足前者的前提下,后者就成了大體積混凝土施工的主要矛盾。按常規(guī)都采用普通水泥加UEA,但通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)普通水泥用量過大,內(nèi)部水化熱較高(達(dá)94℃),不利于溫控和養(yǎng)護(hù);而425號(hào)礦渣水泥不僅可以滿足強(qiáng)度和抗?jié)B要求,內(nèi)部水化熱也較低(只有76℃),而且水泥標(biāo)號(hào)低,用量也較少,有利于大體積混凝土的施工。為此決定采用425號(hào)礦渣水泥。因水泥標(biāo)號(hào)低,用量少,相應(yīng)所產(chǎn)生的水化熱就小,從而降低了溫度差應(yīng)力,避免了混凝土裂縫的產(chǎn)生。
對(duì)其他材料都按規(guī)范要求進(jìn)行嚴(yán)格控制。對(duì)所確定的配合比還進(jìn)行了抗?jié)B試驗(yàn),在抗?jié)B試驗(yàn)中,4個(gè)試樣未出現(xiàn)滲水時(shí)的最大水壓為1MPa,滿足抗?jié)B要求。
二、混凝土澆筑量計(jì)算
由計(jì)算得知,為防止上、下、左、右、前、后各澆筑層間搭接時(shí)間差因超出混凝土初凝時(shí)間而形成施工冷縫,必須達(dá)到每小時(shí)混凝土供應(yīng)量121m3。為此我們采取了現(xiàn)場(chǎng)攪拌與商品混凝土結(jié)合,利用20輛輸送車、6臺(tái)輸送泵,從西向東一次性澆筑,日澆筑量達(dá)2200m3,1.1m3混凝土總共用時(shí)僅36h,有效地防止了冷鋒的產(chǎn)生。
三、控制混凝土出機(jī)溫度和澆筑溫度
1、出機(jī)溫度控制
為降低混凝土的總溫升,減少結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差,控制出機(jī)溫度和澆筑溫度同樣是一個(gè)重要的方面。根據(jù)攪拌前混凝土原料總的熱量與攪拌后混凝土熱量相等的原理,可得出混凝土出機(jī)溫度T0。在混凝土的原材料中,石子的比熱較小,但每m3混凝土中所占的重量較大;水的比熱最大,但它的重量在每1m3混凝土中只占一小部分,因此對(duì)混凝土出機(jī)溫度影響最大的石子及水的溫度,砂的溫度次之,水泥的溫度影響最小。
XX大廈底板施工在8月底,正值武漢市高溫季節(jié),白天環(huán)境溫度達(dá)35℃,為進(jìn)一步降低混凝土的出機(jī)溫度,在中心攪拌站打了一口深井,計(jì)算出混凝土的出機(jī)溫度為26.95℃,由于入模溫度較低,因此有效地降低了混凝土的總溫升。
2、澆筑溫度控制
為控制澆筑溫度,應(yīng)盡量縮短混凝土的運(yùn)輸時(shí)間,及時(shí)卸料,泵管用麻袋包裹以防日光暴曬而升溫,輸送泵、攪拌臺(tái)全部搭棚以防陽(yáng)光照射,現(xiàn)場(chǎng)用編織袋遮陽(yáng),通過采取這些措施,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定混凝土澆筑溫度為30℃。
三、大體積混凝土的澆筑
1、澆筑方法
本工程主樓底板面積為3080㎡,覆蓋底部雙向鋼筋的第一層混凝土厚度為0.6m,最大澆筑層混凝土量為44m*25m*0.6m=660mm3,澆筑時(shí)間為5.5h,考慮到拆管和其他因素,混凝土緩凝時(shí)間控制在8h以上,因第一層澆筑就需5.5h,為此采取“由西向東、一次澆筑、一個(gè)坡度、薄層覆蓋、循序推進(jìn)、一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的澆筑方法能較好適應(yīng)泵送工藝,避免輸送管道經(jīng)常拆除沖洗和接長(zhǎng),提高泵送效率,簡(jiǎn)化了混凝土的泌水處理,保證上、下層澆筑間隔不超過初凝時(shí)間。
2、振搗
根據(jù)混凝土泵送時(shí)自然形成坡度的實(shí)際情況,在每個(gè)澆筑帶的前、后布置兩道振動(dòng)器,第一道布置在混凝土卸料點(diǎn),主要解決上部的振實(shí),第二道布置在混凝土坡腳處,確保下部混凝土的密實(shí),為防止混凝土集中堆積,先振搗出料口處混凝土,形成自然流淌坡度,然后全面振搗,嚴(yán)格控制振搗時(shí)間,移動(dòng)間距和插入深度。
底板四邊有3.7m高的暗梁,暗梁邊鋼筋較密,對(duì)此采取在暗梁邊焊角鋼支架,人工在支架上分層振搗的方案,有效地保證了暗梁處混凝土的振搗密實(shí)。
3、泌水處理
大流動(dòng)性混凝土在澆筑、振搗過程中,上涌的泌水和浮漿順混凝土坡面下流到坑底,由于我們實(shí)現(xiàn)已在東邊預(yù)留了集水坑,使大量泌水順混凝土墊層流向積水坑,然后通過積水坑內(nèi)的潛水泵向坑外排出。
4、表面處理
由于泵送混凝土表面水泥漿較厚,在澆筑后2~8h,初步按標(biāo)高用長(zhǎng)刮平,然后用木搓板反復(fù)搓壓數(shù)遍,使其表面密實(shí),在初凝前再用鐵搓板壓光,這樣做較好的控制了混凝土表面龜裂,還減少混凝土表面水分的散發(fā),促進(jìn)了養(yǎng)護(hù)。
5、養(yǎng)護(hù)
為防止內(nèi)外溫差過大,造成溫度應(yīng)力大于同期混凝土抗拉強(qiáng)度而裂縫,養(yǎng)護(hù)工作尤為重要,故采取是保溫、保濕養(yǎng)護(hù)法。先在混凝土表面覆蓋2層塑料薄膜,覆蓋時(shí)間以混凝土初凝時(shí)間為宜,覆蓋塑料薄膜的目的是防止水分蒸發(fā),然后在塑料薄膜上覆蓋3層麻袋用以保溫。為防止雨水造成表面溫度突降,在麻袋面上又加蓋1層塑料薄膜,隔離了較低溫度的雨水對(duì)麻袋的直接影響,同時(shí)又使表面已升高的溫度不易散失,有效的縮小了內(nèi)外溫差?;炷列柩a(bǔ)充水分時(shí),只在下層薄膜與底板接觸表面澆水,然后盡快覆蓋,通過14d的養(yǎng)護(hù),混凝土的質(zhì)量很好,表面光滑、密實(shí),滿足驗(yàn)收規(guī)范的要求。