大體積混凝土澆筑技術

　　C40級超厚大體積混凝土澆筑，為避免混凝土產生有害結構裂縫，在原材料選用與配合比設計，混凝土供應與澆筑，混凝土內部溫度檢測與表面養(yǎng)護等方面采取了有效的措施。

　　福州建福廣場位于福州市古田路。建筑平面基本上為正方形。地上28層，地下2層。為全現(xiàn)澆外框內筒結構?；A底板總面積約為2300m2(49.2×47.8)，其砼總量約為3900m3。整個基礎由內核心筒體區(qū)域的一個大承臺(面積約600m2)，周邊眾多小承臺及各承臺間的底板組成。底板混凝土厚0.6m，承臺處混凝土厚達2.5m，砼設計強度等級為C40。

　　基礎底板混凝土強度高，厚度和體積大，施工時正值寒冷春季，突出難度如下：

　　降低大體積混凝土內部最高溫度和控制混凝土內外溫度差在規(guī)定限值(25℃)以內，存在3個極不利因素：①底板(承臺)混凝土超厚，要一次性澆筑，混凝土內部溫度不易散發(fā)；②混凝土強度等級高，一般需用硅525或硅425水泥，水化熱高；③春季施工，環(huán)境溫度低，混凝土內表溫差大。在這些因素綜合作用下，混凝土內部必然形成較高的溫度，存在著產生裂縫的危險。為防止混凝土產生裂縫(表面裂縫和貫穿裂縫)，就必須從降低混凝土溫度應力和提高混凝土本身抗拉性能這兩方面綜合考慮。為此，我們編制了較為完整的施工方案。

　　1.C40大體積混凝土配合比設計及試配。

　　為降低C40大體積混凝土的最高溫度，最主要的措施是降低混凝土的水化熱。因此，必須做好混凝土配合比設計及試配工作。

　　1.1.原材料選用。

　　1.1.1.水泥：C40大體積混凝土應選用水化熱較低的水泥，并盡可能減少水泥用量。本工程選用525號煉石水泥。

　　1.1.2.細骨料：宜采用Ⅱ區(qū)中砂，因為使用中砂比用細砂，可減少水及水泥的用量。

　　1.1.3.粗骨料：在可泵送情況下，選用粒徑5-20mm連續(xù)級配石子，以減少混凝土收縮變形。

　　1.1.4.含泥量：在大體積混凝土中，粗細骨料的含泥量是要害問題，若骨料中含泥量偏多，不僅增加了混凝土的收縮變形，又嚴重降低了混凝土的抗拉強度，對抗裂的危害性很大。因此骨料必須現(xiàn)場取樣實測，石子的含泥量控制在1％以內，砂的含泥量控制在2％以內。

　　1.1.5.摻合料：應用添加粉煤灰技術。在混凝土中摻用的粉煤灰不僅能夠節(jié)約水泥，降低水化熱，增加混凝土和易性，而且能夠大幅度提高混凝土后期強度，并且混凝土的28天強度基本能接近混凝土標準強度值。故本工程采用60天齡期的混凝土強度來代替28天齡期強度，控制溫升速率，推移溫升峰值出現(xiàn)時間。

　　1.1.6.外加劑：采用外加UEA技術。在混凝土中添加約10％的UEA。試驗表明在混凝土添加了UEA之后，混凝土內部產生的膨脹應力可以抵消一部分混凝土的收縮應力，這樣相應地提高混凝土抗裂強度。

　　1.2.試配及施工配合比確定：

　　根據(jù)試驗室配合比設計，每立方米混凝土配合比為525號水泥400kg，連續(xù)級配碎石(粒徑5—20mm)1060kg，摻合料73kg，外加劑6kg，水170kg，坍落度160—180mm。

　　2.溫度預測分析：

　　根據(jù)現(xiàn)場混凝土配合比和施工中的氣溫氣候情況及各種養(yǎng)護方案，采用3D—TFEP程序對混凝土施工期溫度場及溫差進行計算機模擬動態(tài)預測，提供結構沿厚度方向的溫度分布及隨混凝土齡期變化情況，進行保溫養(yǎng)護優(yōu)化選擇。根據(jù)計算，擬先在混凝土表面鋪一層塑料薄膜，中間覆蓋1—2層麻袋，上面再鋪一層塑料薄膜。

　　3.大體積混凝土施工方法：

　　3.1混凝土澆筑方案：

　　由于承臺混凝土厚達到2.5m，內部水化熱溫升偏高，內表溫差和降溫速率不易控制，同時考慮基坑支護已有偏移，必須盡快澆筑底板，但商品混凝土供應有問題，故確定混凝土澆搗分三個階段進行；第一階段澆搗周邊小承臺的下層部分(即底板底面高程以下的部分。下同)；第二階段澆搗大承臺的下層部分；第三階段在大中承臺的下層部分澆搗后，緊接著從大承臺往邊擴散，澆搗整個基礎的底板部分(包括大小承臺的上層部分)。

　　3.2.混凝土澆筑：

　　為了使混凝土澆筑不出現(xiàn)冷縫，要求前后澆筑混凝土搭接時間控制在5小時內(初凝時間>8小時)，因此，混凝土澆筑前經詳細計算安排澆筑次序、流向、澆筑厚度、寬度、長度及前后澆筑的搭接時間，實施了以下澆筑主案。

　　3.2.1.第一階段：兩臺混凝土輸送泵(另備用2臺)，10輛罐車，另備用2輛，每個承臺獨立澆筑。

　　3.2.2.第二階段：自北向南采用斜面分層(分四層)澆筑，用“一個坡度、薄層澆筑，一次到頂”的方法。采用兩臺輸送泵(另備用2臺)布料，18輛罐車，另備用5輛。每臺輸送泵控制范圍6m。

　　3.2.3.第三階段：

　　3.2.3.1.底板從北向南順序澆搗，以4軸為界，每臺輸送泵控制范圍6m寬度澆筑前進。

　　3.2.3.2.中心承臺均覆蓋完成后，從D(C)軸中心筒體邊緣澆搗至A(I)軸。　

　　3.2.3.3.余下部分均按每道6m寬度澆筑前進。

　　本階段采用兩臺輸送泵布料(另備用2臺)，18輛罐車，另備用5輛。

　　3.3.混凝土振搗要及時，同時不漏振，但也不能過振，防止離析。

　　3.4.混凝土表面處理：

　　大體積混凝土表面水泥漿較厚，澆筑后3—4h內初步用水長刮尺刮平，初凝前用鐵滾筒碾壓2遍，再用木抹子搓平壓實，以控制表面龜裂，并按規(guī)定覆蓋養(yǎng)護。

　　4.混凝土內部溫度監(jiān)測：

　　在核心筒大承臺范圍垂直埋設9根測桿(編號為A1—I1)，另選2個小承臺各埋入1根測桿(編號為A2、B2)，每根測桿沿混凝土的厚度設5個測點(如圖b示意)，合計11根測桿55個混凝土內部溫度測點；同時在混凝土外部設置氣溫測點2個，保溫材料溫度測點2個及養(yǎng)護水溫度測點1個，總計60個工作測點。另設60個備用用測點。所有工作測點都通過熱電偶補償導線與設置在測試房的微機數(shù)據(jù)采集儀相聯(lián)接，溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)由采集儀處理后自動打印輸出?，F(xiàn)場溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集儀自動采集并進行整理分析，每隔一小時打印輸出一次每個測點的溫度值及各測位中心測點與表層測點的溫差值，作為研究調整控溫措施的依據(jù)，防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫。

　　5.養(yǎng)護措施：

　　5.1.第一階段施工完畢后，因承臺混凝土表面位于底板面層鋼筋以下60cm處，無法覆蓋保溫材料，于是在澆筑后4—5h采取間斷澆熱水的措施，盡量控制溫差。其間出現(xiàn)過溫差25℃，及時采取了措施(水溫加高，并用碘鎢燈照射)，溫差控制在25℃內。

　　5.2.第二階段與第三階段的施工間斷很短，幾乎連續(xù)澆筑。當?shù)谌A段混凝土澆搗后4—5h內(根據(jù)實踐表明，在混凝土初凝前及時覆蓋，效果更好。)，表面抹面后，澆溫水保養(yǎng)后，表面及時鋪一層塑料薄膜，中間覆蓋1—2層麻袋(底板區(qū)域1層，承臺區(qū)域2層)，上面再鋪一層塑料薄膜進行保溫。在養(yǎng)護期間，隨時檢查混凝土表面的干濕情況及溫差(內表溫差達23℃時就發(fā)警報)，及時澆水保持混凝土溫潤。其間大承臺溫差大于25℃，采取了燈照和上搭2m高塑料保溫棚，將溫差控制在25℃內。

　　6.健全施工組織管理：

　　在制訂技術措施和質量控制措施的同時，還落實了組織指揮系統(tǒng)，逐級進行了技術交底，做到層層落實，確保順利實施。

　　7.混凝土的監(jiān)測結果

　　7.1.混凝土澆筑溫度為13～21℃，混凝土澆搗及養(yǎng)護期間環(huán)境溫度日平均為10.1～22.3℃。

　　7.2.小承臺下層部分：中心混凝土最高溫度為60.0℃，面層混凝土最高溫度為37.4℃，底層混凝土最高溫度為49.2℃。小承臺上層部分：中心混凝土最高溫度為49.2℃，面層混凝土最高溫度為48.4℃。大承臺區(qū)域：中心混凝土最高溫度為70.5℃，面層混凝土最高溫度為57.2，底層混凝土最高溫度為52.6℃。從監(jiān)測結果可看出：一般地，混凝土厚度越厚，體積越大，其內部的水化熱溫度峰值就越高。

　　7.3.隨著混凝土厚度、體積的增大，其內部熱峰值出現(xiàn)齡期也相應延長：小承臺上層部分(混凝土厚度為0.6m)中心熱峰出現(xiàn)齡期為1天，小承臺下層部分(混凝土厚度為1.9m)中心熱峰出現(xiàn)齡期約為2天，大承臺區(qū)域(混凝土厚度為2.5m)中心熱峰出現(xiàn)齡期為3～3.5天。

　　7.4.小承臺的下層部分混凝土澆搗后，因商品混凝土的供應接不上，混凝土施工被迫停了一周時間。在上層部分混凝土澆搗前，由于下層部分臨時表面位于基礎面層鋼筋網(wǎng)下方0.6m處，無法覆蓋保溫材料，于是采取現(xiàn)場燒熱水間歇澆灑的養(yǎng)護措施以提高面層混凝土溫度，其內表溫差基本被控制在25℃以內。

　　7.5.小承臺的上層部分混凝土厚度薄(只有0.6m厚)，表面又得到很好的保溫，因而內表溫差極低，基本在10℃以下，最大為13.2℃。

　　7.6大承臺區(qū)域混凝土也分上下兩層澆搗，但由于間歇時間極短(只有4～6小時)，分層的影響不明顯?；炷翝矒v后很重視保溫養(yǎng)護工作，在前17天齡期內全區(qū)域的內表溫差均控制在25℃以內，因養(yǎng)護期間遇陰雨天氣，混凝土表面基本處于水養(yǎng)護狀態(tài)，保濕良好。

　　8.施工中應注意的問題：

　　8.1.混凝土澆筑不應留冷縫，保證澆筑的交接時間，應控制在初凝前。

　　8.2.保證振搗密實，嚴格控制振搗時間，移動距離和插入深度，嚴防漏振及過振。

　　8.3.及時發(fā)出溫控警報，做好覆蓋保溫及保濕工作，但覆蓋層也不應過熱，必要時應揭開保溫層，以利于散熱。

　　8.4.保證混凝土供應，確保不留冷縫。

　　8.5.做好現(xiàn)場協(xié)調、組織管理，要有充足的人力、物力、保證施工按計劃順利進行。

　　9.結束語：

　　經現(xiàn)場檢查，本基礎未發(fā)現(xiàn)溫度變形裂縫。實踐證明，在優(yōu)化配合比設計，改善施工工藝，提高施工質量，做好溫度監(jiān)測工作及加強養(yǎng)護等方面采取有效技術措施，堅持嚴謹?shù)氖┕そM織管理，完全可以控制大體積混凝土溫度裂縫和施工裂縫的發(fā)生，達到良好的自防水抗?jié)B效果。另外，外加劑方面也可以糖類緩凝劑,養(yǎng)護分三個階段用3種水溫養(yǎng)護。