结合工程实例论述建筑工程中大体积混凝土施工技术论文

结合工程实例论述建筑工程中大体积混凝土施工技术

摘 要: 下文结合工程按例,论述了建筑工程中基础大体积混凝土施工相关技术；提出了采用冷却水管的方法解决了复杂的大体积混凝土的温控问题,效地降低了成本,提高了效率。仅供参考。 关键词: 工程概况；大体积混凝土；施工技术 1 工程概况 1.1 建筑物功能特点

某建筑物地下2层,裙房3层,主楼29层组成。总建筑面积为52085.2m2,其中:地下室2层暂时为人防工程,平时地下2层为车库、设备用房,地下室1层为停车库。12层为商业用房,4、5层为写字楼,6~12层为宾馆,12~30层为住宅楼,30层为电梯机房,31层为水箱间,11~12 层之间有一个转换层,建筑总高度为107.9m。 1.2 建筑物结构特点

本工程结构形式框剪结构,基础为筏板基础。

工程设防:①人防地下室:人防设防等级为六级。②抗震:抗震设防烈度为8度。③防火:耐火等级为三类一级。④防水:地下室防水为二级,屋面防水二级。 1.3 材料要求

混凝土强度等级:基础垫层c15;基础筏板c45p12;地下室侧壁 c60p12;蓄水池c35p12;地下室12层,地上18层柱子、剪力墙c60,916 层柱子、剪力墙 c55,1725 层柱子、剪力墙 c50,2631 层剪力墙 c45,塔楼 c30,楼梯、构造柱 c30;各楼层梁、板均比同楼

层柱子强度降低两级。

2 基础大体积混凝土施工技术 2.1 基础工程概述

工程基础为天然地基满堂筏板,四周基础埋深-11.03m,中心筒体部位基础设计埋深- 11.65m。基础底板为菱形, 东西长70.50m,南北宽 47.40m,厚度为 1.80m 和 2.40m 2种,混凝土体积约 5500m3。混凝土为c45p12防水混凝土。 2.2 基础大体积混凝土温度应力控制难点

本工程是具有一系列大体积混凝土的施工难题: 如温度应力控制、水平施工缝和竖向后浇带的处理、混凝土输送过程中离析和坍落度的控制等。

（1）基础混凝土配筋率低,抗拉强度低,裂缝对拉应力敏感,相对温度控制、应力控制尤为重要,须将温度应力控制在较小的范围。在产生拉应力的部位须采取措施,加强养护,严格控制拉应力低于混凝土相应龄期的抗拉强度。

（2）由于施工要求尽量不采用冷却水管,为此应相应减小浇筑层的厚度,降低混凝土内部温度峰值。浇筑层厚度的减小会相应增加水平施工缝层数, 因此应优化大体积混凝土分层和分块施工方案,既满足温度应力控制的要求,又尽量减少水平施工缝和竖向后浇带,采取合理的施工缝和后浇带施工方法,提高施工效率。 （3）本工程基坑深,混凝土块体厚度大,浇筑底层混凝土离析和坍落度较难控制, 因此应采取合理的混凝土配合比和输送方案,在

保证混凝土和易性的基础上,减小单方混凝土水泥浆量,降低坍落度,防止混凝土离析。

（4）基础混凝土施工时环境温度为2℃～10℃,应根据环境采取相应的施工措施(如混凝土配合比,混凝土养护时保温层厚度和混凝土原材料降温等)。

2.3 基础大体积混凝土配合比的选用

对于大体积混凝土, 水泥水化产生的水化热会引起温度上升,若不同部位混凝土温差过大,温度应力超过混凝土的抗拉强度,会导致混凝土的开裂。大体积混凝土的温控措施应全面考虑,合理的配合比设计是非常重要的环节。基础大体积混凝土配合比设计中主要考虑降低水化热,减小混凝土的绝热温升。本工程采用的配合比主要从 5 个方面考虑。

（1）在保证强度和耐久性的同时尽量降低单位水泥用量,水泥用量与大体积混凝土的最高升温有直接关系, 降低水泥用量是最有效的温控措施。

（2）选用对大体积混凝土温度控制最有利的外加剂 nf 型缓凝高效减水剂。缓凝型外加剂能有效延缓水化热的释放时间,降低水化热放热峰值,使混凝土水化热释放比较平缓,避免中心部位混凝土温度急剧上升而导致温差增大。用 nf 型配制的c45p12 混凝土的绝热温升延缓, 对大体积混凝土温度的均匀性有利。

（3）掺粉煤灰。粉煤灰可以使混凝土水化热在一定程度上延缓释放,对于大体积混凝土的温控极为有利;还可以增加混凝土的后

期强度,使混凝土的强度保证率提高;另外掺加粉煤灰可以改善混凝土的施工性能。

（4）改善混凝土的体积稳定性,提高混凝土的抗裂性能。保证一定的粗骨料含量可以有效地改善混凝土的抗裂能力, 在满足强度和施工性的前提下,采用尽量低的砂率。 （5）选用对温控有利的原材料。

考虑以上各种因素,对基础混凝土配合比进行了初步设计。确定的原材料类型如下:42.5 级普通水泥;ⅱ级粉煤灰;中砂,mx=2.5,级配合格;碎石粒径为 531.5,级配合格,针片状含量、含泥量合格;缓凝高效减水剂 nf,膨胀剂采用 hpe 低碱型混凝土膨胀剂。混凝土配合比经试配后作了适当调整,见表 1。 表1c45p12 混凝土施工配合比单位:kg c45p12 混凝土试配主要技术参数 注:1.混凝土坍落度设计为:150～170mm。

其中 f7d、f28d、f60d、f90d 分别为混凝土试配 7d、28d、60d、90d 龄期强度代表值。

2.4 基础大体积混凝土施工技术

（1）基础大体积混凝土分块施工,并埋设冷却水管。 是否采用冷却水管,对厚度影响很大,采用冷却水管,可降低混凝土内部温度峰值,延缓升温速度。根据本工程特点,基础底板c45p12 混凝土厚度 1.8m, 局部厚度 2.4m, 整块混凝土体积5500m3,经过热工计算若要将其温度降低 10℃,则需要用水 300t,

要在 50h 内完成降温,设计移流量应该为 15l/s。应将整个降温系统分为 2 个区域进行。地下水直接排入下水道。为了保证有良好的降温效果,保证降温在混凝土内部平稳进行,不出现大的温度不均匀现象, 我们采用 de20 管径的 pex 交联管做为降温支管,pex交联管可以满足热工计算要求。更因为它具有比较好的耐热性和低廉的价格,以及更小的阻力系数,使得运行比较经济,安装非常方便。管路系统我们分为 2 个系统,每个系统由一台泵和分水器以及降温支管组成。2 个系统共用一个备用泵,和一个水箱(矩形钢板水箱),泵的扬程为 h=40m、流量=30t/h、n=7.5kw。对于周边死角部位,降温阶段加强保温养护,延缓降温速度,同样能达到冷却水管作用, 且可免去冷却水管的施工费用和冷却水调温的繁琐施工程序。埋设冷却水管的方法是在基础底板上、下约中间部位,具体为距底板面 800mm,距顶面 1000mm 中间布置冷却水管,综合考虑,在混凝土浇注 24h 后,立即开始循环水降温,使混凝土中心最高温度控制在 40℃左右, 确保混凝土在每一个断面上温差小于 20℃～25℃。 （2）混凝土输送。

由于基坑深达 11.65m,纵向净长 70.5m,根据本工程自身特点,考虑多种因素,基础大体积、采用泵送混凝土,首先优化配合比,掺入减水剂、保证混凝土出机和入仓时的质量要求。试验人员根据砂石的含水情况及时对施工配合比作相应调整, 混凝土的拌制时间控制为 60s,试验人员对混凝土坍落度和和拌合温度必须严格控制。泵送现场实测混凝土坍落并保持在 160mm～180mm之间; 浇筑

温度在 6.7℃～8.6℃之间, 混凝土工作性能良好。根据施工要求每小时向工地输送混凝土约 60m3。混凝土初凝时间大于 6h, 在浇筑过程中不形成施工缝。整个浇筑任务在95h 内顺利完成。

（3）混凝土浇筑。

混凝土采用斜面分层法浇筑,每层的厚度不超过 600,斜面坡度为混凝土振捣时自然流淌形成的坡度。混凝土的浇筑应连续进行、间歇时间尽量缩短,并不超过混凝土的初凝时间,次层混凝土应在前层混凝土初凝前浇筑完成。 （4）混凝土振捣。

采用插入式振动棒振捣混凝土。根据混凝土泵送时自然流淌和振捣时形成的坡度分前、中、后三段布置振动棒,前面为泵管出料口布置 1 台,中间布置 1 台,后面为坡脚处布置 2 台。振动棒作业时,要使振动棒自然沉入混凝土,且插入到下层尚未初凝的混凝土中 510cm,以使上下层相互结合。注意将振动棒上下抽动 510cm,以保证混凝土均匀密实。 （5）混凝土的养护。

基础底板混凝土采用内降外保的养护工艺, 当混凝土表面温度骤降时,启用内部降温系统。混凝土于终凝前开始收平表面后开始养护,并及时用塑料薄膜覆盖,再加盖双层草袋。对塑料薄膜无法盖到的地方用三层湿草袋覆盖并经常保持湿润, 以避免混凝土因失水过快而产生干缩裂缝。由于该底板混凝土浇筑期在冬期施工阶段,

考虑气温骤降、表面失水等不利影响,对基础底板表面的覆盖养护保持了 28d 以上。经多方观察,混凝土表面未出现明显的可见裂缝。

（6）混凝土施工缝处理方法。

混凝土施工缝按设计要求需留置纵横二道后浇带, 留置起来施工很困难,为了解决此矛盾,经与设计、建筑科研院、业主、施工单位四方研究,决定配制等强膨胀混凝土进行技术处理,并一次性浇筑,解决了混凝土由温度引起的内应力。实践证明该项技术处理经济实惠,施工便捷,符合混凝土变形要求。 2.5 基础大体积混凝土温度测试方法 （1）测试仪器

温度测试采用液晶数字显示电子测温仪。 （2）测温点布置

测点的布置应具有代表性, 做到既突出重点又兼顾全局,在满足检测要求的前提下以尽可能少的测点获得所需的检测资料。布点时,从浇筑高度看应包括底面、中间和表面 3 种情况;从平面尺寸考虑,则包括边缘和中间两种情况。

本工程根据浇筑块的对称性和温度与应力分布的一般规律,每一浇筑层,测点要布置在每一浇筑块相互垂直的两个对称面上。测点竖向按基础底板厚度的- 0.2m、- 0.4m、- 0.9m、- 1.2m、-1.35m、-1.6m、- 1.9m、- 2.2m 布置,平面按 37.5h 左右布置一个,共设 89 个测点。

（3）温控方法和措施

浇筑混凝土期间每隔 2h 测 1 次温度。混凝土蓄热养护期间每隔 4h 测 1 次温度。测温时同时测量环境温度。温度裂缝控制采用外蓄内降的方法,外蓄为两层塑料薄膜夹 100mm 草帘覆盖蓄热保温,内降为在 1.8m 厚的筏板中部设一层,在 2.4m 厚的筏板中设二层塑料管用循环水降温。降温利用地下水(水温 14℃左右)进行循环,控制循环水速度调节混凝土温度。控制混凝土中心温度与表面温度之差8℃的混凝土不许浇筑。混凝土初凝时间为 350min,施工人员可据此安排施工及混凝土养护。 2.6 测温结果分析

（1）1.8m 厚及 2.4m 厚 c45p12 底板混凝土中心 4d 最高温度达到 35.5℃,21d 后温度冷却至 17.6℃, 混凝土温度表面 4d 最高温度为 35.6℃,基础 25℃的控制范围。 （2）筏板混凝土分段逐日平均降温: ⅰ段日平均降温 0.84℃ ⅱ段日平均降温 0.93℃ ⅲ段日平均降温 0.79℃ 整块筏板日平均降温 0.86℃

（3）c45p12 底板混凝土的最大温度应力为 0.884n/mm2;抗裂安全度 k=2.04,小于 1.15 满足抗裂要求因此混凝土在施工中不会产生温度裂缝。 3 结 语

上针对高层建筑施工难题:如温度应力控制、水平施工缝和竖向后浇带的处理、混凝土输送过程中离析和坍落度的控制等,采用冷却水管的方法解决了复杂的大体积混凝土的温控问题,有效地降低了成本,提高了效率。