广州某综合楼大体积混凝土施工工艺

大体积混凝土施工技术工艺一、工程概况大体积混凝土指的是最小断面尺寸大于1m以上的混凝土结构，其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。根据这一基准，本工程电梯核心筒和楼梯间剪力墙下的大承台混凝土厚度达1800（核心筒底板最厚处达3970m），核芯筒混凝土体积应有320m3，应按大体积混凝土的要求进行施工，为了防止混凝土的有害裂缝的发生，同时有效控制表面裂缝的发展，本工程在施工方法上采取了整体水平分层浇筑的方法，同时在混凝土内掺加高效抗裂膨胀剂方法，以达到控制内外温差、减少变形，防止有害裂缝的发生和开展。本工程大承台的具体尺寸详见下图：二、大体积混凝土施工技术要求大体积混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚，体积大，钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点，在混凝土硬化期间水泥水化过程中所释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩，以及外界约束条件的共同作用，而产生的温度应力和收缩应力，是导致大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。因此，其除了必须满足普通混凝土的强度、刚度、整体性和耐久性等要求外，重要就是如何控制温度变形裂缝的发生和开展。由于大体积混凝土工程条件比较复杂，施工情况各异，混凝土原材料品质的差异较大，因此控制温度变形裂缝就不是单纯的结构理论问题，而是涉及到结构计算、构造设计、材料组成和其物理力学指标，施工工艺等方面的综合技术问题。三、施工组织1、混凝土浇筑方案因本工程大体积混凝土为核芯筒的基础，对质量要求较高，混凝土连续浇筑，一气呵成，施工方法主要采用分层浇筑、分层捣实，但必须保证上下层混凝土在初凝之前结合好，不致形成施工缝。2、大体积混凝土配合比选用合理的配合比及其原材料，本工程原材料选材原则如下：（1）水泥：因广州地区并不常使用低热水泥，不好组织货源，故采用42.5R“石井”牌普通硅酸盐水泥。因水泥水化热相对较大，拟采取大量掺加粉煤灰、减少水泥用量之措施来延缓水化热的释放，即可满足强度要求，又可降低内部水化热，减小温差应力，避免裂缝产生。（2）砂石：细骨料采用西江河产的中粗砂，细度为2.5，含泥量0.2%，石采用级配良好的5～25mm花岗石，产地为番禺，含泥量小于0.3%，针片状含量小于6.3%，（3）外掺剂：采用“双掺”技术，在混凝土中掺入广州发电厂的II级粉煤灰，细度为0.045mm，需水量比为104%。本工程掺入量为水泥用量的21%（在混凝土中实际掺入粉煤量13%，取代水泥的超掺系数为1.5），低于GBJ146-90规范规定的数值。掺入粉煤灰可适当减少水泥用量，减少混凝土水化热量约10%。由于粉煤灰中的多数颗粒为表面光滑、致密的玻璃微珠，在新拌混凝土中，粉煤灰玻璃微珠能起到滚珠轴承的作用，因而可以减少拌合物的内摩擦力，起到增大流动性和减少的作用。同时并掺入UNF-5AS1、UNF-5液高效减水剂，其掺量为水泥用量的3%，以减少用水量，降低水化热，以增强混凝土和易性和可泵性。（4）膨胀剂：HEA高效抗裂膨胀剂是前期UEA膨胀剂的换代品，它作用更强，具有膨胀与强度发展协调，膨胀后期回落小，膨胀发挥作用快、有效膨胀能高等特点。在混凝土中掺加膨胀剂HEA高效抗裂膨胀剂，能使混凝土产生适度的微膨胀，能削减混凝土水泥水化时产生的体积收缩，抵消混凝土在收缩过程中产生的全部或大部分拉应力。同时它推迟了混凝土开始收缩的时间，使得混凝土在收缩时的抗拉强度得到较大的增大，而增长后的混凝土抗拉力有利于抵抗收缩应力，增大混凝土的抗裂能力,防止混凝土收缩开裂，保证混凝土之抗渗性能符合设计要求。本工程中掺加HEA高效抗裂膨胀剂的掺量为水泥用量的10%。（5）根据计算及多次试配，采用水泥用量为382kg/m3，掺入21%的粉煤灰及10%的HEA高效抗裂膨胀剂，共计132kg/m3。设计混凝土坍落度为160-180mm。标准状态下混凝土初凝时间大于11小时，终凝时间小于14小时。本工程C40P12混凝土采用如下配合比。C40P12混凝土配合比(kg/m3)材料名称水泥砂石子掺合料1掺合料2外加剂水水灰比品种规格42.5R中砂5-25碎石粉煤灰HEAUNF-5AS1UNF-5液饮用重量比11.722.680.210.130.0160.0140.46用量382656102581516.174.111750.342、施工准备：（1）人员准备：保证施工人数满足工程的使用要求，并对工人进行详细的质量和安全书面技术交底。（2）施工机具准备：用混凝土输送泵作混凝土运输主要机械，塔吊辅助运输，振捣棒、斗车等。（3）作业条件：水、电供应正常，各种防护措施到位。四、大体积混凝土施工工艺：1、浇筑方案的选择由于本工程电梯核心筒和楼梯间剪力墙下的大承台混凝土厚度达1800（核心筒底板最厚处达3.97m），构件的长度达到16.35m，远远大于厚度的三倍，且所采用的混凝土流动性也较大，鉴于此实际施工情况，决定本工程混凝土采用斜面分层浇筑方案，具体见下斜面分层浇筑示意图：2、浇筑过程控制大体积混凝土浇筑前必须针对拟采用的防裂措施和已知的施工条件，对混凝土进行裂缝控制的施工计算，改善混凝土施工操作工艺，改善约束条件，将混凝土的最大温度收缩应力控制在允许范围以内。在大体积混凝土施工中，必须考虑温度应力的影响，并设法降低混凝土内部的最高温度，减少其内外温差。温度应力的大小，又涉及结构物的平面尺寸、结构厚度、约束条件、含钢量、混凝土的各种组成材料的特性等多种因素。所以，必须采用温度差和温度应力双控制的方法以确保混凝土的浇筑质量。在施工过程中应从原材料和施工措施两方面进行控制混凝土的温升，控制混凝土内外温差不超过25oC，避免产生温度裂缝。尤其应集中体现在施工过程的控制上：（1）大体积混凝土浇筑施工保证措施A、施工过程控制为满足混凝土浇筑的连续性，避免出现施工冷缝，必须选择生产量大质优的商品混凝土生产厂家供应混凝土，精心组织施工，混凝土供应量满足施工需求，浇筑时间内，不间断供应混凝土。加快浇筑速度：混凝土按斜面分层，薄层浇筑，循序渐进，一次到顶的浇筑方法，减小混凝土内外温差，且不致出现冷缝。采用二次振捣法振捣，振捣时直上直下，快插慢拨，以提高混凝土密实度和抗拉强度：对大面积的混凝土板面进行浮浆扫除，表面泌水，以提高混凝土强度；并实行二次抹面，减少混凝土表面收缩裂缝。B、大体积混凝土的温度控制措施（A）按计划开工时间，承台混凝土施工正处在高温季节浇筑，必须采取措施控制混凝土出机和入模温度，以降低混凝土的绝对温升值，降低混凝土内外温差。（B）控制混凝土的出机温度：混凝土中的砂石等骨科对出机温度影响大，高温时采用冷水淋洒，降低混凝土出机温度。（C）控制混凝土入模温度：气温高时，在输送泵管上采取降温措施，以防混凝土入模温度过高，在搅拌筒上搭设遮阳棚，在水平输送管上铺麻袋并淋水降温等。C、鉴于大体积混凝土的特殊施工特点，我项目部针对在混凝土浇筑过程中制定了相关控制测温措施，即在混凝土浇筑后，根据实测温度值和绘制的温度升降曲线，以合理采取养护保温，使其降温与收缩得到控制，以达到控制裂缝的出现的目的。（A）大体积混凝土的温度监测加强温度监测和管理，将混凝土内外温差控制在25℃以内，并根据测温分析及时加强混凝土保温养护措施，控制混凝土裂缝的产生。温度监测：材料应采用埋镀锌管（在镀锌管内事灌煤油），埋镀锌管先在大体积内埋设，用测温计进行大体积混凝土内部测温。根据结构平面的形状及深度布设测温点，布点间距不大于6m，本工程共设了16点，每一个测温点处分为三个或两个不同深度进行测温。即一点处预埋不同深度的测温线，用于底板表面、中、下温度测试。测温由专人进行，并作好测量记录。由于大体积混凝土早期升温快，后期降温慢的特性，采用先频后疏的测温方法，测温从混凝土浇筑后3h开始采样。每1h测温一次，降温结束后以各部位温差均进入安全范围（△T<250C）时可以撤除保温措施。设专人专职负责温度监测。填写测温报告表并画出混凝土实际降温曲线。测点位置见《大体积混凝土测温点布置示意图》。（B）测温数据分析情况A）混凝土温度变化通过对本工程混凝土的监测，本工程的大体积混凝土内温度变化较慢，升温最快为5℃/小时，降温更慢，降温最快4-5℃/天。测温结果如下，供参考：广州海关工程混凝土测温结果一览表构件特征混凝土表面温度((℃)-0.800温度度(℃)混凝土内部最高温温度(℃)混凝土内外最大温温差(℃)最高温度持续时间间(小时)大气温度（℃）1800厚承台基基础45.513.0815-251800厚承台基基础53.518.0515-253970厚承台基基础63.020.02815-253970厚梁承台台基础75.021.02215-253970厚梁承台台基础75.020.51215-25B）升温特性从测温结构来看，本工程混凝土升温速度总体较慢，这同混凝土水泥用量低、大气温度适当有关。以下是几个主要工程的水泥用量及最高温度情况：工程名称上海金茂大厦中信广场广东发展国际大厦香港中银大厦广州海关新业务技技术综合楼混凝土强度等级R56C50R60C50R60C50C50C40P12水泥品种42.5矿渣硅酸盐水泥42.5中热硅酸盐水泥42.5普硅水泥42.5水泥42.5R普通硅酸盐水泥水泥用量420kg/m33380kg/mm3420kg/mm3467kg/mm3380kg/m33最高温度97℃86℃68℃66℃75℃从上面的数据可以看出，在混凝土强度等级相近的情况下，本工程使用的水泥用量较低，掺加的粉煤灰用量较高，在费用上更经济。对于降低混凝土水化热、减小混凝土升温速度、降低内外混凝土温差值均有有利作用。（2）混凝土养护措施1）、养护及进度的关系混凝土的保温是确保混凝土不开裂的关键，但保温太长又会影响下一步混凝土结构之施工时间，造成进度上的困难。因此要采取切实可行的保温措施，在确保混凝土不开裂的前提下尽快缩短保温时间，加快后期施工进度。2）、保温材料为减少混凝土内外温差，必须建立严格的表面保温措施。A、本工程大体混凝土施工正值2003年年底，气温15—25℃，混凝土入模温度为20—25℃，混凝土内部最高温度相对较低，但内外温差较夏季施工要大很多，故对混凝土的保温尤为重要。良好的保温材料，可以使混凝土表面温度提高，减少了表面与中心的温差。我们比较了几种保温材料，最终确定用双层塑料薄膜的保温材料，混凝土表面最高温度可保留至49.3℃。混凝土浇筑初凝后开始覆盖养护，每隔2h喷水养护（视混凝土的干燥和温度的影响）。以保持混凝土表面湿润为原则，养护必须14d，根据测温分析的情况，确定可不再养护为止。B、各层材料的作用及处理措施如下：保温层名称作用施工中处理措施注意事项混凝土表面薄膜保证混凝土早期水水份不散发，防防止混凝土表表面开裂。混凝土终凝24小小时后，在降降温阶段可去去除，加快混混凝土散热。此层薄膜必须在混混凝土初凝前前表面尚有水水泥浆时加上上。薄膜上面淋水加快混凝土降温同同时，防止混混凝土表面脱脱水而产生干干缩裂缝。各部位应浇透，且且每间隔一段段时间应再浇浇一次。最上一层薄膜防止雨水淋湿保温温层。也有利利于阻止热量量散发过快。天气晴朗时可去除除，要加快散散热时可去除除。应有可靠搭接，使使下雨时不致致湿润保温层层。五、结束语大体积混凝土施工是一个比较难以控制的施工工艺，特别是商品混凝土裂缝更是一个普遍性的难题，到目前为止还没有那种方法能杜绝混凝土裂缝的产生，在混凝土温度控制中，由于科学、及时、准确地掌握了混凝土各时间、各部位的温度情况，且采取了有针对性的保温或降温措施，