超厚大体积混凝土施工技术

超厚大体积混凝土施工技术一、工程概况二、超厚大体积混凝土施工准备2.1材料选择要求该工程采用商品混凝土，对主要材料要求如下：1)水泥：水泥水化热是导致混凝土温度裂缝的主要根源，尽量选用低水化热水泥，混凝土除应具有抗裂性能外，还要求有较好的抗冻融性、耐磨性和较高的强度，需选用较高标号的中热硅酸盐水泥。综上，工程采用海螺牌普通硅酸盐水泥(P·O42.5)，3d水化热≤240kJ/kg，7d水化热≤270kJ/kg，水泥铝酸三钙含量≤8%。2)粗骨料：大粒径碎石可减少用水量和水泥用量，降低混凝土温升，但粒径过大混凝土容易离析，因此需保证粗骨料碎石级配良好的同时满足和易性和抗压强度要求。工程采用粒径为5～31.5mm的良好级配碎石，含泥量≤1%。3)细骨料：相较于用细砂拌制混凝土，中、粗砂拌制可减少约10%的用水量，从而减少水泥用量，降低混凝土干缩，因此该工程选用细度模数>2.3的混合砂，含泥量≤3%。4)掺合料：常用的掺合料有粉煤灰和矿渣粉，其不仅可以替代部分水泥，减少单位用水量，降低水化热，提高混凝土抗裂性能，还能起润滑作用，改善混凝土可泵性，该工程采用II级粉煤灰和S95级矿渣粉。5)外加剂：在混凝土中添加减水剂可起到减水和增塑的作用，降低水化热峰值，从而补偿混凝土收缩；添加膨胀剂可提高混凝土结构的抗裂防水能力。该工程采用JQ-1高效减水剂和HCSA-2膨胀剂。2.2配合比设计混凝土配合比设计应以降低混凝土硬化过程中绝热温升值为原则，尽量减少水、水泥等高水化热材料使用量，控制水化反应规模，尽量提高粗骨料使用比例，保证材料整体强度指标，且应具有配合比动态调节意识[1]。工程根据施工现场的技术要求提前按混凝土60d强度进行试配，控制初凝时间≥15h，最终确定水泥299kg/m3，配合比为1.0(质量比，下同)；水170kg/m3，配合比为0.57；碎石1045kg/m3，配合比为3.49；混合砂652kg/m3，配合比为2.18；粉煤灰108kg/m3，配合比为0.36；矿粉83kg/m3，配合比为0.28；减水剂9.56kg/m3，配合比为0.03；膨胀剂39.22kg/m3，配合比为0.13。2.3人员机械准备为确保优质高效完成施工任务，工程成立以项目经理为首的项目经理部。劳动力需求根据每次混凝土浇筑量计算浇筑时间确定。该工程超厚大体积混凝土浇筑量大、时间长，劳动力按两班人员配备，每班施工人员48人，共计96人，现场配备2名电工轮流值班，所有施工人员持证上岗，项目技术部及专业工长进行详细质量技术交底并做好记录。为确保超厚大体积混凝土施工的连续性和整体性，在施工前组织好各类机械设备进场，该工程采用商品混凝土泵送，项目部的施工机械设备包括：混凝土搅拌车45辆，车载泵6套，臂架泵4辆，插入式和平板式振捣器各20台，对讲机1部，污水泵及潜水泵各5台，交流电焊机8台，砂轮切割机10台，以及流动电箱、刮杠、抹子、铁锹等其他设备。2.4作业条件准备在混凝土浇筑前需完成以下准备工作：1)完成施工场地内道路硬化及水、电、照明等条件的布设，以保证混凝土运输畅通；2)提前准备好浇筑工具、振捣器等设备，并试运行合格；3)备好塑料薄膜、草袋等保温材料；4)检查施工安全防护的搭设；5)检查基础承台钢筋、柱墙插筋等隐蔽工程，并通过验收；6)将基础承台上表面标高明显标记于柱、墙钢筋上以便混凝土找平；7)提前支好基础底板上的预留基坑、积水坑部位、地下室内外墙、电梯井剪力墙等需吊模部位，并通过验收；8)提前确定浇筑程序方法、混凝土运输与布料方式和施工工艺流程等，并进行交底备案。三、超厚大体积混凝土浇捣施工3.1浇筑施工要点3.1.1浇筑顺序工程底板大体积混凝土总浇筑量约16000m3且各区域厚度不同，需分两个阶段进行。1)第一阶段浇筑：筏板I(3m厚)浇筑至标高-5.80m，浇筑厚度为1m，分两层浇筑，每层浇筑厚度0.5m，浇筑区域内膨胀加强带随两侧混凝土同步浇筑，总浇筑量约3000m3，共需浇筑20h。现场设置3台车载泵，2台臂架泵，其中1台车载泵专用于浇筑膨胀加强带混凝土，每台混凝土泵每小时所需配备的混凝土搅拌运输车台数为N=Q1(L/S+Tt)/V其中，Q1为混凝土泵实际平均输出量(m3/h)；L为搅拌运输车往返距离(km)；S为搅拌运输车平均行车速度(km/h)；Tt为每台混凝土搅拌运输车总计停歇时间(h)；V为每台混凝土搅拌运输车的容量(m3)；计算得N=5，因此第一阶段浇筑共需配备25辆混凝土搅拌运输车。各泵车浇筑区域分工为：车载泵1负责浇筑1区，每层浇筑时间9.4h，车载泵3负责浇筑3区，每层浇筑时间10h，臂架泵1和2同时浇筑2区、4区、5区及6区，每层浇筑时间6.7h，车载泵2浇筑膨胀加强带，每层浇筑时间3.7h，浇筑示意图如图1(a)所示。2)第二阶段浇筑：筏板I(3m厚)、筏板Ⅱ(2m厚)同时浇筑至设计顶标高-3.8m，浇筑厚度为2m，分四层浇筑，每层浇筑厚度0.5m，浇筑量约13000m3，现场设置5台车载泵，3台臂架泵，其中1台车载泵专用于浇筑膨胀加强带混凝土。经计算得N=5，因此第二阶段浇筑共需配备40辆混凝土搅拌运输车。各泵车浇筑区域分工为：车载泵1、3与第一阶段浇筑区域及时间相同，臂架泵1与臂架泵2同时浇筑2区、4区、5区、6区、7区、8区，每层浇筑时间9.9h，车载泵4、车载泵5及臂架泵3共同浇筑9区、10区、11区，每层浇筑时间9.9h，车载泵2浇筑膨胀加强带，每层浇筑时间6.9h，浇筑示意图如图1(b)所示。第一阶段和第二阶段各区域每层浇筑时间均小于15h，满足下层混凝土浇筑停歇时间不超过初凝时间的要求，且有超过5h的机动时间。3.1.2浇筑方法各个浇筑段浇筑时采用“分层浇筑、分层振捣”的推移浇筑法。控制混凝土的内表温差应控制混凝土出机及入模温度，气温较高时砂石堆场设置遮阳设施，用冷水冲洗骨料并用冰水搅拌混凝土，控制混凝土装车、运输、下料的停滞时间，保证连续、均匀供应混凝土，运输车间隔时间≤20min且经常洒水降温，避免混凝土入模温度升高。对运至现场的混凝土组织检查塌落度及和易性，符合要求方可使用。工程采用车载泵及臂架泵相结合的方式进行混凝土布料，浇捣竖向结构混凝土，布料口距模板内侧面≥50mm，避免朝模板内侧面及钢筋直冲布料；浇捣水平结构混凝土，在垂直于模板的2～3m范围内水平移动布料。浇筑混凝土从低处开始，电梯井、集水坑等位置局部厚度较大，先浇深处混凝土至吊模根部，2～4h后再浇筑上部混凝土，沿长边方向逐步推进，利用混凝土自然流淌形成的斜面，逐层上升。合理控制上下层混凝土的浇筑时间，既要使下层被上层混凝土覆盖之前尽量多散发水化热，将温度降至最低，又要在下层混凝土初凝之前浇筑上层，避免产生施工冷缝[2]。浇筑时注意混凝土中部应高于四周边缘以向四周产生泌水，减少表面浮浆，部分浮浆应及时清除并用长刮尺刮平后用木抹子搓平压实，每层混凝土临浇筑结束时将混凝土表面泌水人工引至低洼部位，直至收缩为小水潭，最后用水泵抽离；终凝前1～2h用机械抹光机二次抹压处理，以及时消除微裂纹。3.2振捣施工要点振捣是重要环节，工程采用插入式振捣器振捣，混凝土浇筑时于每个出料口设置3台振捣器，并预设1台备用，每根固定管配备4名振捣手，4人接管、翻管，2人找平(找平前应用平板振动器振捣)，2名管理人员，所有人员按2班制配备(12h/班)。振捣点间距按振捣棒作用半径的1.5倍(一般为400～500mm)布置，插入到未初凝的下层混凝土深度为50～100mm，工程振捣棒振动示意图如图2所示。振捣棒应快插慢拔，上下略有抽动以使上下振动均匀，振捣时间过短混凝土不易捣实，过长混凝土会离析，应以混凝土表面水平不再显著下沉且无气泡、灰浆为准，一般为20～30s。在振捣预埋件和钢筋交错密集区域时，为避免碰撞到钢筋、预埋件和止水带等，振捣应辅以人工粗钢筋棒插捣[3]。工程安排专人记录各区域混凝土浇筑时间，浇筑完成后13～14h后即初凝前(初凝时间为15h)进行二次振捣，以增强混凝土密实度，减少内部裂缝。四、超厚大体积混凝土温度监测及养护4.1测温方法及布点方案工程筏板基础混凝土厚度最大达3m，一次性浇筑面积大，混凝土硬化释放水化热产生温度高，不同截面范围内混凝土硬化速度和散热条件不同，内部产生温差会导致裂缝产生，为掌握混凝土底部、中心、表面的温度变化情况，应对其温度进行监测，以便及时调整保温措施，避免混凝土出现过大温度应力而产生裂缝。工程采用TD-3型便携式建筑电子测温仪，以钢筋作为测温线的支撑载体并在浇筑混凝土前植筋，在距筏板底50mm、筏板中以及距筏板表面50mm处用胶带绑住测温元件粘贴在钢筋上，在钢筋上用海绵条隔热，留在外部导线长度≥20cm且插头用塑料袋罩好保持清洁干燥，支承钢筋上部悬挂红色飘带并按测温点平面布置图进行编号、标识，以便查找[4]。混凝土测温工作从浇捣后12h开始至撤保温膜后结束，3d内每2h测温一次，第4～第7d每4h测温一次，测温严格按编号顺序进行，若温度变化稳定，混凝土内外温差控制在25℃以内，可每8h测温一次，且在代表性时间点(6∶00、12∶00、18∶00、24∶00)选择温度变化较大的点进行监测，详细记录所测数据并整理绘制温度曲线图，若发现局部温差超过25℃，及时采取相关保温措施。4.2混凝土保温养护措施刚浇筑完的超厚大体积混凝土存在强度低、抵抗变形能力差等问题，养护得当可以提高混凝土的抗裂性能，保证其在规定龄期内达到设计要求强度，因此养护是关键环节。该工程采用保温保湿法对混凝土进行养护：在混凝土初凝前立即喷雾养护，防止新浇筑混凝土早期因干缩而产生裂缝，由于新浇筑混凝土水化速度快，为避免混凝土表面散热快导致内外温差过大产生温度裂缝，在二次抹面压实后立即覆盖保温材料。覆盖步骤为：先在混凝土