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浅谈高层建筑大体积混凝土基础温度裂缝控制 [发表于 2015/4/15]

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该帖子同步发自圈子：工程项目管理 (访问该圈子) 　随着我国经济的发展，工程建设规模的不断扩大，大体积混凝土在结构中的应用越来越广泛，施工中的大体积混凝土温度裂缝问题日显突出，并成为具有相当普遍性的问题。温度裂缝作为长期困扰大体积混凝土的主要难题，涉及到建筑材料、设计、施工和管理等多方面的因素。有关规范中关于土木工程的温度裂缝控制条款还不完善，工程中的温度控制实施主要依靠实践经验，缺乏理论依据。本文对大体积混凝土的温度裂缝及其控制技术进行了探讨。　　一、工程概况　　某综合楼工程，建筑物长41.6m，宽27m，高58.8m，地上共1层，另地下室1层，地下室层高3.6m，建筑物首层层高4.5m，2～1层层高3.4m，15层为3.8m。天面以上为梯屋，电梯机房和水池。地下室建筑面积约1199m2，地下室底板面标高为-3.6m，基础承台底标高为-7.2m～5.6m。基础承台底标高最深的为电梯井基础J8，底标高为-7.2m，J8基础承台平面尺寸为9.6mx9.6m，厚2.0m。该工程基础为预应力管桩基础，采用预应力管桩，地下室结构混凝土强度等级为C40,抗渗等级为0.8MPa。　　二、施工特点和难点分析　　该工程J8基础的主要特点是面积大、断面高、钢筋多而密，总混凝土量超过200m2，施工难度比较大，主要表现在：　　（1）基础面积大、厚度为2m，必须通过减少水泥用量来降低水化热，防止温度差裂缝的出现。　　（2）由于混凝土用量大，一次浇筑混凝土难度较大，合理划分浇筑区域。　　三、主要技术措施　　1原材料　　1.1水泥　　考虑到结构混凝土设计强度较高(C40)，为保证施工质量，选用42.51t普通硅酸水泥。　　1.2骨料　　①粗骨料　　因采用泵送混凝土，为提高混凝土的可泵性，根据混凝土泵的输送管径，选用1～2cm粒径的碎石，碎石中不含有机杂质，其含泥量≤1％。　　②细骨料　　选用细度模数2.6～2.8的中砂，控制细砂以0.3mm筛孔的通过率为15％～30％，含泥量≤3％。施工前，送材料到试验室作筛分试验。在施工过程中，选用了高明砂。　　2外加剂及掺合科　　2.1粉煤灰　　为了减少水泥用量，提高混凝土的抗裂性，减少于缩性，该工程混凝土将掺入水泥用量20％的粉煤灰取代冰泥。所掺入的粉煤灰采用某电厂出产的Ⅱ级粉煤灰。　　2.2泵送剂　　为了满足可泵性和减缓水泥早期水泥化热发热量，该基础工程混凝土选用FE—C高效泵送剂和DL—3减水剂。　　（3）UEA膨胀剂　　为使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力，该基础工程混凝土掺入了UEA膨胀剂。　　以上掺合料和外加剂的掺入量，通过试验研究室试配后确定。　　3配合比设计　　3.1基本要求　　混凝土配合比，根据使用的材料通过试配确定。为满足现场使用泵送施工的要求，混凝土坍落度控制在10±2cm范围。同时，为满足浇筑工艺的要求，混凝土的初凝时间控制在6h以上。将配合比与材料的质量要求提供给混凝土供应商进行配料供应。　　3.2配合比的设计：按现行《混凝土结构工程施工及验收规范》执行。　　4混凝土成型工艺　　根据大体积混凝土的技术特征，在确保混凝土具有良好的和易性和温度要求(拌和温度和浇筑温度)的情况下，该基础混凝土采取连续作业，一气呵成的方法施工，以满足结构整体浇筑的需要。　　4.1混凝土供料方式　　①本工程采用商品混凝土，混凝土输送泵下料的方式施工。　　②为确保混凝土施工的工作效率，避免施工冷缝的出现，从而缩短整体浇筑完成时间，设置1台SHC—57型混凝土输送泵下料。其最大泵送量为25m3/h。　　③为了确保混凝土连续作业，防止发生意外，除了与有关供水、供电部门加强联系，确保供水、供电外，还在工地现场临时设置1台100kW的柴油发电机，以防万一。　　4.2混凝土浇筑方法　　本工程J8基础承台面积为：9.6m×9.6m＝92.16m2，厚度2m。混凝土将采用斜面分4层浇筑，每次浇筑以0.5m为一层，每层混凝土并不需要全部完成才浇筑第二层，要在该层混凝土初凝前覆盖上层混凝土，一般控制在5～6h内以保证上、下层浇筑间隔不超过初凝时间，详见图1。施工时，采用1台输送泵，由基础承台一端向另一端分点布料，一次打出承台面。即“由单一方向，一个坡度，薄层覆盖，循序推进”的方法。采用这种方法目的是使混凝土自然流向形成斜坡，以适应泵送工艺，避免输送管道经常拆除冲洗和接长，提高泵送效率。　　4.3混凝土的振捣方法　　混凝土的振捣方法，根据混凝土泵送时自然形成坡度的实际情况，在每个浇筑带斜坡的头、尾部进行振捣，使上下两层有钢筋网处的混凝土得以密实。另外，在侧模的边缘，还可辅以竹干插振，防止这部分混凝土出现漏振现象。　　图1混凝土浇筑及振捣示意　　　　1——泵管；2——后振捣捧；3——前振捣捧　　4.4表面处理及养护　　①由于泵送混凝土表面水泥浆较厚，在浇筑后2～8h，初步按标高用长刮尺刮平，然后用木槎板反复搓压数遍，使其表面密实，在初凝前再用混凝土表面磨平机遍磨数14，并用铁槎板压光，以闭合初收缩裂缝，减少混凝土表面水分的散发，并于12h内，在大基础周边砌砖高130mm，放水100mm，然后用编织布在水面层覆盖，保持14d时间。　　②混凝土温度计算　　C40抗渗混凝土水泥用量≈380kg／m3，425R水泥水化热Q＝461kJ／kg。混凝土比热C＝0.97kJ／kg°C，混凝土密度R＝2400kg／m3，则混凝土温升值为：Th＝WQ／CR＝380×46I／0.97×2400＝75.25°C。　　混凝土的表面温度通常取32℃。所以要作保温措施以减少混凝　　土内和表面的温差，采取蓄水养护措施。　　5混凝土的测温　　5.1温度计的选择　　根据现场的施工实际和本单位的设备条件，决定采用接触式的玻璃温度计进行测温。　　5.2测温点的布置　　①在J8基础的四角和周边的中段位置，各布置1个测点，以及在底板中部布置1个测点。共5个测点。另每1个测点内，又按深层、中层、浅层3个部位设置测温管和温度计。　　②在混凝土浇筑前，按照测温点布置的位置，预埋好用50mm铁管加工而成的测温管。预埋时，可用拉结条与钢筋骨架焊接在一起固定。铁管底部需焊上铁板，上口高出浇筑面1200mm(因底板底标高为—4.0m)，并用木塞塞紧。防止水分浸泡。测温管的底部按深层、中层、浅层三个位置设置。其中深层的埋入深度为1.5m，中层埋入深度为1m，浅层埋入深度为0.5m。　　5.3测温　　①测温前，应先将水银玻璃温度计插入预埋的铁管内，温度计的顶端用木塞塞紧。同时，温度计在管内停留的时间应不少于5min。　　②由于玻璃温度计内的水银或酒精液体极为敏感，容易受外界气温的影响，所以，当温度计从埋管中抽出时，应迅速在显示温度的刻度处用手指卡住，立即读出温度值。　　③混凝土的测温时间，在混凝土施工过程中，每隔4h测量一次原材料温度、拌和温度、冷却水温度及环境气温；浇筑温度每天测温控制在1～2h一次。混凝土浇筑后的温度控制，5d内安排每2h测1次，以后每日早、午、晚各测1次，连续测温时间为30d。并按要求如实填写专门的测温记录表。　　④测温效果　　将实际测温的数值用图表示，详见图2“混凝土测温图”可明显表示出混凝土内外温差在任何时候都小于25t。　　图2混凝土测温　　　　四、结束语　　大体积混凝土刚度较大，一般没有强度的问题，但由于它往往属于地下隐蔽工程，裂缝的存在将严重影响其正常使用，其中温度裂缝是施工过程中产生的主要裂缝。本文对大体积混凝土温度裂缝的控制问题进行了探讨，取得了较好的效果。对于应用日益广泛的大体积混凝土工程，需要不断总结经验，完善技术措施，使大体积混凝土的施工在走上成熟和规范化的道路。
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john7634

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