地下室大体积砼施工裂缝控制
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摘要: 大体积砼浇筑施工由于水泥水化热散发缓慢，在混凝土中心形成热量积聚，造成 内外温差、内部温差、温度陡降和干缩等，易导致混凝土开裂。本文结合工程实例，从大体积砼现场浇筑施工的总体规划、大体积砼施工中的温控防裂技术措施、现场质量控制措施等多方面对大体积砼浇筑施工技术及裂缝控制措施进行了详细阐述和总结。
Abstract: Due to the cement hydration’s slow heat diffusion of the bulk mass concrete, the heat is collected in the concrete, which makes the difference of temperature inside and outside and in interior, temperature falling and air shrinkage to lead the concrete craking. This thesis will conbine the project cases to present a detail presentation and summary from the aspects of over plan of bulk mass concrete scening pourring, tempetature control and anti-craking technical measures in bulk mass concrete, scening quality control measures.
Keywords: undercroft mass bulk concrete; pouring construction; crack control
中图分类号：F235.3 文献标识码： A 文章编号：
1 工程概况
某综合楼工程， 总建筑面积为81961.33m2 , 其中: 地下室2 层, 建筑面积为11934.85m2 ； 地上45层, 建筑面积为70026.48m2 。本工程的±0.000 标高相当于绝对标高(黄海高程) 4.200m。上部结构体系为框架- 多筒体； 地下室为框架- 剪力墙结构与核心筒的框架- 筒体； 地基采用人工挖孔桩, 钢筋砼承台, 裙楼增设抗拔锚杆。在地下室范围内, 上部主楼区域延伸下的剪力墙、柱砼强度等级为C50,其它的墙、柱砼强度等级为C35。承台、底板、外墙和水池侧墙砼采用C35 防水密实性砼, 防水等级为一级, 设计抗渗等级为S8。基础承台和底板的砼量共计约12000m3 。承台、底板砼结构尺寸如下表1:
表1承台、底板砼结构尺寸一览表
地下室大体积砼施工存在着以下难点: (1) 工期短、时间紧, 底板砼标号比较大, 砼总量大, 其中最大的一次浇筑量超过8000m3 ；(2) 底板砼施工时进出的车辆多且需要多台输送泵同时作业, 而本工程的施工场地狭小, 显然不利于车辆的进出及多台输送泵的布置；(3) 本工程地处市区繁华地段, 商品砼的运输车辆来往通行比较容易受到道路交通堵塞的影响, 以及日常交通繁忙时段等因素的制约；(4) CT82 承台及底板砼均为C35S8, 砼强度等级高, 浇筑施工中要与承台外的C35S8 砼相连接。
2 地下室大体积砼现场浇筑施工的总体规划
2.1施工段划分及施工顺序安排
如图1, 根据设计后浇带与施工后浇带的位置将整个底板从左向右分成Ⅰ、Ⅱ两个施工区段。根据本工程±0.000 以下的施工进度计划, 这两个区段的施工顺序: 先I 区段, 后Ⅱ区段。
2.2 各施工区段砼施工机械设备的投入
(1) 砼泵的平均泵送量Q1 的计算: Q1 = Qmaxαη
式中: Q1 ― 每台砼泵的实际平均输出量( m3/ h) ；Qmax ― 每台砼泵的最大输出量( m3/ h ) ；― 配管条件系数, 取0.8～0.9；η― 作业效率: 可取0.5～0.7。
本工程采用的砼泵的输送能力为80m3/ h, 即Qmax = 80。α1 = 0.85, η= 0.6, 则Q1 = 80×0.85×0.6= 40.8m3/ h。
(2) 每台砼泵所需配备的砼搅拌运输车辆: N1 = [ Q1/(60V1)][ (60L1 / S0) + T1]
图1底板分段及后浇带位置
式中: N1 ―砼搅拌运输车数量(台)；Q1 ―每台砼泵实际输出( m3/ h) ； V1 ―每台砼搅拌车容量按9m3计算； S0 ―砼搅拌运输车平均的车速度( km/ h)； L1 ―砼车搅拌车往返距离( km ) ,取L1 = 20km； T1 ―每台砼搅拌车总计停歇时间(min) , 取T1= 30min。
则: N1= [Q1/(60V1)]・[(60L1/S0)+T 1]= [40.8/(60×9)] ・[(60×20/25)+30] = 6 台
2.3 各施工区段砼浇筑的顺序及砼泵车的布置
(1) I 区段底板: 按从南到北的浇筑顺序, 配备4 台砼拖式泵且同时进行浇筑作业, 4 条作业带同时用于浇筑。在综合考虑坑内降水及大体积砼施工难点等因素后, 决定将底板砼浇筑分为三次( 如图2 所示) : 其中, 第一次为底板下机( 集水) 坑、第二次为底板, 两次浇筑的间隔时间不超过10h。C50 和C35 砼的接缝必须满足结构设计要求。
图2 Ⅰ段底板下的承台(CT82) 剖面示意图
(2)II区段底板: 共配备4 台拖式泵, 由东往西设置两条作业带且同时用于浇筑施工。
2．4 大体积砼的浇筑方法
由于正对主楼部位的底板(板厚为3.5m) 内均设有多个机(集水) 坑, 坑深3.3m, 且体积量较大, 故采取分层浇筑法。在各施工段浇筑砼均采用% 分层浇筑, 分层振捣, 一个斜面, 一次到顶& 的推移浇筑法( 如图3 所示) 。分层浇筑适宜砼的振捣,且砼的暴露面小, 冷量损失少, 有利于降低底板砼的最高温升。分层厚度控制在500mm 以内。在每个浇筑段施工作业时, 各浇筑带齐头并进, 且相互搭接, 以确保各浇筑段之间上、下层砼的结合, 并利用砼自然流淌形成的斜面进行分层浇筑, 做到“循序渐进, 一次性到顶”。要保证上、下层砼浇筑的停歇时间不超过初凝时间, 以免产生冷缝, 交界面的分界处不允许漏振。这种自然流淌而形成斜面的浇筑方法, 能较好地适应泵送工艺,减少砼泵送管道拆除、冲洗、接长的次数, 从而提高泵送的工作效率, 缩短砼泌水的处理过程。
3大体积砼施工中的温控防裂技术措施
3．1 现场测温监控
测温仪器采用JDC- 2 建筑电子测温仪, 仪表为手持式数字显示仪, 具备高低温报警功能。
(1) 测温点的布置: 1) 距砼表面1. 5m 高且不易破坏处( 露天) 设置三个普通温度计测量大气温度, 气温取读数的平均值；2) 在每个砼泵口均用测温探头、测温线固定在一根用木棍制成的探杆上, 以便于测量砼的入模温度； 3) 砼浇筑前, 在选定的测温点上预埋测温线和测温探头, 测温探头和测温线均用胶带固定在1 根φ12 的钢筋上, 探头用塑料布包裹, 与钢筋之间用绝缘胶布隔离； 4) 测温线引出的高度应高出砼面1. 5m, 浇筑机( 集水) 坑布设测温线时, 应注意在二次浇筑底板后仍要继续检测机( 集水) 坑内砼的温度变化, 引线长度应再增加3m。
(2) 测温时间的掌控: 从砼浇筑开始起测温, 第1～ 4d: 每1h 测温1 次； 第5～ 15d: 每2h 测温1 次； 第16～ 30d: 每4h 测温1 次； 第31～ 60d: 每12h 测温1 次。原则上要求砼中心温度低于入模温度后方可停止测温。
(3) 测温数据的管理: 主要监测参数为砼内部温度、保温层温度、环境温度。利用计算机对测温数据进行信息化实时管理。预先编制温度曲线的描绘程序与温度应力的计算程序, 及时整理录入测温数据。根据测温数据描绘出温度曲线及计算累加温度应力, 并且将其与浇筑前的估计情况进行对比, 以推断下一时段的温度及温度应力的变化趋势。根据温度应力的计算结果, 决定是否改变保温方式或调整保温层厚度。
(4) 测温监控操作的注意事项: 1) 浇筑砼前应检查支撑钢筋是否设置牢固, 测温点标高是否准确, 探头、插头是否包裹严实； 2) 使用探头测砼入模温度时, 不得在流动的砼中探测, 探头插入砼约1m in 左右后开始读数； 3) 严密监测砼的温升情况, 注意控制大体积砼中心温度与表面温度、环境温度之差。
(5) 现场测温结果及监控措施效果: 砼开始浇筑起第1d,内部温度开始呈现上升趋势； 砼开始浇筑起第5d, 内部温度达到峰值( 66.82℃) ； 砼开始浇筑起第16d, 内部温度稳定且开始
缓慢降温。由于浇筑施工过程中对砼的温度进行实时监控, 并根据现场测温的记录数据指导保温、保湿养护, 及时调整保温层的厚度, 将砼的内外温差控制在25℃ 以下, 使砼不产生过大的
温度应力。因此, 本工程所采取的现场测温监控措施效果极佳。
3. 2 砼施工过程控制
(1) 由于底板砼需要连续浇筑, 故需要掌握3d 的天气预报, 如有大雨, 不得安排砼浇筑。为预防天气突然变化, 现场应备有足够的覆盖用塑料布, 并在基坑四周设置盲沟和集水井,以排除雨水。
(2) 砼浇筑过程中, 一定要严格按操作规程进行砼振捣, 做到快插慢拔, 每个振捣点的操作时间一般控制在20～30s 之间, 直至砼表面泛浆, 不出现气泡和不下陷为止。砼浇筑过程
中应正确控制间歇时间, 上层砼应在下层砼初凝之前浇筑完毕, 并在振捣上层砼时, 振捣棒下插5cm, 使上、下层砼之间能更好地结合。砼浇筑完毕且振捣密实后, 表面用铝合金刮杆将砼表面的脚印、振捣接槎不平处刮平, 且使砼表面的虚铺高度略高于其实际高度。
(3) 砼初凝前, 再用平板振捣器进行第二遍振捣, 以改善砼的密实性, 并保证振捣后的砼面标高比实际标高稍高。在平板振捣器进行振捣时, 其移动间距应能保证振捣器的平板覆盖已
振捣部分的边缘, 前后位置搭接3～5cm, 在每一个位置上连续振动时间一般保持25～40s, 以砼表面均匀出现泛浆为准。
(4) 当砼初凝时( 以能踩出脚印但不会下陷为准) , 用铝合金刮杆将表面刮平, 再用木、铁抹子进行抹压。待砼初凝后, 终凝前再进行一次抹压, 使砼面层达到充分密实, 与底部紧密结合, 以消除砼由初凝到终凝过程中由于收水硬化而产生表面裂缝的最大可能性。
3．3 加强保温、保湿养护
保温、保湿养护的主要目的就是通过减少砼表面的热扩散, 从而降低大体积砼浇筑体的内外温差, 降低砼浇筑体的自约束应力, 其次是降低大体积砼浇筑体的降温速率, 延长散热时间, 充分发挥砼强度的潜力与材料的松弛特性, 利用砼的抗拉强度, 提高砼承受外约束应力时的抗裂能力, 以防止或控制温度裂缝。
(1) 根据现场实际情况及气候条件, 通过计算采取相应的控温措施。一般采用二层麻袋加二层薄膜保温、保湿养护。在实施过程中, 保温材料的厚度与层数应根据实时温度监测的结果, 视温差大小而进行调整。降温速率宜控制在1.5～ 2℃ / d。
(2) 从砼浇捣完毕后的12h 起, 采用蓄水养护, 蓄水深度为150mm。由于底板面积较大, 故宜采取分格蓄水, 蓄水围堰高度≥200mm。砼浇筑完毕二次抹面压实后立即覆盖一层塑料薄膜, 同时随砼浇筑施工进度分格砌筑蓄水围堰。蓄水养护至少7d, 待7d 之后, 如果考虑到下一道工序施工方便而要求改变养护方式, 则养护方式可改为采用塑料膜加泡沫板的方式,即一层泡沫板上加盖一层塑料薄膜。更换养护方式时, 应先铺泡沫板再洒水。
(3) 定期检查砼表面的干燥情况, 及时浇水保持砼表面处于湿润状态, 避免发白干裂。新浇筑的砼水化速度比较快, 盖上塑料薄膜后, 可防止砼表面因脱水而产生干缩裂缝, 同时可避免麻袋因吸水受潮而降低保温性能。
(4) 注意后浇带处砼的养护: 在底板后浇带处侧模支模处采用一层阻燃保温草袋外面加盖一层黑色塑料布的保温、保湿养护。塑料布和草带要绑扎在模板上, 与模板紧贴。拆模时间同样是在第7d, 也可以根据测温情况而定。在后浇带处高800mm, 宽1. 5m 的板带表面采用两层草袋和两层塑料薄膜覆盖养护, 即采用“一层湿草袋+ 一层塑料薄膜+ 一层干草袋+一层塑料薄膜”的做法。
(5) 大体积砼浇筑后, 现场采取保温、保湿养护14d。注意缓慢降温, 以免产生急剧的降温坡度, 要充分发挥砼的徐变特性, 以减小温度应力, 有效防止裂缝的产生。待14d 过后方可将保温层及塑料薄膜逐层掀掉, 使砼缓慢散热。
4结语
工程实践表明, 大体积砼裂缝控制的关键在于控制内外温差。根据以往的工程施工经验, 大体积砼施工前应结合当地气温环境等因素, 编制切实可行的施工方案, 落实相关的技术措施, 并加强施工中的管理, 只要将砼内外温差控制在25℃以内, 就不会轻易出现裂缝。笔者认为, 除温差应力以外, 大体积砼施工还要着重解决水泥水化产生的化学缩减、冷缩、干缩等几种常见因素而导致的砼开裂破坏。大体积砼裂缝控制, 应着重从降低水泥用量, 控制温升, 延缓降温速度, 减少砼收缩, 合理选用原材料, 提高砼的密实性等方面采取措施。因此, 施工前必须充分了解致裂因素的作用机理, 根据工程的实际情况及特点, 采取有针对性的措施, 才能保证大体积砼的施工质量, 避免有害裂缝的产生。
参考文献
[1] 冯乃谦, 顾晴霞, 郝挺宇. 砼结构的裂缝与对策[M] .北京: 机械工业出版社,2006, 6: 133～143, 150～166.
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[4] GB50164- 92, 砼质量控制标准[S] .
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。