高层建筑地下室筏板基础大体积砼施工技术

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摘要：在中国铁建・金色蓝庭地下室筏板基础大体积砼施工中，通过在原材料的选择、施工方法、温度控制等方面采取一系列技术措施，控制了砼内外温差、延缓降温速度、减少砼的收缩，避免砼基础出现裂隙，保证了砼浇筑质量。

关键词：大体砼材料选择分析计算温度控制

中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：

1工程概况

本工程为中国铁建・金色蓝庭地下室工程，地上建筑最高达18层，高度达54m。建设地点位于柳州市龙屯路7号。房屋地下室为框架结构，地上住宅部分为砌体、框架剪力墙结构。采用独立、条形、筏板基础。地下室筏板基础为1.5m厚抗水板，砼为C35 S6，总面积1730m2，大体积砼总浇筑方量达约2600m3。

底板大而厚，砼施工总方量多，为大体积砼，且强度等级较高，水泥用量大，如何进行砼的施工、养护和温度控制，确保底板砼不出现裂缝，是整个底板施工成败的关键。

2砼温度应力和收缩应力的分析

由于砼为C35 S6，体量大，拟选用水化热相对较低的P.O.42.5水泥，辅以外加剂和掺合料。根据商品砼公司提供的配合比，掺外加剂和掺合料的C35 S6砼每立方米用料为P.O.42.5水泥301kg，水泥发热量375kj/kg，按预计8月份施工大气温度最高可达37℃左右，砼浇筑温度控制在30℃以内，进行计算分析。

2.1砼温度应力分析

1）砼最大绝热温升

砼最大绝热温升按下式进行计算：

（1）

式中：Th―砼最大绝热温升（℃）；mc―砼中水泥（包括膨胀剂）用量（kg/m3）；Q―水泥28d水化热（kJ/kg），375kJ/kg；c―砼比热、取0.97[kJ/（kg・K）]；ρ―砼密度，取2400kg/m3；е―为常数，取2.718；t―砼的龄期（d）；m―系数，随浇筑温度改变，查表得浇筑温度30℃时m=0.406。

2）砼中心计算温度

砼块体的实际温升，受到砼块体厚度变化的影响，因此与绝热温升有一定的差异。实际温升按下式计算：

T1(t)=Tj+Th・ξ(t)（2）

式中T1(t)―t龄期砼中心计算温度（℃）；Tj―砼浇筑温度，取30℃；Th―砼最大绝热温升；ξ(t)―t龄期降温系数，见表1。

表1不同龄期水化热温升与砼厚度有关降温系数ξ值

3）砼温度应力

本工程地下室底板按外约束为二维时的温度应力（包括收缩）来进行计算，不同龄期砼温度应力、抗拉强度及抗裂安全度计算结果见表3。

表3同龄期砼温度应力、抗拉强度及抗裂安全度计算表

大体积砼抗裂安全系数≥1.5时满足抗裂要求。由表2可知基础浇筑后12天内不满足抗裂要求。在露天养护条件下砼有可能出现裂缝。考虑此期间在砼表面采取养护和保温措施，使养护温度加大，综合温度减小，以控制裂缝出现。

2.2保温材料厚度计算

采取在基础砼表面覆盖一层薄膜，薄膜外覆盖草帘被进行养护，以降低综合温差的值。

保温材料厚度由下式计算：

（3）

式中：―保温材料厚度（m）；λx―所选保温材料导热系数［W/（m・K）］，取0.14W/（m・K）；T2―砼表面温度（℃），根据工程砼浇筑时间考虑，T2=Tmax-25℃=63.75-25℃=38.75℃；Tq―施工期大气平均气温，取28℃；λ―砼导热系数，取2.33W/（m・K）；Tmax－计算得砼最高温度59.97℃；Kb―传热系数修正值，取2.0；h―大体积砼厚度，1.5m。

由计算可知，本项目需要覆盖厚度大于39mm的草帘，考虑采用一层塑料薄膜和二层草帘被（厚52mm）进行大体积砼养护时，其内、外部温差值可控制在25℃以内，以满足规范规定的要求。

保温养护至浇筑完成9天后（砼中心最高温度48.92℃），只要最低气温不出现24℃以下就可满足温度梯差要求，移除保温层。

3砼温度控制

根据砼温度应力和收缩应力的分析，必须严格控制各项温度指标在允许范围内，才不使砼产生裂缝。

3.1控制指标

①砼浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于35℃；

②砼浇筑块体的里表温差(不含砼收缩的当量温度)不宜大于25℃；

③砼浇筑体的降温速率不宜大于2.0℃/d；

④砼浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃。

3.2材料控制措施

按设计要求的砼强度和抗渗等级，严格选用砼的最佳配合比，并根据以往施工经验进行优化。

使用洁净的中粗骨料，即选用粒径较大（5～25mm），级配良好含泥量小于1%的碎石和含泥量小于2%的中粗砂；平均粒径较大的砂石料，可以减少水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低砼温升，并可减少砼收缩。

掺加磨细Ⅱ级粉煤灰掺合料（本项目掺量为水泥用量的10%），代替部分水泥；并掺加适量木质磺酸钙减水剂，降低水灰比，控制坍落度，以达到水泥用量最少的目的，减少水化热总量，最终减少砼内部产生的热量。

3.3施工技术措施

由于底板砼量大，配备足够的砼搅拌车、砼输送泵和溜槽，确保筏板砼一次连续浇筑完毕。

控制砼运输和入模温度，砼运输和泵送过程中，要控制温度不超过出罐温度，对每车砼进行测温，以保持砼入模不超过30℃。

本工程中砼采用水平循环、斜面分层浇注，每层厚度为30～40cm，上下层间隔时间不得超过初凝时间6小时，并加强砼的振捣，确保砼的连续浇注。分层浇注能够增加散热面，可以加快热量释放，使浇注后的砼温度分布比较均匀，并可避免形成施工冷缝。

做好砼振捣过程中的泌水处理，在两侧模板底部和上部留出预留孔，排除砼表面的泌水，这样可以提高砼的质量，以减少砼表面裂缝。

浇注时避开白天气温较高时段，采取在晚间进行浇灌，加强施工中的温度控制，砼浇注之后，做好砼的保湿保温养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性。

3.4保温养护措施

砼浇筑及二次抹面压实后立即覆盖保温，先在砼表面覆盖一层塑料薄膜，然后在上面覆盖二层草帘。

保温养护是大体积砼施工的关键环节。保温养护的目的主要是降低大体积砼浇筑时里外温差值以降低砼块体的自约束应力，其次是降低大体积砼浇筑块体的降温速度，充分利用砼的抗拉强度，以提高砼块体承受外约束应力时的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。

新浇筑的砼水化速度比较快，先盖上塑料薄膜后可进行保温保养，不但可以防止砼表面因脱水而产生干缩裂缝，还可避免草帘因吸水受潮而降低保温性能。

柱、墙插筋部位是保温的薄弱环节，要特别注意覆盖严密，以避免造成温差较大。

经技术部门和项目技术负责人同意后，方可将保温层及塑料薄膜逐层掀掉，使砼按设计要求散热。

4砼的温控

4.1测温要求

①测温延续时间自砼浇筑开始至撤保温后为止，按30d时间测量。

②测温时间间隔，砼浇筑后1～6d为4h，7～16d为6h，其后为8h。

4.2测温点的设置

每个测温点位由不3根间距各为100mm呈三角形布置，分别埋于板底上100mm，板中间1400mm（据经验中间温度最高处为顶面往下板厚60%处）及距砼表面下100mm处的测温管构成。测温点间距不大于6m，测温管使用铁管，下端用胶带封闭，上端开口，管口距保温层100mm左右。在平面图上进行测温点的编号并在现场挂牌标识。测温使用水银温度计，测温管端用木塞封堵，只允许在放置或取出温度计的时候打开。用吊线将温度计放入测温孔底3min后迅速取出读数。测温孔剖面图见图1。

图1测温孔剖面图

图2为测温中出现最高砼中间温度的32号测点处上表面、中间、下表面温度测量图，砼浇灌72h时出现中间最高温度61.7℃，此时上表面、下表面温度分别为48.9℃、47.7℃，温度在高位维持12h后左右即开始降温，7d后砼上表面、中部、下表面温度分别降为46.2、56.9、46.7℃。温控结果表明，通过采取一系列技术措施措施，不仅砼浇筑块体的里表温差未超过规范要求的25℃，其它各项指标也均符合规范及设计要求。

图2砼温度与时间关系图

5结束语

致使大体积砼产生裂缝的原因很多，是各种因素综合作用的结果，为防止砼产生裂缝，大体积砼施工前要严密验算内部最高温度，选择合理的砼浇灌施工方法、合理的养护方法，在施工过程采取信息化温度监控，以控制砼内外温差、延缓降温速度、减少砼的收缩，能有效防止温度应力裂缝的出现。

参 考 文 献

[1]《建筑施工手册》编写组・建筑施工手册[M]・北京：中国建筑工业出版社，2003。

[2] 彭立海、阎士勤、张春生、 翟建・大体积砼温控与防裂[M]・郑州：黄河水利出版社，2005。