大体积混凝土筏板基础施工总结secret.docx
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大体积混凝土筏板基础施工总结secret
大体积混凝土筏板基础施工总结
80年代以来,在全国大中城市相继建造出了一批高层建筑和高耸构筑物。
这些建筑物的基础,大部分采用了大体积混凝土,以达到承受上部结构荷载及地下防水、防爆的目的。
这些大体积混凝土具有以下特点:
1、混凝土设计强度较高,单方混凝土用水泥量较多,水化热引起的混凝土内部温度较一般混凝土要高得多。
2、混凝土结构断面内配筋较多,整体性要求较高。
3、基础结构大多埋置在地下,虽然受外界温度变化影响较小,但长时间浸泡在潮湿、压力水较高的环境,要求抗渗性高。
因此,如何控制混凝土内外温差和温度变形而造成的裂缝,提高混凝土的抗渗、抗裂和抗侵蚀性能,是建筑工程大体积混凝土施工质量中的一个关键问题。
**医院病房***大楼工程地下一层,地上十六层,总高度68.4m。
该工程基础类型同样选择了大体积混凝土筏板基础,基础长75m、宽31.5m、厚1.6m,混凝土强度C40,抗渗等级P8。
在施工中,我们把以往工程的先进经验与该工程的实际情况相结合,在施工设计、施工技术、施工组织管理上,制定了一套较成功的施工方案,现作简单介绍如下:
一、在施工设计上,为改善大体积混凝土的内外约束条件,提出了行之有效的措施。
1、筏板基础75m长,31.5m宽,1.6m厚,为防止筏板基础超长引起的收缩裂缝,在平行于短边方向对称留设两条后浇带。
2、
在大体积混凝土下部,设计强度较低的水泥砂浆滑移层,防止大体积混凝土与地基或强度高的基层浇筑在一起,受温度影响而产生外部约束力,从而避免了由内外部约束应力导致的混凝土裂缝。
3、掺入适量的微膨胀剂(UEA-D),使混凝土得到补偿收缩,减少混凝土受温度影响产生变形应力。
二、在施工技术上,从选料、配合比设计、施工方法、测温、养护等采取一些综合性的措施,有效的克服了大体积混凝土的裂缝。
1、选料
⑴水泥
尽量选用水化热低、安定性好的水泥,即矿渣水泥、火山灰质水泥、粉煤灰水泥、普通硅酸盐水泥等。
并在满足设计要求的前提下,尽可能减少水泥用量,以降低水泥的水化热。
水泥必须满足强度和安定性等要求,严禁使用安定性不合格的水泥。
大体积混凝土工程量大,水泥用量多,水泥供应难以作到按施工要求的品种、标号一次进场,因此要加强水泥进场的检验和试配工作。
⑵粗骨料
采取连续级配或合理的掺配比例,其最大粒径不得大于钢筋净距的3/4。
采用泵送混凝土时,为提高混凝土的可泵性和控制增加水泥用量,可参下表选用:
泵送混凝土粗骨料最大粒径(mm)
管道直径
100
125
150
碎石
25
30
40
碎石不得含有有机杂质,其含泥量≤0.5%,质量应符合国家现行标准《普通混
凝土用碎石或卵石质量标准及检验办法》JGJ53的规定。
⑶细骨料
选用中砂,含泥量≤2%,细度模数以2.6~2.8控制。
细砂以0.3mm筛孔的通过率为15~30%,0.15mm筛孔的通过率为5~10%。
骨料中不得含有有机杂质,质量应符合国家现行标准《普通混凝土用砂质量标准及检验办法》JGJ52的规定。
⑷掺合料
为减少水泥用量,掺入水泥用量的15%左右的粉煤灰取代水泥(通过试验确定)。
粉煤灰质量应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596等的规定。
其烧失量应≤8%,SO3应≤3%,SiO2应≥40%,并应对水泥无不良反应。
⑸外加剂
为满足和易性和减缓水泥早期水化热发热量,延长水泥初凝前的硬化时间,混凝土中掺入适量的缓凝型减水剂。
为提高混凝土的抗渗性能,在混凝土中掺入适量UEA-D膨胀型防水剂(按设计要求)。
⑹施工用水
混凝土搅拌用水采用饮用水,采用其他水源时,水质应符合国家现行标准《混凝土拌合用水标准》JGJ63的规定。
2、配合比设计
⑴根据采用的材料通过试配确定,水灰比应≤0.6,砂率应控制在0.33~0.37(泵送时宜为0.4~0.45),塌落度应控制在3~5cm(现场搅拌混凝土)、14~16cm(泵送混凝土)。
塌落度应通过调整砂率和掺用减水剂解决,严禁在现场随意加水以增大其塌落度。
⑵配合比设计步骤按现行国家标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的有关规定,在满足设计要求的情况下,增大骨料、掺合料用量,减少水泥用量,降低水灰比,从而降低混凝土水化热。
3、施工方法
⑴混凝土的配制
配制时严格掌握各种原材料的配合比,其重量允许误差为:
水泥、外掺合料±2%;粗细骨料±3%;水、外加剂溶液±2%。
混凝土的搅拌时间:
自全部搅拌料装入搅拌筒内到卸料止,一般不小于1.5~2min。
为降低混凝土搅拌温度,达到降低混凝土内部最高温度的效果,根据温度计算,在蓄水罐内加入适当的冰块来降低水温。
⑵后浇带的留置与处理
大体积混凝土施工中,合理的分块不仅可以减轻约束作用、缩小约束范围,同时也可利用浇筑块的层面进行散热,降低混凝土内部温度。
并且可以满足绑扎钢筋、预埋螺栓、测温导线布设等工序的操作需要。
后浇带的处理必须满足抗渗漏的要求,如设置钢板止水带等。
后浇带应按设计要求留置,设计无要求时,间距一般应在30~50m,缝宽1m或根据大体积混凝土的厚度而定。
后浇带具体浇筑时机,应根据后浇带的功能和设计要求而定。
当筏板钢筋密集及钢筋规格较大,不宜弯折时,采用一次性投入的钢网,代替传统模板,封堵后浇带。
在后浇带处筏板钢筋上预留洞口,以便封闭后浇带时,清理后浇带内杂物。
在封闭后浇带前,应仔细将后浇带处混凝土面凿毛,并将钢筋按设计要求连接好。
浇筑后浇带用补偿收缩混凝土(在混凝土中掺入膨胀剂),混凝土强度提高一个等级,将后浇带一次性浇灌密实。
后浇带布设平面图(图1)
⑶模板工程
①大体积混凝土施工时,模板承受着混凝土的侧压力及振捣混凝土的振动力,因此必须保证模板及其支撑体系的可靠性,防止模板产生过大变形。
对大体积混凝土的模板,不能完全用一般常规方法进行配置,而应根据实际受力情况,对模板、拉杆以及支撑系统的所有构件,都要进行设计计算,并取足够的安全储备。
②筏板基础四周一般采用砖模。
在浇筑混凝土前,在砖模内侧作好柔性防水及保护层,砖模外侧回填砂土与混凝土浇筑高度同步,回填夯实,以防砖模变形。
③后浇带模板若采用常规的木模板或钢模板,不利于模板的拆除,且模板报废较大,特别是对钢筋密集的筏板基础尤其不适用。
威海市立医院病房特检大楼
工程使用钢板网+钢丝网封堵,水平钢板止水带及横向、纵向和斜向短钢筋作为支撑体系的一次性投入支模法,达到较好的效果。
后浇带钢网模大样(图2)
图2
⑷混凝土浇筑要点
①混凝土施工路线布置
对于面积大,厚度高的大体积混凝土施工应按后浇带分区施工。
在每区内,按混凝土供应量及混凝土初凝时间,确定浇筑路线、浇筑时间及分层浇筑方法,采用分段分层法浇筑混凝土。
混凝土浇筑路线平面(图3)
②混凝土的浇筑
a混凝土的浇筑采用“一个坡度,薄层浇筑,循序推进,一次到顶”的斜向分段分层法,上层混凝土必须在下层混凝土初凝前浇筑,且在混凝土初凝前的时间里,上层混凝土浇筑时间推迟越长,对混凝土的水化热量的散发(降低混凝土内部温度)越有利。
斜向浇筑分层图(图4)
b对于剪力墙等结构上泛部位混凝土浇筑时机,应选择该处筏板混凝土初凝前一刻。
为避免泵送产生的冲击荷载的影响,混凝土采用塔吊运输入模,以确保该处混凝土浇筑密实。
c混凝土应采用机械振捣,振捣棒的操作,要做到“快插慢拔”。
在振捣过程中,宜将振捣棒上下略有抽动,以使上下振捣均匀。
每次振捣时间一般以20~30s为宜,还应视混凝土表面呈水平不再显著下沉、不再出现气泡、表面泛出灰浆为准。
分层振捣时,振捣棒插入下层5cm左右,以消除两层间的接缝。
振捣时要防止振动模板,并应尽量避免碰撞钢筋、管道预埋件及测温导线等。
同时采用二次振捣法,增加混凝土的密实度,提高抗裂能力,使上下两层混凝土在初凝前结合良好。
d每振捣完一段应及时用铁锹摊平拍实,用木蟹抹平,在混凝土收水初凝前二次抹压,使初凝前出现的泌水沉降等开裂得到闭合。
e混凝土采用分层浇筑,上下层施工的间隔时间较长(一般1.5~3h,即控制在初凝前),因此,各浇筑层易产生泌水层。
采用泵送混凝土施工时,尤为严重。
解决的办法是,在结构四周侧模开设排水孔,使多余的水分从孔中自然排走,或利用后浇带设计集水坑,将多余的水分集中后用水泵抽水排出。
⑸测温点的布设及测温制度
①测温点应合理布设,要有代表性和可比性。
沿浇筑高度,应布设在底部、中部和表面,平面应布设在边缘与中间,测温点的布设,距边角和表面应大于50mm。
测温采用JDC-2便携式电子测温仪,埋设导线测量,确保测温的准确度。
测温导线探头位置应固定好,不得与钢筋接触,垂直测点间距一般为500~800mmm,平面测点间距一般为2.5~5m,也可根据工程实际情况决定。
测温点布置(图5),导线布设大样图
导线布设大样(图6)
图6
②测温制度
在混凝土温度上升阶段每2~4h测一次,温度下降段每4~8h测一次,同时应测养护温度及大气温度。
测温工作应由经过培训、责任心强的专人负责,测温记录应真实准确,应交技术负责人阅签,并作为对混凝土施工和质量的控制依据。
在测温过程中,当发现温度差超过250C时,应及时加强保温或延缓拆除保温材料,以防止混凝土产生温度应力和裂缝。
⑹混凝土的养护
1筏板混凝土的养护主要是达到保温、保湿的目的。
保温是为了保持混凝土表面热量不致过快散失,减少混凝土表面温度梯度,防止产生表面裂缝;另则是充分发挥混凝土的潜力和材料的松弛特性,使混凝土的平均总温差所产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度,防止产生贯穿裂缝。
保温的作用是使尚在混凝土强度发展阶段,潮湿的条件可防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝。
另外可使水泥的水化热顺利进行,提高混凝土的极限抗拉强度。
目前较普遍的一种是用塑料薄膜+草袋覆盖保温养护法。
塑料薄膜作为封闭材料,来封闭混凝土中约75~80%的多余拌合水,使混凝土表面保持潮湿,以实现混凝土的自养护。
薄膜铺设时必须保证严密,否则水分会散失很快,易导致混凝土由于干缩而裂缝。
草袋起保温作用,提高混凝土的表面和四周的温度,减少混凝土的内外温差。
2通过热工计算,确定保温层的厚度,为混凝土的施工做好材料准备工作。
a、混凝土拌合温度计算
(18.070C)
式中TC——混凝土拌合温度(0C);
W——混凝土组成材料重量(kg);
C——混凝土组成材料比热(J/kg·K);
Ti——混凝土组成材料温度(0C);
b、混凝土出罐温度计算
(17.010C)
式中TⅠ——混凝土出罐温度(0C);
Tc——混凝土拌合温度(0C);
Td——混凝土搅拌棚温度(0C);
c、混凝土浇筑温度计算
(16.210C)
式中Tj——混凝土浇筑温度(0C);
Tc——混凝土拌合温度(0C);
Tq——室外平均气温(0C);
A1、A2、A3、·····A11——温度损失系数;
d、混凝土内最高绝热温升计算
Tτ
(85.550C)
式中Q——每公斤水泥水化热量(KJ/kg);
W——每立方米混凝土中水泥用量(kg/m3);
c——混凝土的比热,计算时取0.97KJ/kg·K;
ρ——混凝土的密度,取2400kg/m3;
e、混凝土内部实际最高温度计算
(59.840C)
式中Tmax——混凝土内部最高温度(0C);
Tj——混凝土的浇筑温度(0C);
Tτ——τ龄期时混凝土的绝热温升(0C);
ξ——不同的浇筑块厚度、不同龄期时的降温系数;
e、混凝土表面温度计算
考虑大气温度120C情况下,采用0.3mm厚一道塑料布、两层2cm厚草袋覆盖养护。
(42.50C)
式中Tb(τ)——龄期为τ时,混凝土的表面温度(0C);
Tq_——龄期为τ时,大气的平均温度(0C);
H——混凝土的计算厚度(m),H=h+2h’;
h——混凝土的实际厚度(m);
h’——混凝土的虚厚度(m),h’=Kλ/β;
λ——混凝土的导热系数,取2.33W/m·K;
K——计算折减系数,可取0.666;
β——模板及保温层的传热系数(W/m2·K);
δi——各种保温材料的厚度(m);
λi——各种保温材料的导热系数(W/m·K);
βq——空气传热系数,可取23W/m2·K;
ΔT(τ)——龄期为τ时,混凝土内最高温度与外界气温之差(0C)
混凝土最高温度与养护温度之差为17.340C,小于250C,该措施可行。
计算结果显示混凝土最高温度与表面温度、表面温度与大气温度之差超过250C时,必须采取相应的保温措施
3混凝土的养护自混凝土浇筑完12h内加塑料布及草袋覆盖,根据混凝土温度测量决定混凝土保温层的增减,当混凝土内外温差小于250C时可以逐渐拆除保温层,塑料膜应坚持到混凝土浇筑完的第14天。
在养护期间内,若施工放线需要拆除部分保温层时,尽量仔细局部解除,待放线完毕,要重新铺设好。
三、在施工组织管理上,为解决大体积混凝土一次浇筑量大的问题,在精心组织、协调指挥下,采用了集中搅拌、罐车运输、泵送混凝土等技术。
1、筏板基础对混凝土整体性、抗渗性能要求较高,且施工缝较难处理。
因此为提高整体性与抗渗性能,避免施工冷缝出现,在每区内尽量保证整体连续浇筑,一气呵成。
混凝土使用量大,一般施工现场受场地及环境限制,
搅拌及运输难以保证混凝土供应量,所以必须采用罐车运输商品混凝土,现场泵送。
2、根据工程实际情况及混凝土初凝时间来确定混凝土供应量,或根据混凝土供应量来确定浇筑路线、浇筑方法、浇筑时间。
3、为确保混凝土供应量,保证剪力墙等结构上泛部位混凝土浇筑质量,预防场外搅拌混凝土供应不及时,在现场另设置搅拌站,安排上料队伍,协助施工。
同时要保证现场混凝土与商品混凝土原材料与配比的一致性。
4、由于大体积混凝土需要二次振捣,多次抹平,对测温、养护要求较高。
因此必须配备足够的振捣手、抹平人员、保温养护人员及专职测温员,准备充足的振捣棒、保温材料等。
5、现场施工必须统一指挥,协调进行,成立质量领导小组,认真落实三级质检制度。
四、成品保护
1、混凝土强度未达到1.2N/mm2禁止上人以及施工下道工序。
2、剪力墙等结构上泛部位模板必须等到浇筑完14天后拆除,且拆除时不得乱敲乱砸,扰动螺栓。
3、下雨天必须对尚未达到上人强度的混凝土进行覆盖,避免雨水浸泡新浇混凝土。
五、注意事项
1、大体积混凝土的施工,一般应在较低温度条件下进行,最高气温≤300C为宜。
2、搅拌后的混凝土,应及时运至浇筑地点,入模浇筑。
在运输过程中,
要防止混凝土离析、灰浆流失、塌落度变化等现象。
如发生离析现象,必须进行人工拌合后方可入模。
3、泵送时,第一罐车润管水泥沙浆应分散均匀,不得过于集中,否则会影响混凝土质量。
4、大体积混凝土升温快、降温慢的特点,要求保温养护应作到及时性和有效性。
5、保温养护时,后浇带上、剪力墙、框架柱根部应注意保温层的合理布设。
水分蒸发较快的部位,注意在保温层内适当浇水。
6、加强对原材料的质量检查、试化验,及时作好混凝土的取样工作。
六、效果
威海市立医院病房特检大楼工程,按上述方案策划施工,取得良好的效果。
混凝土内部平均最高温度达到680C(见温度曲线图7),避免了有害裂缝出现,达到预期的目的。
施工过程中,现场及搅拌站共留置试块46组,平均强度为48.6Mpa,抗渗等级达到P10以上,较好地控制了混凝土的施工质量
图7