大体积混凝土施工技术与温度控制技术的实际运用_廖贵喜.pdf

74 STONE 2 0 2 3 No.2工程管理大体积混凝土施工技术与温度控制技术的实际运用 廖贵喜（福建金房建设工程有限公司，福建 福州 3 50 0 0 0）1 工程概况本工程为某安置房项目，建设地点位于龙岩市新罗区北二环路东侧，本工程地上1-32层，地下2层，总建筑面积约52001.05m2，其中地上建筑面积为37508.47m2，地下建筑面积为14492.58 m2。设计使用年限为50年，抗震作用为6度，抗震措施为满足6度设防烈度要求。基础筏板厚度分别为：1#楼为1.5m，2#楼为1.5m，3#楼为1.7m，均大于1.0m，砼强度等级均为C35。基础筏板属于大体积砼。根据设计特点及设计交底的要求，本工程基础筏板砼采用商品砼，利用泵送组织水平运输，采用现浇方式进行施工，分层浇筑，一次成型，其中浇筑上层砼应在下层初凝前进行。2 大体积混凝土施工问题混凝土结构体形大、混凝土数量多，结构最小边尺寸不小于1m。大体积砼均为地下室基础底板，处于潮湿或与浸入地下水的环境下，除了要满足设计强度，还要有符合规范要求的耐久性能和抗渗性能。大体积混凝土由于所需的单位水泥用量大，其构件的截面尺寸也较大，水泥水化热造成的温度应力、混凝土干燥收缩和容易造成结构的开裂。大体积混凝土温度应力主要是因为水泥水化产生的热量在混凝土内部不易散失，造成热量在内部聚集后温度升高，与混凝土外部温差较大，产生的温度应力大于混凝土抗拉强度而出现裂缝。因此对混凝土表层与环境、混凝土表层与芯部的温差进行控制，是大体积砼施工最突出的问题。必须处理或解决由于水泥产生的水化热所引起的砼体积变化，以便最大限度地减少混凝土裂缝。3 大体积混凝土施工技术要点 大体积混凝土施工需要对混凝土的温度和应力进行计算，并通过对原材料、配合比、混凝土搅拌、现场施工组织措施（包括运输、浇筑、养护等）对温度和应力进行控制，以此将温度应力控制在合理范围内并控制裂缝的开展，以满足结构物的质量安全要求。3.1 原材料控制本工程使用的砼均由砼搅拌站提供，结合设计要求，用于本工程各项原材料应满足下述要求：（1）水泥：配制大体积混凝土所用水泥必须严格按照国家现行标准G B175通用硅酸盐水泥中的要求，使用中、低热硅酸盐水泥，本工程根据设计要求采用 P.0 42.5普通酸盐水泥。水泥进厂后要严格复检其强度、安定性、凝结时间等性能指标，严格控制水泥入机温度不大于60。（2）砂、石：大体积混凝土所采用的砂、石应为低碱活性，这是由于大体积混凝土所处环境潮湿，易发生碱骨料反应，导致混凝土构件开裂。此外，还应严格控制砂、石的含泥量，其中用砂含泥量小于3.0%，用石含泥量小于1.0%。为保证混凝土坍落度稳定，砂、石每天应测试其含水量不少于两次，根据含水率调整混凝土施工配合比。（3）其他材料：对于大体积混凝土掺加的粉煤灰、矿粉等应严格按照规范要求，并对其相关参数进行检测后方可使用。粉煤灰、矿粉等替代部分水泥，可以有效降低水泥用量，减少总热量的产生。减水剂、缓凝剂可以提高混凝土的工作性能，延缓水泥水化放热峰值，延长混凝土初凝时间。DOI:10.14030/ki.scaa.2023.0074石材2 0 2 3 年2 期 75 石 材S H I C A I工程管理3.2 浇筑前的现场控制混凝土输送泵车应提前在现场确定并及时安设，确保混凝土到场后及时进行泵送。为确保混凝土运输通畅，应对混凝土运输车线路提前规划，并做好现场清理工作。协调好工地内部各部门之间的工作，在筏板混凝土浇筑时，不得因其他大量材料进出场或其他工序导致运输通道堵塞，防止由于混凝土泵送不及时造成混凝土接合面产生冷缝，导致混凝土结构缺陷。此外混凝土输送泵、输送管道应提前用自来水或水泥砂浆润湿，润湿用的自来水或水泥砂浆用料斗收集后吊出基坑，不得直接倒入基坑或基础内。提前将底板上的垃圾杂物清理，原结构面凿毛并清理干净。浇水充分湿润基层。正式施工时，浇筑区域应保持湿润，不得有积水。3.3 混凝土搅拌本工程所在地龙岩市年平均气温为20左右，环境温度的稳定有利于控制混凝土入模温度。混凝土配合比设计时，考虑大体积混凝土施工特点，需要保证混凝土强度、抗渗性能和耐久性，同时也要尽可能降低混凝土内部由于水泥水化产生的热量积累。利用粉煤灰和外加剂，延缓混凝土凝结时间，减小大体积混凝土干燥收缩，以此降低混凝土内部热量积累的速度和混凝土干燥收缩导致的混凝土缺陷。本工程混凝土初凝时间控制为15-20小时，一方面保证混凝土接合面不留冷缝，另一方面可以尽量避免由于施工现场出现的突发事件导致的混凝土浇筑延迟。大体积混凝土采用泵送混凝土，坍落度控制在160m m 18 0m m，搅拌站应对混凝土出厂坍落度进行控制并严格检测；混凝土到达现场后，现场试验员应对混凝土进行坍落度抽查。混凝土入模时间控制由搅拌站与现场技术人员密切联系，严格控制供料时间，从搅拌站出料至泵送入模时间不得超过2h。4 大体积混凝土裂缝控制的计算4.1 混凝土水化热温度计算（1）以C35混凝土为例，计算T 天的最大水化热绝对升温值T（t）=W Q/（c）（1-e-m t）计算结果混凝土龄期t（天）绝热温升T（t）（）334.8 647.4 951.9 1253.6 1554.2 1854.4 2154.4 2454.5 2754.5 3054.5（2）计算各龄期砼收缩变形值y（t）=0y（1-e-0.01t）M1M2M3M4M5Mn计算结果混凝土龄期t(天)混凝土收缩相对变形值y(t)10-531.8 61 63.668 95.420 127.122 158.772 1810.374 2111.929 2413.438 2714.902 3016.323（3）计算砼的收缩当量温差Ty(t)=-y(t)/计算结果混凝土龄期t(天)Ty(t)()Ty(t)()31.8 61-63.668 1.8 06 95.420 1.753 127.122 1.701 158.772 1.651 1810.374 1.602 2111.929 1.555 2413.438 1.509 2714.902 1.464 3016.323 1.421 76 STONE 2 0 2 3 No.2工程管理（4）计算各龄期砼的弹性模量E(t)=Ec(1-e-0.09t)计算结果混凝土龄期t(天)各龄期混凝土弹性模量E(t)(N/m m2)37454 613143 91748 7 12208 03 1523334 1825266 2126741 24278 67 2728 727 302938 3（5）计算砼的温度收缩应力=-(E(t)TS(t)R)/(1-)T=T0+0.67T(t)+Ty(t)-Th计算结果混凝土龄期t(天)温度(包括收缩)应力(t)(N/m m2)3-0.21 6-0.66 9-0.8 0 12-0.69 15-0.43 18-0.16 210.03 240.15 270.25 300.28 C35砼抗拉强度为2.20Nm m24.2 计算结论C35砼强度28 d 混凝土抗拉强度Ft=2.14Nm m22.20Nm m2。根据计算结果分析可知，由于降温和收缩产生的温度应力小于混凝土的抗拉强度，可采取一次性浇筑混凝土底板，不会产生贯穿性有害裂缝。5 大体积混凝土的养护和温度控制为防止混凝土裂缝的开展，保证混凝土构件质量，必须对大体积混凝土构件养护期的内、外温差及延长混凝土降温时间进行严格控制。按照Y B J224-94技术规程中对大体积混凝土的温度应力及收缩应力的控制要求确定现场控制的指标要求和技术措施。以本工程中C35混凝土为例，根据温度计算结果，混凝土的最大温升值约为35，浇筑温度不应大于26，混凝土构件的中心与表层、表层与混凝土表面的温差值不大于25度，混凝土降温速率小于2/天。混凝土浇筑完成后，首先将混凝土表面刮平并用滚杠将表面浮浆排出，然后用木抹进行不少于两遍的搓面处理。搓面处理结束立即覆盖土工布，减少水分蒸发，避免混凝土表层温度降低过快产生温度应力。混凝土终凝后，应采用洒水的方式保证混凝土表面潮湿，并检查土工布覆盖情况，直至养护结束。为确保有效的温度控制，混凝土构件表面土工布覆盖潮湿养护时间不得少于7天，保温养护时间为14天。为确保温度控制措施的有效性，混凝土养护期还应进行温度监控。采用信息化技术，对混凝土强度发展过程中对构件内部、外部温度进行监测，并根据监测结果指导施工，有效控制混凝土内部、表层、表面温差及降温速率，防止混凝土裂缝的产生。本工程对温度监测工作制定了以下几项措施。（1）测温管的制作。在底板布设9组测温管，每组3个。测温管采用镀锌钢管及PVC管制作而成，内径不小于17m m，长度按埋设位置的基础筏板厚度加工，下口用胶布包裹密封，管上露200m m，管内灌入机油，浇筑砼前塞紧管口后胶布密封。表面温度测量点直接用30c m 长镀锌管点焊在上层钢筋网片上。（2）测温点的布置。测温点的布置原则应在有代表性的整个基础底板最深处、底板四个角点及结构尺寸变化较大的地方。测温点的平面布置详见测温点平面布置图。沿混凝土浇筑体厚度方向，必须布置表面、中间和底面温度测点，表面温度在砼面向下 100m m 处量取，中间温度在底板高度一半处量取，板底温度在混凝土底面以上100m m 处量取。（3）混凝土的测温。本工程混凝土测温采用电子测温仪。建筑电子测温仪测定混凝土温度可直观、准确的显示当前温度，（下转第10 6 页）106 STONE 2 0 2 3 No.2施工安全4、试件3、试件2、试件1。该指标的提升有利于强化抗震性能。可见，试件4的加固方案效果最佳。四个试验组的刚度退化曲线对比分析。图1汇总了四种试件的刚度退化曲线，结合曲线及试验数据，发现与试件1相比，试件4的初始刚度比试件1高出2.51倍，试件2高出了2.52倍，试件3高出了2.64倍。表明三种加固方式均能有效提高干砌毛石墙体的刚度性能，并且提升幅度基本持平。刚度（k N/m m）位移（m m）图1 试件刚度退化曲线四个试验组的承载力退化曲线对比分析。通过四个试件的承载力退化曲线计算出相应的承载力退化系数，按照1、2、3、4的顺序，其值分别为0.97、0.8 8、0.96、0.99。说明试件4性能最佳，试件3与未加固的试件1基本持平。三、结语干砌毛石砌体施工工艺主要应用于民居，但其在抗震性能上表现欠佳。根据相关技术规范，选择以墙体缝隙注浆、内部面层设置钢筋网的方式进行加固，通过试验对比该加固方案与注浆加固、钢筋网面层加固的抗震表现。试验结果表明该加固方案优于另外两种，墙体的刚度、极限变形能力、承载力退化系数均得以提升。参 考 文 献1 朱远浩,周天,苏文庭,阙志斌.既有整毛石砌体墙的墙体加固 技术分析J.大众标准化,2 0 2 2（0 3）:7 9-8 1.2 孙宏伟,贾艳艳,王少杰,初开丹,王计栋.基于原貌保护的干 砌毛石墙体抗震加固试验研究J.工程抗震与加固改造,2 0 2 2,44（0 1）:16 0-16 9.3 孙宏伟,贾艳艳,王少杰,倪韦斌,殷志凯.现存干砌毛石墙抗 震性能试验与原貌保护策略J.工程抗震与加固改造,2 0 2 1,43 （0 2）:117-12 4.4 林拥军,周畅,杨敏润,肖恬煦,杨兵.强烈地震下农村砌体结构 墙体重要性与抗震评定J.建筑科学与工程学报,2 0 2 1,3 8 （0 4）:3 3-43.5 张兴刚,闫秋羽,陈鹏,王志强,杨政,姜荣斌.基于振动法的建筑 墙体装饰抗震裂综合设计研究J.地震工程学报,2 0 19,41 （0 6）:149 9-150 5.（上接第7 6 页）具有可靠性高、操作快捷、安装方便等优点。测温线预埋在温度检测点，测温时仅需将主机与测温线连接即可显示该测温点温度。（4）测温频率。混凝土浇注结束后3天内：每2h测一次。混凝土浇注结束后415天：每4h 测一次。混凝土浇注结束后16天：每24h 测一次。当内外温差小于15时，停止测温。本项目大体积砼体量较大，须根据测温结果，准备好足够的土工布，当测温值大于预