大体积混凝土施工技术方案

昆明市西昌路省人大住宅小区筏板基础大体积砼的施工云南省第二建筑工程公司第二直管部2010年6月28日前言在高层建筑基础施工中，由于地下室基础底板因防水要求的特殊性而要求混凝土须连续浇筑以避免施工冷缝的产生，同时由于高层建筑基础大体积混凝土在浇筑后的水化热而引起温度应力会产生收缩裂缝，必须采取控温措施，如何有效的防止地下室底板大体积混凝土开裂一直以来是施工单位的施工难点，本文主要针对省人大小区在地下室基础底板（大筏板）大体积混凝土施工中遇到的一些技术难点及特点从组织到施工过程做了事前、事中及事后的控制，由于组织管理措施及技术措施到位，省人大小区基础施工阶段的大体积混凝土施工没有出现质量缺陷，达到了预期的效果。主题词：混凝土 技术 温差 施工一、工程概况省人大住宅小区工程位于昆明市西昌路119号（西昌路与气象路交叉口），由云南汇通房地产开发经营有限公司投资兴建，云南省设计院设计，云南科禹工程建设监理公司监理，云南省第二建筑工程公司承建。该工程建筑总面积为9万多平方米；工程规模较大，由1幢、2幢、3幢、4幢、5幢、6幢共六个栋号组成，其中1幢、2幢、4幢地上为18层，地下为一层；3幢地上为29层，地下为一层；5幢地上为26层，地下为一层；6幢地上为4层，地下为一层。整个建筑基础长度为149米，宽度为95米。其中1、2、4、6幢基础形式为承台、地梁，底板厚400mm，承台厚1000mm；3、5幢基础形式为筏板，筏板厚度分别为1800mm、1600mm，长宽分别为6828m，2626m；整个基础混凝土设计强度等级为C40，抗渗等级为S8，为了减小混凝土的收缩及提高混凝土的抗渗性，按设计要求在地下室底板、顶板、后浇带和外墙的混凝土中掺加聚丙烯抗渗纤维。二、施工目标按照地下室基础底板混凝土自防水的施工要求需一次连续浇注完成，而整个地下室基础底板占地面积约为1万平米，工程量较大。施工期间正值昆明初冬季节，气候为多雨降温天气，砼抗渗等级高，除必须满足强度和耐久性要求外，还存在温度应力产生的收缩裂缝问题，必须采取控温措施，防止该底板表面产生收缩裂缝。因此为了合理选择施工工艺和严格遵守操作规程，确保省人大住宅小区工程基础筏板大体积砼浇灌的施工质量。基于该工程的施工特点，项目部在事前制订需达到以下目标：1、 确保在现有条件下基础底板混凝土在计划的时间内浇筑完成，且质量完全达到现行的相关标准和具体设计要求。同时根据设计图纸中的沉降后浇带及温度后浇带位置将6个栋号及中间的停车库划分为7个流水施工段，这样可有效控制因浇筑面太长太宽而使砼产生冷缝。2、 根据现场施工条件、施工进度要求，针对本工程基础筏板较厚、浇筑范围大，混凝土浇筑暴露面大，因此需要设计足够长的缓凝时间并考虑应急措施以避免产生冷缝。根据该基础对混凝土的技术要求按低热、缓凝、流态进行混凝土配合比设计，以优良拌合物性能满足各项设计要求，确保筏板混凝土连续浇筑完成，并辅以完善的管理及施工、养护措施，从而保证混凝土的总体质量完全达到现行的相关标准和具体设计要求。3、 由于基础筏板较厚，需要采取合理的措施控制混凝土纵向和横向的温差变化，保证在外界气温条件下，升温阶段不至于芯部温度与表面温度差过大，内胀外缩引起裂缝，尤其是在降温阶段不至于温度降低梯度过陡，造成温度应力裂缝。三、施工技术难点及控制措施3.1技术难点（1）该技术底板尺寸较大，其中3、5幢筏板较厚，基础筏板混凝土受内部温度应力以及自身收缩应力的影响较大，按照混凝土结构设计规范GB50010-2002的规定，需要采取能减小混凝土温度变化或收缩的措施，除必须满足强度和耐久性要求外，尤其需要控制温度应力产生的裂缝。因此如何采取措施降低水化温升、减小温度变化，正确合理减小混凝土收缩变形引起的应力是控制该大体积基础底板混凝土施工质量的关键技术。（2）昆明地区进入冬季，白天太阳照射强烈，混凝土表面温度较高（可以达到200C以上），到了晚上温度较低（可以达到50C以下），散热块，昼夜温差较大，容易产生温度应力，形成温度裂缝。此外冬季气候相当干燥，通常湿度只有30%-40%，混凝土表面的水分散失较快，容易出现干燥收缩裂缝，增加了养护难度。3.2技术措施大体积混凝土底板施工具有水化热高、收缩量大、容易开裂等特点，故底板大体积混凝土浇筑做为一个施工重点和难点认真对待。大体积混凝土施工重点主要是将温度应力产生的不利影响减少到最小，防止和降低裂缝的产生和发展。因此考虑采取如下施工措施。3.2.1、针对该大体积混凝土施工采用多掺技术降低混凝土的水化热针对以上的施工技术难点，重点从降低混凝土内外温差，减小收缩入手，采用“多掺技术”掺矿渣粉、二级粉煤灰、缓凝减水剂配制高性能混凝土，该技术可以有效减小混凝土的水化热，从而有效控制混凝土的温度变形裂缝，并且改善泵送混凝土和易性：A、 掺10%的矿渣粉置换等量水泥，部分降低水化热，降低混凝土温升峰值，对混凝土抗裂较为有利。B、 掺缓凝减水剂降低用水量，延长混凝土达到最高温度的时间，既提高泵送混凝土和易性又可减少收缩。C、 掺20%的二级粉煤灰，降低水化热，提高混凝土的密实性和抗渗性，同时改善混凝土的和易性和施工泵送性能。3.2.2、严格控制原材料质量控制砂、石含泥量，粗骨料含泥量1.0%；砂含泥量3.0%，减少拌和用水量，减小混凝土收缩值。3.2.3、对浇筑的混凝土进行温度监控，加强养护在混凝土表面采取保温、保湿覆盖，减缓表面降温速率。这样即可减小混凝土的外部约束力，又可减小混凝土内部温差，从而减小内部约束力；严格控制混凝土内外温差不超过250C。由于3、5幢基础筏板较厚，需要对基础筏板布置测点进行温度监控。3.2.4、适当降低混凝土入模温度混凝土的浇筑温度高，将加速水泥的水化反应，混凝土达到最高温度的时间缩短，减少了可利用的散热时间，与大气温度差增大，不利于降低混凝土的最高温度和减小温差。为了减低混凝土的总温升，减少基础的内外温差，控制混凝土的出机及入模温度是一项有效措施。减少运输和泵送过程混凝土吸收外部环境热量。由于运距较长，施工期间会遭遇堵车及交通高峰期管制，搅拌站的混凝土均加强管理，混凝土搅拌出机后在1h以内运至现场，通过科学组织，尽快完成泵送。混凝土运输罐车体为白色、可减少车体吸热、，泵送管路用草席覆盖遮阴，经常淋水降温、不但能防止混凝土吸热升温，还能减少混凝土坍落度损失。通过采取以上的措施，控制混凝土的入模温度小于250C。3.3混凝土施工配合比设计3.3.1、原材料1、水泥：P.042.5普通硅酸盐水泥；2、矿渣：比表面积3950kg/m2，表观密度2.91g/cm3；3、缓凝减水剂：减水率15%左右，终凝时间10-12h；4、粉煤灰：二级粉煤灰，细度16%，需水量101%，烧失量3.72%，三氧化硫含量0.2%；5、粗骨料：531.5mm公分石，5-16mm瓜子石，含泥量1.0%；6、山砂：细度模数1.0，含泥量3.0%；7、人工砂：细度模数3.3，含泥量3.0%。3.3.2、配合比设计在施工前进行了混凝土的试配，在满足工作性和强度的前提下，选用砂率较低，用水量较小、水泥用量较低的配方，从而减小混凝土自身的收缩和水化热。在考虑满足快速施工进度的情况下，设计混凝土的坍落度为162cm。具体配方表1所示。表1基础底板C40/S8纤维混凝土配合比 单位：kg胶凝材料总量水水泥矿渣二级粉煤灰砂碎石砂率水胶比缓凝减水剂设计容重4631873244693669107838.3%0.402.1%2397备注：1、 生产过程中，搅拌站根据外加剂对水泥适应性的波动，对外加剂掺量适当调整（0.2%）。2、 碎石要求5-31.5连续级配。3、 混凝土凝结时间10-12h。4、 外掺聚丙烯纤维0.9kg/m3。四、施工过程控制（一） 施工部署工程量大（整个地下室基础底板混凝土浇筑方量大约为7000左右），整个地下室基础底板需连续浇筑、质量要求高是本工程的特点，为此，必须投入大量的人力、物力，以合理的施工工艺和足够的机具设备，确保地下室基础底板混凝土浇捣施工的顺利进行，保证工程质量。施工按以下总体安排：该工程基础筏板砼施工按土方开挖及后浇带的分割分不同幢号逐一浇筑。筏板混凝土采用斜向分层，一次到顶的方式浇筑，筏板混凝土终凝后即开始洒水养护，在施工过程中，钢筋工、模板工等工种均派人员跟进，随时处理突发事件。（二） 施工准备1、 材料、设备准备（1） 、材料本工程采用商品混凝土，施工前与混凝土供应商做好交底，要求其做好砼供应的计划，提前做好试配，同时搅拌站提前三天做好原材料的储备，以确保原材料质量的稳定，满足快速施工要求及避免意外情况。保证地下室混凝土的连续性。（2）、施工机械设备砼泵车： 3台（其中一台备用）；砼罐车：1012辆；砼浇筑：插入式振动棒68台；平板振动器2台；其 他：潜水泵2台；清水泵1台；照明器具等其他设备一批。材 料：麻袋 3500 ；黑塑料薄膜：3500 ；2、技术准备1、对施工人员进行了针对性的技术交底，明确筏板基础混凝土浇捣的顺序及技术重点。2、为保证浇捣的连续性，特派泵机修理工程师驻现场，遇到问题马上解决，以免影响混凝土的浇捣。3、检查各相关工种是否已完成：如钢筋绑扎、机械连接、通风、消防、水电等的管线预埋等是否已按图完成。3、劳动力准备混凝土施工人员分两班制，施工人员计划如下表：筏板基础底板混凝土浇捣施工人员计划表工种人数备注施工管理人员8分两班制砼工40钢筋工6木工4机修工4电工4杂工8混凝土泵司机4（二）、施工过程控制本工程地下室底板板砼施工按后浇带分幢号分阶段逐一进行，本工程地下室底板、筏板尺寸较大，为防止冷缝出现，采用泵送商品混凝土，施工时采取斜面分层、依次推进、整体浇筑的方法，使每次叠合层面的浇筑间隔时间不得大于8h，小于混凝土的初凝时间。1、混凝土拌制：搅拌站在生产混凝土时，计量搅拌时要严格控制各种原材料在计量误差范围以内。同时严格控制混凝土出机坍落度，混凝土不得离析，混凝土达到工地坍落度在162cm。2、混凝土的运输：每台泵安排5-6辆运输车，混凝土搅拌运输车要保证良好的工作状态，并且备用5台车以应紧急调度之用。另外为便于混凝土输送车的停放，保证混凝土在交通高峰期的连续浇筑，应加强现场和搅拌站对车辆的管理和调度。3、布管、泵送：此工程基础混凝土按栋号逐一推进浇筑，每栋基础混凝土至少布置两台输送泵浇筑。现场泵管由专人负责布置，布置注意事项：布管要一次到位，退管浇筑，布管前检查管内是否有混凝土残留物，如有要及时清理掉，管道固定牢靠，尤其是斜管和垂直管，以减少泵送的压力损失，尽量减少和避免弯管的使用，同时优化方案，简短管距，泵管水平覆盖范围一般不超过15m，若超出此范围，则混凝土流淌面过大，需增设输送泵或采取能够防止混凝土流淌面过大易出现冷缝的措施。泵送前要用清水润湿管道，再用水泥砂浆润滑管道及泵机（润管用的砂浆不能集中堆积在一处，必须四处均匀布置）。泵机料斗前安排专人值班，负责现场车辆指挥及下料。在泵送过程中，料斗的混凝土量保持不低于上口20cm，以免泵机吸入率低或吸入空气堵塞。短时间中断泵送时，应采取倒泵措施，使管中混凝土形成前后往复运动，保持良好的可泵性。4、混凝土浇筑、布料：砼按划分的施工段分段浇筑。每个施工段采用混凝土输送泵进行混凝土的浇筑。在混凝土浇筑时应采用斜面分层、薄层灌注、自然流淌、连续浇筑到顶的方法，即“一个坡度、分层浇筑、循序渐进”。浇筑过程中尽量缩小砼暴露面，避免经常拆管、接管和冲洗。混凝土浇筑应满足整体连续性的要求，初凝时间按10-12h控制，由施工管理人员统一指挥布料，避免出现施工冷缝。依据布料顺序分区分层振捣，责任到人，避免混凝土的冷缝和振捣布密实，保证质量。在浇筑的过程中随着混凝土内部温度的上升，混凝土的水化加快，凝结时间缩短，需要进一步加大浇筑速度，在已浇筑的混凝土暴露面初凝前，覆盖上新浇混凝土， 每条泵管形成一个浇筑带。从起点向终点浇筑，边浇筑边振捣，直至一次连续浇筑完成。底板浇筑示意图见下图。5、混凝土的振捣：依据布料顺序分区分层振捣混凝土，并由施工管理人员统一指挥振捣，责任到人，避免混凝土的冷缝和振捣不密实，保证质量。采用插式振捣器振捣，钢筋密集区采用加长插式振捣器振捣。为使混凝土振捣密实，每台混凝土泵出料口配备4 台振捣棒（3 台工作，1 台备用），分三道布置。第一道布置在出料点，使混凝土形成自然流淌坡度，第二道布置在坡脚处，确保混凝土下部密实，第三道布置在斜面中部，在斜面上各点要严格控制振捣时间、移动距离和插入深度。要做到“快插慢拔”，上下抽动，均匀振捣，插点要均匀排列，插点采用并列式和交错式均可；插点间距为300400mm ，插入到下层尚未初凝的混凝土中约50100mm，振捣时应依次进行，不要跳跃式振捣，以防发生漏振。每一振点的振捣延续时间30s，振捣间距不大于50cm，振捣棒应插入下一层50cm深。只有通过振捣器往交叉点部位送料，通过四周分层挤压出料方能把交叉点挤密实。振捣以表面水平为准，不再下降，不再出现气泡，表面泛出灰浆为准。振捣棒振捣棒振捣棒。混凝土振动示意图大体积混凝土的表面水泥浆较厚，且泌水现象严重，应仔细处理。对于表面泌水，当每层混凝土浇筑接近尾声时，应人为将水引向低洼边部，处缩为小水潭，然后用小水泵将水抽至附近排水井。在混凝土浇筑后48h 内，将部分浮浆清掉，初步用长刮尺刮平，洒少许的干净的细碎石，然后用木抹子搓平压实。在初凝以后，混凝土表面会出现龟裂，终凝要前进行二次抹压，以便将龟裂纹消除，注意宜晚不宜早。振捣方法见以下图示。6、养护：因施工期间正值冬季，为防止夜间砼表面温度下降过快以及混凝土表面水分蒸发过大，本次浇筑要尤其注意养护措施。养护主要是保持混凝土由适宜的温度和湿度条件。在混凝土收光凝结用水喷淋后用经长时间浸泡过的麻袋覆盖一层，并用黑塑料布覆盖一层，并要相互搭接好，用钢筋压边。根据实际测得的温差，白天最高气温为26.5时混凝土表面温度最高为37.5，夜间最低气温为12.3时混凝土表面温度为32.5，因此为保证混凝土内外温差不超过25，白天中午气温最高时可适当浇自来水保湿养护，同时可适当起到降温作用。夜间需在混凝土上方1米高处架设碘钨灯加热烘烤混凝土，以控制混凝土的内外温差。碘钨灯的架设间距为1.5M1.5M；为避免养护水分蒸发、散失，在混凝土初凝后养护即适当多补充部分水分。考虑到后期水分蒸发，导致混凝土表面失水，在养护初期就应过量充分浇水进行养护，后期每天适当补充水分即可。尤其注意已插钢筋的墙柱、底板侧模也要采取同样措施，底板侧模外挂草席。控制基础混凝土降温速率小于1.5/d，养护期不得少于14天。五、大体积砼芯部温度计算：在本方案采取以上各项技术措施后，控制砼入模温度在25以下，1.6m、1.8m厚砼芯部温度根据高层建筑大体积砼中心最高温度的峰值经验公式计算，在64.5左右（见式-1），在此条件下，通过保温洒水养护，控制砼上表面最高温度大于39.5，即可以实现砼中心与上、下表面的温差以不超过25，砼上表面与大气的温差不超过25。这使得施工现场的管理及控制较为简单易行。当测温过程中发现以上温差接近控制值时，测温人员立即通知技术主管对砼表面加强覆盖以提高砼表面温度。高层建筑在体积砼中心最高温度的峰值经验公式：TMAXTJ+WQ/p）0.90+F/50 （式-1） 20+（324*330）/（0.963*2397）0.90+139/5064.5TJ砼入模温度，施工片于秋冬季节，砼的入模温度取20；W水泥用量kg；Q每千克水泥水化热量，330J/ kg；砼比热（J/ kg.K）一般取0.963 J/ kg.K；F 砼的容重kg/m3，2397 kg/m3；F掺和料总用量kg，139 kg。六、大体积混凝土测温该工程3、5幢为基础筏板，筏板厚为1.8m、1.6m，其中3幢区域内砼方量为2600m3，5幢区域内砼方量约1200m3，属大体积砼范畴，为掌握大体积砼的温度变化规律，及时了解温差对大体积砼的质量影响，对筏板基础进行温度监控，在养护期间内以便对温差过大的区域能有的放矢地采取相应技术措施，从而确保施工质量。施工时设专人对砼的温度进行检测。测温设备选用北京建筑技术发展中心产JDC-2型便携式建筑电子测温仪。1.1前期准备：根据测温面积准备钢筋作为测温线的附着秆（本工程准备为20根2.1m长的16钢筋作为测温线的附着杆并将1.0m、1.5m、2.0m长的测温线依次绑扎在钢筋上，测温线的温敏元件不得触到钢筋，测温线和16钢筋均应作好防水处理，以避免底板渗漏）。1.2测点布置：测温采用便携式建筑电子测温仪，沿浇筑高度布置在底部、中部和上部，底部和上部测温点距板底面及表面10cm，距边角应大于50mm。测温时作好测温点位的编号及测温记录。5幢1.6m厚筏板基础布置测温点数10个；3幢1.8m厚筏板基础布置测温点数12个。测温时将便携式仪表、测温探头、测温线配合使用，作好测温点位的编号及温度测温记录，以便随时发现问题。测温点布置见下面示意图：1.3测温次数：砼浇筑后，前4d每2h测1次，第5-7d内每4h一次，第8-14d每天测1次，同时测出基坑环境温度；对测出的数据应及时整理和分析，对温差超过25时，应及时在砼表面加强保温覆盖养护，必要时采取热水或加热养护。1.4在浇筑砼时要特别注意，振动棒不得触及测温元件及其引线，绑扎在钢筋支撑上的测温线的温敏元件处于测温点位置并不得与钢筋直接接触，超出板面至少20cm的插头需用塑料袋罩好并保持干燥和清洁，避免测温元件失效。15测温结果：根据混凝土中埋设的测温点实测温度表明混凝土在初凝后底部温度为32.5左右，中部温度为39.3左右，上部温度为30.1左右，在第三天时温度达到最高值时底部温度为47.6左右，中部温度为55.6左右，上部温度为39.8左右，中部温度没有超过计算值64.5，从第三天后开始中心温度按每天下降1.21.8速度开始降温，到七天后混凝土的内外温差值在自然养护条件下已处于安全状态。七、结束语省人大小区3栋及5栋的大筏板基础混凝完全按计划顺利完成了大体积混凝土的浇筑任务，由于组织科学合理，控制措施严格落实到位，混凝土浇筑后及时找平，浇水覆盖养护，严格按照事前、事中、事后的组织技术措施实施，使混凝土在浇筑后的内外温差没有超过规范要求的25，混凝土浇筑后没有出现任何裂缝，同时在大体积混凝土浇筑后的三天后根据温差的控制程度即可以开始穿插进行下部工序的施工。混凝土取样试块试压后也达到了设计及规范要求。大体积混凝土的顺利施工对于封堵基坑内过高的地下水起了积极的作用，保证了基坑周遍支护结构及周遍建筑的安全。为地下室的施工能在雨季前顺利施工完成赢的了宝贵的时间,同时也为主体结构的顺利施工奠定了坚实的基础。其质量，进度得到了商品混凝土公司及业主，监理的一致好评，同时对控制综合施工成本也起了很大的积极作用。也为浇筑大体积混凝土及施工同类建筑积累了一定的施工经验。