基礎地下室混凝土施工的幾點體會
1 前言
預拌混凝土除了必須滿足強度、剛度、整體性和耐久性要求外,還應滿足現(xiàn)場實際施工的要求。由于預拌混凝土在施工中應滿足從預拌站到工地現(xiàn)場的運輸和現(xiàn)場泵送澆筑工藝的要求,其需要的坍落度比現(xiàn)場自拌混凝土傳統(tǒng)施工工藝大得多,因而在基礎大體積混凝土施工和地下室外墻混凝土施工中,如何有效防止和控制混凝土變形裂縫的出現(xiàn)和開展,顯得非常重要。
本文結(jié)合浙江省婦保醫(yī)院新病房大樓工程的基礎地下室混凝土施工實例,介紹了在施工中通過控制配合比、澆筑、養(yǎng)護等一系列措施,有效地防止基礎大體積混凝土和地下室外墻混凝土出現(xiàn)變形裂縫的體會。
2 工程實例
省婦保醫(yī)院新病房大樓工程位于杭州學士路2號,現(xiàn)省婦保醫(yī)院院內(nèi),周邊原有建筑密集,場地狹小。主樓地上15層,裙房地上4層,均設2層地下室。建筑面積26570m2,框架剪力墻結(jié)構(gòu)。
2.1 基礎底板大體積混凝土施工
工程采用上翻式承臺、地梁的筏板基礎,底板厚900mm,承臺地梁高1800mm。平面形狀近似為矩形,長54m×寬33m,主樓與裙房間設一條寬800mm后澆帶?;A地下室混凝土強度等級C40,抗?jié)B等級S8,基礎底板混凝土約3000m3。
由于基礎混凝土工程量大,基坑較深,為確?;A結(jié)構(gòu)的整體性和安全性,考慮施工搭接和市區(qū)施工的困難,基礎底板以后澆帶為界分成A、B兩段施工:A段為后澆帶以西的裙房部分,混凝土量540m3;B段為后澆帶以東的主樓部分,混凝土量1500m3。每段水平向不留施工縫,一次性澆筑;豎向在基礎上翻梁以上500mm處設施工縫。
混凝土下料振搗時按“分層、分段、連續(xù)不斷地薄層澆筑”的原則進行,由于基礎為上翻式地梁,因此底板部分先澆筑并注意振搗密實,上翻梁部分在底板部分澆搗后2h再行澆筑,使底板混凝土有一定的沉落時間,混凝土澆筑至設計標高后,用長刮尺刮平,清除殘余浮漿后用木蟹鐵板打光,混凝土收水后用鐵板反復壓光,壓閉混凝土表面毛細孔,提高混凝土防水性能和表面觀感。
2.2 地下室外墻板混凝土施工
地下室外墻墻厚500mm,總延長米為200m,混凝土C40,抗?jié)B等級S8。與基礎施工相同,以后澆帶為界,分成A、B兩段施工。由于設2層地下室,豎向共設4條施工縫,采用鋼板止水帶止水。
為確保外墻混凝土澆筑的整體性、連貫性,防止出現(xiàn)施工冷縫,在外墻混凝土澆筑前,先將獨立柱和內(nèi)墻板混凝土預先澆完,以便集中力量進行外墻混凝土的連續(xù)澆搗。
外墻混凝土澆筑采用2臺混凝土泵車,其中1臺固定泵停放在基坑北側(cè),用硬管接入,另一臺置于基坑南側(cè),為汽車移動泵,軟管擺布?;炷翝仓暮鬂矌ч_始,按斜面分層法振搗,根據(jù)當時的氣溫和混凝土的初凝時間,每澆筑一段長度,及時調(diào)整泵送管,循序循環(huán)推進,以避免出現(xiàn)施工冷縫。
為避免外墻混凝土收縮裂縫(一般以豎向裂縫的方式出現(xiàn))的產(chǎn)生,施工時要求在外墻外側(cè)設水平溫度鋼筋,間距不大于150mm,且嚴格控制混凝土的保護層厚度嚴禁超厚。
根據(jù)泵送工藝要求,混凝土坍落度在現(xiàn)場出料時嚴格控制為12±2cm,凡超出范圍的,一律退場,專人負責此項工作,絕不允許在現(xiàn)場加水。
3 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析
3.1 基礎大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因
基礎大體積混凝土施工,由于混凝土內(nèi)部與表面散熱速率不一樣,在其表面形成較大的溫度梯度,從而引起較大的表面拉應力。同時,此時混凝土的齡期很短,抗拉強度很低,溫差產(chǎn)生的表面拉應力,超過此時的混凝土極限抗拉強度,就會在混凝土表面產(chǎn)生表面裂縫。此種裂縫一般產(chǎn)生在混凝土澆筑后的第3天(升溫階段)。
混凝土降溫階段,由于逐漸降溫而產(chǎn)生收縮,再加上混凝土硬化過程中,由于混凝土內(nèi)部拌合水的水化和蒸發(fā)以及膠質(zhì)體的膠凝等作用,促使混凝土硬化時收縮。這兩種收縮由于受到基底或結(jié)構(gòu)本身的約束,也會產(chǎn)生很大的拉應力,直至出現(xiàn)收縮裂縫。
3.2 地下室外墻混凝土裂縫產(chǎn)生的原因
地下室外墻混凝土裂縫主要是收縮裂縫?;炷两禍禺a(chǎn)生的收縮和硬化時的收縮,受到結(jié)構(gòu)本身和基坑邊壁等的約束,產(chǎn)生較大的拉應力,直至出現(xiàn)收縮裂縫。
4 混凝土配合比的選定
4.1 混凝土配合比
根據(jù)上述對大體積混凝土和地下室外墻混凝土產(chǎn)生裂縫的原因,混凝土配合比的選定是至關(guān)重要的。經(jīng)與商品混凝土廠家(華威商品混凝土公司)一起反復試配,選定的配合比中水泥∶黃砂∶石子∶水為1∶3.52∶4.86∶0.44,另DXH-B外加劑1.8%,UEA-H微膨脹劑0.23%,CF礦粉0.54%。
4.2 原材料的選用
(1)水泥:選用錢潮水泥廠#525普通硅酸鹽水泥,出廠后貯存7d以上,使用前經(jīng)復試 ,合格后方能使用。
(2)砂、石料:采用細度模數(shù)大于2.4的中砂,5~25mm碎石,級配良好。砂、石含泥量均要小于1%。
(3)摻合料:選用上海寶鋼礦渣磨細的高性能磨細礦粉,比表面積400m2以上。
(4)外加劑:減水劑選用DXH-B型高效緩凝減水劑;微膨脹劑選用北京中巖特種工程材料公司生產(chǎn)的UEA-H高效混凝土膨脹劑。
4.3 本配合比的特點和作用
本工程中選定的配合比一個最大的特點,就是水泥用量僅為220kg/m3(一般C40、S8的混 凝土,水泥用量為350~400kg/m3)?;炷磷罡呓^熱溫升Tmax與每m3混凝土內(nèi)的水泥用量成線性正比關(guān)系。本工程通過降低水泥用量以防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生,在保證混凝土強度的前提下,通過摻加高性能磨細礦粉,取代部分水泥以減少水泥用量。磨細礦粉的摻量為膠凝材料用量的34%。
選擇減少水泥用量而不是選用初凝時間長、水化熱低的礦渣水泥,是因為礦渣水泥的析水性比普通硅酸鹽水泥強,在澆筑層表面有大量水析出。析出的水聚集在上下兩澆筑層的表面,造成混凝土的水灰比改變,形成了一層含水量多的夾層,妨礙兩層混凝土粘合,破壞混凝土的整體性,這種混凝土的泌水性與用水量成正比。
目前用作混凝土摻合料的除磨細礦粉外,還有粉煤灰、硅灰和沸石粉等。由于粉煤灰的耐久性不如磨細礦粉,硅灰相對來源少、價格貴,沸石粉則需水量甚大,摻入后增加混凝土泌水性,故選用高性能磨細礦粉作為本工程混凝土的摻合料。
由于水泥砂漿和粗骨料的粘結(jié)強度即界面粘結(jié)力大小是決定混凝土強度的主要因素之一。因此選擇與水泥適應性好、減水率高的優(yōu)質(zhì)外加劑也至關(guān)重要。同時,考慮到基礎大體積混凝土計劃澆筑時間為10月上旬,當時的白天氣溫仍在27℃以上,尚需使混凝土的初凝時間滿足施工要求。摻用DXH-B型高效緩凝減水劑試配后,混凝土性能就完全滿足了設計和施工要求。
鑒于市場上UEA微膨脹劑多而雜,經(jīng)多方考證,慎重選用北京中巖特種工程材料公司的專利產(chǎn)品第五代UEA高效混凝土微膨脹劑(UEA-H)。
5 混凝土的測溫和養(yǎng)護
5.1 基礎混凝土的測溫和養(yǎng)護
為防止大體積混凝土內(nèi)外溫差超過限值而產(chǎn)生溫度裂縫,在混凝土內(nèi)布置測溫點,掌握基礎內(nèi)部實際溫度變化情況,監(jiān)視溫差波動,以指導養(yǎng)護工作。
基礎澆搗時氣溫較高,在混凝土表面用木夯緊壓整平后,覆蓋一層塑料薄膜,兩層麻袋布(草袋),并澆水濕潤,此后根據(jù)溫控數(shù)據(jù)確定覆蓋材料的增減。
基礎承臺測溫點共布置27點,另有薄膜下溫度測點2個,大氣溫度和室內(nèi)溫度各1個測點,由于測溫點數(shù)量不多,因此采用了CU50熱電阻和余姚溫度儀表廠的電子測溫儀進行監(jiān)測。
根據(jù)經(jīng)驗,大體積混凝土的溫差變化在1~72h內(nèi)波動最大,因此在這段時間現(xiàn)場值班不間斷測量,測試頻率為每2h一次,測試時要求記錄以下數(shù)據(jù):①混凝土入模溫度;②每次測溫時間,各測點溫度值;③各部位保溫材料的覆蓋和去除時間;④澆水養(yǎng)護或恢復保溫時間;⑤異常情況如雨、風等發(fā)生的時間。
測溫前確定混凝土內(nèi)中心溫度與表面薄膜下溫差達到27℃時,必須采取保溫應急措施,實測 溫度顯示大多數(shù)測試點溫差值在25℃以下,僅有2點一度溫差值超過29℃,現(xiàn)場采取停止?jié)?水養(yǎng)護和覆蓋雙層干麻袋后在1h內(nèi)即以提高表面溫度來降低內(nèi)外溫差。
5.2 地下室外墻混凝土的養(yǎng)護
地下室外墻混凝土易出現(xiàn)收縮裂縫,除在配合比選定上采取積極的預防措施,在施工中采取外側(cè)加密橫向鋼筋、嚴格控制坍落度等措施外,后期的養(yǎng)護也至關(guān)重要。本工程采取以下措施:
長期的帶模養(yǎng)護:由于采用木模,故保持模板的完全濕潤可以使得混凝土內(nèi)部拌合水的水化過程中,保持濕潤環(huán)境,補充水源。澆水養(yǎng)護基本上采取連續(xù)循環(huán)的方式,澆水面為外墻的內(nèi)外側(cè)面。在混凝土獲得一定強度后,松開對銷螺栓,使得模板與混凝土界面可以蓄水,帶模養(yǎng)護,規(guī)定20d拆模。
繼續(xù)養(yǎng)護:模板拆除后,繼續(xù)對外墻混凝土澆水養(yǎng)護15d。
6 幾點體會
省婦保新病房大樓地下室工程完成后,基礎大體積混凝土表面和外墻混凝土表面均無明顯裂縫出現(xiàn),達到了預期目的。
1. 泵送商品混凝土施工的地下室外墻易出現(xiàn)收縮裂縫,但只要措施得當,還是可以避免或得以控制的。關(guān)鍵在于(a)在保證混凝土強度的前提下,盡可能降低每m3混凝土的水泥用量。(b)盡可能將墻板的水平鋼筋置于混凝土外側(cè),控制混凝土保護層厚度不得超厚,水平鋼筋的間距盡可能小于150mm。(c)嚴格控制混凝土坍落度,絕不允許現(xiàn)場加水。(d)建議盡可能延長拆模時間,澆水養(yǎng)護時間應大于30d。
2. 基礎大體積混凝土施工控制表面溫度裂縫的產(chǎn)生,首先應從選定混凝土配合比入手。只要對摻合料、緩凝減水劑等選擇合適,通過試配完全可以大大降低每m3混凝土的水泥用量,降低混凝土的最高絕熱溫升,從根本上解決升溫階段的裂縫產(chǎn)生。
3. 摻加高性能磨細礦粉能有效地降低每m3混凝土的水泥用量,其性能優(yōu)于粉煤灰。
4. 對基礎大體積混凝土而言,養(yǎng)護措施極為重要,應根據(jù)施工時的氣溫、測溫情況,采取相應的養(yǎng)護方法。布置合理的測溫手段是必不可少的,可以為養(yǎng)護提供調(diào)整依據(jù)。
摻加UEA-H高效微膨脹劑對混凝土能起到補償收縮作用,可有效地提高混凝土的抗裂縫抗?jié)B能力。
編輯:
監(jiān)督:0571-85871667
投稿:news@ccement.com