大体积砼施工方案.docx
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大体积砼施工方案.docx
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大体积砼施工方案
百泰黄金珠宝大厦地下室
大
体
积
砼
施
工
方
案
编制人:
审核人:
审批人:
编制单位:
深圳市金世纪实业有限公司
编制时间:
二零一八年四月
大体积砼施工方案
一、工程概况
本工程建设地点位于深圳市坪山区坑梓镇兰景路与规划一路交汇处。
工程由深圳市百泰投资控股有限公司投资,深圳市金世纪工程实业有限公司项目管理总承包,深圳市启光建设监理有限公司监理,深圳市和域城建筑设计有限公司设计。
工程为框架-剪力墙结构,地下二层,地上九至二十八层,地下室建筑面积为37506.02平米,地上建筑面积为115009.98平米,本工程由3栋厂房及1栋宿舍楼组成。
二、大体积防水砼的浇筑、养护
本工程大体积混凝土主要集中在核心筒处,该部位承台及底板较厚(3500mm),因此在浇筑及养护该部分混凝土时候必须重视。
(一)砼的浇筑
1、大体积基础浇筑
(1)大体积混凝土基础的整体性要求高,一般要求混凝土连续浇筑,一气呵成。
施工工艺上应做到分层浇筑、分层捣实,但又必须保证上下层混凝土在初凝之前结合好,不致形成施工缝。
混凝土浇筑时要求混凝土振捣密实,防止漏振,也避免过振。
混凝土浇筑后,在硬化前1-2h,应抹压,以防沉降裂缝的产生。
(2)混凝土浇筑根据整体性要求、结构的大小、钢筋疏密、混凝土供应等具体情况,选用如下浇筑方式:
斜面分层:
适用于结构的长度超过厚度的三倍。
振捣工作应从浇筑层的下端开始,逐渐上移,以保证混凝土施工质量。
分层的厚度决定于振动器的棒长和振动力的大小,也要考虑混凝土的供应量大小和可能浇筑量的多少,一般为20-30cm。
1)基础底板采用分条、分段、斜面分层、连续推进、自然流淌、一次到顶的混凝土浇筑方案。
2)根据混凝土泵送时的自然坡度情况,在每段砼浇筑前后布设2套振捣器。
随着混凝土向前推进浇筑,振捣器相应跟进。
3)混凝土浇筑约3~4h后,初步按标高用长括尺括平,在初凝前用铁耙子纵横拉平,待混凝土收水沉实后,用磨光机搓平混凝土表面,封闭其收水裂缝,然后间隔覆盖2层塑料布、2层草袋保温、保湿。
2、砼的供送方法及每小时计划供应量的确定。
1)砼的制备供应方式
砼的供应由场外商品砼站供应,用商品砼搅拌车运至现场。
2)砼的运送体系
砼的运送体系采用泵车加泵管的运输体系,塔机辅助工作。
其砼现场施工工艺流程如下所示:
商品砼搅拌车→砼拖式泵→输送管→砼的各浇筑点
3)砼每小时供送量的确定
每小时最小供应量的确定
本工程由商品砼搅拌车经泵车送至各浇筑点,每小时最小供应量为30m3。
基础筏板埋深在9m。
按设计要求,基础结构砼为C35。
由此,基础结构施工段采取平行施工。
要求每一个施工段一次浇筑完成。
3、大体积防水砼浇筑阶段施工平面布置
1)混凝土泵车的位置
根据已确定的浇筑计划、顺序和速度,并力求使砼的浇筑方向与泵管的拆管方向一致,由此对泵车作如下布置。
在基础底板浇筑混凝土过程中,现场分为ABC三个大区,每个大区又分为1、2、3三个小区(以后浇带为界限),由于场地限制,B2、C2区作为下基坑的通道及钢筋制作加工场,最后浇筑。
每个小区浇筑分别浇筑,计划浇筑砼时设置两台泵车位于C2周边就近的施工现场内,以方便商品砼搅拌车的供料。
2)现场规划及道路
现场各种作业场地、机具和材料按施工总平面布置图划定的区域和地点、操作和堆放,并在筏板基础砼浇筑前在场内非挖区域内浇筑20cm厚砼地坪,以保证车辆正常进出。
4、大体积砼的浇筑施工要点
1)大体积防水砼的浇筑施工要点
本工程大体积防水砼的核心筒施工段水平面不留设施工缝,浇筑方向由南向北方向推进,一次连续浇筑施工完毕。
大体积防水砼浇筑过程中采取的几项技术措施如下:
混凝土的振捣
在每一浇筑带的前布置2~4台插入式振捣器,其中2台振捣器布置在泵管出料口处,负责上部砼的振捣,其余布置在中部及坡角处,为防止集中堆料,先振捣出料的砼,使形成自然坡度,然后行列式由下而上再全面振捣,严格控制振捣时间、振动点间距和插入深度。
砼的泌水处理
本工程在浇筑、振捣过程中,上涌的泌水和浮浆将顺砼坡面下流到坡角坑度,由此在混凝土垫层施工时,沿基础基坑长方向上做成1/1000的坡度,使大部分泌水顺垫层坡度流向基坑外面,此时可用潜水点至坑顶端,此时改变混凝土浇筑方向,即从另一顶端往回浇筑,与原斜坡相交形成集水坑,随着浇筑砼的推进集水坑逐步在中间缩成水潭,此时可用潜水泵将积水排至坑外明沟。
砼的表面处理
大体积浇筑完成后4~5h左右,初步按标高用长括尺括平,在初凝前(本工程砼初凝时间为6h)用铁滚筒碾压数遍。
再用磨光机抹平压实,以闭合收水裂缝,浇筑完毕12小时内覆盖两层双层麻袋,并加盖塑料布一层。
(二)大体积防水砼的养护方案
1、大体积砼的测温
为了进一步摸清大体积砼水化热的大小,不同深度温度升降的变化规律,随时监测混凝土内部温度和表面温度,有的放矢的采取相应的技术措施确保工程质量,温度测点分三层设置,第一层位于离混凝土底500mm高位置,第二层设置在混凝土中央,最上一层设置在混凝土面500mm的位置。
2、大体积防水砼的养护方法
采取在砼浇筑完3h内盖塑较薄膜一层,再盖草袋一层,或仅在表面盖草袋二层淋水,侧面盖一层草袋,进行保温养护。
在砼养护浇筑后14天,按以往施工经验,砼内部温度会发生陡降,按有关规范规定在控制在5℃/天以内,在此期间将加强测温,以保证砼质量。
三、大体积防水砼的施工
本工程地下室底板500mm厚的底板属大体积砼,在施工期间必须采用相应的浇筑、养护、测温方法,以控制大体积砼产生裂缝。
基础底板混凝土设计强度等级为C35,抗渗标号等级为P8,厚度500mm,底板砼总体积约15000m3,按大体积施工工艺组织施工。
在混凝土中掺加微膨胀剂和聚丙烯抗裂纤维。
底板混凝土施工期间按施工计划安排正值夏季、雨季,要采取相应的雨期、夏季施工措施。
一)底板混凝土施工时的技术关键
(一)基于底板混凝土防水抗渗的设计要求,在混凝土中掺加微膨胀剂和聚丙烯抗裂纤维,改善混凝土自身的各项性能,控制其内部约束应力产生的收缩裂缝。
(二)实行混凝土分层连续浇筑,按缓凝时间控制每层混凝土覆盖周期,确保混凝土层间不出现冷缝。
(三)采用覆盖保温法养护和微机控温技术,控制浇筑后混凝土表面和内部温度差不超过25℃,降温速率低于2℃/d,避免混凝土强度增长期间出现温度收缩裂缝。
(四)控制混凝土拌合物的出机温度和入模温度,加强覆盖保温措施,保证其正温下,混凝土强度增长值不低于混凝土设计强度标准的30%。
二)混凝土裂缝的形成和控制
混凝土结构物的裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝。
微观裂缝是指那些肉眼看不见的裂缝,主要有三种,一是骨料与水泥石粘合面上的裂缝,称为粘着裂缝;二是水泥石中自身的裂缝,称为水泥石裂缝;三是骨料本身的裂缝,称为骨料裂缝。
微观裂缝在混凝土结构中的分布是不规则的、不贯通的。
反之,肉眼看得见的裂缝称为宏观裂缝,这类裂缝的范围一般不小于0.05㎜。
宏观裂缝是微观裂缝扩展而来的。
因此在混凝土结构中裂缝是绝对存在的,只是应将其控制在符合规范要求范围内,以不致发展到有害裂缝。
1、混凝土裂缝产生的主要原因
混凝土结构的宏观裂缝产生的原因主要有三种,一是由外荷载引起的,这是发生最为普遍的一种情况,即按常规计算的主要应力引起的;二是结构次应力引起的裂缝,这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的;三是变形应力引起的裂缝,这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形,当变形受到约束时便产生应力,当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。
当混凝土结构物产生变形时,在结构的内部、结构与结构之间,都会受到相互影响、相互制约,这种现象称为约束。
当混凝土结构截面较厚时,其内部温度和湿度分布不均匀,引起内部不同部位的变形相互约束,这样的约束称之为外约束;当一个结构物的变形受到其他结构的阻碍所受到的约束称为外约束。
外约束又可分为自由体、全约束和弹性约束。
建筑工程中的大体积混凝土结构所承受的变形,主要是因温差和收缩而产生的。
本工程中的大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。
这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。
表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同,温度外低内高,形成了温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。
贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度,混凝土逐渐降温,这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形,受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力,超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。
这两种裂缝不同程度上,都属有害裂缝。
高强度的混凝土早期收缩较大,这是由于高强度混凝土中以30%~60%矿物细掺合料替代水泥,高效减水剂掺量为胶凝材料总量的1%~2%,水胶比为0.25~0.40,改善了混凝土的微观结构,给高强混凝土带来许多优良特性,但其负面效应最突出的是混凝土收缩裂缝几率增多。
高强混凝土的收缩,主要是干燥收缩、温度收缩、塑性收缩、化学收缩和自收缩。
混凝土初现裂纹的时间可以作为判断裂纹原因的参考;塑性收缩裂纹大约在浇筑后几小时到十几小时出现;温度收缩裂纹大约在浇筑后2到10d出现;自收缩主要发生在混凝土凝结硬化后的几天到几十天;干燥收缩裂纹出现在接近1年龄期内。
干燥收缩:
当混凝土在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水时,就会产生干缩,高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低,故干缩率也低。
塑性收缩:
塑性收缩发生在混凝土硬化前的塑性阶段。
高强混凝土的水胶比低,自由水分少,矿物细掺合料对水有更高的敏感性,高强混凝土基本不泌水,表面失水更快,所以高强混凝土塑性收缩比普通混凝土更容易产生。
自收缩:
密闭的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低,称为自干燥。
自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压,因而引起混凝土的自收缩。
高强混凝土由于水胶比低,早期强度较快的发展,会使自由水消耗快,致使孔体系中相对湿度低于80%,而高强混凝土结构较密实,外界水很难渗入补充,导致混凝土产生自收缩。
高强混凝土的总收缩中,干缩和自收缩几乎相等,水胶比越低,自收缩所占比例越大。
与普通混凝土完全不同,普通混凝土以干缩为主,而高强混凝土以自收缩为主。
温度收缩:
对于强度要求较高的混凝土,水泥用量相对较多,水化热大,温升速率也较大,一般可达35—40℃,加上初始温度可使最高温度超过70—80℃一般混凝土的热膨胀系数为10×10-6/℃,当温度下降20—25℃时造成的冷缩量为2—2.5×10-4,而混凝土的极限拉伸值只有1—1.5×10-4,因而冷缩常引起混凝土开裂。
化学收宿,水泥水化后,固相体积增加,但水泥一水体系的绝对体积则减小,形成许多毛细孔缝,高强混凝土水胶比小,外掺矿物细掺合料,水化程度受到制约,故高强混凝土的化学收缩量小于普通混凝土。
当混凝土发生收缩并受到外部或内部约束时,就会产生拉应力,并有可能引起开裂。
对于高强混凝土虽然有较高的抗垃强度,可是弹性模量也高,在相同收缩变形下,会引起较高的拉应力,而由于高强混凝土的徐变能力低,应力松弛量较小,所以抗裂性能差。
2、大体积混凝土裂缝控制的计算
(一)、大体积混凝土温度计算公式
1、最大绝热温升
Th=(mc+K·F)Q/c·ρ
=(359+0.25*73.8)375/0.97*2400
=60.8℃
2、混凝土中心计算温度
T1(t)=Tj+Th·ε(t)
=12℃+60.8℃*0.03
=13.8℃
(二)应力计算公式
1、混凝土干缩率
1)混凝土干缩率
εY(t)=εY0(1-e-0.01t)M1·M2···M10
=3.24*10-4*(1-2.718-0.01*28)*1.0*1.13*1*1*2.25*0.93*0.88*1.2*1*0.76
=6.85-3
(三)平均整浇长度(伸缩缝间距)
1、混凝土极限拉伸值
εp=7.5ft(0.1+μ/d)10-4(lnt/ln28)
=7.5*300(0.1+0.0076/25)*10-4(log2.718*28/log2.718*28)
=0.225
2、平均整浇长度
[Lcp]=1.5√h·E(t)/Cx·arch[|α△T∣/(|α△T∣-|εp∣
=1.5√1.2·3.0*104/0.8·arch[|1*10-5*6∣/(|1*10-5*6∣-|0.225∣
=85
四、大体积防水混凝土控制温度和收缩裂缝的技术措施
一)降低水泥水化热和变形
1)选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土,如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合水泥等。
本工程选用粉煤灰硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥,在无以上水泥的情况下,采用普通硅酸盐水泥掺加10%-15%的粉煤灰进行浇筑。
2)充分利用混凝土的后期强度,减少每立方米混凝土中水泥用量。
根据试验每增减10㎏水泥,其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃左右。
3)使用粗骨料,尽量选用粒径较大、级配良好的粗细骨料;控制砂石含泥量;掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂、缓凝剂,改善和易性降低水灰比,以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。
4)在基础内部预埋DN48钢管,对混凝土水化热温度进行测量。
5)在拌合混凝土时,还可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥,使混凝土得到补偿收缩,减少混凝土的温度应力。
6)改善配筋。
为了保证每个浇筑层上下均有温度筋,可建议设计人员将分布筋做适当调整。
温度筋宜分布细密,一般用8钢筋,双向配筋,间距15cm,这样可以增强抵抗温度应力的能力。
上层钢筋的绑扎,应在浇筑完下层混凝土之后进行。
7)设置后浇缝。
当大体积混凝土平面尺寸过大时,可以适当设置后浇缝,以减小外应力和温度应力;同时也有利于散热,降低混凝土的内部温度。
二)降低混凝土温度差
1)选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土,尽量避开炎热天气浇筑混凝土。
夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土,可对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷,或对骨料进行覆盖或设置遮阳装置避免日光直晒,运输工具如具备条件也应搭设遮阳设施,以降低混凝土拌合物的入模温度。
2)掺加相应的缓凝型减水剂,如木质素碘酸钙等。
3)在混凝土入模时,采取措施改善和加强模内的通风,加速模内热量的散发。
三)加强施工中的温度控制
1)在混凝土浇筑之后,做好混凝土的保温保湿养护,缓缓降温,充分发挥徐变特性,减少温度应力,夏季应注意避免暴晒,注意保湿,冬期应采取措施保湿覆盖,以免发生急剧的温度梯度发生。
2)采取长时间的养护,规定合理的拆模时间,延续降温时间和速度,充分发挥混凝土的应力“松弛效应”。
3)加强测温和温度监测与管理,随时控制混凝土内的温度变化,内外温差控制在25℃以内,基面温差和基底面温差均控制在20℃以内,及时调整保温及养护措施,使混凝土的温度梯度和湿度不至过大,以有效控制有害裂缝的出现。
4)合理安排施工程序,控制混凝土在浇筑过程中均匀上升,避免混凝土拌合物堆积过大高差。
(四)底板混凝土温度控制措施
1)为控制混凝土内外温差低于25℃,决定采用2层塑料布间隔2层草袋,形成多层空气腔,进行保温、保湿养护。
2)采用温度计进行砼内部温度监测,可便于随时掌握砼底板内外温和降温速度,预测其温度的弯化趋势,适时增减砼表面覆盖层的厚度。
3)温度监测
1、采用温度计进行底板混凝土温控过程的24h连续监测;
2、测温点选择在底板平面内1/4区域布置,凹凸折角和混凝土底板侧面及底板中心各部位,分别代表性地布设测温点,分上、中、下3层或5层设置;
3、测温在砼温度上升阶段每2~4h测一次,温度下降阶段每8h测一次,同时测大气温度。
(五)改善约束条件,削减温度应力
1)采取分层或分块浇筑大体积混凝土,合理设置水平或垂直施工缝,或在适当的位置设计施工后浇带,以放松约束程度,减少每次浇筑长度的蓄热量,防止水化热的积聚,减少温度应力。
2)对大体积混凝土基础与地基,或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层,如采用平面浇沥青胶铺砂、或刷热沥青或铺卷材。
在垂直面、键槽部位设置缓冲层,如铺设30~50㎜厚沥青木丝板或聚苯乙烯泡塑料,以消除嵌固作用,释放约束应力。
(六)提高混凝土的极限拉伸强度
1)选择良好级配的粗骨料,严格控制其含泥量,加强混凝土的振捣,提高混凝土密实度和抗拉强度,减小收缩变形,保证施工质量。
2)采取二次投料法,二次振捣法,浇筑后及时排除表面积水,加强早期养护,提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
3)在大体积混凝土基础内设置必要的温度配筋,在截面突变和转折处,底、顶板与墙转折处,孔洞转角及周边,增加斜向构造配筋,以改善应力集中,防止裂缝的出现。
五、C35、P8混凝土配合比设计
(一)材料选用
1、水泥采用42.5号硅酸盐水泥;
2、考虑混凝土可塑性,采用碎石粒径为1~3cm,含泥量小于1%;3、选用细砂,含泥量小于2%;
(二)配合比设计
事先将大体积混凝土的要求告知由混凝土供应商,由厂家提供科学合理的配合比。
注:
坍落度为18~22cm,初凝时间大于6h,抗渗等级为P8。
六、防止大体积砼裂缝的主要施工措施
浇筑大体积基础混凝土时,由于凝结过程中水泥会散发出大量的水化热,因而形成内外温度差较大,易使混凝土产生裂缝。
因此,必须采取措施。
1、合理选择砼的配合比,尽量选用水化热低和安定性好的水泥,并在满足设计强度要求的前提下,尽可能减少水泥用量,以减少水泥的水化热。
从我公司多年施工的实践经验看,水泥用量控制在450kg/m3以内是可以防止裂缝出现的。
2、控制石子、砂子的含泥量不超过1%和3%.
3、由于大体积砼的施工正值春夏季,施工是主要属于春季施工,即在搅拌砼时,一般温度可控制在5~11℃,在浇筑后采用冷水养护降温,但要注意水温和砼温度之差不超过20℃,或采用覆盖材料养护。
4、采用分层分段浇筑砼。
分层振捣密实以使砼的水化热能尽快散失。
5、做好测温工作,控制砼的内部温度与表面温度,以及表面温度与环境温度之差均不超过25℃。
6、在砼中掺入少量的磨细的粉煤灰和减水剂,以减少水泥用量,还可掺加缓凝剂推迟水化热的峰值期。
7、掺入适量的微膨胀剂使砼得到补偿性收缩,减少砼的温度应力。
8、改善约束条件,在垫层砼上先铺一道难解强度水泥砂浆,以降低新旧砼之间的约束力。
9、当分层浇筑时,为了保证每个浇筑层上下均有温度筋,温度筋宜细密,一般用Ф8钢筋,间距150mm,双向布置,这样可以增强抵抗温度应力的能力。
上层钢筋绑扎,应力钢筋在浇筑下层砼后进行,这样便于砼的保温覆盖和保持钢筋的整洁。
对于一次绑扎成型的钢筋网架,砼下料高度过大时,就采用梭槽或串筒下料,防止砼离析。
10、砼中掺加一定数量的毛石。
这样可以减少水泥用量,同时毛石还可吸收砼中一定的水化热,这是防止大体积砼产生裂缝的良好措施。
深圳市金世纪工程实业有限公司
百泰黄金珠宝大厦项目部
二零一八年四月
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