基础地下室混凝土施工技术

丘政盛

摘 要:近年来,国内建筑工程中混凝土工程的体量日渐增大,尤以基础地下室为甚。同时,随着我国建筑技术的发展和城市建设、城市环保的需要,预拌商品混凝土以其集约化的生产方式,稳定优异的产品质量,得到了越来越广泛的应用。

关键词:基础;地下室;混凝土

1 前言

预拌混凝土除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性要求外,还应满足现场实际施工的要求。由于预拌混凝土在施工中应满足从预拌站到工地现场的运输和现场泵送浇筑工艺的要求,其需要的坍落度比现场自拌混凝土传统施工工艺大得多,因而在基础大体积混凝土施工和地下室外墙混凝土施工中,如何有效防止和控制混凝土变形裂缝的出现和开展,显得非常重要。

2 工程实例

某建筑工程周边原有建筑密集,场地狭小。主楼地上15层,裙房地上4层,均设2层地下室。建筑面积26570m2,框架剪力墙结构。

2.1 基础底板大体积混凝土施工

工程采用上翻式承台、地梁的筏板基础,底板厚900mm,承台地梁高1800mm。平面形状近似为矩形,长54m×宽33m,主楼与裙房间设一条宽800mm后浇带。基础地下室混凝土强度等级C 40,抗渗等级S8,基础底板混凝土约3000m3。

由于基础混凝土工程量大,基坑较深,为确保基础结构的整体性和安全性,考虑施工搭接和市区施工的困难,基础底板以后浇带为界分成A、B两段施工:A段为后浇带以西的裙房部分,混凝土量540m3;B段为后浇带以东的主楼部分,混凝土量1500m3。每段水平向不留施工缝,一次性浇筑;竖向在基础上翻梁以上500mm处设施工缝。

混凝土下料振捣时按“分层、分段、连续不断地薄层浇筑”的原则进行,由于基础为上翻式地梁,因此底板部分先浇筑并注意振捣密实,上翻梁部分在底板部分浇捣后2h再行浇筑,使底板混凝土有一定的沉落时间,混凝土浇筑至设计标高后,用长刮尺刮平,清除残余浮浆后用木蟹铁板打光,混凝土收水后用铁板反复压光,压闭混凝土表面毛细孔,提高混凝土防水性能和表面观感。

2.2 地下室外墙板混凝土施工

地下室外墙墙厚500mm,总延长米为200m,混凝土C40,抗渗等级S8。与基础施工相同,以后浇带为界,分成A、B两段施工。由于设2层地下室,竖向共设4条施工缝,采用钢板止水带止水。为确保外墙混凝土浇筑的整体性、连贯性,防止出现施工冷缝,在外墙混凝土浇筑前,先将独立柱和内墙板混凝土预先浇完,以便集中力量进行外墙混凝土的连续浇捣。外墙混凝土浇筑采用2台混凝土泵车,其中1台固定泵停放在基坑北侧,用硬管接入,另一台置于基坑南侧,为汽车移动泵,软管摆布。混凝土浇筑从后浇带开始,按斜面分层法振捣,根据当时的气温和混凝土的初凝时间,每浇筑一段长度,及时调整泵送管,循序循环推进,以避免出现施工冷缝。为避免外墙混凝土收缩裂缝(一般以竖向裂缝的方式出现)的产生,施工时要求在外墙外侧设水平温度钢筋,间距不大于150mm,且严格控制混凝土的保护层厚度严禁超厚。根据泵送工艺要求,混凝土坍落度在现场出料时严格控制为12±2cm,凡超出范围的,一律退场,专人负责此项工作,绝不允许在现场加水。

3 混凝土裂缝产生的原因分析

3.1 基础大体积混凝土裂缝产生的原因

基础大体积混凝土施工,由于混凝土内部与表面散热速率不一样,在其表面形成较大的温度梯度,从而引起较大的表面拉应力。同时,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。此种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天(升温阶段)。混凝土降温阶段,由于逐渐降温而产生收缩,再加上混凝土硬化过程中,由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用,促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束,也会产生很大的拉应力,直至出现收缩裂缝。

3.2 地下室外墙混凝土裂缝产生的原因

地下室外墙混凝土裂缝主要是收缩裂缝。混凝土降温产生的收缩和硬化时的收缩,受到结构本身和基坑边壁等的约束,产生较大的拉应力,直至出现收缩裂缝。

4 混凝土配合比的选定

4.1 混凝土配合比

根据上述对大体积混凝土和地下室外墙混凝土产生裂缝的原因,混凝土配合比的选定是至关重要的。经与商品混

凝土厂家(华威商品混凝土公司)一起反复试配,选定的配合比中水泥∶黄砂∶石子∶水为1∶3.52∶4.86∶0.44,另DXH-B外加剂1.8%,UEA-H微膨胀剂0.23%,CF矿粉0.54%。

4.2 原材料的选用

水泥:选用钱潮水泥厂#525普通硅酸盐水泥,出厂后贮存7d以上,使用前经复试 ,合格后方能使用。

砂、石料:采用细度模数大于2.4的中砂,5～25mm碎石,级配良好。砂、石含泥量均要小于1%。

掺合料:选用上海宝钢矿渣磨细的高性能磨细矿粉,比表面积400m2以上。

外加剂:减水剂选用DXH-B型高效缓凝减水剂;微膨胀剂选用北京中岩特种工程材料公司生产的UEA-H高效混凝土膨胀剂。

4.3 本配合比的特点和作用

本工程中选定的配合比一个最大的特点,就是水泥用量仅为220kg/m3(一般C40、S8的混 凝土,水泥用量为350～400kg/m3)。混凝土最高绝热温升Tmax与每m3混凝土内的水泥用量成线性正比关系。本工程通过降低水泥用量以防止大体积混凝土裂缝的产生,在保证混凝土强度的前提下,通过掺加高性能磨细矿粉,取代部分水泥以减少水泥用量。磨细矿粉的掺量为胶凝材料用量的34%。

选择减少水泥用量而不是选用初凝时间长、水化热低的矿渣水泥,是因为矿渣水泥的析水性比普通硅酸盐水泥强,在浇筑层表面有大量水析出。析出的水聚集在上下两浇筑层的表面,造成混凝土的水灰比改变,形成了一层含水量多的夹层,妨碍两层混凝土粘合,破坏混凝土的整体性,这种混凝土的泌水性与用水量成正比。

由于水泥砂浆和粗骨料的粘结强度即界面粘结力大小是决定混凝土强度的主要因素之一。因此选择与水泥适应性好、减水率高的优质外加剂也至关重要。同时,考虑到基础大体积混凝土计划浇筑时间为10月上旬,当时的白天气温仍在27℃以上,尚需使混凝土的初凝时间满足施工要求。掺用DXH-B型高效缓凝减水剂试配后,混凝土性能就完全满足了设计和施工要求。

5 混凝土的测温和养护

5.1 基础混凝土的测温和养护

为防止大体积混凝土内外温差超过限值而产生温度裂缝,在混凝土内布置测温点,掌握基础内部实际温度变化情况,监视温差波动,以指导养护工作。

基础浇捣时气温较高,在混凝土表面用木夯紧压整平后,覆盖一层塑料薄膜,两层麻袋布(草袋),并浇水湿润,此后根据温控数据确定覆盖材料的增减。

基础承台测温点共布置27点,另有薄膜下温度测点2个,大气温度和室内温度各1个测点,由于测温点数量不多,因此采用了CU50热电阻和余姚温度仪表厂的电子测温仪进行监测。

根据经验,大体积混凝土的温差变化在1～72h内波动最大,因此在这段时间现场值班不间断测量,测试频率为每2h一次,测试时要求记录以下数据:①混凝土入模温度;②每次测温时间,各测点温度值;③各部位保温材料的覆盖和去除时间;④浇水养护或恢复保温时间;⑤异常情况如雨、风等发生的时间。

测温前确定混凝土内中心温度与表面薄膜下温差达到27℃时,必须采取保温应急措施,实测 温度显示大多数测试点温差值在25℃以下,仅有2点一度温差值超过29℃,现场采取停止浇 水养护和覆盖双层干麻袋后在1h内即以提高表面温度来降低内外温差。

5.2 地下室外墙混凝土的养护

地下室外墙混凝土易出现收缩裂缝,除在配合比选定上采取积极的预防措施,在施工中采取外侧加密横向钢筋、严格控制坍落度等措施外,后期的养护也至关重要。本工程采取以下措施:长期的带模养护:由于采用木模,故保持模板的完全湿润可以使得混凝土内部拌合水的水化过程中,保持湿润环境,补充水源。浇水养护基本上采取连续循环的方式,浇水面为外墙的内外侧面。在混凝土获得一定强度后,松开对销螺栓,使得模板与混凝土界面可以蓄水,带模养护,规定20d拆模。