简析高层建筑地下室大体积混凝土施工方法与控制

赵兴才

摘 要:随着我国经济的发展,高层建筑在城市建设中不断涌现。其地下建筑工程的规模越来越大,大体积钢筋混凝土工程被广泛采用。本文对高层建筑地下室大体积混凝土施工方法与质量控制进行了分析和研究。

关键词:高层建筑;大体积混凝土;质量控制

1 大体积混凝土概述

大体积混凝土的定义为:任何现浇混凝土,其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题,以最大限度的减少开裂影响的,即称为大体积混凝土。在工业与民用建筑结构中,通常认为现浇的连续墙式结构、地下构筑物及设备基础等是容易由温度收缩应力引起裂缝的结构,通称为“大体积混凝土结构”。工业与民用建筑结构中的这些结构,如果严格按几何尺寸来说,不应列为大体积混凝土,但从温度收缩裂缝控制角度仍然称为“大体积混凝土”。

这些结构在普遍存在,通常具有以下特点:(1)混凝土标号较高,水泥用量较大,壁厚较小,收缩变形较大;(2)水化热温升较高,降温散热较快,因此收缩与降温共同作用是引起混凝土裂缝的主要因素;(3)控制裂缝主要是靠改进结构设计、合理配筋及改进浇筑、加强养护等方法提高结构的抗裂性能。(4)多为地下或半地下建筑,有防水要求;(5)结构形式常采用现浇钢筋混凝土超静定结构,温差和收缩变化复杂,约束作用较大,易引起开裂。研究其施工工艺有着重要的实际意义。

2 混凝土施工浇筑前的准备工作

地下室混凝土工程施工前,应对整个施工过程在体积混凝土相关参数计算的基础上进行了认真策划,分析了影大体积混凝土施工质量的各种因素,对所采取的技术措施进行讨论、分析,编制具体施工方案,组织管理人员学习讨论,向操作人员进行交底,施工中严格按照施工方案进行控制。同时还要对特殊施工过程,例如人员配置、施工机械、施工方法等因素进行认真控制。为防止地下室大体积混凝土裂缝。根据混凝土的特性,混凝土浇筑后,水泥放出大量的水化热积聚在混凝土体内,由于混凝土体积大不易散热,混凝土体内的温度显著升高,而混凝土表面散热快,引起混凝土内外温差,在升温阶段混凝土内部产生拉应力,表面产生压应力。混凝土体内升温后,随着散热,体内温度逐渐下降而产生收缩,混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及混凝土胶质体的胶凝作用又促使混凝土硬化时产生收缩,在产生这两种作用的同时混凝土又受到自身结构和地基的约束,产生收缩应力,如超过此龄期混凝土的极限抗拉强度,即产生裂缝。温差和收缩越大,裂缝越大;温度变化和收缩的速度越快越易开裂;地基对结构的约束作用越大裂缝越易开裂;温度变化梯度越大越易开裂。经论证,确定采取如下技术措施:

(1)为了防止底板与墙板、底板与底板各个施工区段之间约束应力的作用而引起开裂以及防止墙板施工区段上部出现边缘效应而引起上宽下窄的裂缝,在纵横断面的四角以及施工缝上下等薄弱部位各配Φ16@150钢筋予以加强,这样处理后,容易开裂的薄弱部位含筋率增大,混凝土的极限拉伸提高,从而使结构抗裂性得到增强。在构造5.95 m厚底板中部增加2层Φ16@200的钢筋网,3.1m处增加一道钢筋网,以增加混凝土的抗裂能力。

(2)配合比的调整与材料选用。选用混凝土强度不低于C30,抗渗强度不小于S8;水灰比控制在0.45以内;坍落度控制在14 cm-16cm之间;混凝土的初凝时间不少于6h;混凝土的砂率控制在35%-40%之间。在满足混凝土质量要求和泵送条件下,选用中低水化热的华润水泥,粒径为10 mm-30mm的花岗石碎石,选用细度模数大于2.6,含泥量不超过2%的中粗砂。并在混凝土搅拌中掺加高效减水剂、Ⅱ级粉煤灰,MD-HKB微膨胀剂。通过掺加外加剂来降低水泥水化热峰值及推迟热峰值出现的时间,延缓混凝土的凝结时间,减少水泥用量,降低水化热,减少混凝土的干缩,提高混凝土的强度,改善混凝土的和易性。通过多次的混凝土试配试验,结合其他工程相近混凝土的配合比,并对配合比进行了相应的技术调整,将水泥用量确定为280 kg/m3,粉煤灰的用量增加至90 kg/m3,水泥较常用的C30S8混凝土的配合比水泥用量要少20 kg/m3左右,可使混凝土7 d的绝热温升降低2.4℃。

(3)对于混凝土在早期由于塑性收缩变形及干燥收缩等原因而出现早期裂缝的现象,要求混凝土公司在混凝土拌合物中掺入0.7 kg/m3的杜拉纤维,这样可以提高混凝土的早期抗拉强度,有效地预防早期裂缝的出现。

(4)混凝土入模温度直接影响到混凝土的内部最高温度,混凝土一旦浇入底板,再想降低其温度就难了,因此尽可能降低混凝土入模温度对降低混凝土的内部最高温升和裂缝控制就特别重要。在工程施工过程中经过科学论证和理论计算,要求混凝土公司在搅拌混凝土时加入40 kg/m3冰,通过加冰后的吸热作用,混凝土拌合物出机温度可下降7.3℃,使混凝土最终内外温差减小,避免内外温差过大而形成温差裂缝。同时在泵机位置搭设遮阳棚、泵送管道上铺设湿麻袋并持续保持湿润等措施,基本保证了混凝土的入模温度在25℃以下。

3 施工中的质量控制

在施工方案和技术实施上采取以下措施控制。(l)混凝土由现场搅拌,采用塔吊吊运混凝土4.5m3/h左右。(2)因为施工在福建省的早春季节,室外气温较低,有利于降低人模温度,减少混凝土内、外温差,防止裂缝。(3)在底板底部防水层之上铺一层油毡作为混凝土底板和防水层的隔离层,减少底板底的外约束力,降低底板内应力,以防止裂缝。(4)根据流态大体积混凝土的特点,采用“分段定点,一个坡度,薄层浇筑,循序推进,一次到顶”的方法。这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法,能较好地适应流态混凝土的施工工艺,从而提高施工效率,简化混凝土的泌水处理,保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。由于大体积泵送混凝土表面水泥泥浆较厚,故浇筑结束后须在初凝前用铁滚筒碾压数遍,打磨压实,以闭合混凝土的收水裂缝。(5)防水混凝土浇筑二次振捣。该工程所有混凝土浇筑全部采用二次振捣。当混凝土人模经过第1次振捣,待其坍落度消失并开始初凝时,再进行第2次振捣。若慢慢拔出振捣棒混凝土能够均匀闭合,而不会留下孔洞,此时进行二次振捣最为合适。考虑到春季施工水分损失较慢,经试验这一时间定在第1次振捣后3h。(6)在浇筑上层混凝土时,采用两次抹压,保证了混凝土表面没有开裂。(7)采用塑料布薄膜和草垫进行保温、保湿,防止混凝土表面热量和水分的散失,避免表面温度低而加大混凝土内外温差,保证混凝土水化条件,加速混凝土强度增长,提高混凝土自身抗裂强度。(8)加强原材料的检验、试验工作。施工中严格按照方案交底的要求指导施工,明确分工,责任到人。加强计量监测,定时检查并做好详细记录,认真对待浇筑过程中可能出现的裂缝,并采取措施加以杜绝。(9)合理组织劳动力及机械设备,施工人员分两大班,每班交接班工作提前30min完成,人不到岗不准换班,并明确交接班注意事项,以免交接班过程带来质量隐患。

4 地下室底板混凝土养护

混凝土养护:混凝土浇筑完毕,待混凝土初凝达到一定强度后,及时派人进行淋水养护,保持混凝土表面湿润。

根据情况随时调整混凝土养护方法,混凝土表面覆盖塑料薄膜,并覆盖麻袋一层养护。如局部有干白现象喷淋湿润后再覆盖塑料薄膜和麻袋,控制混凝土内外温差不大于 25℃。养护重点为底板与外墙交接处和有承台的底板处,此两处的混凝土厚度特别大,与底板容易形成较大的温差而引起混凝土裂缝,因此要覆盖严密。

在混凝土浇筑后 12～48h 期间混凝土水化热达到峰值,地下室底板混凝土内部温度高达 70℃。我们的做法是适当减少浇水次数,以保持混凝土表面湿润为准,并覆盖双层麻袋保温,并派专人每 3h 检查一次温度,以此决定浇水的时间和保温的应对措施。

参考文献

[1]梁毅,某小区综合楼地下室底板大体积混凝土施工技术综述,广西城镇建设,2008.

[2]赵佩颖,炎热季节地下室底板大体积混凝土施工技术,建筑技术,2005.

[3]严尔昌,某地下室底板大体积混凝土施工技术,山西建筑,2005.