基础底板大体积混凝土冬季施工质量控制

谢洪刚

1 工程概况

1.1 设计概况

新疆石河子恒河酒店工程是五星级高级旅游酒店,建筑总面积为54438 m2,地下1层,地上 24层,建筑总高度为 99.8m,为框架—剪力墙结构。主楼基础为有梁筏板基础,核心筒底板厚度为1.0m,基础梁高为2.4m,底板其余部位厚度为0.5m,混凝土强度等级为C40,抗渗等级S6,中间设有后浇带,基础混凝土浇筑量为2400m3。

1.2 施工难点

1)主楼地下室的功能为:桑拿间、洗衣房、设备间、消防水池等,设计上考虑功能、排水等需要,使基础顶面标高变化很大,-9.1m,-8.6m,-7.8m,-6.5m,-5.7m,每一跨高低错台,相邻跨高度最大相差3.4m,斜面支模和混凝土施工困难。

2)主楼筏板基础钢筋、模板在2009年11月15日基本结束,11月7日开始下雨夹雪,11月9日气温骤降至-5℃～-10℃间,一周内多次下小到中雪。钢筋表面未能及时采取覆盖措施,现场采取抽水、清雪、敲冰等措施,但基础钢筋底部仍结冰10mm～20mm未能清除。根据气象预报11月25日将有强降雪、降温过程。

主楼筏板基础是大体积防水混凝土底板,不允许出现温度收缩裂缝。因此对混凝土的施工组织、浇筑、养护等要求较高,而在冬期进行大体积基础混凝土的施工,给混凝土施工提供了一些有利条件的同时,也给混凝土施工带来了一些困难。

2 原材料和配合比的控制

2.1 原材料选择

水泥用42.5级普通硅酸盐水泥(新疆天业水泥厂),粗骨料采用碎石(玛河),粒径 5 mm～20mm,含泥量为 0.2%＜1%,细骨料采用中砂(玛河),含泥量为2.2%＜3%,掺加一级粉煤灰(华翔)、高效减水剂 FDN-1(荣升)和早强防冻剂WRUNF-1(荣升)。普通硅酸盐水泥水化热反应早,早期强度提高快。使用高效减水剂减少用水量,放慢水泥的水化热释放速度,提高混凝土早期强度,减少混凝土后期强度损失。掺用适量的粉煤灰起到降低水泥用量,改善混凝土和易性,降低混凝土水化热的作用。考虑气温变化,混凝土中掺加早强防冻剂按-15℃设计配制,占水泥用量的10%,能起到缓冻早强的作用。

2.2 配合比确定

选用混凝土坍落度为150mm,从而减少混凝土在浇筑过程中的泌水量,缓凝时间大于4 h,水灰比 W/C=0.43,经过混凝土搅拌站试验室多次试配,采用配合比为:水∶水泥∶砂子∶石子∶粉煤灰∶减水剂∶早强防冻剂=189∶435∶629∶1117∶90∶4.4∶44。本工程采用复合早强剂与蓄热法综合使用,大气环境温度为-5℃～-10℃,要求商品混凝土搅拌站要确保施工现场混凝土出泵温度为14℃～16℃,入模温度大于12℃。

3 混凝土施工过程控制

1)清理基础内钢筋底部的冰雪。根据现场情况,经过论证后采用液化汽喷枪烤化冰的方案,工人20人,两班轮流,喷枪10个,从东往西并列进行,抽水泵一台,放在基础最低标高处,及时抽取融化的雪水。当基础内冰雪融化完成一跨后,再开始浇筑混凝土,前后相距5 m～7m。要严格控制好融冰速度和混凝土浇筑速度,避免混凝土流淌过长。如果烤冰面积过大,由于环境气温低(特别是夜晚),融化的雪水很快在基础底部又凝成冰。喷枪距基础钢筋约10cm,来回循环烘烤,每处持续时间10s～15 s,不能长时间集中一处烘烤钢筋,避免温度过高损伤钢筋。基础底部的冰雪全部按要求融化处理完。2)混凝土浇筑和振捣。a.采用两台汽车泵,根据计算以及现场融冰情况,平均每台汽车泵平均混凝土浇筑量为20m3/h,采取从东往西、由低到高、斜面分层、自然流淌、一次到顶的方法进行,每层厚度约为500mm,混凝土上下层覆盖的时间间隔小于2 h。检查每罐混凝土入模温度,其温度在12℃～15℃之间;对每罐混凝土的坍落度均进行检查,实测值在140mm～170mm之间;高低跨处,水平面混凝土施工完毕后再进行斜面混凝土施工,尤其是高低差为3.4 m的斜面,要严格控制好混凝土坍落度、分层浇筑和振捣,避免胀模和混凝土从斜面下部流淌出来。b.混凝土振捣:两条作业带各配备 4台直径50mm插入式振捣器,先振捣出料口处混凝土形成自然流淌坡度,然后自下而上全面振捣,快插慢拔;每层振捣时,上下层振捣搭接 50mm～100mm,每点振捣 15 s～30s左右,严格控制移动时间、移动间距和插入深度。在保证混凝土接槎的同时,减缓混凝土的浇筑速度,以利于混凝土的散热。c.混凝土表面处理:混凝土振捣密实后,初步按标高用长刮尺刮平,用木槎板进行抹压搓平。由于混凝土坍落度控制较好,混凝土浇筑过程中未出现较明显的泌水,仅在游泳池(地下室最低标高)积水坑内积有上部淌下的雪水,全部用抽水泵和人工将水排除。d.混凝土养护和保温:混凝土终凝后及时进行覆盖保温,非核心筒基础采取一层塑料薄膜和上面一层毛毡;核心筒基础采用蓄水养护,一层塑料薄膜覆盖,在四周砌筑120mm厚挡墙,高度200mm,蓄水深度100mm,7 d后将水排出,覆盖一层毛毡,混凝土表面无外露。

4 混凝土监测

4.1 混凝土的测温控制

1)测温孔设置:距基础底板边2 m开始设置,每隔10m设1个测温点,采用在混凝土浇筑时埋设两根Dg20钢管设置,将钢管底口封堵,测温孔深度分别在距基础混凝土面约0.1 m和0.6 m(核心筒区)、0.3 m(非核心筒区)。2)量测频率:在混凝土浇筑后3 d内,每隔2 h测温1次,第 4天～第 7天,每隔4 h测温1次。3)量测结果:混凝土浇筑后的1 d左右,温度增长明显,2 d后混凝土内部温度最高,达到40℃～45℃,混凝土表面温度达到16℃～22℃,随后内外部温度缓慢下降,内外温差控制在25℃以内,避免了混凝土温度收缩裂缝。

4.2 混凝土的试验

主楼筏板基础混凝土11月19日～21日浇筑完毕,11月26日下雪降温至-15℃左右,11月24日混凝土同条件试块4 d强度达到设计强度的79%,大于混凝土受冻临界强度;混凝土标准养护试块留置组数按每200m3留置一组,28 d标养试块强度均达到设计强度;混凝土抗渗试块留置组数按每500m3留置一组,抗水压力试验结果满足要求;混凝土同条件试块28 d强度符合要求。

5 结语

1)冬季进行大体积混凝土施工受气候环境制约很大,由于气候近年来变化频繁,参照当地历年冬季气温和降雪情况作为施工环境的依据之一,出现误差时给冬季混凝土施工部署造成很大不利影响。是否进行冬季施工,如何采取最佳冬季施工方案,必须从工期、造价、质量三个方面进行统一考虑。2)主楼筏板基础混凝土的早期强度远大于受冻临界强度,混凝土未发生早期受冻现象。根据地勘报告,本工程地质条件良好,地下水位在30m以下,地面黄土层深度平均为1.8m,-2.5 m以下均为戈壁层,基础在原状戈壁层上,基坑四周排水设施完好。因此基础混凝土表面覆盖一层塑料薄膜和一层毛毡,作为越冬防护措施。混凝土外观检查结果:混凝土表面密实、平整,表层未发现起皮、疏松等现象,整个基础混凝土均未出现裂缝。3)混凝土供应商是保证大体积混凝土冬季施工能否顺利进行的重要条件之一。本工程选择的是石河子地区最有实力的商品混凝土搅拌站,事先进行了详细技术交底和周密部署,但在混凝土施工过程中出现了不利的方面:本工程的施工方案拟定混凝土入模温度在12℃以上,在晚上浇筑过程中搅拌站厂从外部调运了2辆混凝土运输车辆未做保温,导致混凝土入模温度在11℃;搅拌站在11月20日上午9点～10点之间内部交接班,混凝土不能按预定速度供应,滞后1 h进场,混凝土在初凝前浇筑完。上述都对混凝土施工质量控制造成不利影响,混凝土供应商应提高混凝土质量的保证度。

本工程从原材料选择、混凝土配合比的控制、混凝土浇筑和振捣、养护、保温等方面进行全过程的质量控制,有效的控制了混凝土收缩裂缝的产生,避免混凝土遭受冻害。

[1]GB 50204-2002,混凝土结构工程施工质量验收规范[S].

[2]GB 50119-2003,混凝土外加剂应用技术规范[S].