苏州中南中心底板大体积混凝土蓄水养护技术

2024-03-22王帅亮宗秀金张智勇顾烨烽

工程质量 2024年2期

关键词：曲线图塔楼蓄水

王帅亮，陈川，钟世，宗秀金，张智勇，顾烨烽

（江苏中南建筑产业集团有限责任公司，江苏南通 226100）

0 引言

随着经济和技术的高速发展，越来越多的大面积、大长度、大体积混凝土被运用在高层、超高层建筑的基础底板之上。

大体积混凝土的核心质量控制要点就是对裂缝的控制，涉及到混凝土施工的全过程阶段。

在混凝土浇筑后的养护阶段，传统的混凝土养护措施多为棉被、塑料布、麻袋片等材料堆叠覆盖，以达到保温的目的。但是在墙柱插筋密集区域传统材料无法做到完全密封的状态，不仅会造成表面混凝土失水，更影响局部一定区域内的混凝土保温效果。同时在混凝土养护期间受大雨、大风等不利气候影响较大。

基于这些问题，本项目采用蓄水养护，根据温差变化便于控制保温层厚度［1］，保持混凝土的整体湿度，同时使整个保温层呈完全密闭状态，对混凝土形成良好的养护。

1 工程概况

1.1 基坑概况

本项目基坑总面积约 26 260 m2，其中地下 6 层区面积 23 430 m2，地下 2 层区面积 2 830 m2。项目采取“裙房先逆作、塔楼后顺作”的施工顺序，待裙房底板混凝土浇筑完后进行塔楼区域的施工。

1.2 底板概况

裙房区域挖至-28.4 m，板厚 1.4 m，混凝土等级为 C40P10。塔楼一般区域挖至-33.4 m，深坑区域挖至-35.2 m，垫层为 200 mm 厚 C20 混凝土，筏板为 6.1 m 厚C50P10（R60）混凝土，混凝土量约 4.5万 m3，钢筋约 9 411.8 t。底板平面面积约 7 800 m2，形状呈十二边形，东西长 92.5 m，南北长 93.4 m，如图1 所示。

图1 塔楼底板示意图

1.3 浇筑部署

本工程裙房底板混凝土先行浇筑，在裙房底板浇筑完毕后，开挖塔楼区域底板土方，进行塔楼底板各项作业。塔楼底板混凝土一次性浇筑，浇筑顺序为由东向西退管浇筑，如图2 所示。

图2 塔楼底板混凝土浇筑示意图

1.4 混凝土配合比

经过反复试配，确定应用 220 kg/m3、P.O42.5 水泥、总胶材 444 kg/m3配比，如表1 所示。

表1 C50P10-R60 基础底板混凝土配合比 kg/m3

2 混凝土蓄水计算

2.1 混凝土绝热温升计算

混凝土绝热温升计算如式（1）所示。

式中：T（t）为混凝土龄期为t时的绝热温升，℃；W为每 m3混凝土的胶凝材料用量，kg/m³；Q为胶凝材料水化热总量，（kJ/kg）；C为混凝土的比热容，可取0.92-1.00［kJ/（kg·℃）］；ρ为混凝土的质量密度，可取2400～2500（kg/m3）；t为混凝土龄期，d；m为与水泥品种、用量和入模温度等有关的单方胶凝材料对应系数。

3 d 绝热温升为 46.28 ℃，7 d 绝热温升为 50.09 ℃。

2.2 混凝土蓄水层厚度计算

混凝土蓄水层厚度计算如式（2）所示。

式中：δ为混凝土表面的保温层厚度，m；λo为混凝土的导热系数，W/（m×k）］；λi为保温材料的导热系数，W/（m×k）；Ts为混凝土浇筑体表面温度，℃；Tq为混凝土达到最高温度时（浇筑后 3～5 d）的大气平均温度，℃；Tmax为混凝土浇筑体内的最高温度，℃；h为混凝土结构的实际厚度，m；Ts-Tq为可取 15～20 ℃；Tmax-Tb为可取 20 ～25 ℃；Kb为传热系数修正值。

取混凝土养护水厚度为 600 mm。

2.3 蓄水厚度实时调节计算

根据混凝土绝热温升计算及同济大学对本项目塔楼底板模型的计算，得到养护层厚度与时间的理论关系表，如表2 所示。

表2 蓄水厚度与时间关系表

3 混凝土蓄水养护实施

3.1 测温方案

监测点布置在大体积混凝土的对撑轴线之上，其中自动测温点平面布置 17 个点、立面布置 12 个点，合计 204 个点；浇筑体表层、底层 2 个测点距混凝土表面各 150 mm，中部距离为 500 mm/550 mm，如图3 所示。监测的频率为每半小时记录一次数据，每≤8 h 提交一次汇总性报表。

图3 底板测温点平立面布置图（单位：mm）

3.2 蓄水养护

1）采用蒸压加气混凝土砌块砌筑挡水墙，迎水面粉刷水泥砂浆，根据浇筑顺序和时间差划分四个养护分区，先行浇筑完成部位先行养护，养护分区采用砌体分隔墙，如图4 所示。

图4 塔楼底板养护分区现场图

2）表层混凝土终凝后开始分区养护，根据方案内的绝热温升计算确定两个阶段水体保温层厚度，首先在混凝土表面铺设一层大棚薄膜，开始蓄水至第一阶段厚度，按此方式完成所有分区的第一阶段蓄水养护工作。采集并分析混凝土测温数据和温升曲线，逐步蓄水至预定第二阶段厚度，最后在水面上部覆盖彩条布，完成所有分区的第二阶段蓄水养护工作。

3）根据混凝土测温数据，确定降温曲线和趋势，降温达到预定温度值后，综合混凝土养护龄期，逐步抽水减少水体保温层厚度，至水完全排出完成混凝土养护。

4 温度数据

本项目大底板混凝土浇筑时间为 2021 年 5 月 31 日晚上 7 点 54 分～2021 年 6 月 3 日早上 8 点 05 分，历时 60.18 h。温度曲线图内坐标原点取时间 0 h 为混凝土浇筑至底部 12# 测温点位的开始时间，及混凝土最初测得入模温度的开始时间。测温数据统计自测得温度开始至 15 d（360 h）截止，数据选取正中央最具代表性的 A13 点进行分析。

根据温度记录，浇筑期间大气温度为 20.1～33.6 ℃，浇筑期间天气多云转阴，混凝土入模温度为26.1～29.9 ℃。

4.1 整体竖向温度曲线图

混凝土入模后，测温点自动感应，因大体积混凝土初终凝时间长，混凝土约 20 h 后开始水化，中心2 300～3 900 mm 范围内（5、6、7、8# 四点）在入模后第 50 h 温度上升速率明显放缓，放热速率明显下降，基本达到温升峰值，但温度仍呈现轻微上升趋势约 2 ℃，如图5 所示。

图5 5、6、7、8# 测温点温度曲线图

上部 0～1 750 mm（1、2、3、4# 四点）在入模后第 47 h 温度上升速率明显放缓，放热速率明显下降，并达到混凝土的温升峰值。下部 4 450～6 100 mm（9、10、11、12# 四点）在第 55 h 之间温度上升速率明显放缓，放热速率明显下降，并达到混凝土的温升峰值，如图6所示。