在大體積混凝土結構施工中, 混凝土裂縫的控制是一個很重要的課題。由于大體積混凝土結構的截面尺寸較大, 由外荷載引起裂縫的可能性很小, 但由于水泥在水化反應中釋放的水化熱所產生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用, 會產生較大的溫度應力和收縮應力, 這將成為大體積混凝土結構出現裂縫的主要因素。位于天津市的凱得大廈工程施工概況如下: 二期工程主樓地下2 層, 鋼筋混凝土筏形基礎承臺板厚3.0m, 平面48.80m×48.80m, 承臺混凝土量為6360m3。商鋪樓地下1 層, 承臺板厚1.8m, 混凝土量為1817m3。地下車庫承臺板厚1.0m, 混凝土量為2319m3, 承臺中段設后澆帶一道。承臺混凝土強度等級為C30, 抗滲等級P8, 總量10496m3。設計要求為達到無裂縫自防水的技術要求。本研究采用了ZY 膨脹混凝土, 并對ZY 膨脹混凝土的應用作了研究, 確定了ZY 補償收縮混凝土配合比, 在無縫施工方案的實施過程中采取了有效的控制措施。
一、無縫施工方案設計
1. 設計機理以摻加ZY 膨脹劑的補償收縮混凝土為基本材料,以加強帶取代后澆帶連續澆筑超長混凝土結構。根據混凝土結構無縫設計的要求, 將廣場的底板進行了分塊: 后澆帶將整個底板分成4 塊,形成4 個澆筑單元, 塊中又設有膨脹加強帶, 將其再分成4 塊, 整個底板分成了16 塊。底板的分塊確定后, 墻板與頂板與底板相同的部位留設后澆帶及加強帶, 其留設的方法與底板相同。膨脹加強帶寬2 米, 邊緣每側設密孔鐵絲網用鋼筋加固, 防止加強帶外混凝土流入加強帶內。混凝土澆筑時先澆帶外混凝土, 澆到加強帶時改用摻量ZY 膨脹劑混凝土施工。考慮到膨脹作用會使強度降低, 膨脹加強帶的混凝土強度等級應該提高, 并加大膨脹劑用量, 用這樣的方法循環施工達到超長無縫結構的目的。
2.補償收縮混凝土根據GBJ 119288“混凝土外加劑應用技術規范”的規定, 產生0.2 至0.7MPa 以下自應力混凝土為補償收縮混凝土。
為了實測出限制膨脹率, 實驗室進行了摻加ZY 試件的限制膨脹率試驗, 試驗證實摻加ZY 確實可獲得微膨脹性, 摻量的大小對膨脹率的大小是有直接影響的。
3.配合比的設計混凝土材料的選擇: 1.水泥: 采用唐山水泥廠生產的42.5Mpa 普通硅酸鹽水泥。2.砂:選用遵化中砂, 細度模數Mx=2.6～2.8, 表現密度2.64 克/立方厘米, 松散密度1410 千克/立方米, 緊密密度1550 千克/立方米, 含泥量≤3%。3.石: 選用薊縣石子, 粒徑為5～31.5mm 連續級配, 壓碎指標8%～9.8%, 含泥量≤3%。4.膨脹劑:北京中巖特材公司生產的ZY 膨脹劑。5.減水劑: 選用楊柳青電廠的Ⅱ級粉煤灰。
4. 后摻少量減水劑的預備措施混凝土澆筑正值7～8 月份高溫季節, 易造成混凝土坍落度損失加大, 降低混凝土工作度方面的要求,加之可能出現的運輸途中堵車或施工中出現臨時需處理的問題, 使澆搗速度減緩, 延誤了混凝土的入模時間, 因時間延長造成混凝土坍落度損失加大, 致使不能滿足泵送要求, 此時應嚴禁加入生水, 而應采取二次摻少量的FDN2I 減水劑的后摻法, 補償和恢復混凝土的坍落度損失。在配合比中FDN2I 減水劑量為0.8%, 一般該減水劑的摻量最高為1%, 在后摻減水劑時只考慮在0.2%以內。后摻法比先摻法或同摻法在相同摻量下減水作用顯著提高, 是能補償坍落度損失的。但應注意凡后摻減水劑的運輸車, 應快速攪拌30 轉或1 秒以上。其摻量和攪拌時間由專人負責實施。
5. 地下室墻體混凝土配合比及澆筑的措施在墻板混凝土配合比設計試配, 確定設計配合比階段, 采取了降低水灰比的措施。底板與墻板同為C30P8, 而底板的水灰比為0.47。而墻板的水灰比為0.41, 混凝土的坍落度指標底板為18～20 厘米, 墻板坍落度指標控制在14～16厘米。采取該措施的目的在于減少用水量、降低混凝土的收縮。在混凝土澆筑階段, 采用二次振搗的工藝, 即在混凝土初凝前進行二次振搗。避免混凝土因沉降收縮而引起的裂縫。這些措施的實施對控制墻體裂縫的出現是非常有必要的。在澆筑過程中其他方面的控制均與底板的控制措施方法相同。
二、施工方案
1.為保證相鄰已有建筑物安全, 先施工商鋪樓、車庫基礎, 后施工主樓基礎, 這樣承臺施工由淺入深, 同時也降低了商鋪樓、車庫的基坑降水費用。
2.主樓承臺分兩層澆筑, 每層厚1.5m, 商鋪樓承臺一次澆筑, 承臺中心水平位置埋設DN50 冷卻循環水管, 距承臺底300mm 到承臺表面向上100mm 埋設DN50 垂直散熱管, 間隔6m 雙向均勻布置, 即采用內散外蓄綜合養護措施降低大體積混凝土的溫升值。
3.加強技術管理( 1) 加強原材料的檢驗、試驗工作。施工中嚴格按照方案及交底的要求指導施工, 明確分工、責任到人。加強計量監測工作, 定時檢查并做好詳細記錄, 認真對待澆筑過程中可能出現的冷縫,并采取相應措施加以杜絕。( 2) 加強對人員的技術管理, 對于每一個環節的施工節點, 都要進行施工前的技術交底, 施工結束后要進行施工過程的技術應用總結, 特別是對大體積混凝土施工過程中產生的各種現象, 仔細分析, 討論研究, 做到施工過程中不出現差錯。
4.合理組織勞動力及機械設備( 1) 施工人員分兩大班四六制作業。每班交接班工作提前半小時完成, 并明確接班注意事項, 以免交接班過程帶來質量隱患。( 2) 承臺澆注采用自由式泵送, 并用塔吊配合,以免接、拆泵或堵管時混凝土出現冷縫。每臺泵輸出混凝土量為22m3/h 左右, 塔吊吊運混凝土4.5m3/h 左右。( 3) 人員安排應滿足施工方案的要求, 事先做好人員調動工作, 對人員做到有序管理。
5.采用切實可行的施工工藝主樓、車庫、商鋪樓承臺澆筑, 均由東向西不間斷地推進。根據泵送大體積混凝土的特點, 采用“分段定點, 一個坡度, 薄層澆筑, 循序推進, 一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法, 能較好地適應泵送工藝, 避免混凝土輸送管道經常拆除、沖洗和接長, 從而提高泵送效率, 簡化混凝土的泌水處理, 保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時間。由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚, 故澆筑結束須在初凝前用鐵滾筒碾壓數遍, 打磨壓實, 以閉合混凝土的收縮裂縫。
三、混凝土養護措施
加強混凝土的養護及溫測工作( 1) 采用蓄水法保溫養護, 蓄水深度19cm 以上。商鋪樓承臺在混凝土施工期間通入冷卻循環水, 以便加快承臺內部熱量的散發。為保證冷卻水溫度控制可靠、流量調節方便并節約用水, 將循環水管的一端接到用于地坑降水的DN150 總排水管, 另一端接至承臺面, 使冷卻水養護循環往復, 有效地控制內外溫差。( 2) 為及時掌握混凝土內部溫升與表面溫度的變化值, 在承臺內埋設若干個測溫點, 采用L 形布置, 每個測溫點埋設測溫計2 根, 一根埋置于承臺混凝土的中心位置, 測量混凝土中心的最高溫升, 另一根置于管底至承臺上表面100mm, 測量混凝土的表面溫度, 測溫管的表面均露出混凝土表面100mm, 用100℃的紅色水銀溫度計測溫, 以方便讀數。
四、幾點體會
( 1) 采用內散外蓄綜合養護措施, 可有效降低混凝土的溫升值, 且可大大縮短養護周期, 對于超厚大體積混凝土施工尤其適用。
( 2) 主樓承臺混凝土分層澆筑, 下層混凝土的表面設置了棋盤式高低塊( 高差5cm) , 形成上下連接的鍵塊, 并將抗縮鋼筋伸出澆筑面20cm 以上。在混凝土終凝前, 用鋼絲刷拉毛表面水泥膜層處理水平施工縫, 再清掃沖洗干凈, 這樣可加強上下混凝土的連接, 節省鑿毛施工縫的人工。
( 3) 大體積混凝土采用泵送工藝, 泵送過程中常會發生輸送管堵塞故障, 故提高混凝土的可泵性十分重要。須合理選擇泵送壓力, 泵管直徑, 輸送管線布置應合理。泵管上遮蓋濕麻袋, 并經常淋水散熱。混凝土中的砂石要有良好的級配, 粗骨料最大粒徑與輸送管徑之比宜為1: 3, 砂率宜在40%～45%之間, 水灰比宜在0.5～0.55 之間, 坍落度宜在15～18 之間。
