質(zhì)量防治措施大體積混凝土薄層澆筑技術

1、1.1 大體積混凝土薄層澆筑技術薄層澆筑是大體積混凝土常用的施工方法之一，也是一項有效的溫度控制措施。其優(yōu)點是施工工藝簡單，適用性強，溫控費用低。但當基巖（或老混凝土）剛度較大時，基礎混凝土薄塊的自由變形往往受到很大約束，在降溫期易發(fā)生貫穿裂縫；且由于其散熱面積大、降溫快，施工期間易產(chǎn)生較大的內(nèi)外溫差，如保護不當，將會使表面裂縫增多，甚至成為貫穿裂縫的誘發(fā)因素。因此，探討薄層澆筑適宜的施工方法和溫控措施，特別是在使用常規(guī)材料、不采取加冰降溫等措施的條件下正常施工，仍是一項重要課題?，F(xiàn)通過合川水電站主廠房大體積混凝土基礎薄層澆筑的實踐，介紹其溫控技術和施工方法。1.1.1 工程概況主廠房凈寬17

2、m，包括副廠房及進出水口構筑物，基坑開挖面積為70m48m，最大挖深21.5m，基底為整體泥、頁巖互層，飽和抗壓強度6.637.8mpa，巖基開挖后用c15素混凝土封底，平均厚度35cm?；A底板厚47m，混凝土量約2萬m3。當?shù)匾话隳攴葑罡咴缕骄鶜鉁?8.6，年平均氣溫18.1?；A混凝土于3月中旬開始澆筑，同年5月澆完并陸續(xù)施工上部結構。澆筑時段平均氣溫約17.4。混凝土施工技術要求：r60、c20混凝土，水泥用量不大于260kg/m3，強度保證率90%，極限拉伸值不低于0.8510-4，施工時段混凝土最高溫度須控制在3844之間。1.1.2 溫度、應力計算及抗裂分析大體積混凝土薄層澆筑時

3、，其分層厚度、分塊方法和允許間歇時間的確定，是施工和溫控方案的主要內(nèi)容。它既取決于澆筑時段氣溫、溫控手段及施工能力，又對工程造價、工期有很大影響。因此，須進行必要的溫度、應力計算和抗裂分析。1) 最高水化熱平均溫升t r計算t ri =g i0 （3-5-1）式中g i澆筑間歇為i（d）時，混凝土表面散熱系數(shù)，澆筑塊不同層厚、不同間歇時間的g值見表3-5-1； 0水泥水化熱絕熱溫升（） 0=qw/cp，q為單位水泥用量（kg/m3）取260；w為水泥最終水化熱（kj/kg），取334.9（28d）；c為混凝土的比熱（kj/kg），取1.005；p為混凝土質(zhì)量密度（kg/m3），取2450；據(jù)此

4、算得0 =35.36。2) 基礎允許溫差t及抗裂計算基礎允許溫差是指基礎約束范圍內(nèi)混凝土最高溫度與穩(wěn)定溫度之差，也是實施薄層澆筑的重要參數(shù)。 眾所周知，關于基礎約束范圍，薄層澆筑時明顯區(qū)別于具有多個自由表面的柱狀結構。因為基礎工程屬于直接澆筑在基巖或老混凝土上的薄板，按照單獨澆筑塊溫度應力理論，當澆筑塊的高長比（h/l），小于0.125時，不僅底部基礎約束系數(shù)顯著增大，且整個截面都處于強約束狀態(tài)（圖3-5-1），尤其是降溫收縮產(chǎn)生的拉應力沿截面高度分布也比較均勻，發(fā)生貫穿裂縫的可能性較大?？汕蟮胻 =t p +t r-t f（1-） p/（r pr）式中t p混凝土澆筑溫度（），在骨料不采取預

5、冷措施時，可取澆筑時段平均氣溫加5計算，t p =17.4十5=22.4； t f 混凝土穩(wěn)定溫度，代表結構所處環(huán)境相對穩(wěn)定的溫度變化平均值，本工程施工期較長，近似用年平均氣溫代替，t f =18.1； r p混凝土松弛系數(shù)，取0.5； r 基礎約束系數(shù)，取0.8； 混凝土泊松比，取1/6； 混凝土線膨脹系數(shù)，取10-6； p混凝土極限拉伸值0.8510-4. 將以上數(shù)據(jù)代入（3-5-2）式：t =t p +t r-t f17.718 （3-5-3） 利用（3-5-3）式及表3-5-l數(shù)據(jù)，可求得不同層厚、不同間歇的澆筑溫度t p，或在澆筑溫度己定時求得混凝土最高允許平均溫度。如按間歇5d，層

6、厚1.0m時，t p =t- t r + t f =l8-l5.9+l8.1=20.2；或當澆筑溫度為25、分層厚1.0m，t p =t- t r + t f =18-25+l8.1=11.1，再由表3-5-1查得間歇時間應為7d等。 如澆筑時段氣溫較高，不能滿足基礎溫差要求及進度要求時，必須對骨料進行預冷或采取其他降溫減熱措施。3) 混凝土表面保護及應力計算根據(jù)施工經(jīng)驗，在炎熱季節(jié)進行混凝土表面保護，可有效地防止熱量倒灌和減少表面早期脫水產(chǎn)生的干裂，這在一般情況下較易做到，而氣溫驟降引起的內(nèi)外溫差，必然引起薄層澆筑塊表面拉應力復雜的疊加現(xiàn)象，是造成混凝土表面裂縫的重要原因。重力壩設計規(guī)范規(guī)定

7、，當日平均氣溫在24d內(nèi)連續(xù)下降69時，基礎及其他重要部位，齡期未滿28d的混凝土裸露表面，應進行表面保護，但對保護標準未作統(tǒng)一規(guī)定。據(jù)氣象資料，工程地點3月份平均氣溫為14，4月份為l8.5，均可能出現(xiàn)每月23次連續(xù)降溫天氣，最大降溫幅度可達69。經(jīng)計算，混凝土表面裸露時，齡期3d開始降溫，歷時23d，表面拉應力為l.09mpa，大于該齡期時混凝土抗拉強度0.83mpa，當采用草袋（l2層）覆蓋時，表面拉應力可降至0.71mpa；齡期14d、表面裸露的混凝土、表面拉應力為1.44mpa，即小于該齡期的抗拉強度1.49mpa?？紤]到薄層澆筑塊件對溫度變化較敏感的特點和施工時段氣溫，宜將表面保護

8、齡期定為20d。1.1.3 施工情況1) 混凝土原材料及配合比每立方米混凝土配合比為：425號普通硅酸鹽水泥256260kg，特細砂（細度模量0.91.5）404kg，三級配卵石（粒徑020、2040、4080mm）1700kg，附加劑溶液6.4kg，水灰比小于0.4，坍落度13cm，混凝土質(zhì)量密度約2468kg/m3。2) 分層分塊及澆筑間歇在施工設計中，按溫控要求及結構的整體性，沿基礎高度劃分為47個澆筑層，每層分若干澆筑塊。上下層采用錯縫搭接，塊間豎縫互不貫通，搭接長度不小于塊件厚度。分塊長度1015m，個別最大為20m，長寬比約為2.5：1。基礎最底層厚度為1.0m，局部按結構尺寸需要

9、為1.3m；二層以上為1.51.7m。澆筑塊高長比一般不小于0.08。底層澆筑間歇對水平施工縫為5d，豎縫4d；上部均為7d。為保證塊間混凝土結合良好，所有施工縫均用人工鑿成毛面，鑿入深度為粗骨料露出1/3左右。3) 施工中的幾項具體溫控措施1 優(yōu)化配比。在混凝土中摻加術鈣系復合減水劑。據(jù)試驗，當摻量為0.25%時，每立方米混凝土節(jié)約水泥20kg以上，可降低水化熱絕熱溫升23。2 降低混凝土澆筑溫度。在成品砂石料進入拌合樓前通過地垅取料，并在外露皮帶機頂部設遮陽罩；高溫天氣澆筑時在倉面搭建簡易涼棚，在其周圍噴水霧降溫；盡量避開高溫時段，充分利用夜間、早、晚氣溫較低時澆筑；必要時適當延長澆筑間歇，使下部混凝土充分散熱；對因安裝設備、預埋管道等不能及時澆筑的塊件，延長時間超過10d時，按基礎允許溫差嚴格控制。3 加強溫度監(jiān)測。主要控制澆筑溫度，并在不同施工時段對澆筑塊最高溫度進行抽查，為實施溫控方案提供依據(jù)。* * *施工過程中的檢查表明，混凝土表面的裂縫少而分散，多發(fā)生在水平孔道頂部塊件的上表面及結構轉角部位。電站投入使用前由工程監(jiān)理單位組織檢查驗收，經(jīng)超聲波儀全面探測，未發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)存在有害裂縫。電站投入使用以來安全運行，證明施工期間控溫防裂工作取得了較好的效果。實踐證明，在摻合料源、低熱水泥供應受到