對混凝土基礎與施工技術(shù)的探討

1、    對混凝土基礎與施工技術(shù)的探討    王紅莉江西建工第四建筑有限責任公司摘要：本文將根據(jù)某市電信大廈為例展開討論，首先，從施工中大體積混凝土常常出現(xiàn)與產(chǎn)生的裂縫，以至影響到整個結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性；其次，在運轉(zhuǎn)過程中，溫度變化對結(jié)構(gòu)的應力狀態(tài)具有不容忽視的影響。從混凝土易產(chǎn)生的裂縫原因，基礎質(zhì)量的技術(shù)措施溫度控制等方面來闡述，和降低混凝土約束力及保證混凝土的質(zhì)量等作出了相關(guān)的闡述與說明，并保證了大體積混凝土的順利與正常施工。關(guān)鍵詞：混凝土；基礎質(zhì)量；溫度控制1 引 言在我國的高層建筑、水壩、橋梁、電站等大型設備的基礎，常稱作大體積混凝土，但其概念目

2、前尚未統(tǒng)一說法，根據(jù)美國混凝土協(xié)會 aci的定義是：任何就地澆灌的大體積混凝土，其尺寸之大，必須采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂。國內(nèi)有學者認為結(jié)構(gòu)系數(shù)m<2即為大體積混凝土。工程實踐中，一般采取控制混凝土施工中的溫度（混凝土內(nèi)外最大溫差不超過25）和降低混凝土的約束力來保證大體積混凝土的質(zhì)量。2 混凝土易產(chǎn)生裂縫的原因2.1 收縮變形作用溫度、收縮、不均勻沉降等變形作用都可能會引起大體積混凝土開裂，混凝土在硬化早期，因其體積厚大、導熱不良、內(nèi)部大量水化熱不易散去，內(nèi)外有較大的溫差，引起溫度應力，應力一旦超過混凝土的抗拉強度，裂縫自然產(chǎn)生。2.2 約束作用不

3、收約束作用的混凝土，不易產(chǎn)生應力導致其開裂，當混凝土在收縮變形時若受到地基或其邊界原有結(jié)構(gòu)的制約，就會產(chǎn)生拉應力，嚴重時引起開裂。另外混凝土溫度高、體積膨脹，外部混凝土文帝低，體積收縮，相互制約的結(jié)果是內(nèi)部混凝土受壓，外部混凝土受拉。2.3 混凝土抗拉強度低混凝土的抗拉強度低，一般為其抗壓強度的10%作用，極限拉伸也小，通常在（13）×10左右，大體積混凝土的變形作用受到約束時的拉應變，或拉應力極有可能超過混凝土的極限拉應變（或抗拉強度）而開裂。一般設計中一般要求不出現(xiàn)拉應力或者只出現(xiàn)很小的拉應力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當大的拉應力

4、。有時候溫度應力可超過其他外荷載所引起應力，因此掌握溫度應力的變化規(guī)律對于進行合理的結(jié)構(gòu)設計和施工尤其重要。3 工程概況某市中國電信大樓，由主樓和裙樓組成，裙樓4層（局部5層），主樓地下1層，地上16層，另有1層技術(shù)層。該樓采用筏式基礎，混凝土強度等級為c30抗?jié)B等級為p6，基礎厚度2.5m3.0m，平面尺寸45m×33m混凝土用量約3800，屬大體積混凝土。基礎施工在5月中下旬進行，氣溫較高。由于采取了有效的技術(shù)措施，成功的解決了混凝土防裂問題。4 原材料的選用水泥：c30大體積混凝土應選用水化熱較低的水泥，并盡可能減少水泥用量。細骨料：根據(jù)工程中具體情況而定。粗骨科：在可泵送情況

5、下，選用粒徑532.5連續(xù)級配石子，以減少水泥用量和混凝土收縮變形。含泥量：在大體積混凝土中，粗細骨料的含泥量是要害問題，若骨料中含泥量偏多，不僅增加了混凝土的收縮變形，又嚴重降低了混凝土的抗拉強度，對抗裂的危害性很大。因此骨料必須現(xiàn)場取樣實測，石子的含泥量控制在1%以內(nèi)，砂的含泥量控制在2%以內(nèi)。摻合料：采用添加粉煤灰技術(shù)。項目部根據(jù)試驗選定采用二級粉煤灰，在混凝土中摻用的粉煤灰不僅能夠節(jié)約水泥，降低水化熱，增加混凝土和易性，而且能夠大幅度提高混凝土后期強度，大大降低了混凝土前3d的水化熱。外加劑：采用外加膨脹劑（aea）技術(shù)。在混凝土中添加占膠凝材料8%的aea。經(jīng)驗證明，在混凝土添加了a

6、ea之后，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹應力可以抵消一部分混凝土的收縮應力，從而提高了混凝土抗裂強度和抗?jié)B性能。5 確保泵送混凝土基礎質(zhì)量的技術(shù)措施5.1 混凝土原材料優(yōu)選水泥的品種與用量：一般大體積混凝土，應選擇水化熱低的水泥品種，該工程選用礦渣水泥，強度等級為42.5r。由于減少水泥用量可以明顯減少水化熱降低溫升，該工程摻入了15%的級粉煤灰代替水泥。美國墾務局提出的絕熱溫升公式如下：式中：在齡期t時的絕熱溫升（）；每kg混凝土中的水泥用量（kg/）；q每kg水泥的水化熱（kj/kg）；p混凝土的密度（kg/）；c混凝土的比熱kj/（kg.k）；m隨混凝土澆建筑溫度！水泥品種等而異的系數(shù)。據(jù)上式可算

7、得單方混凝土中水泥用量每增減10kg，絕熱條件下混凝土溫度升降12，考慮到粉煤灰后期強度和普通混凝土強度在28d后仍有增長特點，在征得設計部門和業(yè)主同意后采用60d的混凝土強度作為評定標準，既保證了混凝土強度，又減少了水泥用量。5.2 集 料（1）砂：細度模數(shù)為m-2.9的中粗砂<3%，含泥量級配良好，不得含有粘土團粒。（2）石：為配合泵送，選用1040mm卵石，針片狀<15%含泥量<1%。5.3 外加劑為保證p6的抗?jié)B等級指標，混凝土摻入了uea混凝土膨脹劑，另外加入了混凝型復合減水劑，以保證泵送混凝土的施工要求，同時也減少了水泥用量。摻入粉煤灰，不但減少水泥用量，而且可以

8、有效抑制咸骨料反應。5.4 混凝土配合比的優(yōu)化該工程全部使用商品混凝土，泵送工藝澆筑施工。根據(jù)技術(shù)要求，商品混凝土出機時間的落度為200mm以上，澆筑現(xiàn)場實測170180mm，很好地滿足了泵送工藝。6 溫度測控6.1 控制混凝土的出機溫度和入模溫度（1）集料堆場連續(xù)用冷水冷卻。（2）規(guī)定合理的拆模時間、避免土表面發(fā)生急劇的溫度梯度。（3）攪拌用水中摻入冰塊。（4）在混凝土中預埋水管，通入冷水降溫。（5）暴露出的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，遇寒冷季節(jié)要采用保溫措施。（6）混凝土泵輸送管道外壁四周用多層草袋包裹并反復淋水。根據(jù)熱量平衡原理，經(jīng)計算（過程從略）混凝土出機溫度為29.3實測平均為30.

9、1運至工地入模溫度30.4。6.2 提高混凝土面層溫度混凝土全部澆筑完畢后，采取蓄水法進行養(yǎng)護。水深20cm，上覆塑料薄膜，混凝土內(nèi)部分水化熱不斷地向表面?zhèn)鬟f，及太陽輻射作用，養(yǎng)護水溫度慢慢升高。假設混凝土在水中低溫養(yǎng)護，對混凝土的養(yǎng)生特別有利，又利于保證混凝土的質(zhì)量防止開裂。水價低廉，經(jīng)濟效果明顯。6.3 降低混凝土內(nèi)部溫度（1）結(jié)構(gòu)混凝土中放入（分散均勻）150200mm的塊石約100m2，以降低水化熱溫度，穩(wěn)定體積，減少收縮，節(jié)約混凝土。大石表面應無浮塵fcu60mpa。（2）混凝土內(nèi)部布置循環(huán)冷卻水管，讓循環(huán)水吸收混凝土內(nèi)部水化熱，以降低溫度。（3）如果內(nèi)部溫度是非線性分布的，由于結(jié)構(gòu)

10、本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應力。結(jié)構(gòu)尺寸相對較大，混凝土冷卻時表面溫度低，內(nèi)部溫度高，在表面出現(xiàn)拉應力，在中間出現(xiàn)壓應力。6.4 溫度測定（1）測溫范圍，混凝土內(nèi)部布置近30個測點測溫，混凝土上表面測溫，即水溫混凝土四周的模板外草袋內(nèi)溫度，大氣溫度。（2）測溫儀器，混凝土內(nèi)部用熱敏電阻溫度傳感器，其它位置用水銀溫度計。（3）測溫頻率：混凝土澆筑3h后開始連續(xù)進行，第17d每2h測溫1次，第89d每6h測1次，第1015d每12h測1次。6.5 溫度計算綜合上述措施，通過熱平衡計算（過程從略）預測的溫差t計算如下：（1）絕熱溫升30.1；（2）施工時混凝土的入模溫度30.4；（3）預計混凝土內(nèi)部中

11、心最高溫度30.1+30.4=60.5；（4）通過蓄水法保溫，混凝土表面溫度（水溫）為3034平均為32.8（5）由于投入毛石，可降低混凝土中心溫度約4.0；（6）由于采用循環(huán)水冷卻，可降低混凝土中心溫度約5.0；（7）混凝土內(nèi)外實際溫差t=60.5-32.8-4.0-5.0=18.7。考慮施工中的不利因素，乘以系數(shù)1.3則18.7×1.3=24.3，不超過25；（8）測試表明溫升正常，混凝土內(nèi)部最高溫升值發(fā)生在混凝土澆筑后5d內(nèi)平均實測最高溫度為54.1，混凝土表面溫度32.8，混凝土內(nèi)外溫差小于25。經(jīng)前期溫度測量試驗及結(jié)構(gòu)實體檢測，溫度監(jiān)測采用預防溫度管并通過專用溫度計自行測量

12、，通過修正后完全能達到電子測溫要求，能夠真實的反應混凝土的內(nèi)部實際溫度值。因此，改善混凝土的性能，控制混凝土的出機溫度和入模溫度，提高混凝土面層溫度，提高抗裂能力，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量防止裂縫是十分重要，應該特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。7 其它技術(shù)措施（1）澆筑方法采用斜面分層法。（2）由于加入了緩凝劑，混凝土初凝時間為6h上下層混凝土澆筑時間間隔，控制在23h左右。（3）實施二次振搗?？刂苹炷帘貌剂虾穸龋艺駬v上層混凝土時振動棒插入下層混凝土表面50cm以上，以利于散熱和保持混凝土的整體性。（4）排除混凝土表面的泌水。當混凝土澆筑接近基礎端部處時，改由端部向中間澆筑的以形成坡度，使混凝土表面的泌水和浮漿匯聚，經(jīng)模板預留孔流出，再次匯聚后用水泵排除。（5）凡結(jié)構(gòu)暴露表面均多次壓實抹光。拆模：拆模不可過早，以避免混凝土基礎側(cè)面溫度變化過快，溫度梯度過陡，而此時混凝土的強度較低，極限拉伸小，易形成裂縫。施工中應注意拆模時間的選擇。由于方法得當，加上措施有力，施工前周密部署，施工中嚴格管理，該混凝土基礎沒有出現(xiàn)裂縫，既滿足了業(yè)主的要求，又總結(jié)了泵送混凝土施工的寶貴經(jīng)驗