1、大体积混凝土薄层浇筑技术
薄层浇筑是大体积混凝土常用的施工方法之一,也是一项有效的温度控制措施。其优点是施工工艺简单,适用性强,温控费用低。但当基岩(或老混凝土)刚度较大时,基础混凝土薄块的自由变形往往受到很大约束,在降温期易发生贯穿裂缝;且由于其散热面积大、降温快,施工期间易产生较大的内外温差,如保护不当,将会使表面裂缝增多,甚至成为贯穿裂缝的诱发因素。因此,探讨薄层浇筑适宜的施工方法和温控措施,特别是在使用常规材料、不采取加冰降温等措施的条件下正常施工,仍是一项重要课题。现通过合川水电站主厂房大体积混凝土基础薄层浇筑的实践,介绍其温控技术和施工方法。
第1章工程概况
主厂房净宽17m
2、包括副厂房及进出水构筑物,基坑开挖面积为70mx48m,最大挖深21.5m,基底为整体泥、页岩互层,饱和抗压强度6.6~37.8MPa,岩基开挖后用C15素混凝土封底,平均厚度35cm。基础底板厚4~7m,混凝土量约2万m3。当地一般年份最高月平均气温28.6C,年平均气温18.1G 基础混凝土于3月中旬开始浇筑,同年5月浇完并陆续施工上部结构。浇筑时段平均气温约17.4C。
混凝土施工技术要求:R60、C20混凝土,水泥用量不大于260kg/m3,强度保证率90%,极限拉伸值不低于0.85x10-4,施工时段混凝土最高温度须控制在38~44°C之间。
时,不仅底部基础约束系数显著增大,
3、且整个截面都处于强约束状态(图3-5-1 ),尤其是降温收缩产生的拉应力沿截面高度分布也比较均匀,发生贯穿裂缝的可能性较大。
可求得
△ T =T p +T r-T f<(1-^) p/ (R p・R・a)
式中T p——混凝土浇筑温度(°C),在骨料不采取预冷措施时,可取浇筑时段平均气温加5°C计算,T p =17.4十5=22.4C;
T f ——混凝土稳定温度,代表结构所处环境相对稳定的温度变化平均值,本工程施工期较长,近似用年平均气温代替,T f =18.1C;
R p——混凝土松弛系数,取0.5;
R基础约束系数,取0.8;
V——混凝土泊松比,取1/6;
a——混凝
4、土线膨胀系数,取10-6;
p——混凝土极限拉伸值0.85 x 10-4.
将以上数据代入(3-5-2 )式:AT =T p +T r-T f<17.7~18C(3-5-3)
利用(3-5-3 )式及表3-5-1数据,可求得不同层厚、不同间歇的浇筑温度T p,或在浇筑温度己定时求得混凝土最高允许平均温度。如按间歇5d,层厚 1.0m时,T p =△」T r + T f =18-15.9+18.1=20.2C;或当浇筑温度为25C、分层厚 1.0m, T p =△」T r + T f =18-25+18.1=11.1C,再由表3-5-1查得间歇时间应为7d等。
如浇筑时段气温较高,不能满
5、足基础温差要求及进度要求时,必
须对骨料进行预冷或采取其他降温减热措施。
第3节混凝土表面保护及应力计算
根据施工经验,在炎热季节进行混凝土表面保护,可有效地防止热量倒灌和减少表面早期脱水产生的干裂,这在一般情况下较易做到,而气温骤降引起的内外温差,必然引起薄层浇筑块表面拉应力复杂的叠加现象,是造成混凝土表面裂缝的重要原因。重力坝设计规范规定,当日平均气温在2~4d内连续下降6~9C时,基础及其他重要部位,龄期未满28d的混凝土裸露表面,应进行表面保护,但对保护标准未作统一规定。据气象资料,工程地点3月份平均气温为14。4月份为18.5C,均可能出现每月2~3次连续降温天气,最大降温幅度
6、可达6~9。。经计算,混凝土表面裸露时,龄期3d开始降温,历时2~3d,表面拉应力为1.09MPa,大于该龄期时混凝土抗拉强度0.83MPa,当采用草袋(1~2层)覆盖时,表面拉应力可降至0.71MPa;龄期14d、表面裸露的混凝土、表面拉应力为1.44MPa,即小于该龄期的抗拉强度1.49MPa。考虑到薄层浇筑块件对温度变化较敏感的特点和施工时段气温,宜将表面保护龄期定为20d。
第3章施工情况
第1节混凝土原材料及配合比
每立方米混凝土配合比为:425号普通硅酸盐水泥256~260kg,特细砂(细度模量0.9~1.5)404kg,三级配卵石(粒径0~20、20~40、40~80mm)
7、1
7kg,附加剂溶液6.4kg,水灰比小于0.4,坍落度1~3cm,混凝土质量密度约 2468kg/m3。
第2节分层分块及浇筑间歇
在施工设计中,按温控要求及结构的整体性,沿基础高度划分为4~7个浇筑层,每层分若干浇筑块。上下层采用错缝搭接,块间竖缝互不贯通,搭接长度不小于块件厚度。分块长度10~15m,个别最大为20m,长宽比约为2.5: 1。基础最底层厚度为1.0m,局部按结构尺寸需要为1.3m;二层以上为1.5~1.7m。浇筑块高长比一般不小于0.08。底层浇筑间歇对水平施工缝为5d,竖缝4d;上部均为7d。为保证块间混凝土结合良好,所有施工缝均用人工凿成毛面,凿入深度为粗骨料露出1/3左右。
第3节施工中的几项具体温控措施
优化配比。在混凝土中掺加术钙系复合减水剂。据试验,当掺量为0.25%时,每立方米混凝土节约水泥20kg以上,可降低水化热绝热温升2~3°C。
降低混凝土浇筑温度。在成品砂石料进入拌合楼前通过地珑取料,并在外露皮带机顶部设遮阳罩;高温天气浇筑时在仓面搭建简易凉棚,在其周围喷水雾降温;尽量避开高温时段,充分利用夜间、早、晚气温较低时浇筑;必要时适当延长浇筑间歇,使下部混凝土充分散热;对因安装设备、预埋管道等不能及时浇筑的块件,延长时间超过10d时,按基础允许温差严格控制。