大体积砼施工方案40626.doc

安徽盐业大厦工程
地下室大体积砼施工方案
一、 工程概况
安徽盐业大厦工程座落于合肥市新站区胜利路与昌盛东路交叉口(胜利广场北侧)。本建筑物集商业、办公、住宅为一体,是一座大型的综合性高层建筑物。该工程地下一层为大底盘地下室,建筑面积49８０m2,主要使用功能为车库及部分设备用房;地上一、二层，建筑面积5680m２,主要使用功能为商场;地上三～二十三层称为A座，建筑面积13２08m２,建筑高度为８３.6m,主要使用功能为办公楼；地上三～二十五层称为Ｂ座（其中,局部为三～二十层，），2０８9５m２，建筑高度为７９.2ｍ(局部三～二十层的建筑高度为６1。3m),主要使用功能为精品住宅楼；该工程总建筑面积４47２7平方米，建筑占地面积为3695　m2,点式布局，即Ａ座办公楼、Ｂ座住宅楼分别设立在地上二层商场的屋顶上。
该工程建设安徽盐业房地产开发有限责任公司,设计单位为安徽省建筑设计研究院，监理单位为中外建天利(北京)监理咨询有限责任公司，勘察单位为冶金部华东勘察工程总公司，施工总承包单位为中铁四局集团建筑工程有限公司。
二、本工程地下室砼特点
承台、基础梁、负一层底板、顶板、剪力墙、柱混凝土强度等级均为Ｃ35级。(地下室的底板、承台、基础梁、迎水面墙柱砼抗渗等级为P8，地下室内柱、顶板砼为非抗渗砼),底板、基础梁、承台下的垫层砼强度等级为Ｃ1５；地下室底板后浇带砼设计强度等级为Ｃ４0膨胀补偿收缩砼,抗渗等级为P8。地下室结构砼分为:地下室底板砼(承台和基础梁砼)、地下室剪力墙、柱砼、地下室顶板砼;其中，地下室钢筋施工阶段,按照底板和顶板水平向后浇带位置划分3各施工段施工,分别为:1～7轴(第一施工段)、8~30轴（第二施工段)、3１~4６轴(第三施工段）;底板顶标高-4.6m（小部分为—３。９m、—2。２m),底板厚40０mm,承台高度分别有９０0mｍ、1１0０ｍm、19０0ｍｍ不等，基础梁高度为9０0mm;地下室顶板高度为—0.0５m(部分为—0。５5ｍ、—１.2m、-1。4５ｍ、-0。5m、—0.35m、-1。０5m、—１。3m、-0。15ｍ、—0。８５m)板厚２00;地下室墙厚３00ｍｍ。保护层厚度：底板、承台、地梁、地下室侧墙迎水面4０mm,剪力墙保护层厚度１５mm,—0．03以下剪力墙每边比图示尺寸扩出10mm,其它部位保护层厚度见03Ｇ10１－1第33页说明。
三、大体积砼的鉴定范围及力学工作原理
目前,世界工程领域对大体积砼没有统一的定义,大体积砼在不同国家定义不同。美国定义:任何就地浇筑砼,若尺寸大,必须采取措施解决体积膨胀和水化热,以便减小开裂为大体积砼。日本定义：结构断面最小尺寸在80cm以上,水化热引起的砼最高温度与外界气温差大于25℃为大体积砼.我国定义:砼结构物实体最小尺寸大于或等于1ｍ或预计会因水泥水化热引起内外温差过大而导致裂缝的砼（水化热引起的砼最高温度与外界气温差大于25℃)。大体积混凝土由外荷载引起的裂缝的可能性很小，而混凝土硬化期间水化过程释放的水化热和浇筑温度所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用,由此产生的温度应力和收缩应力,是导致结构出现裂缝的主要因素，即大体积混凝土由于水化热作用,混凝土浇筑后将经历升温期、降温期和稳定期三个阶段,在这个阶段中混凝土的体积亦随之伸缩,若各块混凝土体积变化受到约束就会产生温度应力，如果该应力超过混凝土的抗裂能力,混凝土就会开裂。
四、本工程地下室底板砼是否为大体积砼的论证
地下室承台、基础梁、底板混凝土强度等级均为Ｃ3５级，砼抗渗等级为P8，底板顶标高-4。6ｍ(小部分为－３．9ｍ、—２.２m）,底板厚4０0ｍｍ,承台高度分别有900mm、1１00mm、1900mm不等,基础梁高度为９00mm;根据施工进度安排及现场实际,上述部位砼施工阶段正处于夏季高温炎热天气,且结构物实体尺寸很大。我们进行温度和温度应力计算,求证地下室砼水化热引起的砼最高温度与外界气温差是否大于2５℃。
3.1。地下室大体积砼温度和温度应力计算
1.砼内部绝热温升值计算
Ｔh=WQ/CＲ＝34０×461/０．9７×２４0０=67。３℃
式中：Ｃ３5抗渗(Ｐ8)砼水泥用量W≈3４0kg／ｍ３,４2。５水泥水化热Ｑ取4６1ｋJ/kg.砼比热C=０。9７　ｋJ／ｋg℃砼密度Ｒ取２4０0kｇ／m3;
２.砼浇筑后最高温峰值
　 Ｔｍax＝Ｔj+Ｔｈξ=30+67。3×0。65=7３.7℃
式中:Ｔj为砼入模温度,取施工现场平均 气温取2５~３5℃中间值3０℃．
　ξ-—散热系数取0。６５。
3.砼的表面温度
　 砼龄期t时表面温度Ｔｂ(t）受环境、养护、结构厚度及砼性能等诸多因素影响,其近似值为(按采取保温措施考虑):
　　Tb（t）=Ｔq+4/Ｈ２ h′(Ｈ-ｈ′)△T(ｔ)＝3０＋4／22×０。１×（2-０．1)×43.7=３8。３℃
　　式中：Ｔq——龄期t时环境温度,取30℃
　△T(t)--砼内部温峰值与环境温度之差值

　 △T(t)＝Tｍax—Tq=７３。7－30=4３。7℃
Ｈ--大体积砼的计算厚度，
　 H=h+ｈ′
h——为大体砼的的实际浇筑厚度(按最大承台厚度计算,取1.9ｍ)
h′－—大体积砼结构虚厚度,（取0。1ｍ）
　　 h′=Kλ/β
　４。砼内表最大温差值
　△T(ｔ)′=　Tmax－Tb
　 　 　 　 =73.7-38．3=3５。4℃
　　经过计算，该地下室砼水化热引起的砼最高温度与外界气温差为３5。４℃，已经超过规定设计控制值２5℃,且结构物实体尺寸较大,　符合大体积砼条件。施工中应采取相应措施，避免砼裂缝产生,特别是底板、承台、地梁砼抗渗防裂要求高,因此有效地控制早期干缩裂缝、温缩裂缝、降低温度差,改变约束条件，提高砼的抗拉力将是大体积施工中的关键。
大体积混凝土施工主要难度在于如何控制水化热，避免混凝土开裂或造成过大的温度应力。为防止大体积混凝土温度裂缝的产生,主要从两方面着手:一是从砼材料的选择上采取措施,从源头开始控制，通过优化砼配合比,选用水化热低的水泥材料,掺用能降低砼水化热以及砼中水泥用量的外掺料或外加剂,采用温度低的砼拌制用水,选用级配良好且含泥量少的粗骨料和细骨料等方法;二是从施工技术上采取措施，通过降低砼出机（泵管）温度和砼浇筑(入模)温度,在砼外表面采用保温保湿养护,在砼构件内采取冷循环水降温、合理划分砼浇筑顺序和高度、选择适宜的砼浇筑时间、砼浇筑时的天气温度等方法。从而，拿出全方位、多角度、深层次的方法措施提高混凝土材料本身的抗裂性、减小外力、温度、约束等作用在结构内外部产生的效应。但我门又必须要结合现场实际考虑,采取合理有效、针对性和可操作性强的措施,才能优质、高效、安全、低耗地实施大体积砼浇筑,并收到良好效果。
五、本工程地下室大体积砼降温防裂措施
１。砼材料选择及其配合比的优化
本工程采用泵送商品砼,由专业资质高的砼制品公司生产提供,根据大体积砼浇筑需要，我公司提前向砼制品公司提出设计配合比要求、原材料选用要求、砼拌制要求等相关具体的技术要求。
１.１水泥:考虑普通水泥水化热较高特别是应用到大体积混凝土中,大量水泥水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝,因此确定采用减性低、水化热比较低和凝结时间较长的４2。5级矿渣硅酸盐水泥(有出厂合格证、复试报告，其水泥的安定性和物理性能要符合相关要求)；
1．２砂(细骨料）：中(粗）砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10％左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升,并可减少混凝土收缩。因此,确定采用级配良好的Ⅱ区中砂(天然河砂),砂的含泥量不大于１％，细度模数２．5～３．２;
1.３石子:宜选用粒径较大、级配良好的碎石,由于增大了骨料的粒径,减少了水和水泥用量,砼的收缩和泌水随之减少,由于水泥用量减少，水化热减少,降低了砼的温升，但骨料粒径增大后容易引起砼的离析，因此必须调整好级配设计,施工时加强振捣作业。本工程采用粒径较大、级配良好的碎石,碎石含泥量不大于１％,针状和片状颗粒含泥量不大于1５%，碎石粒径采取两种级配5~2０mm和16~３1。5ｍｍ,;
1。4水:采用天然可饮用的水或自来水,并宜选用凉水；
１。５粉煤灰(外掺料):砼中掺入粉煤灰,不仅可以代替部分水泥，且可大大改进砼的和易性和可泵性，明显地降低砼的水化热，提高砼的耐久性，抗渗性和后期强度。本地下室工程在砼中掺入一定比例的Ⅰ级粉煤灰；
1。6地下室底板(含承台、地梁）砼中均掺加合成纤维(外掺料),纤维体积率为０．1％，满足《纤维砼结构技术规程》(CＥCS3８：200４）的要求;
１．7减水剂(外加剂）:为满足施工现场浇筑时砼的坍落度,如果单纯增加单位用水量,不仅多用了水泥，加剧砼的干燥收缩,而且使水化热增大,容易引起开裂,可掺加减水剂来解决．通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验,本工程混凝土确定采用JM—Ⅷ型(缓凝、泵送）砼高效减水增强剂”可降低水化热峰值，具有大流动性,高减水率,早强和增强效果,并具有坍落度损失小，延缓早期水化热,收缩率小和低氯离子含量、低硫酸盐含量等特点并对混凝土收缩有补偿功能,可提高混凝土的抗裂性．砼３天、７天强度可提高３０%,且对钢筋无锈蚀危害作用,满足砼外加剂应用技术规程(ＧB501１９-２０03）］的要求；
１。8膨胀剂：本工程地下室砼混凝土中掺加UEA型膨胀剂,它具有防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂4种外加剂的功能，并使用水量减少，UEＡ能提高混凝土的和易性和抗渗防裂性；
1.9。混凝土原材料降温措施
根据由搅拌前混凝土原材料总热量与搅拌后混凝土总热量相等的原理，可知混凝土的出机温度与原材料的温度成正比,为此对砼的原材料采取降温措施：①将堆场石子连续浇水,使其温度降至浇水后的25℃及以下,且可预先吸足水分,减少混凝土坍落度损失,堆高石子，底层取料;②对砂子防止日晒，必要时淋水冷却，使之降温,堆高砂子,底层取料,③虽混凝土中水的用量较少，但它的比热最大,故尽可能使用凉水。④在搅拌站生产线的砂石料斗仓上匀设四面闭合的遮阳棚，确保砂石以相对较低的温度进入搅拌机。⑤水泥防止日晒,水泥使用前应充分冷却，确保搅拌时时水泥温度≤50℃。
2。大体积砼施工技术措施
2。1地下室大体积砼应合理的分段分层进行浇筑(水平向每4ｍ划分为一段，地梁、承台每５00mｍ左右划分为一层,底板砼不分层),使砼高度均匀上升,砼浇筑应连续进行,间歇时间不能过长,在前层砼初凝前必须把后层砼浇上．地下室底承台、地梁、底板混凝土同时浇筑,浇筑方法应由一端开始（由远到近)，先浇筑承台再浇筑梁,然后根据承台和地梁高分层浇筑成梯形,当达到板底位置时再与板的混凝土一起浇筑,随着阶梯形不断延伸,混凝土浇筑连续向前进行。浇筑时,浇筑与振捣必须紧密配合,第一层下料慢些,梁底充分振实后再下二层料,用“赶浆法＂保持水泥浆沿底底包裹石子向前推进，每层均应振实后再下料,梁底及梁侧部位要注意振实,振捣时不得触动钢筋及预埋件.混凝土自输送泵管口下落的倾斜高度不得超过2ｍ，振动泵应快插慢拔,插点均匀排列或梅花状排列,逐点移动，振动泵插入间距一般为４０0mm左右，振动上一层时插入下层5cｍ,平板的移动应保证平板能覆盖已振实部分的 边缘,混凝土的振动：振动泵不宜振捣时间过长,大约在１５~３0秒,以混凝土开始出现浮浆且不再下沉、不冒气泡为准,然后在20～3０分后对其进行二次复振（用平板振器平稳拖振两次),用刮尺槎平,木抹子扎毛抹平，在混凝土终凝前二次压光.梁、承台、底板钢筋交接点钢筋较密时，浇筑此处混凝土时宜用同标号细石混凝土,并用小直径振动棒振捣。浇筑板虚铺厚度应略大于板，用平板振捣器垂直浇筑方向来回振捣,厚板可用插入式振捣器顺浇筑方向托拉振捣,同时要检查板混凝土的厚度,振捣密实后,用木抹子找平.浇筑混凝土时不允许用振捣棒铺摊混凝土。使用插入式振动器应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，按顺序进行，不得遗漏,做到均匀振实。移动间距不大于振动棒作用半径的1．5倍一般为３０0~400ｍm),振捣上一层时应插入下层混凝土面5０mｍ,以消除两层间的接缝。平板振动器的移动部距应能保证振动器的平板覆盖已振实部分边缘。
2。2砼的抗拉强度远小于抗压强度,这是砼容易开裂的内在因素.　普通砼极限拉伸离散性很大,因此在施工中必须创造条件，确保砼均匀密实.砼坍落度各车不要有大的差异,浇筑底板砼时坍落度可控制在10０ｍm~140mm,坍落度大时会使表面钢筋下部产生水分,或表层钢筋上部的砼产生细小裂缝。为防止这种裂缝,在砼初凝前和砼预沉后采取二次抹面压实措施.砼浇灌时,搅拌车在卸料前,要求高速运转一分钟,确保进入泵车受料斗的砼质量均匀．
2。3当气温高于入仓温度时,应加快砼运输和入仓速度,减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升。混凝土输送管外用草袋遮阳,并经常洒水降温。
２。4入模温度高的温升值要比入模温度低的温升值大许多。混凝土的入模温度应视气温而调整。避免砼入模前的钢筋、底板基层、新浇筑混凝土受阳光直射,为降低最高温升,应对模板及混凝土表面进行冷却，如洒水降温、避免暴晒等。或者应合理安排工期,尽量采用夜间浇筑砼。
2。5底板、基础梁、承台砼降温措施
2.5。１本工程地下室底板厚4００ｍｍ，基础梁高度为900mm;承台高度分别有9００mm、１100mm、190０mｍ， 上述构件在浇筑砼时,除注意上文所述及采取的一系列措施外,并结合现场实际,主要采取在砼构件表面进行保温保湿养护措施,而对于该工程的CT1、CT2、CT３、CT4、ＣＴ５承台考虑其构件截面尺寸和高度（19０0ｍ）均过大，则采取保温保湿养护措施和在该承台内预埋冷却水管进行冷循环水降温相结合的措施,同时在该承台中设置测温设备。
2。5。2砼表面保温保湿养护：
混凝土养护包括湿度和温度两个方面.结构表层混凝土的抗裂性和耐久性在很大程度上取决于施工养护过程中的温度和湿度养护。因为水泥只有水化到一定程度才能形成有利于混凝土强度和耐久性的微结构.目前工程界普遍存在的问题。是湿养护不足,对混凝土质量影响很大。湿养护时间应视混凝土材料的不同组成和具体环境条件而定。对于低水胶比又掺用掺和料的混凝土,潮湿养护尤其重要.在尽量减小砼内部温升的前提下，大体积砼的表面保温保湿养护是一项关键工作,养护主要是保持适宜的温度和湿度条件,保温的目的有两个,一是减小砼表面的热扩散,减小砼表面的温度梯度,防止产生表面裂缝；二是延长散热时间，充分发挥砼强度的潜力和材料松驰特性,使平均总温差对砼产生的拉应力小于砼的抗拉强度,防止产生贯穿性裂缝。潮湿养护的作用:一是刚浇筑不久的砼,尚处在凝固硬化阶段,水化的速度较快,适宜的潮湿条件可防止砼表面脱水而产生干缩裂缝;二是砼在潮湿条件下可使水泥的水化作用顺利进行,提高砼的极限拉伸和抗拉强度,使早期抗拉能力增长很快。
混凝土浇捣抹平压实后(即在砼浇筑后12小时内)，随即用在构件砼上盖两层麻袋（或废旧毛毯）,然后在其上面连续浇水养护不少于１4天(在此养护期内的浇水次数应确保砼时刻处于湿润状态）,此保湿保温养护,可使保养水通过砼表层由外向内渗透进行内部降温,降低其砼构件内部水化热，减少混凝土表面的热扩散，延长散热时间,减少混凝土内外温差.
2。5．3 地下室ＣＴ1、ＣＴ2、CＴ３、ＣT４、CT5承台砼的冷却循环水降温措施(内温控制法)
2.5.３.１冷却水管的埋设及控制
根据混凝土内部温度分布特征,根据通用做法,承台混凝土一般２ｍ以下布设一层冷却水管,2m以上布设两层冷却水管,并依次类推,则本工程上述的1。９m承台在深度方向0。８m处布置一层冷却水管.冷却水管均为φ４8×3．５mm的焊接钢管（钢管连接采用电弧焊),其水平间距为1m左右，冷却水管进出水口集中布置，以利于统一管理,利用水泵强制循环，同时,从出水口循环出的水再利用为保养水,浇洒在底板砼表面。不断消散砼水化热。
2。５.3。2冷却水管使用及其控制
(１)冷却水采用凉性自来水;
（2)冷却水管使用前进行压水试验,防止管道漏水、阻水;
（3)为确保该承台大体积混凝土内部通水冷却效果,冷却水通水流量应达到３2~40L/min,且应控制冷却水流向,使冷却水从砼高温区域流向低温区域;
（４）为确保大体积混凝土内部冷却均匀，冷却水管进出水温差应小于５℃。
(5)混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始通水,砼浇筑3天后，砼内部降温速率要求控制在1.5℃/ｄ;７天后砼内部降温速率要求控制在1．5～2℃/ｄ。当砼内外温差降至10℃以内时,可停止水循，通水时间根据测温结果确定。
　2。6承台砼内部温度（水化热）测定：
为及时掌握混凝土内部温升与表面温度的变化值、不同深度温度升降的 变化和施工阶段的早、中、后期温差的发展规律，根据本承台的平面尺寸、形状以及厚度,布置测温点，在承台内埋设1个测温点,砼浇筑时应设专人配合预埋测温管,测温管内装置温度计２根，1根温度计埋置于承台混凝土内的中心位置,测量混凝土中心的最高温升值,另一根温度计距承台上表面100mm,测量混凝土的表面温度，使用红色水银温度计测温,以方便读数。测温管的下端要堵严,防止水渗入,测温工作应连续进行,从混凝土终凝时即开始进行测温，开始几天宜2小时测一次,以后可逐渐延长为每4小时,8小时，12小时测一次，并形成测温记录。
中铁四局集团建筑工程有限公司
2006年7月31日