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底板砼施工总结

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2020年4月19日
文档仅供参考
前言：
由于科学技术的发展，工业与民用建筑特别是高层建筑中大型设备基础、地下构筑物、沉箱和沉井等等，往往大都采用大致积混凝土建造。为了使大致积混凝土施工达到令人满意的效果以及如何控制温差过大和裂缝的出现，一直是工程技术界长期关心和研究的重要课题。
北京世界金融中心底板已施工完毕，经过近半月的施工以及后来近一个月的观察，从收集的一些数据中能够看出底板大致积混凝土施工的一些规律，于是就写了下来，作为经理部对底板施工阶段工作的总结，也希望能够起到抛砖引玉的作用，为公司后序工程底板大致积混凝土施工提供一些经验。

1、工程概述
北京世界金融中心工程是我公司承接的特大型项目。总建筑面积为115800m2，地下3层，地上32层，高为165m。整个筏板基础长106.8m，宽93.4m，被“后浇带”一分为二。基础底板厚2m，混凝土为C40、S12，28d龄期，总方量为14000m3。考虑到现场场地狭窄，并结合底板抗裂的施工设计要求和动机时光的要求，将底板混凝土施工分为四段，其中第I段混凝土量为4900m3、第II段混凝土量为5300 m3、第III段混凝土量为2600 m3、第IV段混凝土量为1200 m3，每段混凝土均为一次连续浇筑完成。I、II、III段底板混凝土已于97年1月18日～2月4日浇筑完成。

2、施工前的各项技术、施工准备措施
迄今为止在冬季一次连续浇筑5300 m3混凝土是我公司有史以来最大的一块，公司总部和项目经理部都很重视，多次开会研讨浇筑方案并制定了切实可行的实施方案。
在整个底板施工过程中，大致积混凝土裂缝控制对底板施工至关重要。项目工程技术部编制了详细的《底板施工方案》，并经各方多次讨论。在底板大致积混凝土施工中主要从以下几个方面进行施工技术准备。
2.1从理论上验算控制混凝土裂缝出现的依据
大致积混凝土产生裂缝的原因是很复杂的，而且往往是各种因素的综合，为防止混凝土产生裂缝，结合大致积混凝土裂缝的“抗放结合”理论，应着重在如何控制混凝土内外温差、延缓降温速度、减少混凝土的收缩等方面采取一系列技术措施。
2.1.1从设计方面采取技术措施
a:设置“后浇带和施工缝”。本工程经过设置“后浇带及施工缝”来控制由于混凝土温差和收缩引起的裂缝发展，并达到不设永久性伸缩缝的目的。
b:在底板垫层作两层APP卷材防水，起到滑动层作用，这样能够减少地基对基础的阻力系数，从而大大削减温度应力，为防止大致积混凝土裂缝起到很好的作用。
c:由于一些好的施工设想业主和监理不同意，只能作罢。如本想在确保混凝土后期强度可靠增长的条件下，采用60d龄期混凝土强度代替28d龄期来控制温升速度，推移温升峰值出现时间。经过计算，若采用60d龄期混凝土强度，水泥可减少40kg，水化热可降低10°C左右，对控制底板大致积混凝土裂缝出现很有帮助。
2.1.2从理论计算控制裂缝
由于底板分为四段进行混凝土的浇筑，取最大的一块进行控制裂缝计算，取第II段进行验算。由于底板采取保温养护，要求混凝土内外温差不大于25°C，且在养护阶段混凝土中心温度一般在浇筑后3～4内为最高，因此取混凝土浇筑后第3天来验算底板大致积混凝土裂缝。
(1)混凝土最大水化热绝对温升：
根据计算公式，其中W=344kg¤m3，Q=461KJ¤kg，C=0.96KJ¤kg°C，R=2450kg¤m3。
Tmax=WQ/CR
=344×461/0.96×2450
=67.43°C
(2)混凝土入模温度
本工程要求混凝土入模温度为Ti=10°C。
(3)混凝土第3天时内部最高温度
T3= Tmax ＋Ti =67.43×0.75+10=60.57°C
(4)混凝土表面温度
经过温度场进行计算知：
Ti=Tq+4X(H-X)DT(t)/H2
=0+4×1.2×(4.4-1.2)×(48.41+14-0)/4.42
=0.79×62.41
=49.30°C
(5)混凝土的弹性模量
E(t)=E0(1-e-0.09t)
混凝土的收缩变形值：e(t)= e0)×(1-e-0.01t) × M1×M2×～×M10
M1～M10为各种非标准条件的修正系数。
其中：M1=1.25, M7=0.88, M6=0.93。
M2、M3、M4、M5、M8、 M9、 M10均为1
则e=3.24×10-4×(1-e-0.03)×1.023=0.098×10-4
混凝土3天收缩当量温差为Ty=(-0.19×10-4)/(1.0×10-5)=-1°C
混凝土3天的弹性模量为:
E3=3.25×104´(1-2.718-0.27)=0.77×104N/mm2
混凝土的最大综合温差为：
DT=-10-50.57-1+0=-61.57°C
(6)则混凝土3天时降温收缩应力为：其中1.20为混凝土3天时抗拉强度
s=0.51×0.2×0.77×104×10-5´61.57/0.85=0.73N/mm2<1.20N/mm2
\ K=1.20/0.73=1.64>1.15 其中1.15为混凝土抗裂安全指数
因此，基础底板在养护期间不会出现收缩裂缝。
2.1.3从养护上采取措施
保温养护是大致积混凝土施工的关键环节。保温养护目的主要是降低大致积混凝土浇筑的里外温差值来降低混凝土块体的自约束应力，其次是降低大致积混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受外约束应力时的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。
a:温度控制有两种方法，一种为降温法，另一种为保温法。根据两种方法的施工工艺并结合现场实际情况，本工程底板保温采取保温法进行温度控制。即经过覆盖保温材料进行温度控制。保温材料为再生塑料布和阻燃草袋子。
b:保温材料厚度计算：根据规范要求本工程内外温差控制在25°C内。经计算基础中心最高气温为61.57°C，则混凝土与保温材料接触面处温度。
Tmax=61.57-25=36.57°C
施工时的平均气温 Tb=0°C
阻燃草袋子的传热系数为0.12W/m.k，混凝土导热系数为2.3W/m.k，再生塑料布导热系数为0.05W/m.k
则保温层厚度为：
h =0.5Hl1K(Tmax-Tb)/l2DT
=[0.5×2×0.11×1.5×(36.57-0)]/(2.3×25)
=0.10m
即要求保温层厚度为100mm。
l1：保温材料导热系数 K ：传热系数修正系数K=1.5
Tmax：混凝土与保温材料接触面温度
Tb：施工时室外气温 DT：混凝土控制内外温差
l2：混凝土导热系数 H : 底板厚度
c:根据保温层厚度计算值并根据现场实际情况，本工程底板采用综合蓄热法养护。在混凝土表面覆盖一层塑料布，再覆盖两层阻燃草袋子，在浇筑4h内覆盖。在养护期间，根据要求进行底板混凝土温度测量，并填写好测温记录表。
d:底板侧面采用砖胎膜进行保温养护。
2.2从混凝土施工配合比看原材料的选取
2.2.1根据设计要求和工程实际情况其混凝土施工配合比的思路为：
a:为了避免裂缝，降低水化热，相应减少水泥用量。
b:满足设计C40、S12要求，选择混凝土外加剂种类。
c:利用低水灰比，提高混凝土的密实度。
d:满足现场泵送要求，混凝土坍落度的确定。
e:冬季施工，考虑大致积混凝土水化热大，不采用防冻剂。
2.2.2经我公司中心试验室和混凝土搅拌站多次试验，确定底板混凝土C40、S12配合比，并经业主和监理认可。
底板C40、S12配合比 单位：公斤/m3
水泥
水
砂
石
UEA
RH-8
粉煤灰
344
180
658
1111
43
5.15
64

2.2.3水泥选用邯郸产水化热较低的普通硅酸盐525#水泥，且厂家必须提供水泥出厂合格证。
2.2.4外加剂：在商品混凝土中掺入天津产UEA膨胀剂，经过UEA的微膨胀性，来填扑混凝土中的缝隙，实现混凝土结构的自防水，控制温差裂缝。在混凝土中掺入适量的高效缓凝型减水剂RH-8，可减小新拌混凝土的泌水率，延缓混凝土的凝结和降低温升的目的。在不增加拌合用水量的条件下增大混凝土的坍落度，增加流动性，从而获得良好的可泵性。
2.2.5掺加料：混凝土中掺入一定数量的粉煤灰，由于粉煤灰呈球状起润滑作用，不但能代替部分水泥，还能改进混凝土的工作性、和易性和可泵性，降低混凝土中的水泥水化热量，控制裂缝出现。
2.2.6粗、细骨料：本工程混凝土中尽可能用5～30mm级配的碎卵石，这样能够减少用水量，混凝土的收缩和泌水可随之减少，且砂、石含泥量应分别小于3%和1%。
2.2.7大致积混凝土施工配合比的一个关键是坍落度。坍落度随混凝土的水灰比增大而增大，坍落度大，混凝土强度低，收缩增加；反之亦然。为了满足底板抗裂和便于泵送，混凝土坍落度确定为18～20cm。
2.2.8根据浇筑后的混凝土抗压报告知，7天混凝土强度为设计强度的78%，28天混凝土强度为设计强度的110%，均能满足设计规范要求。
2.3从施工方面采取技术措施
2.3.1底板混凝土的浇筑方式采用踏步式的斜面分层浇筑，循环推进，每层浇筑厚度控制在500mm以内，一次浇筑到顶的浇筑方法，减少混凝土的暴露面积。浇筑时，要在下一层混凝土初凝之前浇捣上一层混凝土，不使上下层之间产生施工缝，并采取二次振捣法，以保持良好接槎，提高混凝土的密实度和减少内部微小裂缝。分层连续浇筑的好处一是便于振捣，易于保证混凝土浇筑质量；二是利用浇筑层面进行散热，从而降低混凝土内部温度，减少内外温差，削减温度应力。详见图2-1。
2.3.2利用地泵、溜槽、塔吊来加快混凝土浇筑速度，并配备足够的震动棒，及时振到，不使混凝土产生冷缝。

2.3.3做好混凝土振捣过程中的泌水处理。泌水使混凝土表面产生大量的浮浆并损坏混凝土各层之间的粘结能力，造成混凝土质量不均匀，容易形成混凝土表面裂缝，影响混凝土的表面质量。因此在两侧模板底部和上部留出预留孔，能及时排除混凝土表面的泌水，这样能够提高混凝土的质量，以减少混凝土表面裂缝。
2.3.4在混凝土浇捣至标高时，要专门安排抹灰工用长刮尺刮平多余浮浆，初凝前用木抹子打平，进行第二次压光，这对控制混凝土表面裂缝的出现很重要。
2.3.5“后浇带和施工缝”的处理
在第I、II段之间留置垂直施工缝，第I、III段之间留置后浇带。后浇带和施工缝留成企口形式，采用木模，详见图2-2。拆除施工缝模板后贴两道BW止水条。在混凝土浇筑前清除松散的石子，以利混凝土的浇筑。

2.3.6降低混凝土浇筑温度
浇筑温度是混凝土内部最高温度的重要组成部分。降低混凝土浇筑温度就相应的降低混凝土内部最高温度，这对减少混凝土内外温差，控制裂缝开展很有好处。本工程要求混凝土搅拌站严格控制混凝土出机和入模温度。要求出机温度为11°C，入模温度为10°C。
2.3.7利用溜槽浇筑混凝土
在第I、II段各搭设了两部溜槽来加快混凝土浇筑速度。经过统计平均每5分钟浇筑一辆混凝土罐车。能够大大加快浇筑速度，减少现场压车现象，避免混凝土坍落度的损失，改进混凝土浇筑质量。但由于利用溜槽浇筑混凝土易产生离析现象，应及时派人进行此处的振捣，易于石子流动，保证混凝土质量。
2.4组织协调准备措施
在各段混凝土施工前，项目经理部组织公司总部有关人员、分包人员开会共同研讨混凝土施工细节，针对有可能出现的问题做了详细讨论说明。项目工程技术部编制了详细的各段混凝土施工技术交底，为混凝土的顺利浇筑作好了充分准备。
2.4.1由于底板混凝土量大，配备40辆混凝土搅拌车、三台地泵和两个溜槽，加快混凝土浇筑速度，确保底板各施工段能一次连续浇筑完毕。
2.4.2为了保证各段混凝土能连续浇筑和防止意外情况的发生，并考虑到一家搅拌站供应能力有限，决定选取两家搅拌站，另外还选取一家作为后备搅拌站，共同完成底板混凝土的浇筑。
2.4.3每次浇筑混凝土时应由多家混凝土搅拌站提供混凝土，须统一配合比、水泥标号、外加剂及掺合料。
2.4.4由于大致积混凝土施工中采取泵送施工，通讯联络对合理组织施工，灵活调度，确保工程质量尤为重要，因此现场设临时指挥调度小组，加强车辆调度、平衡，尽量减少商品混凝土的运输时间和储车场的等待时间，保证混凝土输送车的调度衔接、喂料准确，及时顺利完成底板大致积混凝土施工。

3、分析施工中出现的问题
当第一辆混凝土罐车进场后就意味着一场战斗的开始。经过几次混凝土浇筑来看，出现了一些问题。
3.1混凝土表面出现不均匀裂缝
这种裂缝主要为表面风裂和干缩裂缝，宽度为1mm左右。由于大致积混凝土表面水泥砂浆较厚，若二次压光和保温材料覆盖不及时，将导致混凝土表面急剧的温度变化，而产生较大的降温收缩，此时混凝土表面受到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力，而混凝土早期强度很低产生表面裂缝。此种裂缝只在接近表面较浅的范围内出现，表面层以下结构仍保持完整。
经过剔凿，这种表面裂缝深度都不超过3cm，并未吃透钢筋保护层，对结构不会产生不利影响。剔凿后的裂缝磨素水泥浆进行表面封闭处理。
3.2高低跨处出现裂缝
在底板高低跨中出现沿着钢筋间距分布的裂缝，长度不长。经过分析主要由于高低跨是结构受力薄弱处且当混凝土内力达到抗拉强度而开裂时。此时钢筋的应力很小，不能很好的起到利用钢筋来防止混凝土裂缝出现的目的。因此能够在以后工程中，在高低跨处加设一些细构造钢筋(F6@150)，经过细小钢筋的受力来控制高低跨处的混凝土表面裂缝的出现。
3.3在施工缝处有明显的分层痕迹
当施工缝模板拆除后，有明显的分层痕迹。主要由于混凝土坍落度大，大流动性的混凝土为一个大坡面，在大坡面底由于留置时间过长，二次振到不及时，导致下层混凝土凝固，层与层结合不密实，造成分层痕迹。
3.4第I段某些部位出现冷缝。这主要由于混凝土供应不及时和混凝土初凝时间过短有关。根据第I段出现的情况，我们派专人统计了混凝土罐车的行车时间、浇筑时间。掌握一手资料后及时调整第II、III段混凝土浇筑车辆并适当延长混凝土的初凝时间(10小时以上)，为第II、III段混凝土施工作好了充分准备。

4、温度监测
温度控制是大致积混凝土施工的一个重要环节，是防止温度裂缝的核心。大致积混凝土温度监测目的是为了摸清其水化热的大小在不同深度温度场的变化及其发展规律，掌握体内温升情况，控制内外温差。指定专人分别测出混凝土中心温度、表面温度，混凝土出机和入模温度，室外大气温度。各测温点用镀锌铁皮管子埋设在规定位置及标高处，测温管下端封闭，上露10～15cm。混凝土浇筑后24小时开始测温。

4.1测温点的布置
由于底板每段面积大，厚度深(2m)，坑井多，为了反映它们的温度变化，在整个底板不同部位和深度方向布置了70个测温点。其中第I、II段分别布置24个测温点，埋深分别为1m、0.5m、0.1m；第III、IV段分别布置12、10个测温点，埋深分别为0.4m、0.1m。具体详见图4-1。
4.2测温时间
混凝土温度在开始阶段温升较快，要求在前5天每2小时测温一次，以后每4小时测温一次；大气温度每4小时测温一次，连续测温共16天。
4.3根据实测温度值进行分析
4.3.1以第I段3-1、3-3点，第II段12-1、12-3点实测值来进行分析。详见表2
实测温度值 表2
点号：天数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
3-1中心温度
24
54
56
54
50
48
41
38
38
35
34
33
32
31
30
3-3表面温度
15
36
45
42
39
36
30
28
28
25
24
23
24
22
20
温 差
9
18
11
12
11
12
11
10
10
10
10
10
8
9
10
12-1中心温度
52
52

58
52
47
45
42
40
40
38
35
31
30
30
29
12-3表面温度
36
40
46
38
36
37
33
31
31
28
22
17
16
18
15
温 差
16
12
12
14
11
8
9
9
9
10
13
14
14
12
14

从以上数据表格中能够看出，最高温度为58°C，最大温差为18°C,平均温差为11.2°C。基础各部位混凝土体内温差在养护阶段均低于规范规定的25°C控制范围之内。说明先前计算出来的保护层厚度能够满足要求，并起到很好的保温效果。
4.3.2基础各部位混凝土温升图

基础中心温度曲线图
经过近6000个实测温度数据中得知，结构厚实(2m)，表面覆盖严实，保温性能好，散热面积大，在混凝土浇筑后基本在第3天出现温度峰值，第4天开始逐步降温，降温较快，但第7天以后降温较慢。15天平均降温为1.8°C/天左右，实际最高平均温度为58°C，与计算值误差为6.5%。跟先前计算出来的温度峰值出现时间基本吻合，基本能够反映底板大致积混凝土实际温度变化规律。

5、结论
经过对北京世界金融中心14000m3大致积混凝土施工实践表明，只要严格控制大致积混凝土的水泥用量，选用低水化热的水泥，掺加合适的混合材料和外加剂，优化混凝土配合比，提高混凝土搅拌、运输质量，作好现场协调指挥工作，合理选用浇筑时间，完善浇筑工艺，并加强混凝土浇筑后的保温养护工作，能提高混凝土的抗裂度，对防止和控制大致积混凝土的温度裂缝很有效的。