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无降温措施高层建筑大体积混凝土承台浇筑控制方案

2024-09-10 56 上传者：管理员

摘要：实际工程应用中，在18.499m×14.064m×4.8m高层建筑的大尺寸筏板承台结构中，施工设计未加入循环水管道降温、温度监测和其他手段的条件下，包括混凝土材料选用、配合比设计、运输路线设计、浇筑方案和养护措施的选择。运用了材料控温、大掺合料、长缓凝、低水灰比、挑选施工时间段、分层浇筑等等技术手段，对大体积混凝土筏板承台结构的水化热、收缩应力、裂缝进行有效的控制，在良好的保湿保温措施下，降低混凝土温度应力产生裂缝的风险，成功应用于大体积筏板承台混凝土现场浇筑，最终浇筑完成7d后无裂缝，无明显外观质量问题的工程案例。

关键词：
内应力
大体积筏板混凝土
水化热
补偿收缩混凝土
裂缝
长缓凝
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随着我国经济的高速发展，高层建筑犹如雨后春笋般平地而起，小城市里多半还是小设计、小施工单位，他们对于结构安全、施工安全无不重视，对有关工程材料的相关特性了解较少，主要以经验为主，其中大体积混凝土、超长剪力墙结构最容易被轻视，导致出现质量问题。大多数大体积混凝土在施工早期会出现裂缝，裂缝的发生对结构耐久性、安全性和正常使用非常不利。本工程混凝土浇筑方案设计未考虑大体积混凝土水化热的影响，未进行通管降温设计和加入温度监测方案，又恰逢雨季基坑支护压力太大必须尽快施工，遂进行整个浇筑方案的设计，参考并结合了相近工程汪建群等[1]温度场的实测数据、配合比的优化及赵子强等[2]配合比设计，其中的模拟试验跟现场结构承台相仿，有很强的参考作用。

1、浇筑设计方案难点

本工程采用天然基础，场地土类型为坚硬土，A1综合楼设计标高98.99m，承台尺寸18.499m×14.064m×4.8m，主承台最大厚度4.8m且采用C40强度等级混凝土，抗渗等级P8,添加内掺水泥用量8%AUA膨胀剂。筏板面积2969.025m2，厚度350mm,C30强度等级混凝土抗渗等级P8,添加内掺水泥用量8%AUA膨胀剂，设计一次性浇筑混凝土不留施工缝。

最大难点在于主承台一次浇筑成型，而且混凝土强度等级较高，还掺入8%膨胀剂，且施工方案设计中未考虑对大体积承台的水化放热进行降温的措施。

2、材料优选及配合比设计

2.1材料优选

水泥选用水化热较低的P·O42.5R普通硅酸盐，由于行业淡季水泥库存时间较长温度大大降低，到站时表面温度42.3℃，水泥物理性能指标如表1所示；S95的矿粉物理力学性能指标如表2所示；粉煤灰是国能粤电台山电厂出品二级灰，28d活性指数77.8%含有较多的玻璃微珠，需水量比仅仅是94%，粉煤灰物理力学性能指标如表3所示；低含泥和洗水降温是骨料选用的基本原则，细骨料制砂细度模数2.9，通过洗水处理含粉量1.5%，到站时表面温度23.5℃；粗骨料为本市产5～31.5mm连续级配的碎石，要求厂家出厂时做洗水处理，到站时表面温度23.1℃；外加剂的方案经与厂家技术部沟通后一致认为是长缓凝加部分水化热抑制剂。

2.2配合比设计

配合比设计前与项目甲方、监理、设计、施工座谈后达成一致意见，对于大体积承台结构混凝土，验收龄期可以延长至56d后，并且承诺浇筑完成后保温保湿养护不低于7d。

在满足抗压强度要求的基础上，配合比应尽量降低水化放热，主要包括普通硅酸盐水泥、二级带玻璃珠粉煤灰、低含泥量且洗水的骨料、长缓凝加水化抑制外加剂，特别是粉煤灰需水量少降低了水胶比，有利于减少硬化后混凝土的塑性收缩。C40P8大承台混凝土配合比如表4所示,测试了不同掺量粉煤灰的配合比状态和物理性能指标。

表1阳春P·O 42.5R水泥物理力学性能

表2阳江众鑫矿粉物理力学性能

表4 C40P8大体积混凝土配合比

由于矿物掺合料的水化贡献期比较滞后，所以将混凝土强度以28d和56d龄期综合作为强度评定标准。C40P8承台混凝土物理性能和力学性能测试结果如表5所示。

表5 C40P8承台混凝土配合比物理性能和力学性能

在配合比中随着粉煤灰的不同掺量，混凝土拌合物物理性能和力学性能都发生不同的变化，张文博等[3]“大体积粉煤灰混凝土水化热分析研究”指出粉煤灰基本不参与大体积粉煤灰混凝土早期水化热，适当掺加粉煤灰可以有效降低水化热，减小温度应力，提高混凝土抗裂性能，黄宾等人[4]“基于水化热调控的大体积混凝土裂缝控制技术在某水利工程中的应用”证实水化热抑制剂主要作用不仅在于降低混凝土温峰值,还使混凝土在升温、降温过程中的温度梯度相对平缓,降低温差收缩应力,减少温度收缩裂缝出现的几率。

综上所述，在综合混凝土抗压强度、提高粉煤灰掺量减少温度应力、利用矿粉活性降低单方混凝土水泥用量的权衡下，选用了SP02配合比作为最终的浇筑混凝土配合比。

表3国能粤电台山粉煤灰物理力学性能

经计算，选用SP02配合比混凝土的绝热温升为44.0℃，计算公式如下：

混凝土的最终绝热温升：

其中：

W——每立方米混凝土中水泥用量，kg/m3;

Q——每公斤水泥水化热量，kJ/kg;

c——混凝土的比热，J/kg·K;

ρ——混凝土的密度，kg/m3。

3、生产过程管理

混凝土公司生产管理过程主要是围绕出站混凝土的温度进行控制，包括控制入场材料温度、生产用水的温度、生产机器棚内温度，其中最关键的是粉料的入场温度。由于粉料需要进行粉磨处理，特别是水泥的二磨一烧，出厂温度必然比较高，在选定的材料供应商中要求提供库存时间稍长、温度较低的产品。约定水泥到站温度≤45℃，粉煤灰和矿粉到站温度≤30℃，材料到场实行严格的检验措施，严禁超出范围内的材料入库，对胶凝材料每车进场除了常规要求，还进行温度检验。生产用水温度控制方面提前一天利用冰块对水池储备用水进行降温，满足控制值≤20℃，目的是实现最终混凝土出站温度≤25℃。

4、议定浇筑方案

浇筑前与施工单位就浇筑方案进行讨论，由于承台厚度最大尺寸4.8m，为减少混凝土自收缩、控制水化放热使温度应力降低，落实了混凝土浇筑时的塌落度控制在(160±20)范围内，兼顾施工速度的同时尽量压缩水胶比，偏下限的塌落度再配合上限的施工振动频率，使得混凝土拥有更好的致密性，浇筑分层厚度500mm，沿着长边方向从一边往另一边施工，控制层间间隔2小时。

大气温度、湿度不仅对生产及运输混凝土带来更多挑战，也给施工现场分层浇筑制造麻烦，不利于层间混凝土的接槎，恰逢施工项目所在地区进入雨季，议定后挑选阴小雨天气温22℃～28℃浇筑。

5、确定大体积混凝土的养护方案

不同于普通混凝土的养护，大体积混凝土一大特征是水化热高温度应力大，古铮等[5]研究表明，在竖直方向上，大体积混凝土水化热最高温度出现于距底层向上约2,000mm处。这是因为该处散热方式较少，热量不易散发，温度积累高；在无外界因素影响的情况下，各底层降温速率低于中心层降温速率，中心层降温速率低于顶层降温速率。本工程大体积混凝土承台结合实际采取里面一层土工布保湿，外面一层塑料薄膜保温锁水的养护方案，并且持续7d不间断，实测土工布水分温度达45.5℃，与计算中心绝热温升值差值≤25℃，与大气温度差≤20℃，符合大体积混凝土温度控制要点，养护7d后外表面成型质量好，肉眼未见裂缝及其他质量问题。

6、结论

大体积混凝土的绝热温升控制，需从配合比组成原材料入手，结合配合比设计，实现入模时混凝土的温度≤25℃，能有效降低最终的绝热温升。施工过程中必须严格执行方案的控制要点，尤其是分层厚度和振动的充分性，更好的致密性是抵抗自收缩和温度应力非常有力的物理措施。养护方案必须围绕大体积混凝土的表里温差≤25℃、表面与大气温差≤20℃进行布控，温差控制是重点。

参考文献:

[1]汪建群,魏桂亮,刘杰,等.跨海大桥大体积混凝土承台水化热实测与分析[J].桥梁建设,2020,50(03):25-31.

[2]赵子强,罗作球,苑启涛,等.C50超大体积筏板混凝土试验研究[J].新型建筑材料,2014,41(09):15-18+33.

[3]张文博,赵双权,毛明杰,等.大体积粉煤灰混凝土水化热分析研究[J].混凝土,2018(09):157-160.

[4]黄宾,李新新,刘燕,等.基于水化热调控的大体积混凝土裂缝控制技术在某水利工程中的应用[J].施工技术,2019,48(15):70-73.

[5]古铮,李盛,刘亚朋,等.超高层筏板基础大体积混凝土温度场分布现场试验研究[J].材料导报,2018,32(S2):446-451.

[6]曹丰泽,高玉亭,张慧杰,等.MgO膨胀剂在大体积混凝土结构中的抗裂效果研究[J].混凝土与水泥制品,2021(08):24-27.

文章来源:吴永冲,张钰带.无降温措施高层建筑大体积混凝土承台浇筑控制方案[J].广东建材,2024,40(09):114-116.