大體積鋼筋混凝土筏基施工

2020-12-14 建設工程教育網

　　東一時區位於朝陽區建國路雙會橋南1號，佔地350000m2，總建築面積450000m2.該項目由加拿大BDCL建築設計公司擔綱設計，擁有地標性塔樓、小高層板樓、多層板樓等多種建築形式，自西向東自然形成城市區、過渡區、自然區三個主題區域。目前，由於混凝土結構在建設和使用過程中經常出現不同程度、不同形式的裂縫，而大體積混凝土結構出現裂縫更為普遍。針對結構裂縫在施工中常見且不易控制的問題，本文將結合東一時區1號-6號樓的大體積鋼筋混凝土筏基施工情況，分析了溫度對混凝土裂縫的影響，介紹了大體積鋼筋混凝土結構裂縫控制的施工措施，以期能夠為大家提供一些參考。

　　東一時區1號-6號樓包含兩棟22層的高層樓、兩棟多層框架樓、部分商業裙樓及地下兩層。總建築面積150300m2.該工程的基礎為一整體平板式筏基，長185m，寬95m，基礎埋深12.5m.然而，各個區域基礎的厚度各不相同，裙樓處0.8m，A區、C區主樓1.5m，B區主樓2.5m，再通過寬0.8m、1.2m的後澆帶將整體平板式筏基分成6塊。基礎混凝土強度等級為C30、S8自防水混凝土。周圍外牆的施工縫位於筏板上表面200mm處。全部筏基混凝土澆築量為28000m3，其中B區的混凝土澆築量為17000m3.

　　大體積鋼筋混凝土施工裂縫控制

　　大體積鋼筋混凝土施工的關鍵是控制裂縫的產生，而裂縫控制涉及到施工、設計、環境等多方面因素。首先是控制材料的質量和混凝土配比，而重點是控制施工各階段的溫度。為了驗算由溫差和混凝土收縮所產生的溫度應力，是否超過當時的基礎混凝土的極限抗拉強度，我們進行了防裂的理論計算，以便制定有效防裂措施。假設選取平面尺寸及厚度較大的B2區進行驗算，其短邊長54.78m，厚度2.5m，2.5/54.78=0.048﹤0.2，符合均勻收縮的假定。

　　1.計算絕熱溫升值及各齡期的降溫溫差：

　　Tmax= WQ/CV=335×334720/（993.7×2400）=47℃

　　齡期3d時水化熱最大，其絕熱溫升值：

　　T3=0.65×Tmax =0.65×47=30.6℃

　　各齡期混凝土的降溫溫差如下：

　　T（3-6）=1.41℃；T（6-9）=2.35℃；T（9-12）=4.23℃；

　　T（12-15）=4.7℃；T（15-18）=4.23℃；T（18-21）=2.8℃；

　　T（21-24）=1.9℃；T（24-27）=1.41℃；T（27-30）=0.47℃；

　　2.各齡期混凝土的收縮當量溫差

　　按照：Ty（t）=εy（t）/α

　　εy（t）= εy（1-e-0.01t）。M1.M2.…。Mn

　　計算得：Ty（3-6）=1.35℃；Ty（6-9）=1.31℃；Ty（9-12）=1.37℃；

　　Ty（12-15）=1.26℃；Ty（15-18）=1.28℃；Ty（18-21）=1.18℃；

　　Ty（21-24）=1.15℃；Ty（24-27）=2.31℃；Ty（27-30）=1.10℃；

　　3.各齡期混凝土的綜合溫差

　　由各齡期的降溫溫差和收縮當量溫差相加而得。如：T（3-6）=1.41+1.35=2.76℃

　　4.各齡期混凝土彈性模量

　　按公式E（T）= Ec（1- e-0.09t）計算得：

　　E（3）= 0.26 ×105 （1 - e -0.09t）= 0.0616×105N/mm2

　　E（6）= 0.108×105N/mm2；E（9）= 0.1443×105N/mm2；

　　E（12）= 0.1716×105N/mm2；E（15）= 0.1924×105N/mm2；

　　E（18）= 0.2080×105N/mm2；E（21）= 0.2210×105N/mm2；

　　E（24）= 0.2370×105N/mm2；E（27）= 0.2371×105N/mm2；

　　E（30）= 0.2430×105N/mm2.

　　5.計算最大溫度應力

　　綜上所述，混凝土30d齡期抗拉強度為1. 75N/mm2，抗拉安全係數為1.76/1. 493 = l.172﹥1.15，能夠滿足要求，但富餘量不大，雖然設計中鋼筋布置較密，且配有抗裂筋，但還是應該採取防裂措施。底板混凝土內部的最高溫度為：3d後的實際溫度30.6℃+混凝土入模溫度30℃= 60.6℃；混凝土表面溫度可達到30℃-40℃。基於北京夏季日平均溫度在25℃-28℃，因此這表明混凝土整體澆筑後不會產生表面裂縫。

　　大體積鋼筋混凝土施工措施

　　1.混凝土的配製

　　混凝土選用低熱值的礦渣水泥或普通矽酸鹽425號水泥，用量在356kg/m3以內，摻入10%的粉煤灰，以減少水化熱，增加可泵性。粗骨料要求選用含泥量﹤1%，針片狀顆粒﹤15%的碎石，細骨料為細度模數﹥2.3，含泥量﹤3%的粗中砂，水灰比控制為0.5，坍落度180mm-200mm.另外，按水泥用量的14%摻入UEA膨脹劑，能有效防止龜裂，提高防水性能。摻入0.7%EP-T型緩凝減水劑，對水泥的水化熱有延時、延峰的作用（試驗複試可緩凝18h），大大提高了混凝土結構的抗裂性能。

　　2.主要施工措施

　　（1）鋼筋：在墊層上量出頂層及底層筋的位置，按照量線排放鋼筋，頂層和底層鋼筋架立採用架立柱，架立柱由6φ25二級鋼筋作立筋，φ10@200箍筋綁焊構成，間距1500mm.

　　（2）澆築：由遠到近、自下而上逐層沿混凝土的流淌方向連續澆築，在前一層混凝土初凝之前將後一層混凝土澆灌完畢，並沿混凝土推移方向逐段拆卸泵管。

　　（3）振搗：在出料口布置兩臺振搗棒，解決上部振搗；在流淌坡角處布置兩臺振搗棒，確保混凝土密實。為了防止混凝土集中堆積，應該先振搗出料口處，形成自然流淌坡度；然後全面振搗，振搗時間15s-30s為宜，並以砂漿上浮，石子下沉不出氣泡為止，插捧間距400mm-500mm為宜。

　　（4）表面處理：泵送混凝土表面水泥砂漿較厚，振搗後用長度3m的刮尺刮平、搓壓、整平、檢查標高，待至初凝階段將一種礦物骨料耐磨損地面材料均勻地撒於表面，用磨光機磨光，使耐磨材料與混凝土形成一個整體，成為高緻密性的耐磨地面，滿足地下車庫地面的要求。實踐證明這種地面處理方法，能減少混凝土水分蒸發，防止筏基表面出現沉裂現象，增強抗裂能力，並能在8h內轉入下道工序。

　　（5）養護：耐磨地面處理完後立即灑水，嚴密覆蓋一層塑料布和一層巖棉被，減少內外溫差。

　　（6）接縫施工。一方面由於筏板基礎的頂底中有三層水平鋼筋，支設和拆除側面模板相當困難，因此後澆帶採用小網眼鋼板作為側面模板，同時穿過鋼筋固定，澆築完混凝土後小網眼鋼板也不必取出。小網眼鋼板內貼一層鋼絲窗紗，既減少了漏漿，也增強了豎向抗裂性能。另一方面，外牆施工縫設置兩道止水帶，一道鋼板止水帶置於外牆正中，另一道橡膠止水帶置於外牆外皮處，這樣可有效防止外牆施工縫處滲漏。

　　（7）測溫：因為底板表面係數大，只能在不同部位代表性地布孔測溫，測溫管採用了φ40鋼管，底部焊上底板，用溫度計測溫，測溫時間間隔為前三天2h一次，此後4h一次，要求密切注意觀測混凝土內部溫度變化。測溫時若發現內外溫差﹥25℃，就需要及時加蓋巖棉被。

　　（8）為了控制入模溫度在30℃以下，可採用的方法是：

　　①用巖棉被覆蓋砂石，減少陽光直曬；

　　②泵管上包裹隔熱材料，並灑水降溫；

　　③氣溫超過35℃時，攪拌混凝土並加入冰水。

　　大體積鋼筋混凝土施工體會

　　東一時區1號-6號樓工程基礎施工完成後，經過一冬一夏的觀察均未發現任何裂縫，總結其原因在於：

　　①適度的配筋率是抗裂的基本保證；

　　②加入高效緩凝劑，推遲水化熱峰值的出現，相應地提高該時刻的混凝土抗拉強度；

　　③鋼筋架林柱將頂層和底層的鋼筋連為整體，後澆帶側面設小網眼鋼板和密目鋼板網作為固定模板，對約束混凝土裂縫能起到一定作用；

　　④施工中精心組織、嚴格管理，是大體積混凝土筏基抗裂的組織保證。總之，我們相信通過上述措施，可以有效防止混凝土的溫差裂縫和塑性收縮裂紋，保證大體積鋼筋混凝土筏基的工程質量。

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