丘政盛

摘 要:近年來,國內(nèi)建筑工程中混凝土工程的體量日漸增大,尤以基礎(chǔ)地下室為甚。同時,隨著我國建筑技術(shù)的發(fā)展和城市建設(shè)、城市環(huán)保的需要,預(yù)拌商品混凝土以其集約化的生產(chǎn)方式,穩(wěn)定優(yōu)異的產(chǎn)品質(zhì)量,得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:基礎(chǔ);地下室;混凝土

1 前言

預(yù)拌混凝土除了必須滿足強(qiáng)度、剛度、整體性和耐久性要求外,還應(yīng)滿足現(xiàn)場實際施工的要求。由于預(yù)拌混凝土在施工中應(yīng)滿足從預(yù)拌站到工地現(xiàn)場的運(yùn)輸和現(xiàn)場泵送澆筑工藝的要求,其需要的坍落度比現(xiàn)場自拌混凝土傳統(tǒng)施工工藝大得多,因而在基礎(chǔ)大體積混凝土施工和地下室外墻混凝土施工中,如何有效防止和控制混凝土變形裂縫的出現(xiàn)和開展,顯得非常重要。

2 工程實例

某建筑工程周邊原有建筑密集,場地狹小。主樓地上15層,裙房地上4層,均設(shè)2層地下室。建筑面積26570m2,框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

2.1 基礎(chǔ)底板大體積混凝土施工

工程采用上翻式承臺、地梁的筏板基礎(chǔ),底板厚900mm,承臺地梁高1800mm。平面形狀近似為矩形,長54m×寬33m,主樓與裙房間設(shè)一條寬800mm后澆帶?；A(chǔ)地下室混凝土強(qiáng)度等級C 40,抗?jié)B等級S8,基礎(chǔ)底板混凝土約3000m3。

由于基礎(chǔ)混凝土工程量大,基坑較深,為確保基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體性和安全性,考慮施工搭接和市區(qū)施工的困難,基礎(chǔ)底板以后澆帶為界分成A、B兩段施工:A段為后澆帶以西的裙房部分,混凝土量540m3;B段為后澆帶以東的主樓部分,混凝土量1500m3。每段水平向不留施工縫,一次性澆筑;豎向在基礎(chǔ)上翻梁以上500mm處設(shè)施工縫。

混凝土下料振搗時按“分層、分段、連續(xù)不斷地薄層澆筑”的原則進(jìn)行,由于基礎(chǔ)為上翻式地梁,因此底板部分先澆筑并注意振搗密實,上翻梁部分在底板部分澆搗后2h再行澆筑,使底板混凝土有一定的沉落時間,混凝土澆筑至設(shè)計標(biāo)高后,用長刮尺刮平,清除殘余浮漿后用木蟹鐵板打光,混凝土收水后用鐵板反復(fù)壓光,壓閉混凝土表面毛細(xì)孔,提高混凝土防水性能和表面觀感。

2.2 地下室外墻板混凝土施工

地下室外墻墻厚500mm,總延長米為200m,混凝土C40,抗?jié)B等級S8。與基礎(chǔ)施工相同,以后澆帶為界,分成A、B兩段施工。由于設(shè)2層地下室,豎向共設(shè)4條施工縫,采用鋼板止水帶止水。為確保外墻混凝土澆筑的整體性、連貫性,防止出現(xiàn)施工冷縫,在外墻混凝土澆筑前,先將獨立柱和內(nèi)墻板混凝土預(yù)先澆完,以便集中力量進(jìn)行外墻混凝土的連續(xù)澆搗。外墻混凝土澆筑采用2臺混凝土泵車,其中1臺固定泵停放在基坑北側(cè),用硬管接入,另一臺置于基坑南側(cè),為汽車移動泵,軟管擺布?；炷翝仓暮鬂矌ч_始,按斜面分層法振搗,根據(jù)當(dāng)時的氣溫和混凝土的初凝時間,每澆筑一段長度,及時調(diào)整泵送管,循序循環(huán)推進(jìn),以避免出現(xiàn)施工冷縫。為避免外墻混凝土收縮裂縫(一般以豎向裂縫的方式出現(xiàn))的產(chǎn)生,施工時要求在外墻外側(cè)設(shè)水平溫度鋼筋,間距不大于150mm,且嚴(yán)格控制混凝土的保護(hù)層厚度嚴(yán)禁超厚。根據(jù)泵送工藝要求,混凝土坍落度在現(xiàn)場出料時嚴(yán)格控制為12±2cm,凡超出范圍的,一律退場,專人負(fù)責(zé)此項工作,絕不允許在現(xiàn)場加水。

3 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

3.1 基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

基礎(chǔ)大體積混凝土施工,由于混凝土內(nèi)部與表面散熱速率不一樣,在其表面形成較大的溫度梯度,從而引起較大的表面拉應(yīng)力。同時,此時混凝土的齡期很短,抗拉強(qiáng)度很低,溫差產(chǎn)生的表面拉應(yīng)力,超過此時的混凝土極限抗拉強(qiáng)度,就會在混凝土表面產(chǎn)生表面裂縫。此種裂縫一般產(chǎn)生在混凝土澆筑后的第3天(升溫階段)?；炷两禍仉A段,由于逐漸降溫而產(chǎn)生收縮,再加上混凝土硬化過程中,由于混凝土內(nèi)部拌合水的水化和蒸發(fā)以及膠質(zhì)體的膠凝等作用,促使混凝土硬化時收縮。這兩種收縮由于受到基底或結(jié)構(gòu)本身的約束,也會產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力,直至出現(xiàn)收縮裂縫。

3.2 地下室外墻混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

地下室外墻混凝土裂縫主要是收縮裂縫?；炷两禍禺a(chǎn)生的收縮和硬化時的收縮,受到結(jié)構(gòu)本身和基坑邊壁等的約束,產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,直至出現(xiàn)收縮裂縫。

4 混凝土配合比的選定

4.1 混凝土配合比

根據(jù)上述對大體積混凝土和地下室外墻混凝土產(chǎn)生裂縫的原因,混凝土配合比的選定是至關(guān)重要的。經(jīng)與商品混

凝土廠家(華威商品混凝土公司)一起反復(fù)試配,選定的配合比中水泥∶黃砂∶石子∶水為1∶3.52∶4.86∶0.44,另DXH-B外加劑1.8%,UEA-H微膨脹劑0.23%,CF礦粉0.54%。

4.2 原材料的選用

水泥:選用錢潮水泥廠#525普通硅酸鹽水泥,出廠后貯存7d以上,使用前經(jīng)復(fù)試 ,合格后方能使用。

砂、石料:采用細(xì)度模數(shù)大于2.4的中砂,5～25mm碎石,級配良好。砂、石含泥量均要小于1%。

摻合料:選用上海寶鋼礦渣磨細(xì)的高性能磨細(xì)礦粉,比表面積400m2以上。

外加劑:減水劑選用DXH-B型高效緩凝減水劑;微膨脹劑選用北京中巖特種工程材料公司生產(chǎn)的UEA-H高效混凝土膨脹劑。

4.3 本配合比的特點和作用

本工程中選定的配合比一個最大的特點,就是水泥用量僅為220kg/m3(一般C40、S8的混 凝土,水泥用量為350～400kg/m3)?；炷磷罡呓^熱溫升Tmax與每m3混凝土內(nèi)的水泥用量成線性正比關(guān)系。本工程通過降低水泥用量以防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生,在保證混凝土強(qiáng)度的前提下,通過摻加高性能磨細(xì)礦粉,取代部分水泥以減少水泥用量。磨細(xì)礦粉的摻量為膠凝材料用量的34%。

選擇減少水泥用量而不是選用初凝時間長、水化熱低的礦渣水泥,是因為礦渣水泥的析水性比普通硅酸鹽水泥強(qiáng),在澆筑層表面有大量水析出。析出的水聚集在上下兩澆筑層的表面,造成混凝土的水灰比改變,形成了一層含水量多的夾層,妨礙兩層混凝土粘合,破壞混凝土的整體性,這種混凝土的泌水性與用水量成正比。

由于水泥砂漿和粗骨料的粘結(jié)強(qiáng)度即界面粘結(jié)力大小是決定混凝土強(qiáng)度的主要因素之一。因此選擇與水泥適應(yīng)性好、減水率高的優(yōu)質(zhì)外加劑也至關(guān)重要。同時,考慮到基礎(chǔ)大體積混凝土計劃澆筑時間為10月上旬,當(dāng)時的白天氣溫仍在27℃以上,尚需使混凝土的初凝時間滿足施工要求。摻用DXH-B型高效緩凝減水劑試配后,混凝土性能就完全滿足了設(shè)計和施工要求。

5 混凝土的測溫和養(yǎng)護(hù)

5.1 基礎(chǔ)混凝土的測溫和養(yǎng)護(hù)

為防止大體積混凝土內(nèi)外溫差超過限值而產(chǎn)生溫度裂縫,在混凝土內(nèi)布置測溫點,掌握基礎(chǔ)內(nèi)部實際溫度變化情況,監(jiān)視溫差波動,以指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)工作。

基礎(chǔ)澆搗時氣溫較高,在混凝土表面用木夯緊壓整平后,覆蓋一層塑料薄膜,兩層麻袋布(草袋),并澆水濕潤,此后根據(jù)溫控數(shù)據(jù)確定覆蓋材料的增減。

基礎(chǔ)承臺測溫點共布置27點,另有薄膜下溫度測點2個,大氣溫度和室內(nèi)溫度各1個測點,由于測溫點數(shù)量不多,因此采用了CU50熱電阻和余姚溫度儀表廠的電子測溫儀進(jìn)行監(jiān)測。

根據(jù)經(jīng)驗,大體積混凝土的溫差變化在1～72h內(nèi)波動最大,因此在這段時間現(xiàn)場值班不間斷測量,測試頻率為每2h一次,測試時要求記錄以下數(shù)據(jù):①混凝土入模溫度;②每次測溫時間,各測點溫度值;③各部位保溫材料的覆蓋和去除時間;④澆水養(yǎng)護(hù)或恢復(fù)保溫時間;⑤異常情況如雨、風(fēng)等發(fā)生的時間。

測溫前確定混凝土內(nèi)中心溫度與表面薄膜下溫差達(dá)到27℃時,必須采取保溫應(yīng)急措施,實測 溫度顯示大多數(shù)測試點溫差值在25℃以下,僅有2點一度溫差值超過29℃,現(xiàn)場采取停止?jié)?水養(yǎng)護(hù)和覆蓋雙層干麻袋后在1h內(nèi)即以提高表面溫度來降低內(nèi)外溫差。

5.2 地下室外墻混凝土的養(yǎng)護(hù)

地下室外墻混凝土易出現(xiàn)收縮裂縫,除在配合比選定上采取積極的預(yù)防措施,在施工中采取外側(cè)加密橫向鋼筋、嚴(yán)格控制坍落度等措施外,后期的養(yǎng)護(hù)也至關(guān)重要。本工程采取以下措施:長期的帶模養(yǎng)護(hù):由于采用木模,故保持模板的完全濕潤可以使得混凝土內(nèi)部拌合水的水化過程中,保持濕潤環(huán)境,補(bǔ)充水源。澆水養(yǎng)護(hù)基本上采取連續(xù)循環(huán)的方式,澆水面為外墻的內(nèi)外側(cè)面。在混凝土獲得一定強(qiáng)度后,松開對銷螺栓,使得模板與混凝土界面可以蓄水,帶模養(yǎng)護(hù),規(guī)定20d拆模。