陜西建工第九建設集團有限公司 榆林 719000
西安榆林商會大廈總建筑面積180 391 m2,由A、B這2 幢塔樓及裙樓組成。A、B座塔樓為現(xiàn)澆混凝土框架+筒體結構,裙樓為現(xiàn)澆混凝土框架結構。裙樓地下2 層,地上4 層,建筑高度23.25 m;A座26 層,建筑高度99.95 m;B座34 層,建筑高度141.75 m,屋頂設有停機坪(圖1)。
本工程設計使用年限50 年,建筑工程等級為特級,是一座集辦公、科研、金融、休閑娛樂為一體的超高層公共建筑。
圖1 正在施工中的西安榆林商會大廈
根據(jù)地下室后澆帶的位置,將本工程地下室施工區(qū)域劃分為A~J共9 個施工區(qū)(圖2),根據(jù)計劃,2011年底必須將地下室基礎筏板混凝土約16 293 m3全部澆筑完畢。截至2011年11月15日,除J、H區(qū)(約1 844 m3)外,其余筏板混凝土已澆筑結束,而此時室外氣溫已降至-15 °C以下。
圖2 西安榆林商會大廈基礎分區(qū)施工
針對上述情況,項目部確定了3 種養(yǎng)護方案并嚴格限定時間要求:
設計一:比較相同部位混凝土養(yǎng)護方法對結果的影響,并對其各種養(yǎng)護措施下的費用、混凝土強度進行對比,選擇最優(yōu)的養(yǎng)護方案;
設計二:對已澆筑完的混凝土表面采取1 層塑料雙層棉被覆蓋,監(jiān)測混凝土表面溫度與大氣溫度的關系,提取實際溫度差值;
設計三:在上述結論基礎上確定本工程11月15日后澆筑的筏板混凝土的養(yǎng)護方案,并埋設電子測溫探頭,分別監(jiān)測大氣溫度、筏板混凝土中心溫度、筏板表面以下250 mm、750 mm及1 500 mm處溫度,驗證在冬歇期的混凝土是否會受凍。
具體方案設計為:
A區(qū)域為自然狀態(tài),B區(qū)域為塑料布1 層,C區(qū)域為棉被1 層,D區(qū)域為棉被2 層,E區(qū)域為塑料布1 層+棉被1 層,F(xiàn)區(qū)域為塑料布2 層+棉被1 層,G區(qū)域為塑料布1 層+棉被2 層,H區(qū)域為塑料布1 層+電熱毯1 層+棉被1 層,J區(qū)域為方木架空+塑料布1 層+棉被1 層。
測溫內(nèi)容為混凝土底面(距混凝土底面上50 mm)、表面(距混凝土表面以下50 mm)、中心溫度和大氣溫度共4 個溫度值[1]。
為防止實體結構混凝土因試驗受損,故對A、B、C、D區(qū)域進行單獨澆筑試驗田,對E、F、G、H、J方案進行實體試驗。
測溫時間控制為:
(a)混凝土澆筑6 h后開始測溫,每4 h監(jiān)測1 次,每次測量4 個溫度值[2];
(b)在澆筑E區(qū)筏板混凝土時進行試驗田方案,實施測溫。
繪制測溫管形態(tài)與布置分別如圖3、圖4所示。
圖3 測溫管示意
圖4 現(xiàn)場測溫點位置布置
筏板混凝土于2011年11月5日15:00進行施工,按照計劃針對不同部位的覆蓋養(yǎng)護措施進行覆蓋,6 h后開始測溫,同時對相應部位用彩條布菜棚式全面覆蓋。每次測溫數(shù)據(jù)達60 個,延續(xù)時間將近2 h,為保證測溫數(shù)據(jù)的真實性,克服室外氣溫低、保證測溫連續(xù)的要求,決定設2 人為1 個測溫小組,一天一輪換[3]。
經(jīng)過連續(xù)7 d的測溫工作,共得超過4 200 個數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)經(jīng)過整理分析,前3 d的溫度記錄如表1所示。
表1 各種覆蓋養(yǎng)護測溫前3 d平均溫度(單位:°C)
匯總各種養(yǎng)護方法前7 d的平均溫度,以便對測溫數(shù)據(jù)進行詳細的對比分析,見表2所示,可以看出采取塑料布1層+棉被2 層的覆蓋養(yǎng)護,無論是上中下溫度均比其他養(yǎng)護措施的溫度要高,效果最好。
表2 各種覆蓋養(yǎng)護測溫前7 d平均溫度(單位:°C)
在表2中,點①采用塑料布1 層+棉被1 層的方法;點②采用塑料布1 層+棉被2 層的方法;點③采用塑料布1 層+電熱毯1 層+棉被1 層的方法;點④采用方木架空+塑料布1 層+棉被1 層的方法;點⑤采用塑料布2 層+棉被1 層的方法。根據(jù)測溫所得的實際數(shù)據(jù)繪制溫度曲線,如圖5~圖7所示。
從表1、2以及圖5~7可以看出:
(a)采取塑料布1 層+棉被2 層的覆蓋養(yǎng)護,無論是上、中、下溫度均比其他養(yǎng)護措施的溫度要高,效果最好;塑料布1 層+棉被1 層的覆蓋養(yǎng)護次之。
(b)混凝土澆筑后第6天,雖然室外氣溫已接近-20°C,但混凝土3 個部位溫度均在10 °C左右。
又由于塑料布1 層+棉被2 層的覆蓋費用最大,塑料布1 層+棉被1 層的覆蓋費用最低,結合測溫效果認為塑料布1 層+棉被1 層的覆蓋效果最經(jīng)濟。
圖5 各點混凝土上部溫度與大氣溫度數(shù)據(jù)對比曲線
圖6 混凝土中部溫度與大氣溫度數(shù)據(jù)對比曲線
圖7 混凝土下部溫度與大氣溫度數(shù)據(jù)對比曲線
對已澆筑完的混凝土表面采取1 層塑料雙層棉被覆蓋,專人測量混凝土表面的溫度與大氣溫度的關系。測溫結果見表3。
表3 7 d內(nèi)每4 h測溫數(shù)據(jù)對比表
可以看出,采取該種措施覆蓋,混凝土表面溫度與室外氣溫相比,平均能提高7 K。因此,采取1 層塑料雙層棉被覆蓋對新澆筑的筏板混凝土進行覆蓋養(yǎng)護,混凝土表面溫度最有保證,但不經(jīng)濟;反而采取塑料布1 層+棉被1 層覆蓋混凝土表面溫度滿足規(guī)范要求,混凝土不會受凍且較經(jīng)濟。該種覆蓋養(yǎng)護方法,一定程度上能提高混凝土的表面溫度。
埋設電子測溫探頭,分別測大氣溫度、筏板混凝土中心溫度、筏板表面以下750 mm處溫度及筏板表面以下深度1 500 mm處溫度,驗證在-15 °C~-24 °C室外氣溫下的混凝土是否會受凍。
采取塑料布1 層+棉被1 層覆蓋養(yǎng)護,在筏板混凝土澆筑前預埋溫度傳感器,同時要求每4 h測溫1 次,測溫歷時冬歇期2 個月。
經(jīng)過2 個月的不間斷測溫,實測數(shù)據(jù)整理后見圖8。
圖8 越冬維護測溫記錄曲線
2012年3月初到現(xiàn)場檢查,混凝土表面無裂縫,經(jīng)現(xiàn)場回彈儀回彈及同條件試塊試壓,強度數(shù)據(jù)評定均合格。
根據(jù)筏板近兩月的測溫數(shù)據(jù)看,室外最低溫度已達-20 °C,但預設各測溫點為正溫,混凝土強度能正常發(fā)展,筏板混凝土在越冬期間不會受凍。
通過對養(yǎng)護方案的預先策劃并嚴格具體實施,用實際數(shù)據(jù)驗證了養(yǎng)護方法的可行性。通過后期的實施,表明3 種設計是能夠保證混凝土實體質(zhì)量,達到了在極端溫度下冬期混凝土不會受凍的目的。該方法為大體量筏板混凝土在冬期施工的質(zhì)量控制提供了有力證明。