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摘要：大体积混凝土结构的截面尺寸较大,易使混凝土产生裂缝。本文从监理角度对某具体工程实例进行分析,介绍了施工中所采取的措施,从裂缝产生的原因入手,在原材料的选用、配合比的设计、浇捣后混凝土的测温养护等方面阐述了大体积混凝土施工技术,以对质量进行控制。
关键词：基础地下室大体积混凝土监理质量控制
Abstract: mass concrete structure section of a larger size, easy to make concrete crack. This article from the perspective of management analysis of instances of a specific project, describes measures taken in construction, starting from causes of crack, in the selection of raw materials and mix design, after the cast concrete temperature of mass concrete construction technology of conservation, and so on, to control the quality.
Key words: basis of supervision quality control for large volume concrete basement
[中图分类号] TU198[文献标识码]A[文章编号]
一、前言
近年来,国内建筑工程中混凝土工程的体积量日渐增大,尤以基础地下室为甚。同时,随着我国建筑技术的发展和城市建设、城市环保的需要,预拌商品混凝土以稳定优异的产品质量,得到了越来越广泛的应用。然而,预拌混凝土除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性要求外, 还应满足现场实际施工的要求。由于预拌混凝土在施工中应满足从预拌站到工地现场的运输和现场泵送浇筑工艺的要求,其需要的坍落度比现场自拌混凝土传统施工工艺大得多, 因而在基础大体积混凝土施工和地下室外墙混凝土施工中, 如何有效防止和控制混凝土变形裂缝的出现和开展,显得非常重要。本文结合泉州深国投商用中心工程的基础地下室混凝土施工实例, 介绍了在施工过程
中,监理方通过对配合比、浇筑、养护等一系列质量控制措施,有效地防止基础大体积混凝土和地下室外墙混凝土出现变形裂缝的体会。
二、工程事例
某工程大楼地上3 层,设1 层地下室。建筑面积428622㎡,框架结构。
1.基础底板大体积混凝土施工
工程采用平板式筏板基础,底板厚900㎜,承台地梁高1800㎜。平面形状近似为矩形,长18412m×宽80.5m,设3 条宽2000㎜后浇带。基础地下室混凝土强度等级才c40,抗渗等级s8,基础底板混凝土约15800m3。由于基础混凝土工程量大,基坑较深(6m),为确保基础结构的整体性和安全性,考虑施工困难,基础底板以后浇带为界分成4 段施工,每段混凝土量4000m3。每段水平向不留施工缝,一次性浇筑;竖向在基础梁以上500㎜处设施工缝。混凝土下料振捣时按“分层、分段、连续不断”地薄层浇筑的原则进行,混凝土浇筑至设计标高后,用长刮尺刮平,清除残余浮浆后用木蟹铁板打光,混凝土收水后用铁板反复压光,压闭混凝土表面毛细孔,提高混凝土防水性能和表面观感。
2.地下室外墙板混凝土施工
地下室外墙墙厚400㎜,总延长米为52914m,混凝土c40,抗渗等级s8。与基础施工相同,以后浇带为界,分段施工。采用钢板止水带止水。
为确保外墙混凝土浇筑的整体性、连贯性,防止出现施工冷缝,在外墙混凝土浇筑前,先将独立柱混凝土预先浇完,以便集中力量进行外墙混凝土的连续浇捣。外墙混凝土浇筑采用2 台混凝土泵车, 其中1 台固定泵停放在基坑北侧,用硬管接入,另一台置于基坑南侧,为汽车移动泵,软管摆布。混凝土浇筑从后浇带开始,按斜面分层法振捣,根据当时的气温和混凝土的初凝时间,每浇筑一段长度,及时调整泵送管,循序循环推进,以避免出现施工冷缝。为避免外墙混凝土收缩裂缝(一般以竖向裂缝的方式出现)的产生,施工时要求在外墙外侧设水平温度钢筋,间距不大于150㎜,且严格控制混凝土的保护层厚度严禁超厚。根据泵送工艺要求, 混凝土坍落度在现场出料时严格控制为12±2㎝,凡超出范围的,一律退场,专人负责此项工作,绝不允许在现场加水。
三、混凝土裂缝产生原因的监理方分析
1.基础大体积混凝土裂缝产生的原因
基础大体积混凝土施工, 由于混凝土内部与表面散热速率不一样,在其表面形成较大的温度梯度,从而引起较大的表面拉应力。同时,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。此种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3 天(升溫阶段)。混凝土降温阶段,由于逐渐降温而产生收缩,再加上混凝土硬化过程中, 由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用,促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束,也会产生很大的拉应力,直至出现收缩裂缝。
2.地下室外墙混凝土裂缝产生的原因
地下室外墙混凝土裂缝主要是收缩裂缝。混凝土降温产生的收缩和硬化时的收缩,受到结构本身和基坑边壁等的约束,产生较大的拉应力,直至出现收缩裂缝。
四、混凝土配合比的选定
1.混凝土配合比
根据上述对大体积混凝土和地下室外墙混凝土产生裂缝的原因,混凝土配合比的选定是至关重要的。监理方和施工方的项目部经与商品混凝土厂家(大众商品混凝土公司)一起反复试配,选定的配合比中水泥：砂：石子：水: 掺合料为1：2.12：3.32：0.55:0.12,另加FDN-1缓凝高效减水剂1.99%,- 微膨胀剂0.23%。
2.原材料的选用
(1)水泥:选用金石凤42.5 普通硅酸盐水泥,出厂后贮存7d 以上,使用前经复试,合格后方能使用。
(2)砂、石料:采用细度模数大于2.4 的中砂,5～25㎜碎石,级配良好。砂、石含泥量均要小于1%。
(3)外加剂:减水剂选用DXH-B 型高效缓凝减水剂；微膨胀剂选用漳州益材粉煤灰开发有限公司生产的UEA-H 高效混凝土膨胀剂。
3.本配合比的特点和作用
本工程中选定的配合比一个最大的特点, 就是水泥用量仅为333kg/m3(一般c40、s8 的混凝土,水泥用量为350～400kg/m3).混凝土最高绝热温升与每m3 混凝土内的水泥用量成线性正比关系.本工程通过降低水泥用量以防止大体积混凝土裂缝的产生选择减少水泥用量而不是选用初凝时间长、水化热低的矿渣水泥,是因为矿渣水泥的析水性比普通硅酸盐水泥强,在浇筑层表面有大量水析出。析出的水聚集在上下两浇筑层的表面,造成混凝土的水灰比改变,形成了一层含水量多的夹层,妨碍两层混凝土粘合,破坏混凝土的整体性,这种混凝土的泌水性与用水量成正比。由于水泥砂浆和粗骨料的粘结强度即界面粘结力大小是决定混凝土强度的主要因素之一。因此选择与水泥适应性好、减水率高的优质外加剂也至关重要。同时,考虑到基础大体积混凝土计划浇筑时间为8月上旬,当时的白天气温仍在27℃以上,尚需使混凝土的初凝时间满足施工要求。掺用FDN-1 型高效缓凝减水剂试配后,混凝土性能就完全满足了设计和施工要求.鉴于市场上UEA 微膨胀剂多而杂,经多方考证,慎重选用漳州益材粉煤灰开发有限公司生产的UEA-H 高效混凝土膨胀剂。
五、混凝土测温和养护的监理要求
1.基础混凝土的测温和养护监理要求
为防止大体积混凝土内外温差超过限值而产生温度裂缝, 监理方要求施工方在混凝土内布置测温点, 掌握基础内部实际温度变化情况,监视温差波动,以指导养护工作。基础浇捣时气温较高, 要求施工方在混凝土表面用木夯紧压整平后,覆盖一层塑料薄膜,两层麻袋布(草袋),并浇水湿润,此后根据温控数据确定覆盖材料的增减。基础承台测温点共布置35 点,大气温度和室内温度各1 个测点, 由于测温点数量不多,便采用了CU50热电阻和余姚温度仪表厂的电子测温仪进行监测。根据经验,大体积混凝土的温差变化在1～72h 内波动最大,因此在这段时间现场监理值班人员不间断测量,测试频率为每2h 一次,测试并记录以下数据:混凝土入模温度；每次测温时间；各测点温度值；各部位保温材料的覆盖和去除时间；浇水养护或恢复保温时间；异常情况如雨、风等发生的时间。测温前确定混凝土内中心温度与表面薄膜下温差达到27℃时,必须采取保温应急措施, 实测温度显示大多数测试点温差值在25℃以下,仅有2 点一度温差值超过29℃,现场采取停止浇水养护和覆盖双层干麻袋后在1h 内即以提高表面温度来降低内外温差。
2.地下室外墙混凝土养护的监理要求
地下室外墙混凝土易出现收缩裂缝, 除在配合比选定上采取积极的预防措施, 我监理方要求施工方在施工中采取外侧加密横向钢筋、严格控制坍落度等措施外,后期的养护也至关重要,并要求采取以
下措施:
2.1长期的带模养护:由于采用木模,故保持模板的完全湿润可以使得混凝土内部拌合水的水化过程中,保持湿润环境,补充水源。浇水养护基本上采取连续循环的方式,浇水面为外墙的内外侧面。
2.2继续养护:模板拆除后,继续对外墙混凝土浇水养护15d。
六、体会
此工程地下室工程完成后, 基础大体积混凝土表面和外墙混凝土表面均无明显裂缝出现, 达到了监理质量控制工作的预期目的,并得出以下几点体会。
1.泵送商品混凝土施工的地下室外墙易出现收缩裂缝,但只要措施得当,还是可以避免或得以控制的。关键在于(a)在保证混凝土强度的前提下,尽可能降低每m3 混凝土的水泥用量。(b)尽可能将墙板的水平钢筋置于混凝土外側, 控制混凝土保护层厚度不得超厚,水平钢筋的间距不大于150㎜。(c)严格控制混凝土坍落度,绝不允许现场加水。(d)建议尽可能延长拆模时间,浇水养护时间应大于600℃小时。
2.基础大体积混凝土施工控制表面温度裂缝的产生,首先应从选定混凝土配合比入手。只要对掺合料、缓凝减水剂等选择合适,通过试配完全可以大大降低每m3 混凝土的水泥用量,降低混凝土的最高绝热温升,从根本上解决升温阶段的裂缝产生。
3.对基础大体积混凝土而言,养护措施极为重要,应根据施工时的气温、测温情况,采取相应的养护方法。布置合理的测温手段是必不可少的,可以为养护提供调整依据。
4.掺加UEA-H 高效微膨胀剂对混凝土能起到补偿收缩作用,可有效地提高混凝土的抗裂缝抗渗能力。
参考文献：
[1]王铁梦,建筑物的裂缝控制[M],上海:上海科技出版社,1987；
[2]叶琳昌、沈义,大体积混凝土施工[M],北京:中国建筑工业出版
社,1987；
[3]王华生、赵慧如主编,混凝土技术禁忌手册[M],北京:机械工业
出版社,2004；
关键词：基础地下室大体积混凝土监理质量控制
Abstract: mass concrete structure section of a larger size, easy to make concrete crack. This article from the perspective of management analysis of instances of a specific project, describes measures taken in construction, starting from causes of crack, in the selection of raw materials and mix design, after the cast concrete temperature of mass concrete construction technology of conservation, and so on, to control the quality.
Key words: basis of supervision quality control for large volume concrete basement
[中图分类号] TU198[文献标识码]A[文章编号]
一、前言
近年来,国内建筑工程中混凝土工程的体积量日渐增大,尤以基础地下室为甚。同时,随着我国建筑技术的发展和城市建设、城市环保的需要,预拌商品混凝土以稳定优异的产品质量,得到了越来越广泛的应用。然而,预拌混凝土除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性要求外, 还应满足现场实际施工的要求。由于预拌混凝土在施工中应满足从预拌站到工地现场的运输和现场泵送浇筑工艺的要求,其需要的坍落度比现场自拌混凝土传统施工工艺大得多, 因而在基础大体积混凝土施工和地下室外墙混凝土施工中, 如何有效防止和控制混凝土变形裂缝的出现和开展,显得非常重要。本文结合泉州深国投商用中心工程的基础地下室混凝土施工实例, 介绍了在施工过程
中,监理方通过对配合比、浇筑、养护等一系列质量控制措施,有效地防止基础大体积混凝土和地下室外墙混凝土出现变形裂缝的体会。
二、工程事例
某工程大楼地上3 层,设1 层地下室。建筑面积428622㎡,框架结构。
1.基础底板大体积混凝土施工
工程采用平板式筏板基础,底板厚900㎜,承台地梁高1800㎜。平面形状近似为矩形,长18412m×宽80.5m,设3 条宽2000㎜后浇带。基础地下室混凝土强度等级才c40,抗渗等级s8,基础底板混凝土约15800m3。由于基础混凝土工程量大,基坑较深(6m),为确保基础结构的整体性和安全性,考虑施工困难,基础底板以后浇带为界分成4 段施工,每段混凝土量4000m3。每段水平向不留施工缝,一次性浇筑;竖向在基础梁以上500㎜处设施工缝。混凝土下料振捣时按“分层、分段、连续不断”地薄层浇筑的原则进行,混凝土浇筑至设计标高后,用长刮尺刮平,清除残余浮浆后用木蟹铁板打光,混凝土收水后用铁板反复压光,压闭混凝土表面毛细孔,提高混凝土防水性能和表面观感。
2.地下室外墙板混凝土施工
地下室外墙墙厚400㎜,总延长米为52914m,混凝土c40,抗渗等级s8。与基础施工相同,以后浇带为界,分段施工。采用钢板止水带止水。
为确保外墙混凝土浇筑的整体性、连贯性,防止出现施工冷缝,在外墙混凝土浇筑前,先将独立柱混凝土预先浇完,以便集中力量进行外墙混凝土的连续浇捣。外墙混凝土浇筑采用2 台混凝土泵车, 其中1 台固定泵停放在基坑北侧,用硬管接入,另一台置于基坑南侧,为汽车移动泵,软管摆布。混凝土浇筑从后浇带开始,按斜面分层法振捣,根据当时的气温和混凝土的初凝时间,每浇筑一段长度,及时调整泵送管,循序循环推进,以避免出现施工冷缝。为避免外墙混凝土收缩裂缝(一般以竖向裂缝的方式出现)的产生,施工时要求在外墙外侧设水平温度钢筋,间距不大于150㎜,且严格控制混凝土的保护层厚度严禁超厚。根据泵送工艺要求, 混凝土坍落度在现场出料时严格控制为12±2㎝,凡超出范围的,一律退场,专人负责此项工作,绝不允许在现场加水。
三、混凝土裂缝产生原因的监理方分析
1.基础大体积混凝土裂缝产生的原因
基础大体积混凝土施工, 由于混凝土内部与表面散热速率不一样,在其表面形成较大的温度梯度,从而引起较大的表面拉应力。同时,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。此种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3 天(升溫阶段)。混凝土降温阶段,由于逐渐降温而产生收缩,再加上混凝土硬化过程中, 由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用,促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束,也会产生很大的拉应力,直至出现收缩裂缝。
2.地下室外墙混凝土裂缝产生的原因
地下室外墙混凝土裂缝主要是收缩裂缝。混凝土降温产生的收缩和硬化时的收缩,受到结构本身和基坑边壁等的约束,产生较大的拉应力,直至出现收缩裂缝。
四、混凝土配合比的选定
1.混凝土配合比
根据上述对大体积混凝土和地下室外墙混凝土产生裂缝的原因,混凝土配合比的选定是至关重要的。监理方和施工方的项目部经与商品混凝土厂家(大众商品混凝土公司)一起反复试配,选定的配合比中水泥：砂：石子：水: 掺合料为1：2.12：3.32：0.55:0.12,另加FDN-1缓凝高效减水剂1.99%,- 微膨胀剂0.23%。
2.原材料的选用
(1)水泥:选用金石凤42.5 普通硅酸盐水泥,出厂后贮存7d 以上,使用前经复试,合格后方能使用。
(2)砂、石料:采用细度模数大于2.4 的中砂,5～25㎜碎石,级配良好。砂、石含泥量均要小于1%。
(3)外加剂:减水剂选用DXH-B 型高效缓凝减水剂；微膨胀剂选用漳州益材粉煤灰开发有限公司生产的UEA-H 高效混凝土膨胀剂。
3.本配合比的特点和作用
本工程中选定的配合比一个最大的特点, 就是水泥用量仅为333kg/m3(一般c40、s8 的混凝土,水泥用量为350～400kg/m3).混凝土最高绝热温升与每m3 混凝土内的水泥用量成线性正比关系.本工程通过降低水泥用量以防止大体积混凝土裂缝的产生选择减少水泥用量而不是选用初凝时间长、水化热低的矿渣水泥,是因为矿渣水泥的析水性比普通硅酸盐水泥强,在浇筑层表面有大量水析出。析出的水聚集在上下两浇筑层的表面,造成混凝土的水灰比改变,形成了一层含水量多的夹层,妨碍两层混凝土粘合,破坏混凝土的整体性,这种混凝土的泌水性与用水量成正比。由于水泥砂浆和粗骨料的粘结强度即界面粘结力大小是决定混凝土强度的主要因素之一。因此选择与水泥适应性好、减水率高的优质外加剂也至关重要。同时,考虑到基础大体积混凝土计划浇筑时间为8月上旬,当时的白天气温仍在27℃以上,尚需使混凝土的初凝时间满足施工要求。掺用FDN-1 型高效缓凝减水剂试配后,混凝土性能就完全满足了设计和施工要求.鉴于市场上UEA 微膨胀剂多而杂,经多方考证,慎重选用漳州益材粉煤灰开发有限公司生产的UEA-H 高效混凝土膨胀剂。
五、混凝土测温和养护的监理要求
1.基础混凝土的测温和养护监理要求
为防止大体积混凝土内外温差超过限值而产生温度裂缝, 监理方要求施工方在混凝土内布置测温点, 掌握基础内部实际温度变化情况,监视温差波动,以指导养护工作。基础浇捣时气温较高, 要求施工方在混凝土表面用木夯紧压整平后,覆盖一层塑料薄膜,两层麻袋布(草袋),并浇水湿润,此后根据温控数据确定覆盖材料的增减。基础承台测温点共布置35 点,大气温度和室内温度各1 个测点, 由于测温点数量不多,便采用了CU50热电阻和余姚温度仪表厂的电子测温仪进行监测。根据经验,大体积混凝土的温差变化在1～72h 内波动最大,因此在这段时间现场监理值班人员不间断测量,测试频率为每2h 一次,测试并记录以下数据:混凝土入模温度；每次测温时间；各测点温度值；各部位保温材料的覆盖和去除时间；浇水养护或恢复保温时间；异常情况如雨、风等发生的时间。测温前确定混凝土内中心温度与表面薄膜下温差达到27℃时,必须采取保温应急措施, 实测温度显示大多数测试点温差值在25℃以下,仅有2 点一度温差值超过29℃,现场采取停止浇水养护和覆盖双层干麻袋后在1h 内即以提高表面温度来降低内外温差。
2.地下室外墙混凝土养护的监理要求
地下室外墙混凝土易出现收缩裂缝, 除在配合比选定上采取积极的预防措施, 我监理方要求施工方在施工中采取外侧加密横向钢筋、严格控制坍落度等措施外,后期的养护也至关重要,并要求采取以
下措施:
2.1长期的带模养护:由于采用木模,故保持模板的完全湿润可以使得混凝土内部拌合水的水化过程中,保持湿润环境,补充水源。浇水养护基本上采取连续循环的方式,浇水面为外墙的内外侧面。
2.2继续养护:模板拆除后,继续对外墙混凝土浇水养护15d。
六、体会
此工程地下室工程完成后, 基础大体积混凝土表面和外墙混凝土表面均无明显裂缝出现, 达到了监理质量控制工作的预期目的,并得出以下几点体会。
1.泵送商品混凝土施工的地下室外墙易出现收缩裂缝,但只要措施得当,还是可以避免或得以控制的。关键在于(a)在保证混凝土强度的前提下,尽可能降低每m3 混凝土的水泥用量。(b)尽可能将墙板的水平钢筋置于混凝土外側, 控制混凝土保护层厚度不得超厚,水平钢筋的间距不大于150㎜。(c)严格控制混凝土坍落度,绝不允许现场加水。(d)建议尽可能延长拆模时间,浇水养护时间应大于600℃小时。
2.基础大体积混凝土施工控制表面温度裂缝的产生,首先应从选定混凝土配合比入手。只要对掺合料、缓凝减水剂等选择合适,通过试配完全可以大大降低每m3 混凝土的水泥用量,降低混凝土的最高绝热温升,从根本上解决升温阶段的裂缝产生。
3.对基础大体积混凝土而言,养护措施极为重要,应根据施工时的气温、测温情况,采取相应的养护方法。布置合理的测温手段是必不可少的,可以为养护提供调整依据。
4.掺加UEA-H 高效微膨胀剂对混凝土能起到补偿收缩作用,可有效地提高混凝土的抗裂缝抗渗能力。
参考文献：
[1]王铁梦,建筑物的裂缝控制[M],上海:上海科技出版社,1987；
[2]叶琳昌、沈义,大体积混凝土施工[M],北京:中国建筑工业出版
社,1987；
[3]王华生、赵慧如主编,混凝土技术禁忌手册[M],北京:机械工业
出版社,2004；