浅谈大体积混凝土的施工方法和措施2009.7.22施工员年审

浅谈大体积混凝土的施工方法和措施摘要：本工程为攀成钢炼钢总厂新建五机五流设备基础：主要包括大包回转台、连铸机等设备基础。关键词：大包回转台砼浇筑混凝土1概述本工程为攀成钢炼钢总厂新建五机五流设备基础：主要包括大包回转台、连铸机等设备基础。包括三个部分，即：大包回转台、拉矫机基础；出坯辊道基础和拉矫切割机操作室及冷床基础。大包回转台基础部分：大包回转台基础，其大包回转台中心线距厂房柱基D列1215mm距17线9000mm处，基础长为18000mm宽：12800mm，基础埋深为4500mm，大包台高为13750mm。大包回转台、拉矫机、部分连铸机基础总长：41568mm，其中大包回转台基础混凝土为约为972m3，位于DF跨，16-17线之间。属于大体积混凝土。本工程的特点是：时间紧、任务重，施工中必然交叉作业多，即有地面上的厂房结构吊装，又有地下和地面上设备基础施工，点多、面广、同时等待开挖的设备基础场地位置原地下的旧基础等障碍的较多，给施工带来一定难度。本工程的大包回转台部分属大体积混凝土浇筑，底板最厚处约5m左右，长18m，宽12.8m。面积较大，为避免浇砼时，温差及砼水化热影响致使砼表面出现开裂和贯穿基础底部的裂缝，必须采取可靠措施，方能达到设计要求；混凝土浇筑质量要求高，整个大包回转台的基础必须一次浇筑完毕至地面，才能设置施工缝，因此给施工带来一定困难。左右边的30吨和60吨转炉厂房都在生产，综上所述：由于采取了各种切实可行的施工技术措施和质量措施保证了五机五流设备基础混凝土工程的施工质量。下面主要介绍大包回转台基础大体积混凝土的浇筑方法和质量控制措施。本工程位于青白江攀成钢炼钢厂60吨转炉西端和30吨转炉东端之间。2浇筑大包回转台基础底板混凝土时水化热的处理方法及措施2.1对混凝土的材料的要求在试配混凝土的配合比时，尽量选用水化热低和安定性好的低水化热的水泥，如：矿渣水泥，并在满足设计强要求的前提下，尽可能减少水泥用量，以减少水泥的水化热。如在混凝土中掺加粉煤灰混合料，但必须经实验确定。控制好石子、砂子的含泥量不超过1%和2%。2.2基础底面及底面标高过度的地方由于基础底板的水化热比较高，砼收缩变形量较大，且受地基土的影响，砼不能自由收缩，将会使基础内部应力变得较为复杂，为使砼收缩变形有一定的空间，在基础垫层与底板之间先铺设一层油毡卷材，将基础与地隔开，（油毡铺设主要在大包回转台部分）并在底面标高过度的地方用40mm厚泡膜将砼基础与垫层隔开，使基础能自由收缩，降低由于土的摩擦使基础内部有害应力的增加。2.3采取斜面分层浇筑方案及方法设备基础砼的浇筑顺序应满足水平分层接缝时间的要求。根据本工程的实际情况，采用斜面分层浇筑法，系顺长边方向，由一端向另一端作斜坡或分成多层阶梯单向推进一次到顶，每层300～400mm，坡度1：7～1：6，但不陡于1：3，振捣时插入式振动器振捣方向须与推进方向相反，沿斜面自下而上进行，逐渐上移，每一振点的振捣延续时间为15～30秒。振捣间距不宜大于作用半径的1.5倍。振捣上一层砼时，振动器应插入下层砼5cm，以保证各层之间的连接。表面泌水由设立的排水口或积水坑抽出。对已浇好的砼，在砼初凝之前，进行二次振捣，能够提高砼的密实度和强度，同时要进行拍打振实，去除浮浆，实行二次抹面，以减小表面收缩裂缝，保证浇筑的混凝土没有冷缝产生。在满足水平分层的时间要求的情况下，尽量降低混凝土的浇灌速度延长混凝土浇灌时间。控制混凝土浇筑过程中总的温差和浇筑速度，以防止基底裂缝。2.4混凝土的测温作好测温工作，控制砼的内部温度与表面温度以及表面温度与环境温度之差不超过250C为准，以防止混凝土表面的裂缝。2.4.1测温方法本工程底板混凝土由于一次浇筑较大，水化热温度测定采用工业用100oC水银温度计，在砼中预先埋设Φ50架管，深比测点深5～10mm，下端封闭，测温时，内部适当灌水，为防止在读数过程中液面下降过快读数不准，可把玻璃管温度计下部放入下端封口内装液体的金属管中，读数时将金属管随温度计一起提出。2.4.2测温时间在砼浇筑完毕升温阶段，开始3～5d，每隔2h测温一次，一直到升温趋于平稳后；降温阶段，每4h测温一次，到确定温度控制正常，养护措施不必调整时，可改为每8h测温一次。测砼内部温度的同时测外部气温。根据编号顺序，记录所测温度数据，待到砼内部最高温度与大气温度之差小于25oC时，可考虑撤出养护措施，测温工作随之结束。在测温过程中当发现温差接近25oC时应及时加强保温，采取增加一层草袋，以防止砼产生应力造成裂缝。配备专职测温人员，按两班考虑，对测温人员要进行培训和技术交底，测温人员要认真按时按孔测温，不得遗漏或弄虚作假，测温记录要填写清楚、整洁，换班时要进行交底。砼浇筑完毕后，应在12小时内加以覆盖，矿渣水泥拌制的砼养护不得少于12天。普通硅酸盐水泥拌制的砼不得少于14天。由于混凝土的垂直面养护困难，混凝土浇筑完毕后，10天内不拆除模板，保持混凝土内部的水分不至于散失过快。经温度测试混凝土内部的温度完全降下来后，方可拆除竖直的钢模板。严格按国家有关大体积混凝土的浇灌要求进行温度的测试布控。2.5双控应力计算根据本工程实际情况，在施工前后进行双控应力计算，即在砼浇筑前，按施工条件和拟采用的控制裂缝的措施，计算出可能产生的最大降温收缩应力，使应力控制在允许的安全范围内。在砼浇筑后，根据实测温度和温度升降曲线，计算每阶段降温时，砼的累计拉应力，当累计拉应力大于该期龄的砼抗拉极限强度时，应采取保温养护措施增加保温层厚度，控制内外温差在允许的范围内，使之缓慢降温，提高混凝土的弹性模量，充分发挥徐变特性，使之应力小于该期龄砼的允许抗拉强度，以控制裂缝的产生。施工前砼裂缝控制计算：砼用32.5矿渣水泥，砼等级为C20，水泥用量275kg/m3，根据当时气温情况，取平均气温19oC，室温20oC，相对环境湿度80％，C20砼，ft＝1.1N/mm22.5.1砼的水化热绝热温升值T(t)＝C×Q×（1－e-mt）/（c×ρ）式中：T(t)－混凝土浇筑完后t段时间，砼的绝热温升值（oC）C－每m3混凝土的水泥用量（kg/m3），取275kg/m3Q－每公斤水泥28天的累计水化热，取335kJ/kgc－混凝土比热0.96（kJ/kgK）ρ－混凝土容重2400kg/m3m－常数，与水泥品种、浇筑时间温度有关，取0.362e－常数，e=2.718t－混凝土龄期（天）Tmax=275×335/（0.96×2400）＝39.98oCT（3）＝275×335×（1－2.718-0.362×3）/（0.96×2400）＝26.49oCT（5）=275×335×（1－2.718-0.362×5）/（0.96×2400）＝33.44oC2.5.2各龄期混凝土收缩变形值：εy(t)＝ε0y（1－e-0.01t）×M1×M2×M3×…×MN式中：ε0y－标准状态下最终收缩值，取3.24×10-4Mj－修正系数，见《建筑施工计算手册》。M1=1.25、M2=M3=M5=M8=M9=1；M6=1.09（3天）、M6=1.04（5天）、M6=0.93（28天）M7=0.7、M4＝1.42、M10＝0.61εy（3）＝3.24×10-4×（1－2.718-0.01×3）×1.25×1.42×1.09×0.7×0.61＝0.079×10-4εy(5)＝3.24×10-4×（1－2.718-0.01×5）×1.25×1.42×1.04×0.7×0.61＝0.125×10-4εy(28)＝3.24×10-4×（1－2.718-0.01×28）×1.25×1.42×0.93×0.7×0.61＝0.558×10-42.5.3各龄期砼的收缩当量温差取Ty(t)=εy(t)/a式中：a－砼的线性膨胀系数1.0×10-5Ty(3)＝0.079×10-4/1.0×10-5＝0.79oCTy(5)＝0.125×10-4/1.0×10-5＝1.25oCTy(28)＝0.558×10-4/1.0×10-5＝5.58oC2.5.4各龄期砼弹性模量E（t）＝E0(1－e-0.09t)式中：E0－砼最终弹性模量，见《建筑施工计算手册》。C20取2.55×104E（3）＝2.55×104×（1－2.718-0.09×3）＝0.60×104E（5）＝2.55×104×（1－2.718-0.09×5）＝0.92×1042.5.5砼的温度收缩应力σ（t）＝E(t)×a×ΔT×S（t）×R/（1－ν）式中：ΔT－砼的最大综合温差。ΔT＝Tj+2×T(t)/3+Ty(t)-ThTJ－砼的入模温度，Tj＝T1+（Tq-T1）×（A1×A2+……An）T1=Tc-0.16×（Tc-Td）式中：T1砼的出机温度Tc－拌合温度Td－搅拌站室温Tq－室外平均气温A1A2…An－各工艺过程影响因素，见《建筑施工计算手册》T1＝22－0.16×（22-20）＝21.68oCTj＝21.68+（19-21.68）×(0.064+0.18)＝21.03oCTh－平均气温ΔTmax=21.03+2×39.98/3+5.58-19＝34.26oCΔT(3)=21.03+2×26.49/3+0.79-19＝20.48oCΔT(5)=21.03+2×33.44/3+1.25-19＝25.57oCS(t)－考虑徐变影响的松弛系数，取0.3R－砼外约束系数，取0.25ν－砼的泊松比，取0.15σ（3）＝0.60×104×1.0×10-5×20.48×0.3×0.25/（1-0.15）＝0.108N/mm2σ（5）＝0.92×104×1.0×10-5×25.57×0.3×0.25/（1-0.15）＝0.208N/mm2砼最大降温收缩应力：σmax＝2.55×104×1.0×10-5×34.26×0.3×0.25/（1-0.15）＝0.771N/mm2ft=1.1N/mm2即K=ft/σmax=1.1/0.771=1.43N/mm21.15（K为抗裂安全度）由此可知，砼不会因为降温时的收缩而引起收缩裂缝。2.5.6砼中心最高温度T＝Tj+Tmax×ζ式中：ζ－不同浇筑厚度的温度系数，对4.50m厚砼三天ζ＝0.78T＝21.03+39.98×0.78＝52.21oC从砼的温度计算得知，对4.50m厚砼板浇筑第三天砼内部实际温度升为52.21oC，比室外温度高出33.21oC，因此必须采取措施作好砼的保温工作，防止砼板因温差过大产生裂缝。2.5.7保温、保湿材料的厚度确定：δ＝〔0.5hλ（T2-Tq）K〕/[λc(Tmax-T2)]式中：δ－保温、保湿材料的厚度h－结构厚度λ－保温、保湿材料的热导系数，草袋取0.14λc－砼的热导率，取2.3T2－砼的表面温度，暂取250oCTmax－砼中的最高温度K－传热系数的修正值，本工程取2δ＝〔0.5×4.5×0.14×（25-19）×2〕／〔2.3×（52.21-25）〕＝0.06m从上述计算可知，砼浇筑后，表面保温养护是一项很重要的工作，本工程大包回转台混凝土浇筑完毕后，12小时内，表面覆盖二层塑料薄膜和加盖二层草袋进行养护，同时竖向模板挂一层草袋，在混凝土养护期间必须保证塑料薄膜内有凝结水，同时按要求分两班进行混凝土的测温。由于按上述要求进行施工的准备和组织施工，确保了大包回转台设备基础的施工质量。