山西国际贸易中心工程大体积砼施工技术总结

一、大体积砼的抗裂计算考虑到理论计算与实际计算的差异，为确保质量，初步定分二层浇筑(分块施工难度大，工期不允许)，但设计不同意，最后决定一次浇筑。如下计算：(一)配合比的确定大体积砼配合比需满足低水化热值和砼强度等级C40要求。为此，做了以下几点调整：1.经设计同意后，选用砼的60天强度值替代28天强度值，从而降低水泥用量；2.采用高效减水剂降低砼中水的用量；3.采用石家庄产UEA（微膨胀剂）增强砼的抗裂性能；4.采用二级以上粉煤灰替代部分水泥来增强砼的和易性。经过3月－6月近4个月的反复试配，大体积砼的配合比为：单位：Kg大同(P,0525)水泥水砂石减水UEA粉煤剂灰32218574511186.634040砼的塌落度为18±3cm，缓凝12h。(二)砼的抗裂计算1.砼的将温系数2.8米厚大体积砼底板，保温为120mm厚，两层塑料布。h'－砼虚厚度，h'=(Kλ)/βλ－砼导热系数：2.33w/(mk)K－计算折减系数，K=0.666β=1/[(δ/K1λ1)+(1/βq)]δ－保温材料的厚度，δ＝0.88λ1-保温材料导热系数，λ1＝0.28βq－空气层传热系数，取23w/(m2k)K1－传热系数的修正系数Β＝1.42h'＝1.09mξ(t)－降温系数，按4米厚底板查表，取值见下表day36912151821242730ξ0.70.70.70.60.50.40.30.30.20.2(t)43255670542.砼的中心温升计算T(t)=ξ(t)(1-e-mt)CQ/cρ式中：T(t)－浇筑完砼一段时间t，砼的中心温升值C－每立方米水泥用量(Kg)Q－每公斤水泥水化用量(J/Kg)C－砼的比热0.96J/Kgρ－砼质量密度2400Kg/m3e－常数2.718m－经验系数取0.406t－龄期天ξ(t)－降温系数为简化计算，并考虑粉煤灰的放热T(t)＝ξ(t)CQ/cρ+F/50F－每立方米粉煤灰用量(Kg)T(3)=31.0℃T(6)=30.60℃T(9)=30.2℃T(12)=27.3℃T(15)=23.3℃T(18)19.64℃T(21)=16.0℃T(24)=13.1℃T(27)=11.13℃T(30)=10.8℃3.各龄期砼收缩变形值εy(t)=εy0(1-e-0.01t)×M1……M10M1～M10考虑各种因素的修正系数εy0－标准状态砼最终收缩值取3.24×10-4M1=1.10低热水泥M2=1.35水泥细度(5000)M3=1.0骨料为砾砂M4=1.0水灰比0.4M5=1.2水泥浆量(25%)M6=17天M6=0.9315天M7=0.88相对湿度(60%)M8=1.2γ=(2×2.8+40.1)/(2.8×40.1)=0.4(γ－水力半径的倒数m-1，为构件截面周长与截面积之比γ=/A)M9=1.0机械振捣M10=0.85EaAa/EbAb=2.0×105×804.2×6×6/(1000×2800×3.25×104)=0.06[(EaAa/EbAb)]－配筋率M1×……×M10=1.4εy(3)=0.134×10-4εy(6)=0.134×10-4εy(9)=0.134×10-4εy(12)=0.134×10-4εy(15)=0.134×10-4εy(18)=0.134×10-4εy(21)=0.134×10-4εy(24)=0.134×10-4εy(27)=0.134×10-4εy(30)=0.134×10-44.砼当量温差计算Ty(t)=-εy(t)/α式中，Ty(t)－各龄期(d)砼收缩当量温差，负号表示降温εy(t)－各龄期(d)砼收缩相对变形值α－砼的线膨胀系数，取1.0×10-5Ty(3)=-1.34℃Ty(6)=-1.34℃Ty(9)=-1.34℃Ty(12)=-1.34℃Ty(15)=-1.34℃Ty(18)=-1.34℃Ty(21)=-1.34℃Ty(24)=-1.34℃Ty(27)=-1.34℃Ty(30)=-1.34℃5.弹性模量计算E(t)=E0(1-e-0.09t)E(7)－砼从浇筑到计算时的弹性模量(N/mm2)E0－砼的最终弹性模量(N/mm2)，取为3.25×104E(3)=0.77×104E(6)=1.36×104E(9)=1.5×104E(12)=2.15×104E(15)=2.41×104E(18)=2.61×104E(21)=2.76×104E(24)=2.88×104E(27)=2.96×104E(30)=3.03×1046.温差的计算6.1浇筑温度－Tj，平均大气温度Tq根据气象资料太原6月份平均气温20～28℃浇筑温度，取Tj=30℃平均大气温度，取Tq=28℃6.2中心温度TzTz=T(t)+TjTz(3)=61℃Tz(6)=60.6℃Tz(9)=57.3℃Tz(12)=57.3℃Tz(15)=53.2℃Tz(18)=49.6℃Tz(21)=46.0℃Tz(24)=43.1℃Tz(27)=41.13℃Tz(30)=40.8℃砼表面温度Tb砼采用草帘袋保温，根据砼中心温度的计算，15天后，不保温即可满足内外温差小于25℃的要求，因此在2～15天进行砼保温养护。Tb=Tq+(4h'/M2)×(H-h')×ΔT(t)Tq－平均大气温度，取28℃H－砼计算厚度ΔT(t)－一定时间，砼中心温度与外界大气温度之差h'－砼虚厚度，h'=(Kλ)/βλ－砼导热系数：2.33w/(mk)K－计算折减系数，K=0.666β－1/[(δ/K1λ1)+(1/βq)]δ－保温材料的厚度，δ=0.08λ1－保温材料导热系数，λ1=0.28βq－空气层传热系数，取23w/(m2k)K1－传热系数的修整系数β=1.42h’=1.09米H=h+2h’=4.98米15天后，去掉保温β=23h’=0.083米H=h+2h’=2.965米ΔT(t)=Tz(t)-Tb(t)Tb(3)=50.78℃Tb(6)=50.5℃Tb(9)=50.4℃Tb(12)=48.2℃Tb(15)=45.4℃Tb(18)=30.36℃Tb(21)=30.01℃Tb(24)=29.7℃Tb(27)=29.5℃Tb(30)=29.4℃6.3砼的截面温度计算因为砼截面横断面上不同高度处，温度不一样，故计算砼温度变化应以截面上平均温度的变化为依据。截面温度T(t)=Tb(t)+2/3×(Tz(t)-Tb(t))T(3)=57.8℃T(6)=57.4℃T(9)=57.1℃T(12)=54.5℃T(15)=50.8℃T(18)=14.4℃T(21)=12℃T(24)=10.5℃T(27)=8.5℃T(30)=8.5℃6.4砼的总降温差计算ΔT(t)*ΔT(15)*=T(3)-T(15)-Ty(15)+Ty(3)=11.98℃ΔT(24)*=T(3)-T(24)-Ty(24)+Ty(3)=27.54℃ΔT(30)*=T(3)-T(30)-Ty(30)+Ty(15)=31.16℃7.砼收缩应力计算σ(t)=[E(t)×α×ΔT(t)*/(1-μ)]×S(t)×Rσ(t)－按二维公式计算的温度应力(MPa)E(t)－各龄期砼弹性模量μ－砼泊松比，取0.15S(t)－徐变引起的砼松弛系数，S(15)=0.411S(24)=0.355S(30)=0.331R－砼外约束力，R取0.5ΔT(t)*(总降温差)E(15)=2.4×104E(24)=2.4×104E(30)=3.25×104α－砼线膨胀系数，1×10-57.1砼收缩应力计算：σ(15)=0.698N/m2σ(24)=1.44N/m2σ(30)=1.99N/m27.2砼抗拉应力计算：抗拉应力f(15)=80%×40×0.06=1.8N/mm2抗拉应力f(24)=90%×40×0.06=2.18N/mm2抗拉应力f(30)=40×0.06=2.4N/mm27.3安全系数计算K(t)K(15)=1.8/0.69=2.61.25K(24)=2.18/1.44=1.511.25K(30)=2.4/1.99=1.20因在计算中，未考虑砼中UEA膨胀剂的微膨胀，有一定的安全储备，可满足砼的抗裂要求。二、选择适宜的气候条件根据以往大体积砼的施工经验，结合太原地区年平均气温情况，选择在4月中旬和9月底施工为最理想，气温在10－25℃之间，平均气温16℃左右。降低砼的入模温度，从而控制中心温升值。根据山西国贸中心施工总进度计划，大体积砼的施工在4月中旬，此时气候体积对大体积砼施工极为有利。因种种原因，导致大体积砼的施工严重滞后，实际施工是在6月底、7月初，浇筑时日平均气温28℃左右，白天最高气温37℃，气候条件对大体积砼的施工极为不利。三、砼的原材选择砼中的水化热是由于水与水泥的化学反应引起的，水化热造成大体积砼的中心温度大大高于外界温度，导致大体积砼内外温差过大，降温梯度过大，而引起砼的开裂。砂、石中含泥量过大，也会加大砼的收缩变形，从而引起砼的开裂。石子粒径偏小、砂细度太大都会加大水泥用量而增加水化热。因而在原材选择上做了如下考虑：1.选择中低热水泥。考虑到太原地区的实际情况和大体积砼的强度等级C40，综合计算比较大同普525＃水泥和太原矿渣425＃水泥的水化热值后，选择大同普525＃水泥。2.严格控制砂、石的含泥量。砂含泥量控制3%以内，石子含泥量控制在1%以内。综合考虑施工具体情况后，石子粒径定为5－31.5mm，砂选用中砂(怀州水洗窦罗砂)。四、大体积砼的配合比五、大体积砼的施工过程控制1.钢筋绑扎。2.8米厚的大底板，钢筋为上下各6排φ32@150，钢筋密度很大，上面6排钢筋总重400多吨，需采用可靠的支撑系统。现场采用40×40×4角钢与8＃槽钢结合的Y型支架，间距3m×2m来支撑上部钢筋和施工荷载，收到了很好的效果。施工过程未出现上部钢筋下沉及倾斜现象，上部和下部钢筋同方向重叠绑扎，确保砼施工中，砼可以顺利流淌入钢筋间隙。为防止大体积砼表面开裂，在砼上表面即上层钢筋的上面增设双向ф6@150钢筋，有效地防止了砼表面的收缩裂缝。2.砼的振捣大体积砼的施工过程中，砼振捣越密实，越不易开裂，为此，2.8米厚底板上共设置振捣棒30根，分别按部位，在流动砼的前、中、后将责任落实到人振捣，重点注意柱、剪力墙部位，以防漏振。底板侧开口，开始时，防止砼振捣的操作人员从侧面进入底板内，进行下部振捣，确保砼的密实度和杜绝下铁漏筋。同时底板上下各设置3名管理人员，用对讲机联系，上部管理人员将看到的问题即使放映给下部人员，及时处理振捣过程中发现的问题。3.砼的入模温度控制砼的入模温度直接影响砼中心温升值，因而降低砼的入模温度是大体积砼施工的一个重要控制内容。在砼浇筑前，控制砼的入模温度宜≤25℃，为达到这一要求，商品砼搅拌站采取了如下措施L3.1砼罐车保温、淋水。3.2砂、石场地覆盖，石子场地3天前浇水降温。3.3砼用水采用水箱内加冰块的办法将水温控制在6℃以下。采取以上措施后，商品砼的出站温度在24℃－27℃左右。由于大体积砼浇筑在6月底、7月初，室外气温白天基本在35℃－37℃之间，入模温度难以达到预期要求，实际入模温度在27℃－29℃之间。4.砼的现场入模。大体积砼的浇筑需避开雨天，因而从当地气象部门得到的气象资料和常年雨季分布日情况，定浇筑日为6月28日－6月30日(东塔楼)，7月3日－7月5日(西塔楼)。为了降低环境温度，浇筑初期，现场周围洒水，基坑壁洒水，在上部钢筋上用阻燃草帘被覆盖，以免阳光照晒使基坑内升温。浇筑从晚上7点开始，利用两个晚上和一个白天，36小时完成4750m3的第一块大体积砼的浇筑，为此，现场设3个溜槽，2台泵车(43米臂、32米臂各一台)，1台地泵(90m2/小时)。两个商品砼搅拌站、30辆罐车供应和运输砼。实际浇筑第一块2.8米厚底板，由于罐车不及时，用了44小时，第二块2.8米厚底板，用了34小时。5.砼的保温和测温由于大体积砼的浇筑在6月底、7月初，气温很高，在入模温度难以达到预定值后，砼的保温和测温工作就成为控制砼内外温差和降温速度的唯一措施，其重要性在大