分部分項工程實例五：大體積防水混凝土工程

分部分項工程實例五【大體積防水混凝土工程冬期施工組織設(shè)計實例】PAGEPAGE15一、工程概況本工程是一座集商業(yè)、文娛、餐飲、辦公及公寓為一體的現(xiàn)代化建筑，地下3層，地上31層，總建筑面積近15萬m2。地下工程和首層至3層結(jié)構(gòu)形式主要為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，局部采用無梁樓蓋體系，4層及以上結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。本工程地下2、3層中部為汽車庫，四周為機(jī)房，地下1層主要為游泳池、電影院、歌廳、保齡球、餐廳及超級市場等商業(yè)設(shè)施。該工程±0.00以上四周形成4幢8～31層的塔樓，4幢塔樓從轉(zhuǎn)角處向兩側(cè)自下而上逐漸收分，中心部位形成一個花園內(nèi)廣場。首層至3層主要為商業(yè)及辦公用房，4層起為公寓。本工程基礎(chǔ)為天然滿堂筏板基礎(chǔ)，四周基礎(chǔ)設(shè)計埋深-12.50m，中心部位基礎(chǔ)設(shè)計埋深-11.7m?；A(chǔ)底板東西長153.766m，南北寬128.606m，基礎(chǔ)底板被后澆帶劃分為5個施工段。基礎(chǔ)底板厚度為1.80m和1.00m二種，采用C25、P12防水混凝土，整個基礎(chǔ)底板的混凝土量約為30000m3。二、冬期施工準(zhǔn)備工作大體積混凝土的施工技術(shù)要求比較高，特別是冬期施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫。因此需要從材料選擇上、技術(shù)措施上等有關(guān)環(huán)節(jié)做好充分的準(zhǔn)備工作，才能保證基礎(chǔ)底板大體積混凝土順利施工。（一）材料選擇(1)水泥：考慮普通水泥水化熱較高，特別是應(yīng)用到大體積混凝土中，大量水泥水化熱不易散發(fā)，在混凝土內(nèi)部溫升過高，與混凝土表面產(chǎn)生較大的溫度差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)表面拉應(yīng)力超過早期混凝土抗拉強(qiáng)度時就會產(chǎn)生溫度裂縫，因此確定采用水化熱比較低的礦渣硅酸鹽水泥，標(biāo)號為425號，通過摻加合適的外加劑可以改善疑土的性能，提高混凝土的抗?jié)B能力。(2)粗骨料：采用碎卵石，粒徑5～40mm，含泥量不大于1%。選用垃徑較大、級配良好的石子配制的混凝土，和易性較好，抗壓強(qiáng)度較高，同時可減少用水量及水泥用量，從而使水化熱減少，降低混凝土溫升。(3)細(xì)骨料：采用中砂，平均粒徑大于0.5mm，含泥量不大于5%。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制混凝土比采用細(xì)砂拌制混凝土可減少用水量10%左右，同時可相應(yīng)減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，并可減少混凝土的收縮。(4)粉煤灰：由于混凝土的澆筑方式為泵送，為了改善混凝土的和易性便于泵送，考慮摻加適量的粉煤灰。按照規(guī)范要求，采用礦渣硅酸鹽水泥拌制大體積粉煤灰混凝土?xí)r，其粉煤灰取代水泥的最大限量為25%。粉煤灰對降低水化熱、改善混凝土和易性有利，但摻加粉煤灰的混凝土其早期抗拉強(qiáng)度及早期極限拉伸值均有所降低，對混凝土抗?jié)B抗裂不利，因此粉煤灰的摻加量控制在10%以內(nèi)，采取外摻法，即不減少配合比中的水泥用量。每立方米混凝土摻加Ⅱ級粉煤灰35kg。(5)外加劑：根據(jù)設(shè)計單位提出的二種外加劑，通過分析比較及過去在其他工程上的使用經(jīng)驗，確定采用防裂型FS－H混凝土防水劑，摻量為水泥重量的8%。該防水劑不含氯鹽，對鋼筋無銹蝕影響，摻入混凝土中能明顯提高硬化后的混凝土抗?jié)B性能，同時還具有減水、降低水化熱峰值、對混凝土收縮有補(bǔ)償功能，可提高混凝土的抗裂性。（二）混凝土配合比(1)混凝土采用由攪拌站供應(yīng)的商品混凝土，因此要求混凝土攪拌站根據(jù)現(xiàn)場提出的技術(shù)要求，提前做好混凝土試配。(2)混凝土配合比應(yīng)通過試配確定。按照國家現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》、《混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》及《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中的有關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計。如征得設(shè)計單位、建設(shè)單位、工程監(jiān)理的同意，設(shè)計配合比時可利用混凝土60d或90d的后期強(qiáng)度，以滿足減少水泥用量的要求。(3)粉煤灰采用外摻法時僅在砂料中扣除同體積的砂重。另外在進(jìn)行混凝土試配時考慮到不同廠牌號水泥的供應(yīng)情況，以滿足施工的要求。（三）現(xiàn)場準(zhǔn)備工作(1)基礎(chǔ)底板鋼筋及柱、墻插筋應(yīng)分段盡快施工完畢，并進(jìn)行隱蔽工程驗收，然后在鋼筋上覆蓋一層苫布，以防地基土受凍或降雪后不易清除。(2)基礎(chǔ)底板上的預(yù)留機(jī)坑、積水坑及后澆帶部位采用組合鋼模板支模，不合模數(shù)的，部位采用木模板支模。(3)將基礎(chǔ)底板上表面標(biāo)高抄測在柱、墻鋼筋上，并作明顯標(biāo)記，供澆筑混凝土?xí)r找平用。(4)澆筑混凝土?xí)r預(yù)埋的測溫管及保溫所需的塑料薄膜、巖棉被、苫布等應(yīng)提高準(zhǔn)備好。(5)現(xiàn)場準(zhǔn)備100kVA的發(fā)電機(jī)組一臺作為備用，以保證突然停電時供鋼筋焊接、振搗混凝土及施工照明使用。另外在供應(yīng)混凝土較大的攪拌站也準(zhǔn)備100kVA的發(fā)電機(jī)組一臺作為備用，以維持突然停電時攪拌站的正常運(yùn)行。(6)管理人員、施工人員、后勤人員、測溫人員、保溫人員等晝夜排班，緊守崗位，各負(fù)其責(zé)，保證混凝土連續(xù)澆筑的順利進(jìn)行。三、大體積混凝土溫度和溫度應(yīng)力計算在大體積混凝土施工前，必須進(jìn)行溫度和溫度應(yīng)力的計算，并預(yù)先采取相應(yīng)的技術(shù)措施控制溫度差值，控制裂縫的開展，做到心中有數(shù)，科學(xué)指導(dǎo)施工，確保大體積混凝土的施工質(zhì)量。（一）溫度計算攪拌站提供的混凝土每立方米各項原材料用量及溫度如下：水泥：367kg，11℃；砂子：730kg，13℃，含水率為3%；石子：1083kg，9℃，含水率為2%；水：195kg，9℃；粉煤灰：35kg，11℃；外加劑：27kg，11℃。1.混凝土拌合物的溫度T0＝[0.9(mceTce＋msaTsa＋mgTg)+4.2Tw(mw－ωsamsa－ωgmg)＋c1(ωsamsa＋Tsa＋wgmgTg)－c2(wsamsa＋wgmg)]÷［4.2mw＋0.9(mce＋msa＋mg)］式中T0——混凝土拌合物的溫度(℃)；mw、mce、msa、mg——水、水泥、砂、石的用量(kg)；Tw、Tce、Tsa、Tg——水、水泥、砂、石的溫度(℃)；wsa、wg——砂、石的含水率(%)；c1、c2——水的比熱容(kJ/kg·K)及溶解熱(kJ／kg)。當(dāng)骨料溫度＞0℃時，C1=4.2，C2=0；≤0℃時，c1=2.1，c2=335。為計算簡便，粉煤灰和外加劑的重量均計算在水泥的重量內(nèi)。T0＝[0.9(429×11＋730×13＋1083×9)＋4.2×9(195－3%×730－2%×1083)＋4.2(3%×730×13＋2%×1083×9)－0]÷[4.2×195＋0.9(429＋730＋1083)]=10.3℃2.混凝土拌合物的出機(jī)溫度T1=T0－0.16(T0－Ti)式中T1——混凝土拌合物的出機(jī)溫度(℃)；Ti——攪拌棚內(nèi)溫度(℃)。T1=10.3－0.16(10.3－14)＝10.9℃3.混凝土拌合物澆筑完成對的溫度T2＝T1－(att＋0.032n)(T1－Ta)式中T2——混凝土拌合物經(jīng)運(yùn)輸至澆筑完成時的溫度(℃)；a——溫度損失系數(shù)(h-1)；tt——混凝土自運(yùn)輸至澆筑完成時的時間(h)；n——混凝土轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)；Ta——運(yùn)輸時的環(huán)境氣溫(℃)。T2＝10.9－(0.25×0.7＋0.032×3)[10.9－(－4)]=6.9℃混凝土拌合物澆筑完成時的溫度計算中略去了模板和鋼筋的吸熱影響。有關(guān)的計算可以參照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB5024-2002中的附錄三。4.混凝土最高溫升值Tmax＝T2＋mce/10＋F/50式中Tmax——混凝土最高溫升值(℃)；mce——水泥用量(kg)；F——粉煤灰用量(kg)。Tmax＝6.9＋367/10＋35/50＝44.3℃該溫度為基礎(chǔ)底板混凝土內(nèi)部中心點的溫升高峰值，該溫升值一般都略小于絕熱溫升值，一般在混凝土澆筑后3d左右產(chǎn)生，以后趨于穩(wěn)定不再升溫，并且開始逐步降溫。5.混凝土表面溫度規(guī)范規(guī)定：對大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，應(yīng)根據(jù)氣候條件采取控溫措施，并按需要測定澆筑后的混凝土表面和內(nèi)部溫度，將溫差控制在設(shè)計要求的范圍以內(nèi)；當(dāng)設(shè)計無具體要求時，溫差不宜超過25℃。由于混凝土內(nèi)部最高溫升值理論計算為44.3℃，因此將混凝土表面的溫度控制在20℃左右，這樣混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度，以及表面溫度與環(huán)境溫度之差均不超過25℃。表面溫度的控制可采取調(diào)整保溫層的厚度。6.保溫材料厚度計算保溫材料采用巖棉被，基礎(chǔ)底板的厚度按1.8m計算，保溫用的巖棉被厚度計算如下：δ＝0.5Hλ(Ta－Tb)·K/λ1（Tmax－Ta）式中δ——養(yǎng)護(hù)材料所需的厚度(m)；H——結(jié)構(gòu)物的厚度(m)；λ——養(yǎng)護(hù)材料的導(dǎo)熱系數(shù)(W／m·K)；λ1——混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)(W／m·K)，取2.3W／m·K；Tmax——混凝土中的最高溫度(C)；Ta——混凝土與養(yǎng)護(hù)材料接觸面處的溫度(℃)，當(dāng)內(nèi)外溫差控制在25℃時，則取Ta＝Tmax－25℃；Tb——混凝土達(dá)到最高溫度時的大氣平均溫度(℃)；K——傳熱系數(shù)的修正值。δ＝0.5×1.8×0.05×[20－(－4)]×1.3/2.3×(44.3－20)＝0.025(m)保溫材料采用一層3cm厚的巖棉被。1m厚的基礎(chǔ)底板由于表面至中心點的距離更近，其表面的溫度會更高一些，保溫層的厚度可相應(yīng)減薄些。（二）溫度應(yīng)力計算混凝土澆筑后18d左右，水化熱量值基本達(dá)到最大，所以計算此時由溫差和收縮差引起的溫度應(yīng)力。1.混凝土收縮變形值計算εy(t)＝ε0y(1－e-0.01t)×M1×M2×M3×……×M10

式中εy(t)——各齡期混凝土的收縮變形值；ε0y——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的混凝土最終收縮值，取值3.24×10-4;e——常數(shù)，為2.718；t——從混凝土澆筑后至計算時的天數(shù)；M1、M2、M3……M10——考慮各種非標(biāo)準(zhǔn)條件的修正系數(shù)，按《簡明施工計算手冊》表5-55取用。根據(jù)已知條件和查表5－55，取值如下：M1＝1.25，M2、M3、M5、M8、M9均為1，M4＝1.21，M6＝0.93，M7＝0.77,M8=0.90εy(18)＝3.24×10-4(1－2.718-0.01×18)×1.25×1×1.21×O.93×0.77×0.90=0.520×10-42.混凝土收縮當(dāng)量溫差計算Ty(t)＝－εy(t)／α式中Ty(t)——各齡期混凝土收縮當(dāng)量溫差(℃)，負(fù)號表示降溫；εy(t)——各齡期混凝土的收縮變形值；α——混凝土的線膨脹系數(shù)，取1.0×10-5。Ty(18)＝－0.520×10-4/1.0×10-5＝－5.2℃3.混凝土的最大綜合溫度差△T＝T2＋2Tmax/3＋Ty(t)－Th式中△T——混凝土的最大綜合溫度差(℃)；T2——混凝土拌合物經(jīng)運(yùn)輸至澆筑完成時的溫度(℃)；Tmax——混凝土最高溫升值(℃)；Ty(t)——各齡期混凝土收縮當(dāng)量溫差(℃)；Th——混凝土澆筑后達(dá)到穩(wěn)定時的溫度，一般根據(jù)歷年氣象資料取當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?℃)?！鱐＝－6.9－2×44.3/3－5.2＋12＝－29.6℃4.混凝土彈性模量計算E(t)＝Ee(1-e-0.09t)式中 E(t)——混凝土從澆筑后至計算時的彈性模量(N／mm2)；Ee——混凝土的最終彈性模量(N／mm2)，可近似取28d的彈性模量;t——混凝土從澆筑后到計算時的天數(shù)。E(18)＝2.80×104(1-e-0.09×18)＝2.246×104N／mm25.混凝土溫度收縮應(yīng)力計算由于基礎(chǔ)底板兩個方向的尺寸都比較大，所以需考慮兩個方向所受的外約束來進(jìn)行計算σ＝－E(t)·α·△T·H(t)·R/（1－ν）式中σ——混凝土的溫度應(yīng)力(N／mm2)；H(t)——考慮徐變影響的松弛系數(shù)，按《簡明施工計算手冊》中表5-57取用；R——混凝土的外約束系數(shù)，當(dāng)為巖石地基時，R=l；當(dāng)為可滑動的墊層時，R=0；一般土地基取0.25～0.5；ν——混凝土的泊松比，取0.15。σ＝－2.246×104×10×10-6×29.6×0.389×0.3/(1－0.15)＝－0.913N／mm2采用425號礦渣水泥拌制的混凝土，在養(yǎng)護(hù)溫度20℃左右，齡期18d時的強(qiáng)度可達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的85%左右，摻加了FS－H防水劑以后，齡期18d時的混凝土強(qiáng)度可達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的95%以上。C25混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值為1.3N／mm2，設(shè)計強(qiáng)度的95%為1.235N／mm2。K＝1.235/0.913＝1.35＞1.15滿足要求式中 K——抗裂安全度。四、大體積混凝土施工（一）施工段的劃分及澆筑順序由于基礎(chǔ)底板尺寸比較大，另外基礎(chǔ)底板的厚度為二種厚度，因此基礎(chǔ)底板有后澆帶。后澆帶將基礎(chǔ)底板劃分為五部分，每部分為一個自然施工段，并編號為A、B、C、D、E段，混凝土的澆筑順序為A、B、C、E、D段。（二）模板基礎(chǔ)底板外側(cè)四周砌筑240mm厚磚墻，然后抹1∶2.5水泥砂漿找平層，采用逆作卷材防水，在卷材上抹1∶2.5水泥砂槳保護(hù)層當(dāng)作外側(cè)的模板?；A(chǔ)底板上的預(yù)留機(jī)坑、積水坑及后澆帶部位采用組合鋼模板支模數(shù)有部位采用木模板支模。（三）鋼筋鋼筋加工分兩處進(jìn)行。φ22及φ22以上的鋼筋采用錐螺紋連接，在現(xiàn)場進(jìn)行下料及錐螺紋套絲，以減少鋼筋的運(yùn)輸量。其余的鋼筋均在生活區(qū)鋼筋加工場進(jìn)行下料、彎曲成型，然后用車運(yùn)到現(xiàn)場。由于基礎(chǔ)底板配筋層數(shù)多，需提前加工焊接不同高度的鋼筋馬凳。后澆帶部位的鋼筋按圖施工，不得任意甩搓及割斷，為了能在后澆帶內(nèi)支拆模板，在指定部位割斷上層鋼筋設(shè)置出人孔，此部位的鋼筋在后澆帶施工時進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理?；A(chǔ)底板鋼筋施工完后進(jìn)行柱、墻插筋施工，柱、墻插筋應(yīng)保證位置準(zhǔn)確。每施工段的基礎(chǔ)底板鋼筋及柱、墻插筋施工完畢，組織一次隱蔽工程驗收，然后方可澆筑混凝土。（四）混凝土澆筑(1)混凝土采用商品混凝土，用混凝土輸送泵將混凝土泵送到澆筑地點，需采用4臺輸送泵車，其中一臺布料桿長度為32m，一臺布料桿長度為24m，另外二臺布料桿長度為18m。泵車布料桿夠不到的部位，采取鋪設(shè)泵送管道，先鋪至最遠(yuǎn)的澆筑地點，隨澆筑隨拆管。各臺泵車澆筑區(qū)域劃分及澆筑方向根據(jù)上述各施工段的劃分進(jìn)行。B、C、D施工段澆筑方法與A施工段對稱。E施工段位于基礎(chǔ)底板的中部，各型號的泵車布料桿均夠不到澆筑地點，因此沿長邊方向鋪設(shè)三條輸送管道，由東向西進(jìn)行澆筑。(2)混凝土澆筑時應(yīng)采用“分區(qū)定點、一個坡度、循序推進(jìn)、一次到頂”的澆筑工藝，根據(jù)泵車布料桿的長度，劃定澆筑區(qū)域，每臺泵車負(fù)責(zé)本區(qū)域的混凝土澆筑。澆筑時先在一個部位進(jìn)行，直至達(dá)到設(shè)計標(biāo)高，混凝土形成扇形向前流動，然后在其坡面上繼續(xù)澆筑，循序推進(jìn)。這種澆筑方法能較好地適應(yīng)泵送工藝，使每車混凝土均澆筑在前一車混凝土的坡面上，確保每層混凝土之間的澆筑間歇時間不超過規(guī)定的時間。同時可解決頻繁移動泵車的問題，也便于澆筑完的部位進(jìn)行覆蓋保溫。(3)混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，間歇時間不得超過3.5h，如遇特殊情況，混凝土在3.5h仍不能繼續(xù)澆筑時，需采取應(yīng)急措施。即在已澆筑的混凝土坡面上插φ12短鋼筋，長度1m，間距500mm，呈梅花狀布置。同時將混凝土表面用巖棉被覆蓋保溫，以保證混凝土表面不受凍。(4)混凝土澆筑時在每臺泵車的出灰口處配置3～4臺振搗器，因為混凝土的坍落度比較大，在1.8厚的底板內(nèi)可斜向流淌12m遠(yuǎn)左右，2臺振搗器主要負(fù)責(zé)下部斜坡流淌處的振搗密實，另外1～2臺振搗器主要負(fù)責(zé)頂部混凝土的振搗。(5)由于混凝土坍落度比較大，會在表層鋼筋下部產(chǎn)生水分，或在表層鋼筋上部的混凝土產(chǎn)生細(xì)小裂縫。為了防止出現(xiàn)這種裂縫，在混凝土初凝前和混凝土預(yù)沉后采取二次抹面壓實措施。(6)規(guī)范規(guī)定：大體積粉煤灰混凝土每拌制500m3至少成型1組試塊?，F(xiàn)場按每澆筑500m3混凝土制作3組試塊，二組壓7d強(qiáng)度向工程監(jiān)理報當(dāng)月工程量用；1組壓28d強(qiáng)度歸技術(shù)檔案用；1組作為60d強(qiáng)度備用。(7)防水混凝土抗?jié)B試塊按規(guī)范規(guī)定每單位工程不得少于2組。考慮本工程比較大，每個施工段制作2組，A～E五個施工段共制作10組抗?jié)B試塊。（五）混凝土測溫(1)基礎(chǔ)底板混凝土澆筑時應(yīng)設(shè)專人配合預(yù)埋測溫管。測溫管的長度分別為0.26m、0.5m、0.7m、0.gm、1.0m、1.2m、1.6m七種規(guī)格，分別埋置在不同的部位。測溫點的布置及測溫管的型號見圖9－30。短的測溫管采用薄鐵皮卷制，長的測溫管采用φ15薄壁鋼管，管的下端都要堵嚴(yán)，防止?jié)B進(jìn)水。測溫管應(yīng)按測溫平面布置圖進(jìn)行預(yù)埋，預(yù)埋時測溫管應(yīng)與鋼筋綁扎牢固，以免位移或損壞。測溫管的上口應(yīng)用棉絲塞好，防止濺進(jìn)水泥漿。測溫管應(yīng)插標(biāo)志旗，便于保溫后查找。(2)配備專職測溫人員，按三班考慮。對測溫人員要進(jìn)行培訓(xùn)及安全交底。測溫人員要認(rèn)真負(fù)責(zé)，按時按孔測溫，不得遺漏或弄虛作假。測溫記錄要填寫