筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工監(jiān)理要點

PAGEPAGE1筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工監(jiān)理大體積混凝土因水化熱引起的溫度裂縫問題，需要從材料的選用、配合比的優(yōu)化、作好溫度監(jiān)測、控制溫差、以及澆筑和養(yǎng)護(hù)等一系列技術(shù)措施上提出了新的要求，有別于一般混凝土的施工。我國規(guī)范《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3－2002，上海市工程建設(shè)規(guī)范《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》DGJ08－11－1999均明確提出了對大體積混凝土施工的上述技術(shù)要求和規(guī)定。歸納起來，大致有如下四方面問題：1，大體積混凝土施工時應(yīng)作好溫度測量，控制溫差?；炷羶?nèi)部溫度與表面溫度的差值、混凝土外表面和環(huán)境溫度差值均不應(yīng)超過250C。（JGJ3-91規(guī)范中還曾規(guī)定過實測溫度的陡降值，并不應(yīng)超過2，混凝土的養(yǎng)護(hù)應(yīng)采用保濕、保溫及緩慢降溫的技術(shù)措施；3，基礎(chǔ)大體積混凝土的澆筑宜連續(xù)一次澆筑，不設(shè)或盡量少設(shè)施工縫和后澆帶，以增加基礎(chǔ)底板的抗?jié)B性、整體性和便于施工；4，大體積混凝土的配合比應(yīng)優(yōu)化，選用中、低水化熱的水泥，摻入適當(dāng)?shù)姆勖夯液屯饧觿?、控制水泥用量；合理選擇骨料品種規(guī)格，盡量采用大粒徑骨料，嚴(yán)格控制含泥量等。因此，對于大體積混凝土施工的監(jiān)理應(yīng)熟悉和了解有關(guān)規(guī)定，掌握和執(zhí)行這些技術(shù)措施，保證大體積混凝土工程的質(zhì)量和順利施工。下面就有關(guān)問題結(jié)合一些工程實例于以討論。大體積混凝土澆筑后內(nèi)部溫度變化狀況（一）、例舉下圖1、2。是2m厚筏板基礎(chǔ)大體積混凝土澆筑后的實測溫度變化曲線圖。本例為靜安航站樓配套工程地下室基礎(chǔ)底板，混凝土澆筑日期為2005年10月6日11:45～10月8日14：00，總共50小時15分。筏板基礎(chǔ)面積約5000m2，總混凝土用量近10000m1，升溫速度快。板中心測溫點(2)自6日11:45至8日14:00澆筑完后，于9日8:00即升溫至最高點65.902，降溫速度相對緩慢。板中心測溫點(2)于19日8:48時實測為42.50C,當(dāng)時基坑內(nèi)大氣溫度為20.40C,。從最高65.903，從這次測溫可知板內(nèi)溫差控制在小于規(guī)范規(guī)定的2504，另外，由圖可知：板底(3)測點的降溫速度慢于板中心(2)測點，后期最高溫度由(3)點控制，即板底(3)點的溫度高于板中心(2)點的溫度，并與板頂(1)構(gòu)成溫差，這是一個須注意的關(guān)注點，即在降溫階段的溫差不一定由板的中心點溫度控制。5，測點A(即圖2)的實測溫度變化曲線基本上與測點C(即圖1)類同，只是升溫最高點為64.30C，略小于測點C的65.90C。這是由于測點A處于板的一角的關(guān)系，而測點C位于筏板中央。同時，后期降溫階段的溫差由板底(3)與板頂(1)構(gòu)成圖1圖2（二）、當(dāng)基礎(chǔ)筏板厚度為3.95m時，即下圖3（測點I的溫度變化曲線）.沿板厚方向布置了四個測溫點。由圖3可知：在升溫階段出現(xiàn)了“溫差>250C”的情況。具體是：自10月8日起，8日6:00為30.50C，8:00為32.30C，10:00為34.30C，12:00為34.20C，14:00為32.00C,16:00為2，同樣升溫速度較快，升溫最高點為67.90圖3（三）、當(dāng)基礎(chǔ)筏板厚度為4.95m時，即下圖4（測點H的溫度變化曲線）.沿板厚方向布置了五個測溫點。由圖4可知：同樣在澆筑初期升溫階段出現(xiàn)了“溫差>250C日18:00為28.80C起，經(jīng)33.20C、31.502，在降溫階段也出現(xiàn)了“溫差>250C”的情況。具體是：于11日1:30起至15日17:00,溫差為25.203，在降溫過程中出現(xiàn)板頂(1)測溫點與板底(5)測溫點同時溫度陡升、陡降并互相交換的情況，詳見圖4上所標(biāo)之處。(1)測溫點由37.40C升至46.90C，(5)測溫點由42.50C降為圖4綜上所述，我們對大體積混凝土因水化熱引起的溫度情況可歸納為如下幾點認(rèn)識：大體積混凝土施工時最高溫度,從上述四例可知：2m厚筏板——65.93.95m厚——67.94.95m厚——70.12，澆筑后升溫速度較快，2～3天即可升溫至最高點。并隨著板厚的增加，相應(yīng)最高溫度也會遞增，本例3.95m、4.95m3，板內(nèi)溫差有升溫階段溫差和降溫階段溫差，兩者均可能超出規(guī)范規(guī)定的250C。前期升溫階段的“溫差”由于混凝土還處于塑性或彈塑性階段，此時（2～3天）彈性模量很低，約束應(yīng)力很小，對產(chǎn)生裂縫的影響不大。而后期降溫階段（約7天后）的“溫差”因混凝土彈性模量迅速增加，約束拉應(yīng)力也隨時間增加，當(dāng)一旦超過抗拉強度時便出現(xiàn)慣穿性裂縫。因此應(yīng)加強測溫觀測，當(dāng)“溫差>25二、關(guān)于混凝土的測溫技術(shù)測溫是大體積混凝土信息化施工的必要手段。其監(jiān)測方法簡介如下：1，測溫儀器隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的測溫技術(shù)需測溫人員按時按孔進(jìn)行測讀溫度并記錄的方法正在被自動測溫控制技術(shù)所取代。過去常用的儀器有熱電偶式溫度傳感器，－20～1000C的酒精介質(zhì)溫度器，液晶數(shù)字電子測溫儀等，使用這些儀器都需測溫人員按時按孔逐個進(jìn)行測溫并作好記錄。本例靜安航站樓配套工程地下室基礎(chǔ)底板測溫儀器采用了美國DALLAS全系列1-Wire總線式數(shù)字化溫度傳感器，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程多點溫度場監(jiān)測的自動化測量。自動識別傳感器數(shù)量。ID自動排序，及時、高效、準(zhǔn)確的提供監(jiān)測數(shù)據(jù)，測試精度較傳統(tǒng)的的電阻、熱電偶式等溫度傳感器高。測點布置通常有二種布置方式，一種為方格網(wǎng)方式布置，縱橫向間距9～10m左右，測點數(shù)量較多，如圖5所示，另一種以對角線方式布置測點，輔以橫向或縱向布點，如下圖6所示，相應(yīng)測點數(shù)量較少。靜安航站樓配套工程地下室基礎(chǔ)底板面積5000多平方米，對2m厚主板布置了7個測點，其中沿對角線方向布置了5個測點（A,B,C,D,E），并以中心點向東方向上布置2個測點(F,G)。對局部厚3.95m、4.95m的深基坑處布置了2個測點(I,H)。每個測點沿板厚方向分別設(shè)置了3～5個溫度傳感器，即2m厚板埋設(shè)3個，3.95m厚板埋設(shè)4個，4.95m的埋設(shè)5個（見圖1～圖4所示），另設(shè)1個傳感器測量坑內(nèi)大氣溫度。監(jiān)測頻率和監(jiān)測期第1～3天，每1次/2小時；第4～7天，1次/4小時；第二周，3次/1天；第三周，2次/1天。之后視溫度變化情況再作調(diào)整。一般監(jiān)測周期為三周。這是一種變時段測溫，比較符合大體積混凝土澆筑后體內(nèi)溫度變化的實際情況。比過去采用定時段每4小時一次的連續(xù)測溫法要好。報警值按現(xiàn)行規(guī)范（如上所列），大體積混凝土內(nèi)外溫差為250250予估混凝土最高升溫值予估混凝土澆筑后體內(nèi)最高升溫值，這是為了在養(yǎng)護(hù)期控制溫差設(shè)置保溫覆蓋層蓄熱措施所用。目前均由商品混凝土供應(yīng)單位提供，因為溫度計算式中涉及到原材料的用量及其溫度的原因。按照經(jīng)驗公式：Tmax＝T2＋kmce/10+F/50=25＋1.2×290/10＋75/50=61.30Tmax——混凝土最高升溫值（0C）T2——混凝土拌合物經(jīng)運輸至澆筑完成時的溫度（0C）K——系數(shù)1～1.2；mce——水泥的用量（kg），上式計算中采用水泥＋礦粉=203+87＝290kg；F——粉煤灰的用量（kg）。（詳見后面混凝土配合比資料）該溫度為基礎(chǔ)底板混凝土內(nèi)部中心點的升溫高峰值，一般在澆筑后2～3天內(nèi)產(chǎn)生，以后趨于穩(wěn)定不再升溫，并且開始逐步降溫。注：有關(guān)混凝土水化熱的溫度計算可參照GB50204-92《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》附錄三冬期施工熱工計算。上式中的T2：混凝土拌合物經(jīng)運輸至澆筑完成時的溫度，其計算公式為：T2＝T1-(αtt＋0.032n)（T1－Ta），上式中的T1：為混凝土拌合物的出機(jī)溫度，其公式：T1＝T0－0.16（T0－Ti），上式中的T0：為混凝土拌合物的溫度，其計算式為：T0＝[0.9（mceTce＋Tsa+mgTg）＋4.2Tw(mw-wsamsa－wgmg)＋c1（wsamsaTsa＋wgmgTg）－c2（wsamsa＋wgmg）]÷[4.2mw＋0.9（mce＋msa＋mg）]上式中需由混凝土攪拌站將所用原材料：水、水泥、砂、石的用量和各自的溫度值提供數(shù)據(jù)。如：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（0C）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>00C時，c1＝4.2，c≤00C時，c1＝2.1，c四、養(yǎng)護(hù)期需覆蓋保溫層的厚度采用蓄熱法養(yǎng)護(hù)，即在混凝土表面覆蓋保濕保溫材料來延緩降溫速率，提高混凝土表面溫度以減小溫差。保溫材料有草包、麻袋、巖棉被等。本例以草包為保溫材料，混凝土內(nèi)最高溫度為61.30C，須控制溫差≤溫層的厚度計算式為：0.5Hλ（TA-TB）δ＝×Kλ1（Tmax－TA）0.5×2.0×0.14×（36.3－25）＝×1.3 2.3×（61.3－36.3）＝0.0365m式中：δ——養(yǎng)護(hù)材料所需的厚度（m）；H——混凝土厚度（m）；[H＝2.0m]λ——養(yǎng)護(hù)材料的導(dǎo)熱系數(shù)；[草包的導(dǎo)熱系數(shù)λ＝0.14][如用巖棉被，其λ＝0.05]λ1——混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)；[λ1＝2.3]Tmax——混凝土中的最高溫度（0C）；[Tmax=61.30TA——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250時，則TA＝Tmax－250CTB——混凝土達(dá)到最高溫度時的大氣平均溫度（0C[當(dāng)時的旬平均溫度＝250K——傳熱系數(shù)的修正系數(shù)；{K＝1.3}由上計算，需加蓋2層草包和1層塑料薄膜養(yǎng)護(hù)。塑料薄膜除了有一定的保溫作用外，主要對混凝土具有明顯的保濕效果，只要覆蓋時幅與幅間搭接嚴(yán)密，薄膜與混凝土表面可以長時間保持濕潤狀態(tài)，這對混凝土養(yǎng)護(hù)極為有利。既不需澆水養(yǎng)護(hù)，又不因澆水而降低板面溫度。混凝土材料的選用和優(yōu)化配合比為了減小大體積混凝土的水化熱，首先須在混凝土材料的選用和配合比的優(yōu)化上采取措施，如：1，水泥品種上宜采用中、低水化熱的水泥，以減少單位體積的水化熱量。一般優(yōu)先采用水化熱較低的礦碴硅酸鹽水泥。2,選用粒徑較大的粗、細(xì)骨粒，可減少用水量和水泥用量，從而減少水化熱,降低混凝土的溫升。如粗骨料用粒徑5～40mm級配良好的碎石，含泥量不大于1％，針片狀含量不大于15％；細(xì)骨料采用平均粒徑大于0.5mm的中、粗砂，細(xì)度模數(shù)2.3以上，含泥量小于2％。3，摻加一定數(shù)量的粉煤灰和礦碴粉代替水泥，既可改善混凝土的和易性便于泵送又可降低水化熱。但粉煤灰對降低水化熱、改善混凝土抗?jié)B抗裂不利，須控制摻量在10％以內(nèi)4，外加劑有FS-H防裂型防水劑，ZK-9011泵送劑，UEA膨脹劑等。FS-H防水劑可提高混凝土的抗裂性，同時還有防水、降低水化熱峰值的功能，其摻量為水泥重量的8％；ZK-9011減水率大于12％，通過減水率可降低水泥用量，減少水化熱。膨脹劑必須符合JC476－2001中的相關(guān)要求。5，配合比應(yīng)通過試配確定，根據(jù)現(xiàn)場提出的技術(shù)要求來試配。設(shè)計配合比時也可利用60d或90d的后期強度，以滿足減少水泥用量的要求，但這方面須征得設(shè)計、建設(shè)等單位的同意。目前普遍使用商品混凝土的情況下，以上問題應(yīng)由商品混凝土攪拌站來完成，作好選料與混凝土試配工作，并提出混凝土生產(chǎn)方案以便審核。這次靜安航站樓配套工程地下室基礎(chǔ)底板混凝土所使用的配合比如下：普通C30P8配合比（8％UEA膨脹劑）<單位：kg>水水泥砂石粉煤灰外加劑礦粉UEA自來水42.5PO中砂5－25復(fù)合灰ZK-9011S95——1872037481025755.88725水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，C30普通混凝土28天強度。坍落度為140±20mm。為滿足混凝土的和易性、泵送性、緩凝性、及抗?jié)B要求，曾選擇了三種外加劑作對比試驗進(jìn)行篩選。攪拌站試塊留置為：混凝土抗壓試塊每200m3大體積混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)1,用多臺泵車同時澆筑混凝土?xí)r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。由于基礎(chǔ)底板平面尺寸較大，往往需多臺泵車（固定泵及汽車泵）同時澆筑，每臺泵車負(fù)責(zé)各自區(qū)域的混凝土澆筑帶，定點分層連續(xù)澆筑，直到設(shè)計標(biāo)高為止。如航站樓工程配置了五臺泵車同時澆筑，其中兩臺固定泵，三臺汽車泵，泵車布料桿夠不到的地方，配置了泵送管道。經(jīng)計算每臺泵車每小時的泵送量保證40m3/h，施工高峰期混凝土供應(yīng)量須達(dá)到200m3/h，（既保證混凝土分層振搗時不出現(xiàn)施工冷縫，又按時完成全部澆筑任務(wù)）?；A(chǔ)底板整個工程澆筑期為：05.10.6日11：45～05.10.8日14：00，總歷時50小時15分鐘，總澆筑量近2，由于混凝土坍落度較大，每條澆筑帶在坑內(nèi)形成扇形平面自動向前流淌，約以1：8的坡度自然形成坡面，流淌的水平距離在15－20m左右，然而繼續(xù)在其坡面上分層澆筑混凝土，分層厚度可控制在400mm左右，間隙時間不超過混凝土初凝時間或3.5小時。3，在每條澆筑帶的前、中、后各布置3道振動器，第一道布置在混凝土的卸料點，振搗手負(fù)責(zé)出管混凝土的振搗，第二道布置在中間部位，負(fù)責(zé)斜面混凝土的密實，第三道布置在坡腳及底層鋼筋處，確保下層鋼筋混凝土的振搗密實。振點布置要均勻，以300mm間距為宜，以防過振和漏振。振搗要密實，以混凝土不再下沉不冒氣泡為準(zhǔn)。振搗器插入下一層的深度不得小于50mm，使上下層混凝土結(jié)合緊密。振搗采用振動棒和平板振動器相結(jié)合的方法，只有混凝土面升至上皮鋼筋以上時才采用平板振動器。另外，整個澆筑過程中及時做好泌水處理。4，目前養(yǎng)護(hù)期控制溫差的方法一般采用蓄熱法，即在混凝土表面覆蓋保濕保溫材料來延緩降溫速率，限制表層混凝土熱量的散失以減小溫差。保溫材料有草包、麻袋、巖棉被等。保濕用塑料薄膜，只要覆蓋時幅與幅間搭接密封，薄膜與混凝土表面可以長時間保持濕潤狀態(tài)，這對混凝土養(yǎng)護(hù)極為有利。不需澆水又避免因澆水降溫。混凝土澆筑及二次抹面后，立即覆蓋保濕保