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超高层建筑基础大体积混凝土施工研究

发布时间:2020/2/22 11:05:31   阅读:

摘要:本文以创冠国际中心项目为例,深入分析超高层建筑基础大体积混凝土施工技术要点,从混凝土原料控制、配合比设计、大体积混凝土温度计算和施工工艺等方面探讨了大体积混凝土施工技术要点,以期为同类工程施工提供有益的参考。

关键词:超高层建筑;大体积混凝土;水化热;温度裂缝

0引言

基础大体积混凝土具有整体性能好、沉降量小、承载能力强等特点,在高层、超高层建筑中应用广泛。但由于混凝土水化热特性,大体积混凝土水化热产生的热量容易在内部集聚,如控制不当则可能产生温度裂缝,包括收缩裂缝、贯穿裂缝等,会对大体积混凝土结构性能产生严重影响。因此只有通过原料质量控制、配合比优化设计、加强施工管理和养护管理等措施加以控制。

1工程概况

本工程为创冠国际中心项目,项目地址位于福建省厦门市思明区观音山商务营运中心项目。总建筑面积为56721.49㎡,层高31层,其中地下4层。地下室底板面标高-16.3m,地下室防水除设备房、地下室顶板等级为一级外,其余主体部分防水等级二级。主楼基础筏板和纯地下室底板混凝土强度均为C35,采用密实性防水混凝土,抗渗等级P10,混凝土中应掺入抗裂防水剂。本工程设计等级为1级,抗震等级为2级,安全等级为2级,设计使用寿命为50年,抗震设防烈度为7度。本工程为超高层建筑,地下室塔楼部分基础厚度为2.4m,属于大体积混凝土结构,浇筑量大,温度控制难度大,给建筑工程施工造成一定的困难。

2混凝土原料质量控制与配合比设计

2.1混凝土原料质量控制

本工程采用商品混凝土,混凝土强度等级为C35,抗渗等级为P10,设计坍落度为180±20mm。根据工程设计要求,加强混凝土原料质量如下:(1)水泥。采用P42.5型号水泥,水泥比表面积为354m2/kg,标准稠度为25.9,初凝时间为3h,终凝时间为6h。安定性检测合格,3d抗折强度大于3.5MPa,抗压强度大于17.0MPa,28d抗折强度大于6.5MPa,抗压强度大于42.5MPa。(2)骨料。本工程采用连续级配的细骨料为中砂,含泥量控制在1%以内,细度指数为2.7,小于0.315mm的颗粒含量小于20%;粗骨料采用粒径为5~20mm连续级配的花岗岩碎石,喊你量小于1%,针片状含量小于10%,泥块含量小于0.5%。(3)外加剂。采用FDN减水剂,掺入范围为0.2~0.5%。当掺量达到0.4%时,其减水率为14%左右;掺入缓凝型CSA膨胀剂,对混凝土收缩应力起到良好的补偿作用。(4)矿物掺和料。采用密度为1.77~2.43g/cm3的优质粉煤灰,需水量控制在92~107%之间。

2.2混凝土配合比试验设计

经配合比试验研究,最终确定本工程混凝土配合比方案如下:对P42.5水泥、中砂细骨料、5~20mm的粗骨料、饮用水、Ⅱ级粉煤灰掺和料及FDN-G外加剂进行配合比设计,P42.5水泥为425kg,中砂细骨料为552kg,粗骨料为1084kg,饮用水为167kg,Ⅱ级粉煤灰掺和料为108kg,FDN-G外加剂为13kg。在具体施工中,这些项目的配合比分别为P42.5水泥为425kg,中砂细骨料为594kg,粗骨料为1099kg,饮用水为110kg,Ⅱ级粉煤灰掺和料为108kg,FDN-G外加剂为13kg。根据试验研究,中砂含水率为7.6%,粗骨料含水率为1.4%,混凝土拌合物和易性、粘聚性、保水性良好,水灰比为0.31,7d强度为41.5MPa,28d强度为58.1MPa,拌合物坍落度为180±20mm,混凝土强度、坍落度均满足工程设计要求。

3大体积混凝土温度计算

为确保大体积混凝土温度控制的有效性,应对混凝土温度进行计算,以此制定有效的温度控制措施。大体积混凝土温度计算具体包括水化热计算、内外温差计算等。

3.1混凝土绝热温升计算

根据《大体积混凝土施工标准》(GB50496-2018)提供的计算公式,大体积混凝土绝热温升计算为:

3.2混凝土中心温度计算

根据《大体积混凝土施工标准》(GB50496-2018),计算混凝土中心温度如下:

3.3混凝土养护措施计算

以环境温度7℃,计算混凝土保温层厚度如下:根据式5计算所得,混凝土养护层厚度为0.25mm,混凝土中心温度为44.34℃,表面温度为25℃,表面温度与中心温度温差为19.34℃≤25℃,符合大体积混凝土施工技术规范要求。在混凝土表面覆盖1层薄膜和草垫即可满足养护要求。

4大体积混凝土施工及质量控制

4.1混凝土浇筑施工

在混凝土浇筑施工前,应对混凝土泵送路线、操作过程进行优化布局。首先,根据本工程大体积混凝土浇筑面积大的特点,合理划分混凝土浇筑区域,具体支撑结构如图1所示;其次,根据分层浇筑原则,按1:6坡度进行浇筑。混凝土浇筑自底层开始,两台泵送设备同步浇筑。分层浇筑时,应待下层混凝土达到初凝后再浇筑上一层。此外,针对混凝土浇筑过程中可能出现的沁水现象,可借助抽水设备或海绵将水吸出。

4.2混凝土振捣

本工程中,混凝土振捣中每个点的振捣持续时间不少于30s,直至混凝土表面不再出现气泡、灰浆为止。振捣点距离应均匀、密实,振捣点间隔为300~400mm。为确保混凝土振捣密实,每台混凝土甭管附近设置2台振捣棒,1台布置于混凝土浇筑斜坡中段,用于浇筑斜坡混凝土振捣;1台布置于坡底,用于下层混凝土振捣。针对钢筋密集的混凝土位置,应加强振捣,振捣棒插入下层混凝土深度为5cm。

4.3混凝土表面处理与养护

混凝土初凝前,应进行首次抹压,确保混凝土表面平整,并临时覆盖塑料膜。在混凝土终凝前1~2h进行二次抹压。如浇筑完成后,混凝土表面出现龟裂现象,应利用素灰浆进行抹平处理。在混凝土终凝后,应及时覆盖薄膜和草垫进行养护。在养护管理期间,应采取定期洒水和保温管理措施,如中心温度与表面温度温差大于25℃时,可采用灯照或搭设保温棚等方法提高混凝土表面温度,混凝土洒水养护不得少于7d。此外,在混凝土养护期间,严禁在混凝土表面行走或搭设支架,避免因外部荷载导致混凝土表面出现破损。

4.4混凝土温度监控

本工程中,为及时掌握混凝土内部和表面温度,分别在0.7m、1.0m和2.4m处设置测温管。测温管由DN20钢管制成,测温管底部以胶带、海绵等进行封堵,防止砂浆进入测温管。待混凝土浇筑完成后,将电子测温仪放置于测温管内,将电子测温仪分别放置于0.7m、1.0m和2.4m处,以此监测混凝土表面和中心温度。

5结语

本工程中,经混凝土温度监测和控制,混凝土温度与表面温差保持在25℃以内,未出现温度裂缝,结构性能满足施工设计要求,取得了良好的工程实践效果。在超高层建筑大体积混凝土施工中,施工单位应通过事前计算混凝土绝热温升、中心温度、保温层厚度等,通过混凝土试验方式确定最佳配合比,优化混凝土施工组织设计和保温养护管理措施,并加强大体积混凝土各环节施工管理,确保大体积混凝土施工质量,防止大体积混凝土温度裂缝的产生。

参考文献

[1]陈桂林,姜玮,刘文超,曹万林.大体积混凝土施工温度裂缝控制研究及进展[J].自然灾害学报,2016,25(03):159-165.

[2]李宗才.大体积混凝土裂缝控制与工程应用[D].青岛理工大学,2014.

[3]王晗.筏板基础大体积混凝土施工裂缝控制研究[D].大连理工大学,2013.

[4]杨林.筏板基础大体积混凝土施工技术研究[D].郑州大学,2013.

作者:许东阳 单位:厦门城健建设有限公司

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