XX貿(mào)易中心大廈為一幢地上50層,地下2層,建筑面積12.5萬m2的超高層大型綜合寫字樓,結(jié)構(gòu)形式為內(nèi)筒外框密肋梁樓板結(jié)構(gòu),位于XX與XX交匯處西南側(cè),合同工期僅26個月。
本工程主樓承臺底板為超厚大體積混凝土,底板厚分別為3.1m、3.7m、4.8m,總體積1.1萬m3一次性澆筑。要確保大體積混凝土的質(zhì)量,除應(yīng)滿足強度等級、抗?jié)B要求及內(nèi)實外光等混凝土的常規(guī)要求外,關(guān)鍵在于嚴格控制混凝土在硬化過程中由于水化熱而引起的內(nèi)外溫差,防止內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致混凝土裂縫,為此采取了如下措施。
合理確定配合比
主樓底板設(shè)計為C40、S8混凝土,不僅要滿足強度要求,而且要滿足抗?jié)B要求,更關(guān)鍵的是大體積混凝土各層間溫度差產(chǎn)生的應(yīng)力(最大溫度收縮應(yīng)力)應(yīng)小于同一時間混凝土所具備的抗拉強度。根據(jù)上述要求,抓住如何降低水化熱這個關(guān)鍵,進行了大量的試驗工作,選用不同的水泥、摻合料、外加劑進行了試驗。
根據(jù)試驗結(jié)果,并考慮到每立方米混凝土的水泥用量,每增減10kg,其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升降1℃,水泥的用量可盡量減少,通過多方考慮研究最后決定采取如表3-2-1所示的配合比。
注:采用425號礦渣水泥,中租砂,5~30mm碎石,擁落度為l6~18cm.CAS摻料系硫酸鋁鈣型微膨脹劑,又名鈣磯石。CAS摻入混凝土中具有如下特點:
(1)改善混凝土的孔結(jié)構(gòu),使總孔隙率減小,毛細孔徑減小,從而提高混凝土的抗?jié)B強度;(2)改善混凝土的應(yīng)力狀態(tài),膨脹能轉(zhuǎn)變?yōu)樽詰?yīng)力,使混凝土處于受壓狀態(tài),從而提高混凝土的抗裂能力;(3)CAS取代一部分水泥后還能提高混凝土的強度(特別是礦渣水泥),在保持混凝土強度不變的情況下,可節(jié)省水泥從而大幅度降低混凝土的絕對溫度,減少溫度裂紋的危害;(4)CAS分快凝型和緩凝型兩種,緩凝型能降低水泥水化熱的峰值,并推遲它的到來時間,符合大體積混凝土技術(shù)要求。
從使用效果看,摻入CAS還能改善混凝土拌合物的和易性、可靠性,不離析及保水性能良好等優(yōu)點。
大體積底板的混凝土施工,既要滿足強度及抗?jié)B要求又要使混凝土在硬化過程中所產(chǎn)生的水化熱盡可能小,在滿足前者的前提下,后者就成了大體積混凝土施工的主要矛盾。按常規(guī)都采用普通水泥加UEA,但通過試驗發(fā)現(xiàn)普通水泥用量過大,內(nèi)部水化熱較高(達94℃),不利于溫控和養(yǎng)護;而425號礦渣水泥不僅可以滿足強度和抗?jié)B要求,內(nèi)部水化熱也較低(只有76℃),而且水泥標號低,用量也較少,有利于大體積混凝土的施工。為此決定采用425號礦渣水泥。因水泥標號低,用量少,相應(yīng)所產(chǎn)生的水化熱就小,從而降低了溫度差應(yīng)力,避免了混凝土裂縫的產(chǎn)生。
對其他材料都按規(guī)范要求進行嚴格控制。對所確定的配合比還進行了抗?jié)B試驗,在抗?jié)B試驗中,4個試樣未出現(xiàn)滲水時的最大水壓力為1MPa,滿足抗?jié)B要求。
混凝土澆筑量計算
由計算得知,為防止上、下、左、右、前、后各澆筑層間搭接時間差因超出混凝土初凝時間而形成施工冷縫,必須達到每小時混凝土供應(yīng)量121m3,為此我們采取了現(xiàn)場攪拌與商品混凝土結(jié)合,利用20輛輸送車、6臺輸送泵,從西向東一次性澆筑,日澆筑量達2200m3,1.l萬m3混凝土總共用時僅l36h,有效地防止了冷縫的產(chǎn)生。
控制混凝土出機溫度和澆筑溫度
出機溫度控制
為降低混凝土的總溫升,減少結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差,控制出機溫度和澆筑溫度同樣是一個重要的方面。
根據(jù)攪拌前混凝土原料總的熱量與攪拌后混凝土熱量相等的原理,可得出混凝土的出機溫度T0。
在混凝土的原材料中,石子的比熱較小,但每1m3混凝土中所占的重量較大;水的比熱最大,但它的重量在每1m3混凝土中只占一小部分,因此對混凝土出機溫度影響最大的是石子及水的溫度,砂的溫度次之,水泥的溫度影響最小。
XX大廈底板施工在8月底,正值武漢市高溫季節(jié),白天環(huán)境溫度達35℃,為進一步降低混凝土的出機溫度,在中心攪拌站打了一口深井,用井水攪拌混凝土,并用編織袋覆蓋砂石,防止太陽直接照射,通過實測各原材料的溫度,計算出混凝土的出機溫度為26.95℃,由于入模溫度較低,因此有效地降低了混凝土的總溫升。
澆筑溫度控制
為控制澆筑溫度,應(yīng)盡量縮短混凝土的運輸時間,及時卸料,泵管用麻袋包裹以防日光曝曬而升溫,輸送泵、攪拌臺全部搭棚以防陽光照射,現(xiàn)場用編織袋遮陽,通過采取這些措施,現(xiàn)場測定混凝土澆筑溫度為30℃。
大體積混凝土的澆筑
澆筑方法
本工程主樓底板面積為3080m2,覆蓋底部雙向鋼筋的第一層混凝土厚度為0.6m,最大澆筑層混凝土量為44m×25m×0.6m=660m3,澆筑時間為5.5h,考慮到拆管和其他因素,混凝土緩凝時間控制在8h以上,因第1層澆筑就需5.5h,為此采取“由西向東,一次澆筑,一個坡度、薄層覆蓋、循序推進,一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的澆筑方法(圖3-2-1)能較好適應(yīng)泵送工藝,避免輸送管道經(jīng)常拆除沖洗和接長,提高泵送效率,簡化了混凝土的泌水處理,保證上、下層澆筑間隔不超過初凝時間。
混凝土的泵送采取6臺泵由西向東,分點布料,一次打出底板面,然后再由西向東呈斜坡推進(圖3-2-2)。
振搗
根據(jù)混凝土泵送時自然形成坡度的實際情況,在每個澆筑帶的前、后布置兩道振動器,第一道布置在混凝土卸料點,主要解決上部的振實,第二道布置在混凝土坡角處,確保下部混凝土的密實,為防止混凝土集中堆積,先振搗出料口處混凝土,形成自然流淌坡度,然后全面振搗,嚴格控制振搗時間,移動間距和插入深度。
底板四邊有3.7m高的暗梁,暗梁邊鋼筋較密,對此采取在暗梁邊焊角鋼支架,人工在支架上分層振搗的方案,有效地保證了暗梁處混凝土的振搗密實。
泌水處理
大流動性混凝土在澆筑、振搗過程中,上涌的泌水和浮漿順混凝土坡面下流到坑底,由于我們事先已在東邊預(yù)留了集水坑,使大量泌水順混凝土墊層流向積水坑,然后通過積水坑內(nèi)的潛水泵向坑外排出。
當混凝土大坡面坡腳接近頂端模板時,改變混凝土的抽水方式,將泵抬高,抽出逐步縮小水潭中的泌水(圖3-2-4)。
表面處理
由于泵送混凝土表面水泥漿較厚,在澆筑后2~8h,初步按標高用長刮尺刮平,然后用木搓板反復(fù)搓壓數(shù)遍,使其表面密實,在初凝前再用鐵搓板壓光,這樣做較好的控制了混凝土表面龜裂,還減少混凝土表面水分的散發(fā),促進了養(yǎng)護。
養(yǎng)護
為防止內(nèi)外溫差過大,造成溫度應(yīng)力大于同期混凝土抗拉強度而裂縫,養(yǎng)護工作尤為重要,故采取是保溫、保濕養(yǎng)護法。先在混凝土表面覆蓋2層塑料薄膜,覆蓋時間以混凝土初凝時間為宜,覆蓋塑料薄膜的目的是防止水分蒸發(fā),然后在塑料薄膜上覆蓋3層麻袋用以保溫。為防止雨水造成表面溫度突降,在麻袋面上又加蓋l層塑料薄膜,隔離了較低溫度的雨水對麻袋的直接影響,同時又使表面已升高的溫度不易散失,有效地縮小了內(nèi)外溫差;炷列柩a充水分時,只在下層薄膜與底板接觸表面澆水,然后盡快覆蓋,通過14d的養(yǎng)護,混凝士的質(zhì)量很好,表面光滑、密實,滿足驗收規(guī)范的要求。