【摘 要】 泵送混凝土已逐漸成為混凝土施工中一個常用的品種。它具有施工速度快,質量好,節(jié)省人工,施工方便等特點。因此廣泛應用于一般工業(yè)與民用建筑結構混凝土、橋梁道路混凝土、大體積混凝土、高層建筑結構混凝土等工程。它既可以作水平及垂直輸送也可用布料直接澆注。它要求混凝土不但要滿足設計強度、耐久性等,還要滿足管道輸送對混凝土拌合物的要求,即要求混凝土拌合物有良好的可泵性。本文就某酒店(30 層)大型基礎底板泵送商品混凝土,在夏季高溫施工條件下,通過嚴格控制混凝土溫度、降低內外溫差、預防收縮縫、運程35km的情況下減少坍落度損失、延緩凝結時間,確保順利泵送和澆筑質量所采取的一系列技術措施及其取得的效果。
【關鍵詞】 混凝土;泵送商品混凝土;超遠距離
【中圖分類號】 TU528.0 【文獻標識碼】B【文章編號】1001 - 6864(2008) 02 - 0157 - 02
1 工程概況和特點
某酒店建筑面積42500m2 ,主樓28 層,為內筒外框鋼筋混凝土結構,總高度107m ,裙房3～4 層,地下2 層,主樓地下室由104 根1000 鉆孔灌注樁支承,基坑挖深8.7m ,混凝土底板厚2.6m ,混凝土設計強度等級C30 ,混凝土總量3500m3 (其中主樓底板2700m3 ) ,全部采用泵送商品混凝土,坍落度12±2cm ,要求一次連續(xù)澆筑,不留施工縫。
工程特點是: ①混凝土運輸距離遠,從攪拌站到酒店施工現(xiàn)場達35km ,且市區(qū)交通擁擠, 道路堵塞嚴重,在通行相對正常的情況下,混凝土運達現(xiàn)場約需1.25～1.5h ; ②基礎混凝土澆筑按工期和施工進度要求,安排在8 月上旬,正值盛暑炎熱,且當年出現(xiàn)百年一遇長達兩個月的持續(xù)高溫,日最高溫度達39 ℃; ③結構體積大,主樓基礎長寬各33m ,厚2.6m ,且嵌有暗梁,鋼筋密集,施工技術要求高。根據(jù)這些特點,除必須滿足混凝土強度和耐久性等要求外,其關鍵是確?；炷恋目杀眯?控制混凝土的最高溫升及其內外溫差,防止結構出現(xiàn)有害裂縫。
2 施工技術措施
大體積混凝土由外荷載引起的裂縫的可能性很小,而混凝土硬化期間水化過程釋放的水化熱和澆筑溫度所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用,由此產(chǎn)生的溫度應力和收縮應力,是導致結構出現(xiàn)裂縫的主要因素。因此,主要采用減少水泥用量以控制水化熱,降低混凝土出機溫度以控制澆筑溫度,并采取保溫養(yǎng)護等綜合措施來限制混凝土內部的最高溫升及其內外溫差,控制裂縫并確保高溫情況下順利泵送和澆筑。
2. 1 限制水泥用量降低混凝土內部水化熱
(1) 選擇水泥。選用某水泥廠水化熱較低的# 425 礦渣硅酸鹽水泥。其早期的水化熱與同齡期的普通硅酸鹽水泥相比,3d 的水化熱約可低30 %。
(2) 摻加磨細粉煤灰。在每立方米混凝土中摻加粉煤灰75kg ,改善了混凝土的粘聚性和可泵性,還可節(jié)約水泥50kg。根據(jù)有關試驗資料表明,每立方米混凝土的水泥用量每增減10kg ,其水化熱引起混凝土的溫度相應升降1～1.2 ℃,因此可使混凝土內部溫度降低5～6 ℃。
(3) 選用優(yōu)質外加劑。為達到既能減水緩凝,又使坍落度損失小的要求,經(jīng)比較,最后選用了效果明顯優(yōu)于木鈣的E.A —2 型緩凝減水劑,可減少拌和用水10 %左右,相應也減少了水泥用量,降低了混凝土水化熱。
(4) 充分利用混凝土后期強度。實踐證明,摻優(yōu)質粉煤灰混凝土后期強度較高,在一定摻量范圍內60d 強度比29d 約可增長20 %左右。同時按(GBJ 146 —90)《粉煤灰混凝土應用技術規(guī)范》,地下室內工程宜用60d 齡期強度的規(guī)定。
為了進一步控制溫升,減少溫度應力,根據(jù)結構實際承受荷載情況,征得設計單位同意,將原設計混凝土28d 齡期C30改為60d 齡期C30 (即用28d 齡期C25 代替設計強度) ,這樣可使每立方米混凝土的水泥用量減少50kg ,混凝土溫度相應隨之降低5～6 ℃。
(5) 綜合上述因素,考慮高溫和遠距離運送造成的坍落度損失較大,取出機坍落度18 ±2cm,水泥用量控制在370kgPm3以下。由于降低水泥用量可降低混凝土溫度16～18 ℃。
2. 2 用原材料降溫控制混凝土出機溫度
根據(jù)由攪拌前混凝土原材料總熱量與攪拌后混凝土總熱量相等的原理,可求得混凝土的出機溫度T,說明混凝土的出機溫度與原材料的溫度成正比,為此對原材料采取降溫措施: ①將堆場石子連續(xù)澆水,使其溫度自澆水前的56 ℃降至澆水后的29 ℃ ,且可預先吸足水分,減少混凝土坍落度損失; ②黃砂在江邊碼頭起水時,利用江水淋水冷卻,使之降溫; ③雖混凝土中水的用量較少,但它的比熱最大,故在攪拌混凝土用的3 只貯水池內加入冰塊,使水溫由31 ℃降到24 ℃,總共用去冰塊75t 。這樣一來,經(jīng)計算出機溫度T 為32.8 ℃,37 次實測的平均實測值33.2 ℃,送達現(xiàn)場的實測溫度為34.60 ℃,從而使入模溫度大為降低。
2. 3 控制混凝土澆筑溫度
嚴格控制澆筑流程,合理安排施工工序,分層、分塊澆筑,以利于散熱,減小約束。對已澆筑的混凝土,在終凝前進行二次振動,可排除混凝土因泌水,在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分,提高粘結力和抗拉強度,并減少內部裂縫與氣孔,提高抗裂性。在高溫季節(jié)泵送,宜用溫草袋覆蓋管道進行降溫,以降低入模溫度。
對于出機溫度和澆筑溫度的控制,世界各國都非常重視,并有較明確的規(guī)定:我國(SDJ207 - 82)《水工混凝土施工規(guī)范》中規(guī)定:高溫季節(jié)施工時,混凝土最高澆筑溫度,不得超過28 ℃。為求得統(tǒng)一, (GB50204 - 92)《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》也規(guī)定了這個溫度值。日本規(guī)范規(guī)定:暑期混凝土的攪拌溫度為30 ℃以下,澆筑時的混凝土溫度應低于35 ℃;對于大體積混凝土的溫度,規(guī)定拌制時為25 ℃以下,澆筑時要在30 ℃以下。前蘇聯(lián)規(guī)范規(guī)定:暑期施工時,當澆筑表面系數(shù)大于3 的結構混凝土時,混凝土拌合物從攪拌站運出時的溫度應當不超過30～35 ℃,而對于表面系數(shù)小于3 的大體積結構,混凝土拌合物溫度應盡可能降低,且不超過20 ℃。美國規(guī)范規(guī)定:在炎熱的氣候條件下,澆筑溫度不得超過32 ℃。德國規(guī)范規(guī)定:在炎熱氣候時,新拌混凝土溫度,在卸車時不得超過30 ℃。
為了降低混凝土的出機溫度和澆筑溫度。最有效的方法是降低原料溫度,混凝土中石子比熱較小,但每立方米混凝土中石子所占重量最大,所以最有效的辦法是降低石子溫度。在氣溫較高時,為了防止太陽直接照射,可以在砂石堆場搭設簡易遮陽棚,必要時可向集料噴淋霧狀水,或者在使用前用冷水沖洗集料。國外也有的攪拌混凝土時加冰塊冷卻。除此之外,攪拌運輸車罐體、泵送管道保溫、冷卻也是必要的措施。
2. 4 加強混凝土養(yǎng)護
為了嚴格控制大體積混凝土的內外溫差,確保混凝土質量,減少裂縫,養(yǎng)護是一個十分重要和關鍵的工序,必須切實做好。
混凝土養(yǎng)護主要是保持適當?shù)臏囟群蜐穸葪l件。保溫能減少混凝土表面的熱擴散,降低混凝土表層的溫差,防止表面裂縫。由于散熱時間延長,混凝土強度和松弛作用得到充分發(fā)揮,使混凝土總溫差產(chǎn)生的拉應力小于混凝土的抗拉強度,防止了貫穿裂縫的產(chǎn)生。澆筑時間不長的混凝土,仍然處于凝結、硬化過程,水泥水化速度較快,適宜的潮濕條件可防止混凝土表面脫水而產(chǎn)生收縮裂縫。同時在潮濕條件下,可使水泥的水化充分、完全,從而提高混凝土的抗拉強度。
2. 5 通過監(jiān)控及時掌握混凝土溫度動態(tài)變化
(1) 溫度監(jiān)控的最終目的是為了掌握混凝土內部的實際最高溫升值和混凝土中心至表面的溫度梯度,保證規(guī)范要求的內部與表面的溫差小于25 ℃及降溫速率。
(2) 溫度是直接關系整個混凝土基礎質量的關鍵。為了客觀反映混凝土溫度狀況,進行原材料溫度、出機溫度、入模溫度、自然溫度、覆蓋養(yǎng)護溫度、混凝土內部溫度、棚內溫度等7 個項目的測試,便于及時調整溫控措施。
3 質量保證措施
(1) 準確計量:在混凝土質量控制的過程中,準確計量是重中之重。特別是水的用量,一定要扣除砂、石的含水量,水膠比的誤差值低。
(2) 清除梁、柱、基礎、坑槽內積水:在施工前,沖洗鋼筋,潤濕模板等作業(yè)或下雨過后,在上述部位通常容易積水,當混凝土流動至該部位時,就會因局部水膠比過大而出現(xiàn)強度驟降,不深過大時更可能出現(xiàn)離析水洗現(xiàn)象,而導致夾砂層、夾石層,所以積水必須清除干凈。
(3) 防止漏漿:由于混凝土流動性大,當模板有大于2cm2 后的孔洞時,極易造成漏漿。漏漿將使混凝土產(chǎn)生蜂窩、麻面,嚴得者引起局部疏松,造成強度喪失,必須打掉重新澆筑。
(4) 防止浮漿過厚:機械振搗的方式與時間應按施工手冊具體規(guī)定執(zhí)行,當澆柱子、大體積基礎及梁體時,在施工末階段應灑布碎石(清洗干凈的) ,以均衡骨科含量。當浮漿析水時,還應適當加入適量同品牌同批號的水泥,改善水膠比。當浮漿過厚,應在下道工序前清除浮漿。
(5) 加強養(yǎng)護由于摻入粉煤灰和塑化劑,故必須加強養(yǎng)護。特別是澆筑成型后14 天內應保持濕潤狀態(tài),使粉煤灰與Ca (OH) 2 產(chǎn)生化學反應,形成膠凝組分,從而提高混凝土強度。
4 結語
混凝土的質量是由多方面構成的,從生產(chǎn)、運輸、澆筑、振搗、養(yǎng)護,每個過程都將對其造成直接影響。故此應加強控制。而輸送工藝的改進與革新,例如混凝土超遠距離泵送施工工藝,技術上是可行的,而從經(jīng)濟上分析,能降低能耗,減少人工與機械投入,從而節(jié)約成本,提高功率。
