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混凝土基础知识完整教程|混​凝​土​基​础​知​识​完​整​教​程
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浅谈大体积混凝土施工
来源:《中小企业管理与科技》2010年5月上旬刊供稿文/李子厚 刘连成
[导读]结合施工现场的特定条件，采用冷却管降温，有效地降低了泵送大体积混凝土内部的最高温升。
李子厚 刘连成 （黑龙江省建工集团有限责任公司）
摘要：结合施工现场的特定条件，采用冷却管降温，有效地降低了泵送大体积混凝土内部的最高温升。
关键词：温度应力& 水化热& 大体积混凝土
&&&&&&& 0 引言
&&&&&&& 随着我国建筑事业的迅猛发展，越来越多的大型工业建筑基础、高层建筑的深基础底板，其它重力底座构筑物等，都采用了大体积混凝土结构。大体积混凝土是指最小断面任何一个方向尺寸大于0.8m以上的混凝土结构，或者必须采用相应的技术措施降低其温差，控制温度应力裂缝开展的混凝土。大体积混凝土由于具有结构厚、体形大、混凝土浇筑数量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点，所以由外荷载引起裂缝的可能性很小。
&&&&&&& 1 工程概况
&&&&&&& 黑河关鸟河水泥有限公司日产2500吨水泥生产线中的水泥储存库工程，为六个钢筋混凝土圆形筒仓，钢筋混凝土筏板基础长49.15m、宽33.2m、厚2m，混凝土等级C30，混凝土量为2866m3，属于大体积混凝土。其施工时温度应力的影响不容忽视，为防止温度裂缝，保证工程质量，必须实行温度控制。
&&&&&&& 2 施工准备、主要材料、机具设备及砼施工
&&&&&&& 在现场施工综合了各方面因素的影响，我们据此对其混凝土浇筑及养护过程采取了以下温控措施：①精心设计混凝土的配合比并选择最优材料；②设置冷却管利用冷却水导出内部热量；③改进混凝土的施工技术；④施工过程中，进行温度观测并做好详细记录，不断总结经验，进行适当调整，力求取得最佳温控效果。
&&&&&&& 2.1 筏板混凝土施工温控计算主要依据 在大体积混凝土施工过程中，要有效地控制混凝土内部温度，必须对混凝土浇筑及养护过程中的温度变化进行严格计算。计算前要对混凝土内部温度弯化规律及造成大体积混凝土开裂的重要因素有所了解。
&&&&&&& 混凝土的内部温度取决于它本身贮存的热能。在一般情况下，浇筑后混凝土的温度与外界环境有温差存在，新浇筑混凝土与周围环境之间产生热能交换，混凝土内部温度是入模温度、水泥水化热引起的绝热温度与混凝土浇筑后的散热温度三者的叠加，其变化规律是由低到高，又由高到低。造成大体积混凝土开裂的主要因素是混凝土与外界环境的温差，温差越大，混凝土的温度变形越大，温度变形引起的温度应力也就越大。
&&&&&&& 基于以上原因，施工前对筏板大体积混凝土进行温控计算，以下是温控计算的主要依据：①筏板混凝土胶凝材料拟选用42.5等级普通硅酸盐水泥（因暂买不到矿渣水泥）掺25％的I级粉煤灰及外加剂。②混凝土选用在9月中旬至10月上旬浇筑，浇筑温度按18℃考虑。③由于筏板模采用砖模，厚度为240mm，绝热条件较好，视为绝热层，可将筏板温度视为周边绝热，仅沿下、上表面散热的一维热传导问题。
&&&&&&& 温度应力按自由板的计算方法计算，Tmax＝t0+q/10+f/50=20+350/10+87.5/50=51.75℃
&&&&&&& 通过计算，制定了筏板混凝土施工温控标准：①混凝土浇筑温度不超过18℃。②混凝土内表温差&25℃。③控制进水温度，水温与混凝土温度之差&25℃。
&&&&&&& 2.2 施工中的温控措施
&&&&&&& 2.2.1 混凝土的配合比设计与材料选用
&&&&&&& ①水泥：混凝土水化热主要来自水泥胶凝材料，应尽量选择C3A、C3S含量少，水化热低的水泥。原则上应选用水化热较低的42.5等级的矿渣水泥，但是由于我省境内的水泥厂不生产42.5等级以上的矿渣水泥。如果采用32.5等级的水泥配C30制混凝土，这样增大水泥用量，实际中并没有降低水化热，经实际测设决定采用黑河恒基水泥有限公司生产42.5等级的普通硅酸盐水泥，并参照水泥厂水泥强度的历史技术资料，充分利用水泥的富余强度，尽时减少水泥用量，降低水化热。
&&&&&&& ②粉煤灰：选用哈尔滨市热电厂I级粉煤灰，取代部分水泥，不仅可以使混凝土水化热在一定程度上延缓释放，对于大体积混凝土的温控极为有利；还可以增加混凝土的后期强度，使混凝土的强度保证提高；另外掺加粉煤灰可以改善混凝土的施工性能，增强混凝土和易性与可泵性。
&&&&&&& ③混凝土外加剂：掺用哈尔滨铁路外加剂厂生产HN-1型高效缓凝剂。高效缓凝剂对水泥水化有两种作用，一是推迟水化开始时间；二是加速硬化后的水化。高效缓凝剂不影响混凝土中水泥的总水化热，但可明显改变早期放热速度，尤其和粉煤灰共同作用，能够抑制混凝土总水化热增加过大。
&&&&&&& ④骨料：本工程由于混凝土为泵送混凝土，粗骨料不可能选用粒径较大，只能选用级配良好的石子。本工程采用连续级配的10～30mm碎石，并且在施工中加强了混凝土搅拌和振捣质量管理，增强了混凝土的和易性和强度，另外对碎石中的针片状颗粒严加控制，针片状按重量不应大于15％。
&&&&&&& 细骨料采用细度模数为2.79，平均粒径为0.381中粗砂，每立方米可减少用水量30K，这样降低混凝土的温升和收缩。
&&&&&&& 砂石含泥量必须严格控制，砂石含泥量不大于1％。
&&&&&&& ⑤水：采用100m深地下井水，因为地下水平均温度为10℃以下，这样可以降低混凝土温升。混凝土配合比经试配作了适当调整。
&&&&&&& 2.2.2 设置冷却管 由于本公司没有施工大体积混凝土经验，并且在混凝土中预埋冷却管也是第一次，经过现场研究在施工现场浇筑一个2m&2m&2m立方米混凝土，冷却管采用直径为32mm薄形钢管，按水平中心距2m交错排列。
&&&&&&& 经过实际试验确定在施工中冷却管的间距为2m，能够满足混凝土温度与冷却温度之差不超过25℃。
&&&&&&& 2.2.3 混凝土的施工技术
&&&&&&& ①混凝土搅拌、输送及浇筑 混凝土搅拌采用集中搅拌，在施工现场安装两个小型混凝土集中搅拌站及两台混凝土输送泵，并要求混凝土搅拌站保证其良好性，以确保混凝土浇筑的连续性。
&&&&&&& 混凝土采用薄形连续浇筑方法，由东向西大斜面分层下料每层为50cm左右，斜面坡度为混凝土振捣时自然流淌形成的坡度。混凝土的浇筑连续进行，间歇时间尽时缩短，同时不超过混凝土的初凝时间，次层混凝土保证在前层混凝土初凝前浇筑完成。振捣采用二次振捣，这样能有效地排除混凝土因泌水在骨料，水平钢筋下部生面的水分和空隙，提高混凝土与钢筋握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减少内部微裂，增加混凝土密实度。
&&&&&&& 为了降低混凝土的温升，通过原材料的预冷却可降低混凝土的浇筑温度、削减混凝土内部的最高温度、减少最高温度与稳定温度之间的差值，控制混凝土的内外温差，防止大体积混凝土裂缝。本工程具体作法是粗细骨料进行遮阳覆盖，在砂石堆场利用绿色网眼状帆面予以遮阳，并用水管浇水冷却，混凝土泵送管采用草袋子包裹并且经常浇水湿润。
&&&&&&& ②混凝土的表面处理 由于泵送混凝土，其表面水泥浆较厚，并且上部钢筋较密，在混凝土浇筑结束后，先用两米长刮尺按标高刮平，在混凝土初凝前用铁滚筒碾压数遍，并在用地面抹光机打磨压实，以闭合收水裂缝。
&&&&&&& ③混凝土养护 混凝土浇筑12小时后，在其表面覆盖一层塑料薄膜和一层草袋子，并设专人三班养护，每两小时洒水一次，洒水只须淋湿草袋子即可，经实际测温，本混凝土内部最高温度为55℃，其表面塑料薄膜下40℃，笔者认为一层塑料薄膜和一层草袋子是完全可以保证混凝土内表温差不超出控制标准的，并且工程实践证明塑料薄膜加草袋子的保温保湿方法是一项简便、经济、有效的措施。
&&&&&&& 2.2.4 混凝土的监测 ①根据混凝土筏板的平面尺寸形状和厚度，布置按100m2左右设一处测温孔，孔深为板厚的2/3左右。②施工中采用了简易测温法，即在混凝土内预埋钢管，采用100红色水银测温计测温。钢管采用32镀锌钢管，底口焊铁封死，上口高出混凝土表面150mm。测温时测温管应加塞，防止外界气温影响，测温管内灌满水，所测得温度是测温管全长范围内的平均温度。
&&&&&&& 3 结论
&&&&&&& 本工程施工实践表明，按上述方法混凝土内外温差得到控制，混凝土的质量良好。采用常规方法解决了复杂的大体积混凝土的温控问题，有效地降低了成本，提高了效率。通过本次实践，可以得出以下结论。
&&&&&&& 3.1 采用内散外覆综合养护措施，可有效降低混凝土的温升值，且可大缩短养护周期，对于超厚大体积混凝土施工尤其适用。
&&&&&&& 3.2 采用42.5级的普通硅酸盐水泥完全可以代替42.5级矿渣水泥配制大体积混凝土。
&&&&&&& 3.3 随着粉煤灰掺量的增大，混凝土早期的水化热和温升越小，掺时超过20％时，对混凝土强度和温升影响则十分明显。
&&&&&&& 3.4 采用实时温度跟踪监测，根据具体条件变化适时调整施工措施，做到信息化施工，确保大体积混凝土施工质量。
&&&&&&& 3.5 冷却水管布置应根据浇筑混凝土的强度等级、混凝土的厚度和现场实验测试数据确定。本工程采用C30混凝土设置冷却水管的方法，取得了良好的施工效果和经济效益。
&&&&&&& 3.6 大体积混凝土采用泵送工艺，泵送过程中，常会发生输送泵堵塞故障，故提高混凝土的可泵性十分重要。须合理选择泵送压力，泵管直径，输送管线布置应合理。泵管上须遮盖湿草袋子，并经常淋水散热。混凝土中的砂石要有良好的级配，砾石最大粒径与输送管径之比宜为1：4砂率宜在35％～40％之间，水灰比宜在0.4～0.5之间，坍落度宜在16～18cm间。
&&&&&&& 4 结束语
&&&&&&& 本工程无论是在混凝土一次浇筑量及混凝土外形尺寸上，还是在大体积混凝土配合比中采用早强普通水泥及预埋冷却管上，对于工业建筑工程在省内施工上均属罕见。通过上述施工方法及精心组织施工，本工程取得了良好的效果。
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