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浅谈大体积混凝土施工裂缝控制方法

摘要:摘要:本文通过结合康城大厦工程实例,针对该工程底板采取大体积混凝土浇筑,详细地提出大体积混凝土的配合比设计,同时从混凝土生产控制和施工养护等方面提出控制混凝土裂缝的方法,最后分析裂缝控制方法在混凝土工程应用中取得的效果,可为同类工程提供参
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  摘要:本文通过结合康城大厦工程实例,针对该工程底板采取大体积混凝土浇筑,详细地提出大体积混凝土的配合比设计,同时从混凝土生产控制和施工养护等方面提出控制混凝土裂缝的方法,最后分析裂缝控制方法在混凝土工程应用中取得的效果,可为同类工程提供参考借鉴。
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  关键词:大体积混凝土;配合比设计;生产施工;控制裂缝
  Abstract: this article by combining cannes building engineering examples, for this project slab take mass concrete casting, puts forward detailed of mass concrete mixture ratio design, and production control and the concrete construction the maintenance puts forward the control method of concrete cracks, and finally analyzes crack control methods in concrete engineering application effect obtained, can provide a reference for similar projects.
  Keywords: mass concrete; Mix design; Production of construction; Control the cracks
  
  
  中图分类号: S611 文献标识码:A 文章编号:
   工程概况
   本项目康城大厦位于东莞市南城区,工程为地下2层,地上24层,总建筑面积38178.3平米,其中底板长118.7m,宽45.4m,底板厚600mm,底板混凝土抗压强度等级为C30,抗渗等级为P8,混凝土配合比设计要求掺入聚丙烯纤维,混凝土坍落度要求为140~160mm。本工程底板混凝土施工,按大体积混凝土施工组织施工方案,防止混凝土开裂是大体积混凝土施工难点。据以往工程实践经验,有效地防止混凝土的开裂问题关系到混凝土配合比设计、生产控制及施工养护等方面。现分别从大体积混凝土配合比设计、生产控制及施工养护等方面提出控制裂缝的方法,以期探讨。
   配合比设计优化
   对于大体积混凝土配合比设计及其原材料的选用极为重要,要合理地配制出满足设计要求的混凝土。(1)选择符合国家标准的优质原材料,并经试验检测为合格的方投入使用。(2)严格控制适宜的水灰比,保证混凝土的强度和密实度,提高混凝土的抗变形能力。(3)掺加适量的粉煤灰,有效改善混凝土的工作性能、降低水化热和减小收缩。(4)在保证混凝土强度及工作性能的前提下,提高粗骨料含量,能有效降低混凝土的收缩。(5)掺入适量纤维等材料,提高混凝土的抗拉能力。(6)混凝土初凝时间控制在10―12个小时,满足施工要求。
  2.1原材料选取
   本工程水泥采用广西台泥P.O42.5,比表面积为376?O/?K,标准稠度用水量为26.2%,水泥强度为R3=28.6mPa,R28=50.1mPa。粉煤灰采用沙角电厂Ⅱ级,细度16%,需水比97%,烧失量2.9%,三氧化硫含量0.6%。外加剂采用东莞市华杰牌萘系高效缓凝外加剂,固含量30%,掺量1.9%时减水率20.5%。石子采用惠州鸿运石场,粒径级配为5--25mm连续级配,最大粒径为25mm,压碎指标值7%,含泥量0.1%,针片状含量5%。河砂采用东江中砂细度模数为2.7,级配Ⅱ区,含泥量0.8%,泥块含量0.1%,氯离子含量0.001%。
  
  2.2配合比设计
   本工程底板设计混凝土强度等级为C30,抗渗等级为P8。计算配合比如下:
   (1)计算试配强度: 取标准差σ=5.0MPa,试配强度fcu,o=fcu,k+1.645σ
  = 30+1.645×5.0=38.2MPa
  (2)计算水胶比:碎石取 αα= 0.53αb=0.20, 水泥强度根据多次试验数据,fce在48~52 MPa之间,水泥fce取值为46 Mpa,粉煤灰掺量18.0%,fb=0.83fce。则W/B=αafb/(fcu,o+αaαbfb)=0.53×0.83×46/(38.2+0.53×0.20×0.83×46)=0.48
  即W/B≤0.48 时,C30 混凝土强度是有保障的,考虑到安全系数, W/B取值为:W/B=0.47,满足耐久性及抗渗要求。
  (3)确定用水量:依据JGJ55-2011查表5.2.1-2选取C 30 初步用水量 mw0= 220kg/m³。掺用 高效缓凝减水剂,通过多次试验, 掺量为 1.9 %时,减水率达 20.5 %,混凝土和易性均良好。则砼的用水量 mw1=mw0(1- WR)=220×(1-20.5%)=175 kg/m³
  (4)计算水泥用量:mb0=mW1/(W/B)=175÷0.47=372kg/m³
   (5)掺用粉煤灰量:
  按GBJ146-1990《粉煤灰混凝土应用技术规程》,C 30 选取粉煤灰取代率为 18.0 %,则水泥用量mb=mb0(1- β)= 372×(1-18.0%)=305 kg/m³;粉煤灰用量mF = mb0×18% =372×18%=67kg/m³。
  (6)外加剂用量:C 30 ,mA= mb0×1.9%= 372×1.9%=7.1 kg/m³,其含水为5.0 kg/m³,则实际用水量 mw= 175 ?C 5.0 = 170kg/m³。
   (7)聚丙烯纤维掺量:0.7 kg/m³。
  (8)砂石用量:
  按假定质量法:C 30选取容重为 2375kg/m³,则砂石总量为 1826kg/m³,通过多次试验,砂率Sp= 42.5 %时适中,则砂重mS=776kg/m³,石重mG=1049kg/m³,通过以上步骤,可初步确定配合比为: C:W:S:G:F:A= 305 :170 :776 :1049 :67 :7.1:0.7
   试拌20L测定坍落度为175mm,满足混凝土坍落度为140~160mm要求,而且混凝土粘聚性保水性良好,满足施工和易性要求。水胶比分别减小和增加0.03得出0.44、0.47、0.50三个不同水胶比配合比试配记录见表1所示。从试配结果可看出,三个配合比强度以及工作性能都能满足设计要求,但第二个配合比比较合理,经反复试配,最终选定第二个配合比为生产配合比,其中聚丙烯纤维每方加0.7kg。
  
  
   混凝土生产质量控制
  (1)计量准确我公司采用双卧轴强制式搅拌机和配套的送料系统,生产输入配合比后,由电脑电脑自动计量和搅拌。各材料的计量采用电控装置,可严格控制各材料的计量误差达到国家规范要求:
  
  
  (2)测定骨料含水率试验员每个工作班(8个小时)至少测定一次含水率,校准和核对生产中使用的含水率,保证用水量准确,严格控制混凝土的水胶比。
  (3)坍落度控制每班次配备2名试验员和1名操作员,24小轮班监控;生产过程通过电流值、坍落度监控曲线、出料口摄影镜头等直接监控出机混凝土坍落度;在公司门口设立看料台,对每车出厂混凝土目测坍落度、和易性,并作记录。出厂坍落度达到工地要求的中值+3cm以内(考虑到运输途中经时损失)、和易性良好方可出厂。据原材料质量情况、天气情况、现场施工速度等调整配合比,合理控制坍落度损失;严格按照国家规范要求,按每200m3取样一次留样检测坍落度同时成型检测3天、7天、28天抗压强度,每500m3取样一次留样检测抗渗性能。
  (4)控制混凝土搅拌时间,搅拌时间过短,纤维均匀分布性差;搅拌时间过长,纤维易结团。本工程混凝土生产搅拌时间为35秒每槽,比较合适。
  (5)在生产过程中出现的任何不合格品,一律报废,并查明原因,采取相应的预防纠正措施。
  (6)浇筑期间施工现场安排1名试验员,负责对现场混凝土的自检、调度车辆、协助施工单位和监理方对混凝土的抽检,有突发情况及时向公司里汇报;混凝土到达现场质量正常时,快速搅拌1~2分钟后卸料;坍落度偏小(但不低于下限值的-2cm)、出厂时间少于2.5h,由现场试验员加适量减水剂调整合适后卸料,严禁直接向车鼓内加水调整;坍落度过大(超过规范要求,即中值的+3cm)或和易性差,退回公司处理。
  
   混凝土施工与养护
   混凝土到达现场后,施工质量也是一个很重要因素。大体积混凝土浇筑需作合理安排,确保连续浇筑,避免出现冷缝;混凝土采用分层浇筑,每层浇筑厚度300~500mm为宜。混凝土振捣质量也是保证混凝土质量的重要方面;浇筑过程中,布料要均匀,振捣要密实,避免欠振、漏振和过振。禁止用振动棒赶浆入模,以免混凝土拌合物不均匀,浆体多的地方,混凝土硬化过程中易产生龟裂。禁止振梁钢筋赶浆,以免造成钢筋移位,对大面积底板由于钢筋传力,还有可能导致先浇筑已终凝的混凝土结构出现裂缝。施工员要随时检查表层钢筋的保护层厚度,若厚度过小,混凝土极易出现沿着钢筋走向的裂缝。在混凝土初凝之前,进行二次搓毛和二次压光,这道工序能提高混凝土表面的密实度和抗裂性,起到有效消除混凝土表面塑性裂缝的作用。要求做法是:拖完平板振动器后,及时用木耙子整平,让混凝土自然收水,待5―6个小时后(视天气情况),观察混凝土表面较粘稠,用手按上去有手印但不粘手时,即开始用木抹子在表面上用力来回搓压抹实,使表面粗糙无浮浆。由于底板浇筑面积大,要求施工方用抛磨机打磨,整道工序必须在混凝土终凝前完成。如果在抹面时发现已存在裂缝,赶紧在裂缝处用力搓抹密实,然后覆盖湿麻袋并洒水保湿养护,防止裂缝扩展,以达到消除裂缝的目的。浇筑底板,混凝土终凝之后就开始养护,良好的养护一方面可以保证混凝土早期强度的正常增长,另一方面能够有效防止混凝土表面出现干缩裂缝,特别是掺有纤维、膨胀剂等外加剂的混凝土良好养护尤为重要。正确的养护方法是:二次抹面完及时用麻袋、草席、薄膜等覆盖并洒水保湿,待混凝土终凝后应立即蓄水养护。如果不能做到,应增加洒水的次数,但养护的效果已经大打折扣。在高温、干燥和风速大的气候环境浇筑混凝土,应特别注意:1) 上午浇混凝土,至下午1―3点钟正值日最高温段,混凝土刚达到终凝,最容易出现裂缝。因此,施工方至少安排1人跟踪抹面及养护事宜,若发现有裂缝及时抹压密实并覆盖洒水保湿,先硬化的部分要做到先养护,用手捏住水管口部向空中喷洒水雾,不要冲刷混凝土表面。2) 下午浇混凝土,至晚上要及时养护,若等到第二天才养护就已经迟了。总之,混凝土的养护要做到及早而充分。另外,硬化后的混凝土应避免过早受到集中荷载,以防板面出现裂缝。养护期不得少于14天。
   应用效果分析
   该工程大体积混凝土底板施工2012年3月29日中午开始连续浇筑总方量约4260 m3 ,两台48米泵车作业近55个小时顺利完成浇筑。本次浇筑混凝土取样成型试件检测3天、7天、28天抗压强度共20个编号60组试件,其中28天抗压强度值,见下表:
  
  
   平均强度值为38.5 MPa,8组抗渗试件送检全部合格。经过双方的配合,整块底板施工没有发现一处可见裂缝,得到甲方和监理方的好评。这说明了大体积混凝土施工,经过配合比设计优化、生产过程严格控制和施工方精细施工及养护,混凝土裂缝是可控的。
   结语
   文章通过结合康城大厦工程实例,针对该工程大体积混凝土底板施工,详细地提出大体积混凝土的配合比设计、生产控制及施工养护等方面裂缝控制方法,经供需双方互相配合,取得良好成效。可为同类工程提供参考借鉴。
  参考文献:
   [1] 郑达人.基于抗裂原则的混凝土配合比设计[J].北方交通,2007,28(12):118~119.
   [2] 吕显峰.减缩抗裂混凝土配合比设计理论在工程实践中的运用[J].中国建设信息,2009,27(05):31~33.
   [3] 李光伟.聚丙烯纤维对混凝土抗裂性能的影响[J].水电站设计,2010,31(06):57~58.
   注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。