底板大体积混凝土工程

童骏

1混凝土配合比设计
1.1材料要求
1)        为了避免大体积混凝土结构裂缝，在水泥品种的选取上，我公司优先采用水化热较低、安定性好、细度适中的普通硅酸盐水泥。水泥质量符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175—1999）的有关规定。
2)        在混凝土中掺入能改善水化胶凝物质组成的矿粉，以降低水泥用量，延缓水泥水化反应时间，显著改善新拌混凝土的泌水性，同时能较好提高混凝土抗渗能力。矿粉质量符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046—2000）的有关规定。
3)        在混凝土中掺入适量粉煤灰。粉煤灰中的火山灰反应比较迟缓，发热的速率较低，取代部分水泥可使混凝土内部顶峰温度显著降低，减少混凝土的水化热，有利于防止大体积混凝土开裂。粉煤灰质量符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596—1991）的有关规定。
4)        根据设计要求，在底板混凝土内需添加HEA微膨胀剂。
5)        根据混凝土泵车输送管尺寸和底板钢筋密度，选用粒径为5～25mm连续级配的粗骨料。严格控制碎石的颗粒级配、含泥量。碎石质量符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ53—92）的有关规定。
6)        细骨料选用细度模数在2.3以上的中、粗砂，以减少单位用水量及水泥用量，降低混凝土的干缩。砂质量符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ53—92）的有关规定。
7)        混凝土拌合水采用自来水。
8)        严格控制粗细骨料的含泥量，石子含泥量控制在1%以下，黄砂含泥量控制在2%以下。
9)        凝结时间要求初凝为9-10小时，终凝为12-13小时。
1.2配合比设计
本工程底板混凝土设计强度为R60C35P8。根据历年大体积混凝土浇筑经验，其配合比设计原则如下：
1)        采取有效措施降低混凝土水胶比，最大不超过0.50。
2)        在胶凝材料总量不变时，保证混凝土强度前提下，尽可能多地使用粉煤灰和矿渣粉，有利于降低混凝土水化热。
3)        充分利用外加剂改性功能和活性掺合料的品质效应，改善混凝土内部结构，提高混凝土的工作性、力学性能和耐久性能。
根据以上配合比设计原则及本工程的具体要求并结合我公司已完成的多个类似的大型工程的经验，混凝土的配合比如下：（单位：kg/m3）
砼配合比（R60）C35P8    T：140±30mm
材料        水泥        水        砂        石        粉煤灰        矿粉        外加剂
品种        P042.5        自来水        中砂        5－25        二级灰        S95        LN800
配合比        176        170        820        1010        50        100        4.30
1.3混凝土验证试验
混凝土初步配合比设计完成后必须进行验证试验,以确定该混凝土配合比设计是否满足工程要求。其验证试验主要测试项目包括以下几个方面：
1)        混凝土拌合物性能
①  混凝土坍落度。
②  混凝土凝结时间。
③  混凝土料温。
试验方法按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080—2002）进行。
2)        混凝土力学性能试验（混凝土抗压强度）
混凝土抗压强度试块组数按《预拌混凝土》（GB/T14902—2003）要求，每组制作3块，分7天、28天、60天三个龄期试压。
试验方法按《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081—2002）进行。
混凝土抗压强度按《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107—87）评定。
3)        长期性能及耐久性试验
混凝土抗渗试块组数按《预拌混凝土》（GB/T14902—2003）要求，制作1组6个试件。
试验方法按《普通混凝土长期性能和那就性能试验方法标准》（GBJ82—85）进行。
混凝土搅拌站通过验证试验，以上性能指标均合格且经业主、设计认可后最终确定商品混凝土的配合比设计，底板施工过程中严格按照此配合比进行供料。
2混凝土供应方案
1)        由项目部成立一个生产领导小组，负责协调大体积混凝土的制备和供应，参与搅拌站采用同一配合比，相同水泥、外加剂、粉煤灰及矿粉，以确保砼浇捣的质量。
2)        本工程采用商品砼，××搅拌站为主要输送拌站，××搅拌站为备用拌站。
为保证砼均匀供应，确保该工程砼运输连续性，砼供应搅拌站的具体供料情况见下表。
搅拌站        生产总数（m3）        砼供应速度（m3/h）        单程时间（分钟）        搅拌车（辆）
××                 ≥                    
××                 ≥                    
3混凝土浇捣
.3.1砼浇捣前准备工作
1)        钢筋绑扎完毕后，技术部门应该及时报审监理、区质量监督部门及人防质量监督部门，做好各项隐蔽工程验收工作。
2)        清理施工现场。把底板钢筋表面不必要的杂物调运至坑面；将基坑南侧钢筋加工场内的剩余钢筋搬运至其它空余地方，为砼泵车和泵管的布置创造条件。清理施工道路上的障碍物，确保现场施工道路的畅通。
3)        检查临时供电、供水设施以及砼振动棒等设备。
4)        技术部门、安全质量部门向施工部门作一级安全、技术交底，施工部门向各施工作业班组进行二级交底，以保证底板砼的浇捣施工质量。
5)        及时了解气象情况，浇筑时间尽量安排在周五下午开始至周日结束。
3.2混凝土浇捣施工
1)        塔楼区基础大底板混凝土方量约12000 m³，配备4台汽车泵和2台固定泵，配备混凝土运输车80辆，预计在50小时内浇捣完毕。
2)        由于地处市中心且混凝土浇捣时间较长，因此项目部要与交警部门组成一个协调小组，处理交通组织有关事宜。交警负责大门口外的交通秩序和车辆进出管理；场内的车辆停放、流向、收料等由现场管理人员负责。
3)        为减少深基坑底暴露时间，每层拟采用连续浇捣的施工方法。具体浇筑采用“分段定点、一个坡度、薄层浇筑、循序推进、一次到顶”的方法。
4)        第一次浇捣主楼深坑混凝土方量为1000m3，采用4台汽车泵布置在栈桥和基坑边的施工便道上，5小时左右浇完。主楼深坑底板砼浇捣泵的平面布置位置及浇捣流向见图12-1。
5)        第二次浇筑深坑部位剩余部分及大面积底板，混凝土方量为11000m3，在深坑混凝土浇捣完后紧跟施工，采用4汽车泵和2台固定泵，预计42小时左右浇完。主楼深坑部位剩余部分及大面积底板混凝土浇捣泵的平面布置位置及浇捣流向见图12-2、12-3。
6)        混凝土浇筑采用由北向南退捣方式。每台砼泵车负责浇筑跨度为5m左右，砼浇捣时依靠砼的流动性，混凝土由大斜面分层下料，分皮振捣，每皮厚度为50cm左右。上下皮砼应及时覆盖，防止冷施工缝出现。见分层浇捣示意图12-4。
7)        每台泵车供应的混凝土浇筑范围内应布置4～6台振动机进行振捣，要求不出现夹心层及冷施工缝，并应特别重视每个浇筑带坡顶和坡脚两道振动器振动，确保上、下部钢筋密集部位混凝土振实。
8)        在两台泵浇筑带范围振捣的操作人员在振捣过程中为了防止相互浇注连接处的漏振，因此在各自的连接分界区必须超宽50cm的振捣范围。
9)        每台泵车浇捣平均速度每小时不少于40m3（汽车泵）、35 m3（固定泵），控制混凝土供应速度大于初凝速度，确保混凝土在斜面处不出现冷缝。
10)        由于混凝土坍落度比较大，会在表面钢筋下部产生水分，或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。
11)        底板面标高控制，应在浇捣前利用短钢筋采用电焊焊接在上层钢筋或支架上做好面标高的基准点，间距约4～6m2一个点。

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12)        在浇灌过程中采用水准仪进行复测标高，发现有高差者，加料或括平。混凝土表面处理做到“三压三平”。首先按面标高用煤撬拍板压实，长刮尺刮平；其次初凝前用铁滚筒数遍碾压、滚平；最后，终凝前，用木蟹打磨压实、整平，以闭合混凝土收水裂缝。
13)        混凝土浇捣前及浇捣时，应将基坑表面积水通过设置在垫层内的临时集水井、潜水泵向基坑外抽出。
4大体积砼测温控温方案
4.1监测目的
本工程基础底板采用商品混凝土，其强度等级为C35P8，底板厚度有3.2m、1.1m，局部深坑厚度有7.8m，底板厚度较厚，大体积混凝土基础浇筑时，混凝土内部会释放出大量的水泥水化热，造成混凝土内部温度急剧上升。由于混凝土中各处散热条件的不同，各点温度也产生一定的差异。如果在混凝土凝固过程中对温差控制不当，会造成混凝土裂缝的展开。因此，为了能掌握混凝土内各点和表层温差，及时指导混凝土施工养护，防止因温差过大而引起裂缝，必须对混凝土内部水化热进行监测。
4.2编制依据
大体积混凝土施工温控按工程建设相关规范执行。
1)        《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB 50204-92）
2)        《上海市工程建设规范—地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）
3)        《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（JGJ  3-91）
4.3监测点布置
拟在待浇的混凝土底板中，根据底板厚度可分为三种：
1)        在大部分平均厚度为3.2m处监测点沿垂直方向上设置5个传感器，传感器位置自上而下分别为：200㎜、850㎜、1650㎜、2350㎜、 3000㎜；
2)        在厚度为1.1m处监测点沿垂直方向上设置3个传感器，传感器位置自上而下分别为：200㎜、550㎜、900㎜；
3)        在局部深坑处监测点沿垂直方向上设置7个传感器，传感器位置自上而下分别为：500㎜、1500㎜、3000㎜、4000㎜、5200㎜、6500㎜、7700㎜。
具体点位布置见附图12-5。
4.4监测频率及资料提交
依据要求监测频率为：第1~3天，1次/2小时；第4~6天，1次/4小时；第二周为2~3次/1天；监测周期为10天左右，视温度变化情况可再作相应调整。
资料提交：每天向施工方提交数据记录成果表，内容包括：实测温度、温差；施工后第三天、第七天提交一份各测点温度随时间变化曲线。
4.5 监测仪器与方法
本次监测采用美国进口的数字式温度传感器，监测时采用一线总线增强型远程温控系统进行自动采集。
监测是对工程施工质量及其安全性用相对精确之数值解释表达的一种定量方法和有效手段，是对工程设计经验安全系数的动态诠释，因此对监测仪器之质量、精度提出了更高的要求。公司配备了多套监测用岩土及结构测试的专用测试仪及自动化监控系统，以确保准确、及时、高频次获取各量值的丰富变化信息。
监测仪器一览表
温
度        温度传感器        DS1820        美国DALLAS        ±0.1℃
        一线总线增强型远程温控系统        Single- wire        自行开发        ±0.1℃
一线总线增强型远程温控系统，支持美国DALLAS全系列1-Wire总线式数字化温度传感器，可实现多点温度场监测的自动化测量，自动识别传感器数量、ID自动排序，及时、高效、准确的提供监测数据，以全面、高效地监控整个被监测工程的特征点温度变化，掌握其施工过程中的温度分布规律及变化规律。
同时，由于采用了美国DALLAS全系列1-Wire总线式数字化温度传感器，测试精度和分辨率较传统的电阻、热电偶式等温度传感器高。数字信号适合长距离传输，信噪比高，信号反射、驻波等干扰少，且不受电阻、电流、阻抗等变化的影响。

               







一线总线增强型远程温控系统
传统的温控布线为单线单只传感器，由于是模拟信号，无法采用总线式网络布线方式，这样，施工现场就可能出现蜘蛛网式的传感器电缆，对施工也带来了很大程度的不便。而一线总线增强型远程温控系统，在同样的测试数量的条件下，不但性能优于常规的温控系统，而且由于采用了一线总线的网络布线方式和1-Wire总线式数字化温度传感器，传感器的电缆数量有很大的减少，最低限度地减少监测对施工的影响。
4.6报警
各项监测的报警指标经设计方、建设方、总包方和监理单位等各方根据工程的具体情况协商确定。监测数据达到报警值时，将立即通知各有关方面，并发书面报警通知单，以引起有关方面重视。
以下为依据相关规范设定的报警值:
☆大体积砼内表温差：≥25°C
4.7信息反馈
监测工作严格按照监测合同和实施方案进行，并依据相关标准规范执行。监测数据以日报表形式及时提交委托方。当测试数据达报警值时，向有关部门警报，以便采取相应技术措施确保工程质量。
4.8其它
为保证监测工作的顺利进行，真正做到信息化施工，我方进场开始监测工作后，总包方应配合安装及测试工作，提供用于温度传感器的安装的钢筋。各监测点一经建立，在施工期间建设方必须督促施工各方面严加保护，避免损坏，确保监测工作的正常进行。
5底板混凝土保温养护
由于本工程底板大体积混凝土是在秋季施工，大气温度较低，为防止底板砼因较大的温度差而产生温度裂缝，确保底板砼的施工质量，底板基础混凝土采取蓄热保湿养护法。在保湿的条件下加快混凝土强度的发展，提高混凝土的早期强度，从而确保混凝土内表温差不会突破控制值。
1)        砼表面二次压光收水后用手按无指印时即可进行砼表面保温养护工作。
2)        根据计算结果，保温措施采用二层塑料薄膜，二层草包覆盖，覆盖工作必须严格认真贴实。薄膜幅边之间搭接宽度不少于10cm，草包之间边口拼紧，养护期间浇水视具体情况而定；养护工作要求10d以上。
3)        当测温系统显示砼内部与大气温差大于25ºC时，需及时采取措施加以保温，如加盖保温材料等。
4)        当砼内部与大气温差小于等于25ºC时可拆除全部保温材料；当内外温差小于20ºC时并保持稳定后，可停止测温。
6大体积砼专项质量保证措施
1)        组成一个大体积混凝土浇捣现场指挥部，负责混凝土施工全过程，确保混凝土浇捣顺利进行。
2)        对于基础底板来说，在征得设计同意后可考虑充分利用混凝土的中后期强度，有效地降低水泥用量，从而控制大体积混凝土的温升。
3)        在普通硅酸盐水泥中加入适量矿粉，以降低水泥水化所产生的热量，从而降低大体积砼的中心温度。
4)        按相应规范掺入适量的磨细粉煤灰，不仅可发挥其“滚珠效应”，以改善砼的和易性，提高砼的可泵性，而且还可取代部分水泥，从而降低水泥的水化热，而使得砼中心温度降低。
5)        粗骨料选用粒径为5～25mm，细骨料选用细度模数2.30以上的中砂，且各种骨料采用连续级配。另外要严格控制粗细骨料的含泥量：石子控制在1%以下，黄砂控制在3%以下。因为如果含泥量太大的话，不仅会增加砼的收缩量，而且会引起砼抗拉强度的降低，对抗裂不利。
6)        坍落度：控制在140±30mm，严禁有任意加水现象产生。及时向各个搅拌站反馈现场混凝土实际坍落度、可泵性、和易性等质量信息，以有利于控制搅拌站出料质量。
7)        凝结时间：初凝时间不小于8小时，终凝时间为12～13小时。
8)        混凝土搅拌车进场，要严格把好混凝土品质关，检查搅拌车运输时间、砼坍落度、可泵性是否达到规定要求。对不合格者坚决予以退车，严禁不合格混凝土进入泵车输送。每台泵车进料量要及时反映到调度室，按浇捣总量及时平衡搅拌车进入各泵位，基本做到浇捣速度相同，齐头并进。
9)        混凝土的自由下落高度不得大于2.0m。本工程主楼底板厚度3.2m，裙楼底板厚度为1.1m，由于砼浇筑时采用退捣方式，依靠砼自身的流动性可自动形成放坡状，泵管出料端口始终位于砼坡顶，这样便可保证砼的自由落度不超过2m。
10)        混凝土养护主要是保温保湿养护，保温养护能减少混凝土表面的热扩散，提高混凝土表面的温度，防止表面产生温度裂缝；保温养护还能控制砼内外温差过高，防止产生贯穿裂缝。保湿养护能防止混凝土表面脱水而产生表面干缩裂缝，再者能使水泥水化顺利进行，提高混凝土的极限拉伸强度。
11)        加强测温和温度监测与管理，实行信息化数据指导养护工作，确保混凝土内外温差控制在25℃以内。