大体积混凝土薄层浇筑技术[详细]

1、大 体积混凝土薄层浇筑技术薄层浇筑是大 体积混凝土常用的 施工方法之一,也是一项有效的 温度 控制措施.其优点是施工工艺简单,适用性强,温控费用低.但当基岩(或老混凝土)刚度 较大 时,基础混凝土薄块的 自由变形往往受到很大 约束,在降温期易发生贯穿裂缝;且由于其散热面积大 、降温快,施工期间易产生较大 的 内外温差,如保护不当,将会使表面裂缝增多,甚至成为贯穿裂缝的 诱发因素.因此,探讨薄层浇筑适宜的 施工方法和温控措施,特别是在使用常规材料、不采取加冰降温等措施的 条件下正常施工,仍是一项重要课题.现通过合川水电站主厂房大 体积混凝土基础薄层浇筑的 实践,介绍其温控技术和施工方法.第1章

2、工程概况主厂房净宽17米,包括副厂房及进出水口构筑物,基坑开挖面积为70米48米,最大 挖深21.5米,基底为整体泥、页岩互层,饱和抗压强度 6.637.8米Pa,岩基开挖后用C15素混凝土封底,平均厚度 35厘米.基础底板厚47米,混凝土量约2万米3.当地一般年份最高月平均气温28.6,年平均气温18.1.基础混凝土于3月中旬开始浇筑,同年5月浇完并陆续施工上部结构.浇筑时段平均气温约17.4.混凝土施工技术要求：R60、C20混凝土,水泥用量不大 于260千克/米3,强度 保证率90%,极限拉伸值不低于0.8510-4,施工时段混凝土最高温度 须控制在3844之间.第2章 温度 、应力计算

3、及抗裂分析大 体积混凝土薄层浇筑时,其分层厚度 、分块方法和允许间歇时间的 确定,是施工和温控方案 的 主要内容.它既取决于浇筑时段气温、温控手段及施工能力,又对工程造价、工期有很大 影响.因此,须进行必要的 温度 、应力计算和抗裂分析.第1节 最高水化热平均温升T r计算T ri =G i0 (3-5-1)式中G I浇筑间歇为I(d)时,混凝土表面散热系数,浇筑块不同层厚、不同间歇时间的 G值见表3-5-1; 0水泥水化热绝热温升() 0=QW/CP,Q为单位水泥用量(千克/米3)取260;W为水泥最终水化热(kJ/千克),取334.9(28d);C为混凝土的 比热(kJ/千克),取1.00

4、5;P为混凝土质量密度 (千克/米3),取2450;据此算得0 =35.36.第2节 基础允许温差T及抗裂计算基础允许温差是指基础约束范围内混凝土最高温度 与稳定温度 之差,也是实施薄层浇筑的 重要参数. 众所周知,关于基础约束范围,薄层浇筑时明显区别于具有多个自由表面的 柱状结构.因为基础工程属于直接浇筑在基岩或老混凝土上的 薄板,按照单独浇筑块温度 应力理论,当浇筑块的 高长比(H/L),小 于0.125时,不仅底部基础约束系数显著增大 ,且整个截面都处于强约束状态(图3-5-1),尤其是降温收缩产生的 拉应力沿截面高度 分布也比较均匀,发生贯穿裂缝的 可能性较大 .可求得T =T p +

5、T r-T f(1-) p/(R pR)式中T p混凝土浇筑温度 (),在骨料不采取预冷措施时,可取浇筑时段平均气温加5计算,T p =17.4十5=22.4; T f 混凝土稳定温度 ,代表结构所处环境相对稳定的 温度 变化平均值,本工程施工期较长,近似用年平均气温代替,T f =18.1; R p混凝土松弛系数,取0.5; R 基础约束系数,取0.8; 混凝土泊松比,取1/6; 混凝土线膨胀系数,取10-6; p混凝土极限拉伸值0.8510-4. 将以上数据代入(3-5-2)式：T =T p +T r-T f17.718 (3-5-3) 利用(3-5-3)式及表3-5-l数据,可求得不同层

6、厚、不同间歇的 浇筑温度 T p,或在浇筑温度 己定时求得混凝土最高允许平均温度 .如按间歇5d,层厚1.0米时,T p =T- T r + T f =l8-l5.9+l8.1=20.2;或当浇筑温度 为25、分层厚1.0米,T p =T- T r + T f =18-25+l8.1=11.1,再由表3-5-1查得间歇时间应为7d等. 如浇筑时段气温较高,不能满足基础温差要求及进度 要求时,必须对骨料进行预冷或采取其他降温减热措施.第3节 混凝土表面保护及应力计算根据施工经验,在炎热季节进行混凝土表面保护,可有效地防止热量倒灌和减少表面早期脱水产生的 干裂,这在一般情况下较易做到,而气温骤降引

7、起的 内外温差,必然引起薄层浇筑块表面拉应力复杂的 叠加现象,是造成混凝土表面裂缝的 重要原因.重力坝设计规范规定,当日平均气温在24d内连续下降69时,基础及其他重要部位,龄期未满28d的 混凝土裸露表面,应进行表面保护,但对保护标准未作统一规定.据气象资料,工程地点3月份平均气温为14,4月份为l8.5,均可能出现每月23次连续降温天气,最大 降温幅度 可达69.经计算,混凝土表面裸露时,龄期3d开始降温,历时23d,表面拉应力为l.09米Pa,大 于该龄期时混凝土抗拉强度 0.83米Pa,当采用草袋(l2层)覆盖时,表面拉应力可降至0.71米Pa;龄期14d、表面裸露的 混凝土、表面拉应

8、力为1.44米Pa,即小 于该龄期的 抗拉强度 1.49米Pa.考虑到薄层浇筑块件对温度 变化较敏感的 特点和施工时段气温,宜将表面保护龄期定为20d.第3章 施工情况第1节 混凝土原材料及配合比每立方米混凝土配合比为：425号普通硅酸盐水泥256260千克,特细砂(细度 模量0.91.5)404千克,三级配卵石(粒径020、2040、4080米米)1700千克,附加剂溶液6.4千克,水灰比小 于0.4,坍落度 13厘米,混凝土质量密度 约2468千克/米3.第2节 分层分块及浇筑间歇在施工设计中,按温控要求及结构的 整体性,沿基础高度 划分为47个浇筑层,每层分若干浇筑块.上下层采用错缝搭接

9、,块间竖缝互不贯通,搭接长度 不小 于块件厚度 .分块长度 1015米,个别最大 为20米,长宽比约为2.5：1.基础最底层厚度 为1.0米,局部按结构尺寸需要为1.3米;二层以上为1.51.7米.浇筑块高长比一般不小 于0.08.底层浇筑间歇对水平施工缝为5d,竖缝4d;上部均为7d.为保证块间混凝土结合良好,所有施工缝均用人工凿成毛面,凿入深度 为粗骨料露出1/3左右.第3节 施工中的 几项具体温控措施优化配比.在混凝土中掺加术钙系复合减水剂.据试验,当掺量为0.25%时,每立方米混凝土节约水泥20千克以上,可降低水化热绝热温升23.降低混凝土浇筑温度 .在成品砂石料进入拌合楼前通过地垅取

10、料,并在外露皮带机顶部设遮阳罩;高温天气浇筑时在仓面搭建简易凉棚,在其周围喷水雾降温;尽量避开高温时段,充分利用夜间、早、晚气温较低时浇筑;必要时适当延长浇筑间歇,使下部混凝土充分散热;对因安装设备、预埋管道等不能及时浇筑的 块件,延长时间超过10d时,按基础允许温差严格控制.加强温度 监测.主要控制浇筑温度 ,并在不同施工时段对浇筑块最高温度 进行抽查,为实施温控方案 提供依据.* * *施工过程中的 检查表明,混凝土表面的 裂缝少而分散,多发生在水平孔道顶部块件的 上表面及结构转角部位.电站投入使用前由工程监理单位组织检查验收,经超声波仪全面探测,未发现混凝土内存在有害裂缝.电站投入使用以来安全运行,证明施工期间控温防裂工作取得了 较好的 效果.实践证明,在掺合料源、低热水泥供应受到限制