【摘 要】 泵送混凝土已逐渐成为混凝土施工中一个常用的品种。它具有施工速度快,质量好,节省人工,施工方便等特点。因此广泛应用于一般工业与民用建筑结构混凝土、桥梁道路混凝土、大体积混凝土、高层建筑结构混凝土等工程。它既可以作水平及垂直输送也可用布料直接浇注。它要求混凝土不但要满足设计强度、耐久性等,还要满足管道输送对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 层)大型基础底板泵送商品混凝土,在夏季高温施工条件下,通过严格控制混凝土温度、降低内外温差、预防收缩缝、运程35km的情况下减少坍落度损失、延缓凝结时间,确保顺利泵送和浇筑质量所采取的一系列技术措施及其取得的效果。
【关键词】 混凝土;泵送商品混凝土;超远距离
【中图分类号】 TU528.0 【文献标识码】B【文章编号】1001 - 6864(2008) 02 - 0157 - 02
1 工程概况和特点
某酒店建筑面积42500m2 ,主楼28 层,为内筒外框钢筋混凝土结构,总高度107m ,裙房3～4 层,地下2 层,主楼地下室由104 根1000 钻孔灌注桩支承,基坑挖深8.7m ,混凝土底板厚2.6m ,混凝土设计强度等级C30 ,混凝土总量3500m3 (其中主楼底板2700m3 ) ,全部采用泵送商品混凝土,坍落度12±2cm ,要求一次连续浇筑,不留施工缝。
工程特点是: ①混凝土运输距离远,从搅拌站到酒店施工现场达35km ,且市区交通拥挤, 道路堵塞严重,在通行相对正常的情况下,混凝土运达现场约需1.25～1.5h ; ②基础混凝土浇筑按工期和施工进度要求,安排在8 月上旬,正值盛暑炎热,且当年出现百年一遇长达两个月的持续高温,日最高温度达39 ℃; ③结构体积大,主楼基础长宽各33m ,厚2.6m ,且嵌有暗梁,钢筋密集,施工技术要求高。根据这些特点,除必须满足混凝土强度和耐久性等要求外,其关键是确保混凝土的可泵性,控制混凝土的最高温升及其内外温差,防止结构出现有害裂缝。
2 施工技术措施
大体积混凝土由外荷载引起的裂缝的可能性很小,而混凝土硬化期间水化过程释放的水化热和浇筑温度所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用,由此产生的温度应力和收缩应力,是导致结构出现裂缝的主要因素。因此,主要采用减少水泥用量以控制水化热,降低混凝土出机温度以控制浇筑温度,并采取保温养护等综合措施来限制混凝土内部的最高温升及其内外温差,控制裂缝并确保高温情况下顺利泵送和浇筑。
2. 1 限制水泥用量降低混凝土内部水化热
(1) 选择水泥。选用某水泥厂水化热较低的# 425 矿渣硅酸盐水泥。其早期的水化热与同龄期的普通硅酸盐水泥相比,3d 的水化热约可低30 %。
(2) 掺加磨细粉煤灰。在每立方米混凝土中掺加粉煤灰75kg ,改善了混凝土的粘聚性和可泵性,还可节约水泥50kg。根据有关试验资料表明,每立方米混凝土的水泥用量每增减10kg ,其水化热引起混凝土的温度相应升降1～1.2 ℃,因此可使混凝土内部温度降低5～6 ℃。
(3) 选用优质外加剂。为达到既能减水缓凝,又使坍落度损失小的要求,经比较,最后选用了效果明显优于木钙的E.A —2 型缓凝减水剂,可减少拌和用水10 %左右,相应也减少了水泥用量,降低了混凝土水化热。
(4) 充分利用混凝土后期强度。实践证明,掺优质粉煤灰混凝土后期强度较高,在一定掺量范围内60d 强度比29d 约可增长20 %左右。同时按(GBJ 146 —90)《粉煤灰混凝土应用技术规范》,地下室内工程宜用60d 龄期强度的规定。
为了进一步控制温升,减少温度应力,根据结构实际承受荷载情况,征得设计单位同意,将原设计混凝土28d 龄期C30改为60d 龄期C30 (即用28d 龄期C25 代替设计强度) ,这样可使每立方米混凝土的水泥用量减少50kg ,混凝土温度相应随之降低5～6 ℃。
(5) 综合上述因素,考虑高温和远距离运送造成的坍落度损失较大,取出机坍落度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温度16～18 ℃。
2. 2 用原材料降温控制混凝土出机温度
根据由搅拌前混凝土原材料总热量与搅拌后混凝土总热量相等的原理,可求得混凝土的出机温度T,说明混凝土的出机温度与原材料的温度成正比,为此对原材料采取降温措施: ①将堆场石子连续浇水,使其温度自浇水前的56 ℃降至浇水后的29 ℃ ,且可预先吸足水分,减少混凝土坍落度损失; ②黄砂在江边码头起水时,利用江水淋水冷却,使之降温; ③虽混凝土中水的用量较少,但它的比热最大,故在搅拌混凝土用的3 只贮水池内加入冰块,使水温由31 ℃降到24 ℃,总共用去冰块75t 。这样一来,经计算出机温度T 为32.8 ℃,37 次实测的平均实测值33.2 ℃,送达现场的实测温度为34.60 ℃,从而使入模温度大为降低。
2. 3 控制混凝土浇筑温度
严格控制浇筑流程,合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束。对已浇筑的混凝土,在终凝前进行二次振动,可排除混凝土因泌水,在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分,提高粘结力和抗拉强度,并减少内部裂缝与气孔,提高抗裂性。在高温季节泵送,宜用温草袋覆盖管道进行降温,以降低入模温度。
对于出机温度和浇筑温度的控制,世界各国都非常重视,并有较明确的规定:我国(SDJ207 - 82)《水工混凝土施工规范》中规定:高温季节施工时,混凝土最高浇筑温度,不得超过28 ℃。为求得统一, (GB50204 - 92)《混凝土结构工程施工及验收规范》也规定了这个温度值。日本规范规定:暑期混凝土的搅拌温度为30 ℃以下,浇筑时的混凝土温度应低于35 ℃;对于大体积混凝土的温度,规定拌制时为25 ℃以下,浇筑时要在30 ℃以下。前苏联规范规定:暑期施工时,当浇筑表面系数大于3 的结构混凝土时,混凝土拌合物从搅拌站运出时的温度应当不超过30～35 ℃,而对于表面系数小于3 的大体积结构,混凝土拌合物温度应尽可能降低,且不超过20 ℃。美国规范规定:在炎热的气候条件下,浇筑温度不得超过32 ℃。德国规范规定:在炎热气候时,新拌混凝土温度,在卸车时不得超过30 ℃。
为了降低混凝土的出机温度和浇筑温度。最有效的方法是降低原料温度,混凝土中石子比热较小,但每立方米混凝土中石子所占重量最大,所以最有效的办法是降低石子温度。在气温较高时,为了防止太阳直接照射,可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚,必要时可向集料喷淋雾状水,或者在使用前用冷水冲洗集料。国外也有的搅拌混凝土时加冰块冷却。除此之外,搅拌运输车罐体、泵送管道保温、冷却也是必要的措施。
2. 4 加强混凝土养护
为了严格控制大体积混凝土的内外温差,确保混凝土质量,减少裂缝,养护是一个十分重要和关键的工序,必须切实做好。
混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散,降低混凝土表层的温差,防止表面裂缝。由于散热时间延长,混凝土强度和松弛作用得到充分发挥,使混凝土总温差产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度,防止了贯穿裂缝的产生。浇筑时间不长的混凝土,仍然处于凝结、硬化过程,水泥水化速度较快,适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生收缩裂缝。同时在潮湿条件下,可使水泥的水化充分、完全,从而提高混凝土的抗拉强度。
2. 5 通过监控及时掌握混凝土温度动态变化
(1) 温度监控的最终目的是为了掌握混凝土内部的实际最高温升值和混凝土中心至表面的温度梯度,保证规范要求的内部与表面的温差小于25 ℃及降温速率。
(2) 温度是直接关系整个混凝土基础质量的关键。为了客观反映混凝土温度状况,进行原材料温度、出机温度、入模温度、自然温度、覆盖养护温度、混凝土内部温度、棚内温度等7 个项目的测试,便于及时调整温控措施。
3 质量保证措施
(1) 准确计量:在混凝土质量控制的过程中,准确计量是重中之重。特别是水的用量,一定要扣除砂、石的含水量,水胶比的误差值低。
(2) 清除梁、柱、基础、坑槽内积水:在施工前,冲洗钢筋,润湿模板等作业或下雨过后,在上述部位通常容易积水,当混凝土流动至该部位时,就会因局部水胶比过大而出现强度骤降,不深过大时更可能出现离析水洗现象,而导致夹砂层、夹石层,所以积水必须清除干净。
(3) 防止漏浆:由于混凝土流动性大,当模板有大于2cm2 后的孔洞时,极易造成漏浆。漏浆将使混凝土产生蜂窝、麻面,严得者引起局部疏松,造成强度丧失,必须打掉重新浇筑。
(4) 防止浮浆过厚:机械振捣的方式与时间应按施工手册具体规定执行,当浇柱子、大体积基础及梁体时,在施工末阶段应洒布碎石(清洗干净的) ,以均衡骨科含量。当浮浆析水时,还应适当加入适量同品牌同批号的水泥,改善水胶比。当浮浆过厚,应在下道工序前清除浮浆。
(5) 加强养护由于掺入粉煤灰和塑化剂,故必须加强养护。特别是浇筑成型后14 天内应保持湿润状态,使粉煤灰与Ca (OH) 2 产生化学反应,形成胶凝组分,从而提高混凝土强度。
4 结语
混凝土的质量是由多方面构成的,从生产、运输、浇筑、振捣、养护,每个过程都将对其造成直接影响。故此应加强控制。而输送工艺的改进与革新,例如混凝土超远距离泵送施工工艺,技术上是可行的,而从经济上分析,能降低能耗,减少人工与机械投入,从而节约成本,提高功率。
