筏基大体积混凝土施工技术

筏基大体积混凝土施工技术

赵文兵

关键词：大体积；裂缝；施工技术；质量控制；养护；

一、大体积混凝土的特点?

（1）混凝土结构厚、体形大、钢筋密、混凝土方量多。?

（2）常处于潮湿或与水接触的环境条件下，必须具有良好的耐久性和抗渗性，还要求具有耐侵蚀性等性能。?

（3）大体积混凝土强度等级比较高，单位水泥用量大。?

（4）大体积混凝土由于其水泥水化热不容易很快散失，蓄热于内部，使温度升高较大，容易产生由温度引起的裂缝。因此对温度进行控制，是大体积混凝土施工最突出的问题。必须处理或解决由于水泥产生的水化热所引起的混凝土体积变化，以便最大限度地减少混凝土裂缝。

二、工程概况?

某工程地上52层，地下3层，建筑总高度211.75米，属于超高层建筑，建成后作为写字楼用途。基础形式为筏板基础，筏板长80m、宽62m，平面面积约5000m2，厚度主要分为2000mm、3300mm、4200mm三种厚度，特殊区域核心筒局部垂直厚度达8800mm，属于超长、超宽、超厚的钢筋混凝土基础。因核心筒部位底板较厚，采用了分层浇筑的形式，结合面处增加水平钢筋网片防裂，竖向插筋有利上下层更好结合。第一层浇筑至-20.05m，混凝土方量为1500m3；第二次浇筑至底板上表面-15.40m，混凝土方量约为18600m3。混凝土的强度等级为C50，抗渗等级为P8。

三、大体积混凝土难点分析?

大体积混凝土不可能不出现裂缝，但只要控制好裂缝的宽度不超过允许值就是成功。所以，在地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝。?工程地勘报告显示：常年水位在-13～-15m间。筏基最深处在-24.2m，大部分在-17.6m、-18.7m、-19.6m深的位置。裂缝控制非常重要，既是重点，也是难点。?

四、传统的大体积混凝土施工措施?

（一）基础施工方法--后浇带、膨胀加强带?

按照规范要求，设计选用后浇带和膨胀加强带工艺的相对较多，而施工参建相关（建设、监理、施工）单位大多按照图纸设计要求施工和验收。?

后浇带的处理：后浇带或膨胀加强带处增加梁板钢筋；有防水要求的部位设置后浇带，应考虑止水带构造，本项目采用的钢板止水带；后浇带部位填充的混凝土强度等级须比原结构提高一级；混凝土内掺加纤维，模板拆除时容易粘，表面看乱成一团，且成本高；带内掺高效CSA、UEA、CAL等膨胀剂的目的是提高最易开裂部位混凝土的膨胀率。?

后浇带施工中存在问题：（1）筏基沉降后浇带，将历经整个结构施工过程，直至封顶。对于超高层建筑需要一年多的时间，在这段时间内，后浇带中将不可避免地落进各种各样的垃圾杂物，由于底部结构钢筋较粗较密，使得清理工作非常艰难；（2）后浇带贯穿整个地下、地上结构，所到之处加竖向钢筋格栅和钢丝网分隔，遇梁断梁、遇板断板，给施工带来很多不便，影响施工进度，分隔支撑不牢的混凝土流进后浇带现象很多，剔凿清理非常困难；（3）在后浇带灌充混凝土前，需将两侧混凝土凿毛，施工非常困难；（4）结构混凝土与后浇带混凝土浇筑时间间隔数月，新老混凝土的粘结强度很难保证，又由于浇筑时间差，造成这些结构的混凝土的干缩大部分已于后浇带灌充前完成。因此，后浇带混凝土的干缩极易在新老混凝土的连接处产生裂缝。?

设置施工后浇带的初衷是防止混凝土裂缝的产生，而后浇带处理不好却人为地在每条后浇带处造成两条贯穿裂缝，引起渗水、漏水。?

（二）高效膨胀剂功能分析?

抗裂膨胀剂，主要成份为硫铝酸钙，其中最常见的化学式是3CaO·Al2O3·CaSO4·32H2O。因其需要在含有32结晶水的条件下才能发挥其作用，也就是在水长期浸泡的环境下才能保证不开裂。?

施工环境往往达不到这个条件。所以就出现了早期膨胀，后期倒缩开裂的现象。?

（三）循环水管冷却是温控防裂的一种常用措施?

冷却水管的布置：一般项目在大体积混凝土浇筑前，布置冷却水管应考虑以下原则：保证各层冷却管能独立通水，且拆模不影响通水；每层要分多根独立管道，缩短冷却路径，以使混凝土冷却均匀；能根据测温结果调节各管路通水量。?

冷却水管降温存在问题：（1）经济投入大。假设冷却水管采用DN32mm镀锌钢管，在2m厚的底板横向布置1排、3.3m厚的底板横向布置2排、4.2m厚的底板横向布置3排，水平间距均为1m。筏板长80m、宽62m，约需要14000m，则内置管道材料：14000m×2.60kg/m×6.25元/kg=227500元≈23万元。如果再加上独立管道、进出水管、人工及设备等，100万元肯定没得跑了。（2）筏基钢筋本来直径大，上下各三排双向，而且密，还有马凳支撑、钢构件基础支撑、预留注浆直径150mm的钢管、降水井穿越底板直径450mm的钢管、间距1m梅花型布置的板筋拉钩，交叉作业相当困难。（3）增加施工周期，对于参建各方来讲，速度就是效益。

（四）表面覆盖保温养护没有做到真正养护?

（1）很多项目前期编制了方案，也准备了覆盖保温材料，混凝土浇筑后进行了覆盖养护。（2）为了赶工期，在筏基表面能够上人时，施工单位就上去放线、安装钢筋、搭设模板支撑。监理口头督促达不到效果，只能下发监理通知单，14d后也就不了了之。实际上是没有真正的达到养护目的。?

（五）采用低水化热水泥?

水泥品种控制，采用低水化热水泥：矿渣水泥及粉煤灰水泥的水化热比普通水泥低，但一般矿渣水泥收缩比普通水泥收缩大；实际上对于用量不大的工程，往往不太容易采购，这种措施基本上是停留在纸面和口头上。?

四、整体一次性浇筑工艺

（一）取消后浇带：后浇带造成施工困难，且没有起到避免裂缝产生的作用。取消后浇带，采用一次性整体浇筑，避免人为的造成多条贯穿裂缝。?

（二）取消掺加膨胀剂的要求：原设计要求为“标高-0.05m以下混凝土及后浇带混凝土应内掺CAL纤维复合型四元膨胀剂（等量取代水泥），以使混凝土产生适度膨胀而补偿收缩，防止开裂。要求补偿收缩混凝土水中养护14d后的限制膨胀率不应小于0.015%，膨胀剂掺量应根据试验确定。”?

通过前面分析可知，掺加膨胀剂的结果是前期膨胀，后期收缩，建议取消掺加膨胀剂的设计要求，经过多次反复研讨后设计采纳建议。?

（三）减少水泥用量，采用60d后期强度：《混凝土耐久性设计规范》（GB50476-2008）中有关胶凝材料用量条款，针对C50配合比单方胶凝材料最小用量为360kg/m3，最大用量480kg/m3。?

试配C50P8R60配合比水泥用量为240kg/m3，适当增加掺合料（粉煤灰、矿粉）的含量，掺合料用量为185kg/m3，胶凝材料总用量425kg/m3，满足混凝土耐久性设计规范规定，水化热和收缩降低一半以上。经试配C50P8R60强度等级混凝土配合比后，做标准试件标养28d后试压，强度达到C52、C53，同养试块强度达到C45，加上后期增长的强度，满足设计要求。?

通过多次试配最终确定合理配合比（相当于常规C30混凝土配合比）：

成本减少：本工程筏板混凝土用量约20100m3，实际采用的水泥用量为240kg/m3，如果按照480kg/m3（俄罗斯规范及我国旧规范要求），每吨按照市场价格220元计算，减少成本：20100m3×240kg/m3×0.22元/kg=106.128万元。?

（四）严格控制混凝土材料质量：本工程采用黄河同力水泥，强度等级为42.5Mpa的硅酸盐水泥，其中铝酸三钙（C3A）含量≤7%。?

严格控制水泥用量，掺入适量粉煤灰和矿粉；同时采用混凝土60d强度作为混凝土强度评定依据，这样可减小水泥用量，以有效减少水泥水化热。?

细骨料选用伊河中粗砂，细度模数大于2.3，含泥量不大于2%，有害杂质含量小于规范规定要求；粗骨料选用5-25mm碎石，含泥量不大于1%，有害杂质含量符合规定要求。骨料严禁混入风化石、煅烧过的石灰石。?

本工程采用ZW-PCA-HNY-II高性能聚羧酸减水剂，该外加剂具有减水、缓凝、微膨胀作用。?

（五）小坍落度：坍落度大时，一振捣将引起骨料下沉、水泥浆上浮，混凝土表面易产生裂缝；用水量大，在浇筑过程中易产生泌水现象，改变混凝土的性能，排水时带走水泥浆，影响混凝土强度。?

故坍落度须小，设计坍落度为130±20mm，实测170mm，到达施工现场时控制在160mm以下。坍落度过小时，严禁现场加水，用掺加减水剂及混凝土运输灌车搅拌的方式，不影响混凝土的质量。?

（六）控制混凝土的入模温度：筏板施工时正处于秋季，气温在10℃～28℃，采用井水拌制混凝土，以达到降低混凝土的温度，控制入模温度在25℃以下。?

（七）确保工序连续作业：事前同城建、电力、交通、环保等部门做好沟通并办理必需的证件；浇筑期间天气情况收集，避开雨天；两家商品混凝土搅拌站材料准备充足，采用同一个配合比供应；备用发电机组，一旦停电时用于振捣棒使用；基础底板浇筑选用48m汽车泵两台，58m汽车泵一台；固定式混凝土输送泵6台（其中4台为从上海调过来的三一重工生产的柴油地泵）来完成浇筑任务；因施工作业时间长，劳动作业强度大，施工作业人员分为三班轮流施工；成立浇筑指挥小组，需从混凝土供应、机械、人员、现场浇筑平面布置及场内外交通协调等进行精心组织，才能确保混凝土的顺利、连续浇筑。?

（八）振捣到位：混凝土浇捣自东南开始向西北收头；?

采用“斜面分层、薄层浇筑、一次到顶”的浇筑方法，每层浇筑高度应控制在500mm左右；每台泵车配备4台?50高频插入式振捣器进行混凝土振实，配4名振捣手：出料口处1名，斜面最低处1名，中间2名；混凝土振捣应遵循“快插慢拔”的原则，振点应呈米梅花行布置，振点间距不大于50cm，振捣必须及时到位不得漏振，振捣时间约8～10S，以防过振出现离析；上层混凝土应控制在6小时内覆盖下层混凝土，以防止出现冷缝，上下层混凝土结合处应加强二次振捣，振捣器插入混凝土中50mm，各台泵之间的结合处要注意加强振捣。?

（九）初凝前二压、三压、多压：洛阳秋季空气干燥，相对湿度50%，混凝土水分散失较大。在混凝土浇捣后2小时（混凝土初凝前）待混凝土表面稍收水后，用长刮尺刮平，然后人工用木模子打平压光、二压、三压，随裂随压。注意柱墙板插筋处不能遗漏。?

（十）做到真正的养护：当手按无印、脚踩无痕时，及时在混凝土面上覆盖一层薄膜，覆盖塑料薄膜，水分不蒸发；在塑料薄膜上面再盖一层玻璃棉（另外预备一到两层玻璃棉以做备用）进行保温、保湿养护。薄膜覆盖时搭接不小于10cm，搭接覆盖，在柱、墙板的插筋位置覆盖三层麻袋片养护，在深坑位置也不能遗漏，采用喷雾器人工养护。

本工程采用玻璃棉覆盖，进行蓄热保温保湿养护。本工程所用玻璃棉有铝箔复面的材料，隔热好，对混凝土面和空气中起到隔离的作用，该材料是柔性材料铺设起来较为方便。整个底板养护保证14天。?

（十一）测温很重要：温度监测采用在混凝土中心和表层埋设温度传感器，用手持式数字温度仪表进行实时监测。在混凝土养护期间对埋设在基础混凝土中的温度传感器实施定时的监测。每天及时提供各测点的温度值，以利于进行定量和定性分析。当表面温差过大时，及时再增加覆盖材料。测温分两部分布置，第一次浇筑电梯基坑底部的4.6m厚混凝土时布置6个测温组，共设19个测温点。第二次大面积浇筑时设11个测温组，再加上一个环境气温测点，共设33个测温点。?

混凝土表面与大气的温差，采用覆盖有铝箔复面的玻璃棉进行覆盖，可以有效的隔离空气的接触。?

大体积混凝土保温养护需要控制以下3个温度指标：即混凝土内部最高温度控制在80摄氏度内，此项在配合比设计中进行充分考虑；混凝土中心与表面温差、表面与环境温差均不宜超过25摄氏度；降温阶段混凝土降温速率要小于3摄氏度。?

本工程筏基内部最高温度达到77℃，表面最高法度达到37℃（上海金茂大厦最高温度达到97.5℃没有问题，而三峡大坝工程规定不得超过35℃，最高不得超过40℃）。?

（十二）良好的开端，是成功的一半。本项目开端好、预控好，及时发现问题，随时纠偏整改。前期通过合理的配合比设计、精心组织施工、有效的保温保湿养护措施，在浇筑后进行测温，通过测温记录分析，各项指标均在规范允许的范围内。第一次核心筒处无裂缝，第二次表面局部裂缝，缝宽不大于0.2mm，获得好的效果。?

五、结束语?

筏板基础大体积混凝土施工中，采取一定的施工技术措施和施工组织措施。在参建各方的一致努力下，第二次混凝土施工实际经过62小时的连续浇筑，比原计划提前了10小时顺利完成了18600m3混凝土的整体性浇筑，有效的实施的新浇筑方案，保证了筏板基础的质量，满足规范要求，也为今后类似大体积混凝土施工提供了借鉴意义。?

参考文献：

[1]王铁梦.王铁梦教授谈控制混凝土工程收缩裂缝的18个主要因素[J].全国建筑核心期刊.2003年第11期（总第168期）?

[2]王铁梦.工程结构裂缝控制控制的综合方法[J].施工技术.200年5月第29卷第5期