質量防治措施 大體積混凝土薄層澆築技術

2021-08-15 15:52:36 字數 3376 閱讀 5291

薄層澆築是大體積混凝土常用的施工方法之一,也是一項有效的溫度控制措施。其優點是施工工藝簡單,適用性強,溫控費用低。但當基岩(或老混凝土)剛度較大時,基礎混凝土薄塊的自由變形往往受到很大約束,在降溫期易發生貫穿裂縫;且由於其散熱面積大、降溫快,施工期間易產生較大的內外溫差,如保護不當,將會使表面裂縫增多,甚至成為貫穿裂縫的誘發因素。

因此,**薄層澆築適宜的施工方法和溫控措施,特別是在使用常規材料、不採取加冰降溫等措施的條件下正常施工,仍是一項重要課題。現通過合川水電站主廠房大體積混凝土基礎薄層澆築的實踐,介紹其溫控技術和施工方法。

主廠房淨寬17m,包括副廠房及進出水口構築物,基坑開挖面積為70m×48m,最大挖深21.5m,基底為整體泥、頁岩互層,飽和抗壓強度6.6~37.

8mpa,岩基開挖後用c15素混凝土封底,平均厚度35cm。基礎底板厚4~7m,混凝土量約2萬m3。當地一般年份最高月平均氣溫28.

6℃,年平均氣溫18.1℃。基礎混凝土於3月中旬開始澆築,同年5月澆完並陸續施工上部結構。

澆築時段平均氣溫約17.4℃。

混凝土施工技術要求:r60、c20混凝土,水泥用量不大於260kg/m3,強度保證率90%,極限拉伸值不低於0.85×10-4,施工時段混凝土最高溫度須控制在38~44℃之間。

大體積混凝土薄層澆築時,其分層厚度、分塊方法和允許間歇時間的確定,是施工和溫控方案的主要內容。它既取決於澆築時段氣溫、溫控手段及施工能力,又對工程造價、工期有很大影響。因此,須進行必要的溫度、應力計算和抗裂分析。

t ri =g iθ03-5-1)

式中g i——澆築間歇為i(d)時,混凝土表面散熱係數,澆築塊不同層厚、不同間歇時間的g值見表3-5-1;

θ0——水泥水化熱絕熱溫公升(℃) θ0=qw/cp,q為單位水泥用量(kg/m3)取260;w為水泥最終水化熱(kj/kg),取334.9(28d);c為混凝土的比熱(kj/kg·℃),取1.005;p為混凝土質量密度(kg/m3),取2450;據此算得θ0 =35.

36℃。

基礎允許溫差是指基礎約束範圍內混凝土最高溫度與穩定溫度之差,也是實施薄層澆築的重要引數。

眾所周知,關於基礎約束範圍,薄層澆築時明顯區別於具有多個自由表面的柱狀結構。因為基礎工程屬於直接澆築在基岩或老混凝土上的薄板,按照單獨澆築塊溫度應力理論,當澆築塊的高長比(h/l),小於0.125時,不僅底部基礎約束係數顯著增大,且整個截面都處於強約束狀態(圖3-5-1),尤其是降溫收縮產生的拉應力沿截面高度分布也比較均勻,發生貫穿裂縫的可能性較大。

可求得δt =t p +t r-t f≤(1-μ) p/(r p·r·α)

式中t p——混凝土澆築溫度(℃),在骨料不採取預冷措施時,可取澆築時段平均氣溫加5℃計算,t p =17.4十5=22.4℃;

t f ——混凝土穩定溫度,代表結構所處環境相對穩定的溫度變化平均值,本工程施工期較長,近似用年平均氣溫代替,t f =18.1℃;

r p——混凝土鬆弛係數,取0.5;

r ——基礎約束係數,取0.8;

μ——混凝土泊松比,取1/6;

α——混凝土線膨脹係數,取10-6;

p——混凝土極限拉伸值0.85×10-4.

將以上資料代入(3-5-2)式:δt =t p +t r-t f≤17.7~183-5-3)

利用(3-5-3)式及表3-5-l資料,可求得不同層厚、不同間歇的澆築溫度t p,或在澆築溫度己定時求得混凝土最高允許平均溫度。如按間歇5d,層厚1.0m時,t p =δt- t r + t f =l8-l5.

9+l8.1=20.2℃;或當澆築溫度為25℃、分層厚1.

0m,t p =δt- t r + t f =18-25+l8.1=11.1℃,再由表3-5-1查得間歇時間應為7d等。

如澆築時段氣溫較高,不能滿足基礎溫差要求及進度要求時,必須對骨料進行預冷或採取其他降溫減熱措施。

根據施工經驗,在炎熱季節進行混凝土表面保護,可有效地防止熱量倒灌和減少表面早期脫水產生的乾裂,這在一般情況下較易做到,而氣溫驟降引起的內外溫差,必然引起薄層澆築塊表面拉應力複雜的疊加現象,是造成混凝土表面裂縫的重要原因。重力壩設計規範規定,當日平均氣溫在2~4d內連續下降6~9℃時,基礎及其他重要部位,齡期未滿28d的混凝土裸露表面,應進行表面保護,但對保護標準未作統一規定。據氣象資料,工程地點3月份平均氣溫為14℃,4月份為l8.

5℃,均可能出現每月2~3次連續降溫天氣,最大降溫幅度可達6~9℃。經計算,混凝土表面裸露時,齡期3d開始降溫,歷時2~3d,表面拉應力為l.09mpa,大於該齡期時混凝土抗拉強度0.

83mpa,當採用草袋(l~2層)覆蓋時,表面拉應力可降至0.71mpa;齡期14d、表面裸露的混凝土、表面拉應力為1.44mpa,即小於該齡期的抗拉強度1.

49mpa。考慮到薄層澆築塊件對溫度變化較敏感的特點和施工時段氣溫,宜將表面保護齡期定為20d。

每立方公尺混凝土配合比為:425號普通矽酸鹽水泥256~260kg,特細砂(細度模量0.9~1.

5)404kg,**配卵石(粒徑0~20、20~40、40~80mm)1700kg,附加劑溶液6.4kg,水灰比小於0.4,坍落度1~3cm,混凝土質量密度約2468kg/m3。

在施工設計中,按溫控要求及結構的整體性,沿基礎高度劃分為4~7個澆築層,每層分若干澆築塊。上下層採用錯縫搭接,塊間豎縫互不貫通,搭接長度不小於塊件厚度。分塊長度10~15m,個別最大為20m,長寬比約為2.

5:1。基礎最底層厚度為1.

0m,區域性按結構尺寸需要為1.3m;二層以上為1.5~1.

7m。澆築塊高長比一般不小於0.08。

底層澆築間歇對水平施工縫為5d,豎縫4d;上部均為7d。為保證塊間混凝土結合良好,所有施工縫均用人工鑿成毛面,鑿入深度為粗骨料露出1/3左右。

1. 優化配比。在混凝土中摻加術鈣系復合減水劑。據試驗,當摻量為0.25%時,每立方公尺混凝土節約水泥20kg以上,可降低水化熱絕熱溫公升2~3℃。

2. 降低混凝土澆築溫度。在成品砂石料進入拌合樓前通過地壠取料,並在外露皮帶機頂部設遮陽罩;高溫天氣澆築時在倉面搭建簡易涼棚,在其周圍噴水霧降溫;盡量避開高溫時段,充分利用夜間、早、晚氣溫較低時澆築;必要時適當延長澆築間歇,使下部混凝土充分散熱;對因安裝裝置、預埋管道等不能及時澆築的塊件,延長時間超過10d時,按基礎允許溫差嚴格控制。

3. 加強溫度監測。主要控制澆築溫度,並在不同施工時段對澆築塊最高溫度進行抽查,為實施溫控方案提供依據。

施工過程中的檢查表明,混凝土表面的裂縫少而分散,多發生在水平孔道頂部塊件的上表面及結構轉角部位。電站投入使用前由工程監理單位組織檢查驗收,經超聲波儀全面探測,未發現混凝土內存在有害裂縫。電站投入使用以來安全執行,證明施工期間控溫防裂工作取得了較好的效果。

實踐證明,在摻合料源、低熱水泥**受到限制時,用普通水泥混凝土實行薄層澆築大體積結構是可行的。關鍵是要把溫控理論、已有經驗和實際情況相結合,才能制定出有效的施工和溫控方案;同時應切實抓好施工組織協調,盡量做到短間歇快速澆築。在工程試驗方面,還須保證混凝土的強度、彈性模量及極限拉伸值同時滿足設計要求,以增強混凝土的抗裂效能,為溫控防裂打下良好基礎。

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