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地下停车场混凝土施工与养护技术研究

[摘要]目前地铁地下工程渗漏情况很普遍。大体积混凝土体积庞大,混凝土浇筑后释放大量水化热,聚集在混凝土内部的热量不容易散发,使得混凝土内部温度较高,从而造成混凝土内外温差较大。由于约束的影响,混凝土在升降温过程中会引起内部温度应力剧烈变化而导致主体结构混凝土出现大量贯穿性有害裂缝。采用混凝土施工温度控制与养护方法相结合的施工技术,通过控制混凝土升温和降温的过程,降低混凝土结构内、外温差和结构的降温速率,减少温度应力,降低混凝土内部升温过程的温度峰值,使混凝土内表温度差值控制在一定范围内,能够有效地减少混凝土裂缝的产生。

[关键词]地铁工程;大体积混凝土;温度;养护

1工程概况

深圳市城市轨道交通13号线内湖停车场项目位于内湖公园南岸,为全地下停车场,地下1层、局部2层。其中,综合楼、维修楼、物资总库等部位为地下2层,层高4.2~4.8m,综合楼、维修楼、物资总库等建筑与停车场共用基础和顶板。地下停车场基坑全长约为710m,基坑宽度为100~180m,基坑深度约为14m,主体结构采用盖挖顺作法施工,局部采用明挖顺作法施工。本工程采用钢筋混凝土框架结构,底板、顶板、侧墙采用C35P8混凝土,结构柱采用C50混凝土,地下室顶板标高为5m,顶板厚度为1m,主要结构梁截面尺寸为1m×2.2m;地下室底板标高–5.100m,底板厚度为1m,主要结构梁截面尺寸为1m×2m。

2大体积混凝土的温控方案

2.1控制浇筑温度,合理浇筑

在每次混凝土开盘之前,试验室要量测水泥、砂、石、水的温度,并做记录,计算其出机温度,并估算浇筑温度。为保证入模温度不超过30℃,通过加4℃的水和适量的冰屑混凝土的出机温度需不超过25℃。同时应当考虑以下2点:(1)加入冰变成水的过程中会吸收周围环境的热量,这在混凝土绝热温升的计算中应当扣除;(2)加冰相当于加水,这样水的总量就发生了变化,加冰之后仍应符合混凝土配合比。本工程在12月下旬浇筑混凝土,选择拌和混凝土的骨料温度为23℃,冷水4℃,对顶板C35混凝土的出机温度进行计算,公式如下:(1)式中:mc、ms、mg、mw分别为水泥、扣除含水量的砂、石子、水的重量,分别为200kg,744kg,1043kg,145kg;Ts、Tg、Tc、Tw分别为砂、石、水泥和水的温度,经现场测试,Ts=Tg=Tc=23℃,Tw=4℃。qs、qg分别为砂、石的含水率,取1%和6%cw,cg,cc,cs分别为水、石、水泥、砂的比热容,kJ/(kg·K),分别取cg=cc=cs=0.84kJ/(kg·K),cw=4.2kJ/(kg·K)L为冰的融化热,取335kJ/kg;η为加冰的有效系数,取值0.85;P为加冰率(实际加水量的百分比)。先假设出机温度T0=25℃,根据上述公式计算加冰率为:P=0.5,从而由加冰率P计算出每立方米混凝土中需加入61.63kg的冰屑。经过降低骨料温度措施,以及加入冰屑拌和,可以使混凝土的入模温度控制在30℃之内,混凝土出机温度控制在25℃之内,搅拌站负责测定混凝土的入模温度和出机温度。

2.2优化浇筑方案,合理降温保温

2.2.1混凝土分层分段浇筑布置一次性浇筑量大且面积大,采用分段分层浇筑方法,浇筑从一端开始,浇筑方式为沿长度方向向另一端推进,混凝土浇筑面自然坡度为1∶5,混凝土振捣及布料方向均要自下而上进行。浇筑时,混凝土的布料沿短边方向开始,并来回往返向前推进,相邻2部分接缝时间不应超过混凝土的初凝时间(图1)。左右,每段的浇筑时间基本控制在1h左右,混凝土实际初凝时间2~3h,上层混凝土履盖在下层混凝土的时间小于初凝时间,可避免冷缝的形成(表1)。2.2.2结构浇筑原则底板浇筑总体原则:从一侧往另一侧赶浆浇筑,每台输送泵浇筑范围内按“S”形线路往后推进,每条混凝土浇筑带的宽度约4m,严禁超宽,在先浇筑的混凝土初凝前及时由新混凝土进行覆盖,新老混凝土结合部位用振动棒振捣密实,避免出现冷缝。每个大区内划分若干浇筑区,如图2所示。

2.3养护方法

本工程混凝土浇筑后,采用喷养护液、薄膜覆盖和保温棉相结合的养护方法。待防水混凝土终凝后,混凝土面层开始喷涂养护液,喷涂横、纵各1遍,等喷涂养护液干燥成膜后,1~2h喷涂第2遍,第2遍与第1遍方向垂直,以保证喷涂均匀。养护液为水性涂料,若储存时间过长,粘度变大,可以用自来水稀释,搅拌均匀即可使用。操作时,注意保护眼睛,背风进行,喷头宜距离地面30cm。下雨时不应喷洒,但是养护液成膜后,遇雨不会影响养护效果。保温层覆盖层数根据本工程中使用的土工织物材料和测温数据,需不少于10层,且覆盖后层数的增减根据测温数据进行调整。养护过程中不宜大量浇水,因大量浇水会使土工织物保温性能下降,保持塑料薄膜与混凝土之间有水分,处于潮湿状态即可。经现场观察,如塑料薄膜与混凝土之间缺水干燥,撒适量与混凝土表面温度相近(温差≤2℃)的温水,使混凝土表面始终处于潮湿状态即可。养护困难的部位,如受满堂架影响的边墙,此位置需带模养护7d。养护过程中遇降雨时,需要在保温层上覆盖防雨层,以防止雨水浸入混凝土面和保温层,使保温层保温效果骤降,且雨水直接接触混凝土面使混凝土温度快速下降,对混凝土温度控制带来不利影响。

2.4混凝土浇筑养护需注意事项

由于泵送混凝土表面水泥浆较厚,浇筑后,须及时在混凝土初凝前用刮尺抹面和木抹泥打平,可提高表面密实度,减少塑性收缩变形,控制混凝土表面裂缝,也可减少混凝土表面水分蒸发,闭合收水裂缝,促进混凝土养护。要求抹压3遍,在终凝前进行二次抹面,最后1遍抹压,需控制好操作时间。禁止在防水混凝土拆模后采用冷水直接浇筑养护。在温升阶段,不间断浇水有利于降温和养护,但是,在工地复杂的环境下,该保湿工艺可靠度不高,对保温产生更大负面影响。

2.5拆模时间

本工程顶板跨度均大于8m,因此顶板混凝土强度需达到强度设计值100%后才可拆除底模。现场预留多组混凝土检查试件判定强度。地铁侧墙的普遍存在温降速率过大,混凝土开裂极为严重,因此本工程要求侧墙采用带模养护7d才允许拆模,防止混凝土内部水分蒸发,带模同时要进行保湿保温工作,从使而混凝土降温速率得到控制。

3混凝土温度控制现场监测

3.1混凝土温度控制指标大体积混凝土浇筑后3~7d,混凝土内、外温差不大于20℃;日降温速率不大于1℃;混凝土表面与环境温差不大于15℃。混凝土浇筑7d后,混凝土内、外温度不大于25℃;日降温速率不大于2℃;混凝土表面与环境温差不大于20℃。

3.2测温点布置

根据工程结构的截面形状和厚度,在结构的中心和转角处设置测温点,选用JDC-Ⅱ型便携式建筑电子温度计与测温线、测温探头测量混凝土温度。预埋时可用钢筋作支撑载体。首先将测温点预埋在14钢筋支架上,测温线的温度传感器应在测温点处,不得与钢筋直接接触。浇筑混凝土时,应将带测温线的钢筋植入混凝土中。插头应放在外面,并用塑料袋覆盖,以防受潮,保持清洁。导线留在外面的长度应大于250mm。每组测试点包括3个温度传感点,分别位于距混凝土板底部50mm、混凝土板中部50mm和距混凝土板表面50mm的位置,如图3所示。预埋钢筋头应挂红丝带,混凝土浇筑时应注意保护,以免损坏测温点。连接在钢筋上的半导体传感器应与钢筋隔离,以保护温度探头不受污染和浸水。在插入温测仪之前,应将其擦拭干净并保持干燥,以防短路。

3.3测温的频次和时间

温度监测的时间是从混凝土浇筑开始直到去除保温膜结束。混凝土浇筑后6h开始测温,第1、2d间隔2h测1次,第3d间隔3h测1次,第4、5d间隔4h测1次,第5~7d间隔5h测1次。如果温度变化稳定,可以停止测温。测温点需在平面图上编号,并在现场悬挂编号标识。详细记录温度变化值,绘制体温曲线,及时反馈温度变化,根据温差采取保温措施。每日测温记录交相关负责人审阅签字,作为混凝土施工和质量控制的依据。

4温控监测的结果与分析

现场经实际测温,以D5区为例。混凝土内部最高温度约为62℃,混凝土中心与表面最大温差为19℃,表面与环境最大温差为14℃,满足规范规定混凝土中心与表面温差小于25℃以及表面与环境温差小于20℃的要求。通过监测混凝土的温度,在混凝土养护过程中,及时调整混凝土表面覆盖的保温材料的层数,控制混凝土升温和降温的过程,降低混凝土结构内外温差和结构的降温速率,减少温度应力,降低混凝土内部升温过程的温度峰值,使混凝土内表温度差值控制在一定范围内,能够有效地控制混凝土裂缝的产生。

5结束语

大体积混凝土的温度为施工过程中必须严格控制的一项指标。本工程大体积混凝土浇筑总量约22万m3。结合本工程特征,以科学理论指导工程实践,对大体积混凝土的施工进行事前、事中、事后的控制。通过优化混凝土浇筑方案以及蓄热养护等一系列措施的综合应用,很好地控制了大体积混凝土的变温速率,使得混凝土结构未产生裂缝,最大温度应力与最大温差得到有效控制,强度也达到要求,工程质量控制取得了预期效果。

参考文献

[1]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制研究[M].北京:中国电力出版社,1999.

[2]叶雯,杨永民.大体积混凝土施工温度监测及其温度应力分析[J].混凝土,2008(9):104–107.

[3]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.

[4]王朋.大体积混凝土施工温度控制计算[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2008,8(3):49–51.

[5]王顶堂.大体积混凝土裂缝控制技术应用研究[J].安徽建筑大学学报,2008,16(6):9–14.

作者:他维斌 姚俊 黄辉辉 单位:中国建筑第二工程局有限公司华南分公司

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