浅谈大体积混凝土冬季施工.doc

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浅谈大体积混凝土冬季施工

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　张　辉

　　目前随着国家建筑业不断发展，我司市场开拓领域逐年扩大，在2004年我司瞄准机遇，以抓住老客户、大业主的经营方针，迅速进入北方市场，逐步在山东形成规模。由于业主对工期要求日益迫切，越来越多的冬季大体积混凝土施工任务摆在了我们面前。因此，如何确保冬季大体积混凝土的施工质量，对我司更好的立足北方市场就显得尤为重要。正是基于这种原因，本文以山东寿光晨鸣纸厂纸机基础施工为实例，从几方面阐述了如何更好地进行冬季大体积混凝土施工，以供读者探讨。
　　山东寿光晨鸣纸厂年产40万吨新闻纸所用的纸机，是当今世界上最先进也是最大的造纸设备，被各方称为世界第一纸机。承载其荷载的纸机基础，结构体量是我司在武汉汉阳晨鸣纸厂所施工纸机基础的2倍有余。该工程共有纸机基础8个，单个基础最大长度为32.7米，最大宽度为17.5米，基础平均厚度达到了3.1米。纸机基础混凝土标号为C30，共计混凝土1.1万余方。
　　一、纸机基础混凝土工程施工特点：
　　1. 施工区域大，8个纸机基础施工总面积达3600平方米，总长度达到了200米，混凝土施工组织困难；
　　2. 结构体形不规则，易在混凝土局部产生应力裂缝，影响结构的耐久性；
　　3. 现场搅拌，混凝土浇筑量大，单个基础最大混凝土方量约为1700方，混凝土总量达1.1万余方；
　　4. 混凝土结构复杂，定位精度要求高；
　　5. 设备基础中各种构件均为大截面、大跨度结构，浇筑质量难以控制；
　　6. 工期紧，需在一个半月施工完，施工时正处于北方寒冷冬季，冬季最低气温达到了-12℃，时常伴有5-6级的大风天气。
　　二、主要技术措施
　　1. 优化配合比
　　由于潍坊地区水泥总体质量参差不齐，水泥选用了潍坊地区质量比较好的山水牌42.5普通硅酸盐水泥，水化热的问题通过我司成熟的掺用粉煤灰技术解决。同时加大石子粒径，相应降低砂率，对降低大体积混凝土水化热和减少应力裂缝的发生起到一定的帮助。施工中还通过掺用具有缓凝效果的减水剂，来减小水泥用量并延缓水化热峰值时间。优化后的C30大体积混凝土水泥掺量为300kg。
　　考虑到施工作业面较大、现场搅拌意外因素比较多，为使施工中新旧混凝土有着充足的接茬时间，通过试配将混凝土的初凝时间调整到（11±2）小时，终凝时间调整到（16±2）小时，出机坍落度控制在180～220mm，入模坍落度控制在160～180mm。
　　2. 改善配筋约束条件
　　由于纸机基础今后是在一个造纸的潮湿环境中工作，工作性质决定了其耐久性要求较高，裂缝控制较为严格。而纸机基础各构件截面尺寸相差较为悬殊，在构件相连节点和构件较厚部位容易出现混凝土约束裂缝。
　　为此项目结合以往施工经验，经设计院同意：在基础梁与基础梁转角部位竖向设置了φ８＠１５０的转角钢筋，在基础梁的梁侧增设了φ１０＠２００的构造钢筋。
　　３． 冬季施工方案选择
　　纸机基础绝大部分混凝土是在－５℃～－１２℃的气温下进行浇筑的，所以必须考虑混凝土的冬季施工问题。施工中需要混凝土在泵送、浇筑和振捣时不出现冻结现象，而后期的温度养护则由大体积混凝土自身的水化热来完成。为此采用热水搅拌提高混凝土自身温度的措施来防止其前期冻结。
　　在现场施工时，由于单个纸基基础施工面积较大，底层与负温垫层接触的混凝土以及面层需收光的混凝土容易产生局部冻结现象，这不利于混凝土振捣密实和进行面层收光操作。为解决这一问题并兼顾成本考虑和不增加额外的水化热，在纸机基础底部和上部各０．３ｍ的范围内，添加胶凝材料５％非盐类防冻剂——山东建筑科研院生产的ＮＣ－５（此防冻剂有早强效果，会增加混凝土前期水化热的释放），延迟混凝土的冻结时间，以利于施工。
　　４． 混凝土搅拌
　　现场搅拌中为了控制搅拌质量，砂、石、水泥和减水剂采用电子计量自动上料。施工期间气候寒冷并伴有风雪天气，露天砂石堆场中部分骨料会出现结冰冻结现象，铲车上料时需将骨料中的冻结骨料碾碎剔除。水剂型减水剂应采用中等以下浓度的品种，防止低温下减水剂结晶而无法用水泵抽取上料。而防冻剂则根据每盘掺量用塑料袋事先装好由专人负责投放。添加防冻剂混凝土的搅拌时间需比平常延长一倍，搅拌水采用大功率电阻加热至４０℃左右，出机温度控制在５－８℃，全部输送泵管用棉毡包裹，保证入模温度控制在５－１０℃（由于混凝土在泵管内泵送摩擦升温，入模温度可提高１－３℃）。
　　５． 混凝土浇筑
　　混凝土采取分层浇筑，以便于混凝土中水化热的散失，分层厚度选取为０．５ｍ。每层混凝土在初凝前完成上层浇筑，新旧混凝土接搓时间不应超过８小时，最迟不超过９小时。振捣应由专业技术工人操作，快插慢拨，接搓时应插入下层混凝±５ｃｍ。混凝土振捣速度不宜过慢，防止混凝土受冻后难以振捣。纸机基础大构件混凝土浇筑时，需来回拖动泵头软管，使得构件中各部位的混凝土胶凝材料分布均匀，以免造成局部骨料堆积影响混凝土整体强度。
　　收盘时混凝土表面为了防止混凝土冻结无法及时收光，操作时只收１遍水光尔后直接用１层薄膜及时压水覆盖，以减少混凝土表面收缩裂缝，实际施工中效果非常理想，但需注意的是混凝土表面的标高和平整度一定要严格控制。
　　６． 混凝土内外温差控制
　　混凝土用薄膜覆盖后待其初凝，在其表面基本可以上人时，压盖两层草帘作保温保湿养护，同时混凝土浇筑前在纸机基础周围设置１道２米高的彩条布挡风围护，使得纸机基础表面混凝土上部不过多地受冬季大风天气的影响，在局部形成一个温度、湿度相对稳定的环境，也便于混凝土表面收光人员的操作。纸机基础侧壁的保温利用原来支设的模板体系完成，拆模后侧壁附着两层草帘进行保温保湿养护。
　　为及时掌握混凝土内部温度变化，使于调整养护措施，需对大体积混凝土基础进行测温。在纸机基础若干个具有代表性的部位，分混凝土表面、中心、底部每个点设置５个测温头。测温采用热电偶多点测温仪进行，由专人负责测温、记录。测温从混凝土浇筑完后６小时开始，前五天每６小时测温一次，第六天至第十天每８小时测试一次。根据混凝土内部的温度变化情况可随时增减测温次数。只有当混凝土内外温度不再显著上升而保持基本稳定后才能结束混凝土的测温。
　　根据有关规程规定要求，大体积混凝土内外温差应控制在２５℃以内，混凝土表面与大气温差应控制在３０℃以内，以防止因内外温差过大产生温度应力造成混凝土开裂。在混凝土温度升高期间，尤其是遇到气温骤变时，应密切注意内外温度变化，如遇外界突然降温，应及时增加覆盖草帘的层数，以防止混凝土表面降温过快，造成混凝土内外温差过大，形成表面温度裂缝。
　　７． 劳动力组织
　　单个纸基基础混凝土浇筑需施工２天左右，现场必须配备２班浇筑人员进行施工轮换。以免由于疲劳作业造成混凝土浇筑质量降低，以及安全事故的发生。
　　８． 机械组织
　　成立纸机基础大体积混凝土调度中心，每次浇筑配备２台主力输送泵，配备１台备用泵，同时联系好附近兄弟单位做好搅拌站备料和罐车准备，防止发生意外因素造成泵送受阻而产生施工冷缝。
　　在冬季施工中还需做好机械设备的保养、维修和防冻保护，尤其是现场搅拌站中各种机械设备的防冻保护。在搅拌站容易受冻的机械部位加设升温设施（如简易的碘坞灯进行照烤），由专人负责巡视。
　　９． 现场搅拌站布置
　　在进行施工现场临时设施布置时，应综合考虑现场搅拌站布设的位置，使得每个搅拌站到浇筑点的最大距离不要超过输送泵最大输送距离的８０％，以减小堵泵、爆管等意外因素发生的几率。
　　三、结束语
　　经过实测记录，纸机基础混凝土的中心点的最高温度发生在第六天达到４５．５℃，最大内外温差为２３．３℃，最大混凝土表面与大气温差为２９．４℃，满足施工规范要求。
　　纸机基础混凝土冬季施工由于施工组织得当，技术措施有力，进展十分顺利，从２００５年１１月１５日开始施工到次年１月１日全部完成约１．１万立方混凝土，经检查其裂缝控制和冬季混凝土强度均满足设计要求。