摘要:本文結合工程實例,闡述了基礎大體積混凝土施工在高層基礎中的應用,設置合理的混凝土強度評定齡期,優化混凝土的材料結構,降低水泥用量,試驗測定該配合比的絕熱溫升，為溫度建模分析和制定溫控措施提供依據。
　　關鍵詞:建筑工程,地基基礎,大體積混凝土,施工技術
　　
　　1工程概況
　　浙江某建筑物地下二層,裙房三層,主樓三十層組成。總建筑面積為51195.2m2,其中:地下室二層暫時為人防工程,平時地下二層為自行車車庫、設備用房,地下室一層為停車庫。一三層為商業用房,四五層為寫字樓,六至十一層為賓館,十二層至三十層為住宅樓,三十一層為電梯機房,三十二層為水箱間,十一與十二層之間有一個轉換層,建筑總高度為108.9m。
　　2基礎大體積混凝土施工技術
　　2.1基礎工程概述
　　工程基礎為天然地基滿堂筏板,四周基礎埋深-11.03m,中心筒體部位基礎設計埋深-11.65m。基礎底板為菱形,東西長70.50m,南北寬47.40m,厚度為1.80m和2.40m二種,混凝土體積約5500m3。混凝土為C45P12防水混凝土。
　　2.2基礎大體積混凝土溫度應力控制難點
　　本工程是具有一系列大體積混凝土的施工難題:如溫度應力控制、水平施工縫和豎向后澆帶的處理、混凝土輸送過程中離析和坍落度的控制等。
　　(1)基礎混凝土配筋率低,抗拉強度低,裂縫對拉應力敏感,相對溫度控制、應力控制尤為重要,須將溫度應力控制在較小的范圍。在產生拉應力的部位須采取措施,加強養護,嚴格控制拉應力低于混凝土相應齡期的抗拉強度。
　　(2)由于施工要求盡量不采用冷卻水管,為此應相應減小澆筑層的厚度,降低混凝土內部溫度峰值。澆筑層厚度的減小會相應增加水平施工縫層數,因此應優化大體積混凝土分層和分塊施工方案,既滿足溫度應力控制的要求,又盡量減少水平施工縫和豎向后澆帶,采取合理的施工縫和后澆帶施工方法,提高施工效率。
　　(3)本工程基坑深,混凝土塊體厚度大,澆筑底層混凝土離析和坍落度較難控制,因此應采取合理的混凝土配合比和輸送方案,在保證混凝土和易性的基礎上,減小單方混凝土水泥漿量,降低坍落度,防止混凝土離析。
　　(4)基礎混凝土施工時環境溫度為-10℃～20℃,應根據環境采取相應的施工措施(如混凝土配合比,混凝土養護時保溫層厚度和混凝土原材料降溫等)。
　　2.3基礎大體積混凝土配合比的選用
　　(1)混凝土配合比
　　對于大體積混凝土,水泥水化產生的水化熱會引起溫度上升,若不同部位混凝土溫差過大,溫度應力超過混凝土的抗拉強度,會導致混凝土的開裂。大體積混凝土的溫控措施應全面考慮,合理的配合比設計是非常重要的環節。基礎大體積混凝土配合比設計中主要考慮降低水化熱,減小混凝土的絕熱溫升。本工程采用的配合比主要從五個方面考慮。
　　1)在保證強度和耐久性的同時盡量降低單位水泥用量,水泥用量與大體積混凝土的最高升溫有直接關系,降低水泥用量是最有效的溫控措施。
　　2)選用對大體積混凝土溫度控制最有利的外加劑NF型緩凝高效減水劑。緩凝型外加劑能有效延緩水化熱的釋放時間,降低水化熱放熱峰值,使混凝土水化熱釋放比較平緩,避免中心部位混凝土溫度急劇上升而導致溫差增大。用NF型配制的C45P12混凝土的絕熱溫升延緩,對大體積混凝土溫度的均勻性有利。
　　3)摻粉煤灰。粉煤灰可以使混凝土水化熱在一定程度上延緩釋放,對于大體積混凝土的溫控極為有利;還可以增加混凝土的后期強度,使混凝土的強度保證率提高;另外摻加粉煤灰可以改善混凝土的施工性能。
　　4)改善混凝土的體積穩定性,提高混凝土的抗裂性能。保證一定的粗骨料含量可以有效地改善混凝土的抗裂能力,在滿足強度和施工性的前提下,采用盡量低的砂率。
　　5)選用對溫控有利的原材料。
　　考慮以上各種因素,對基礎混凝土配合比進行了初步設計。確定的原材料類型如下:42.5級普通水泥;Ⅱ級粉煤灰;中砂,MX=2.5,級配合格;碎石粒徑為531.5,級配合格,針片狀含量、含泥量合格;緩凝高效減水劑NF,膨脹劑采用HPE低堿型混凝土膨脹劑。混凝土配合比經試配后作了適當調整,見表1
　　                                   表1C45P12混凝土施工配合比單位:kg

                       
　　                                                  　C45P12混凝土試配主要技術參數
　                　　
　　                                           注:1、混凝土坍落度設計為:150～170mm。
　　2、其中f7d、f28d、f60d、f90d分別為混凝土試配7d、28d、60d、90d齡期強度代表值。
　　2.4基礎大體積混凝土施工技術
　　(1)基礎大體積混凝土分塊施工,并埋設冷卻水管是否采用冷卻水管,對厚度影響很大,采用冷卻水管,可降低混凝土內部溫度峰值,延緩升溫速度。根據本工程特點,基礎底板C45P12混凝土厚度1.8m,局部厚度2.4m,整塊混凝土體積5500M3,經過熱工計算若要將其溫度降低10℃,則需要用水300t,要在50小時內完成降溫,設計移流量應該為15L/S。應將整個降溫系統分為2個區域進行。地下水直接排入下水道。為了保證有良好的降溫效果,保證降溫在混凝土內部平穩進行,不出現大的溫度不均勻現象,我們采用De20管徑的PEX交聯管做為降溫支管,PEX交聯管可以滿足熱工計算要求。更因為它具有比較好的耐熱性和低廉的價格,以及更小的阻力系數,使得運行比較經濟,安裝非常方便。管路系統我們分為2個系統,每個系統由一臺泵和分水器以及降溫支管組成。2個系統共用一個備用泵,和一個水箱(矩形鋼板水箱),泵的揚程為H=40m、流量=30t/h、N=7.5kw。對于周邊死角部位,降溫階段加強保溫養護,延緩降溫速度,同樣能達到冷卻水管作用,且可免去冷卻水管的施工費用和冷卻水調溫的繁瑣施工程序。埋設冷卻水管的方法是在基礎底板上、下約中間部位,具體為距底板面800mm,距頂面1000mm中間布置冷卻水管,綜合考慮,在混凝土澆注24h后,立即開始循環水降溫,使混凝土中心最高溫度控制在40℃左右,確保混凝土在每一個斷面上溫差小于20℃～25℃。
　　(2)混凝土輸送
　　由于基坑深達11.65m,縱向凈長70.5m,根據本工程自身特點,考慮多種因素,基礎大體積、采用泵送混凝土,首先優化配合比,摻入減水劑、保證混凝土出機和入倉時的質量要求。試驗人員根據砂石的含水情況及時對施工配合比作相應調整,混凝土的拌制時間控制為60秒,試驗人員對混凝土坍落度和和拌合溫度必須嚴格控制。泵送現場實測混凝土坍落并保持在160mm～180mm之間;澆筑溫度在6.7℃～8.6℃之間,混凝土工作性能良好。根據施工要求每小時向工地輸送混凝土約60m3。混凝土初凝時間大于6h,在澆筑過程中不形成施工縫。整個澆筑任務在95個h內順利完成。
　　(3)混凝土澆筑
　　混凝土采用斜面分層法澆筑,每層的厚度不超過600cm,斜面坡度為混凝土振搗時自然流淌形成的坡度。混凝土的澆筑應連續進行、間歇時間盡量縮短,并不超過混凝土的初凝時間,次層混凝土應在前層混凝土初凝前澆筑完成。
　　(4)混凝土振搗
　　采用插入式振動棒振搗混凝土。根據混凝土泵送時自然流淌和振搗時形成的坡度分前、中、后三段布置振動棒,前面為泵管出料口布置1臺,中間布置1臺,后面為坡腳處布置2臺。振動棒作業時,要使振動棒自然沉入混凝土,且插入到下層尚未初凝的混凝土中510cm,以使上下層相互結合。注意將振動棒上下抽動510cm,以保證混凝土均勻密實。
　　(5)混凝土的養護
　　基礎底板混凝土采用內降外保的養護工藝,當混凝土表面溫度驟降時,啟用內部降溫系統。混凝土于終凝前開始收平表面后開始養護,并及時用塑料薄膜覆蓋,再加蓋雙層草袋。對塑料薄膜無法蓋到的地方用三層濕草袋覆蓋并經常保持濕潤,以避免混凝土因失水過快而產生干縮裂縫。由于該底板混凝土澆筑期在冬期施工階段,考慮氣溫驟降、表面失水等不利影響,對基礎底板表面的覆蓋養護保持了28d以上。經多方觀察,混凝土表面未出現明顯的可見裂縫。
　　(6)混凝土施工縫處理方法
　　混凝土施工縫按設計要求需留置縱橫二道后澆帶,留置起來施工很困難,為了解決此矛盾,經與設計、建筑科研院、業主、施工單位四方研究,決定配制等強膨脹混凝土進行技術處理,并一次性澆筑,解決了混凝土由溫度引起的內應力。實踐證明該項技術處理經濟實惠,施工便捷,符合混凝土變形要求。
　　2.5基礎大體積混凝土溫度測試方法
　　(1)測試儀器
　　溫度測試采用液晶數字顯示電子測溫儀。
　　(2)測溫點布置
　　測點的布置應具有代表性,做到既突出重點又兼顧全局,在滿足檢測要求的前提下以盡可能少的測點獲得所需的檢測資料。布點時,從澆筑高度看應包括底面、中間和表面三種情況;從平面尺寸考慮,則包括邊緣和中間兩種情況。
　　本工程根據澆筑塊的對稱性和溫度與應力分布的一般規律,每一澆筑層,測點要布置在每一澆筑塊相互垂直的兩個對稱面上。測點豎向按基礎底板厚度的-0.2m、-0.4m、-0.9m、-1.2m、-1.35m、-1.6m、-1.9m、-2.2m布置,平面按37.5h左右布置一個,共設89個測點。
　　(3)溫控方法和措施
　　澆筑混凝土期間每隔2h測1次溫度。混凝土蓄熱養護期間每隔4h測1次溫度。測溫時同時測量環境溫度。溫度裂縫控制采用外蓄內降的方法,外蓄為兩層塑料薄膜夾100mm草簾覆蓋蓄熱保溫,內降為在1.8m厚的筏板中部設一層,在2.4m厚的筏板中設二層塑料管用循環水降溫。降溫利用地下水(水溫14℃左右)進行循環,控制循環水速度調節混凝土溫度。控制混凝土中心溫度與表面溫度之差<25℃。混凝土邊角的保溫厚度增至大面部位的23倍,插筋處的保溫在其外側用巖棉被堆角,并用400mm寬巖棉條鋪在鋼筋中間。混凝土出機溫度控制<10℃。混凝土澆筑溫度控制<8℃,每輛混凝土運輸車到現場后必須進行溫度測定,>8℃的混凝土不許澆筑。混凝土初凝時間為350min,施工人員可據此安排施工及混凝土養護。
　　2.6測溫結果分析
　　(1)1.8m厚及2.4m厚C45P12底板混凝土中心4d最高溫度達到35.5℃,21d后溫度冷卻至17.6℃,混凝土溫度表面4d最高溫度為35.6℃,基礎25℃的控制范圍。
　　(2)筏板混凝土分段逐日平均降溫:
　　Ⅰ段日平均降溫0.84℃
　　Ⅱ段日平均降溫0.93℃
　　Ⅲ段日平均降溫0.79℃
　　整塊筏板日平均降溫0.86℃
　　(3)C45P12底板混凝土的最大溫度應力為0.884N/mm2;抗裂安全度K=2.04,小于1.15滿足抗裂要求因此混凝土在施工中不會產生溫度裂縫。
　　3.結語
　　針對高層建筑施工難題:如溫度應力控制、水平施工縫和豎向后澆帶的處理、混凝土輸送過程中離析和坍落度的控制等,采用冷卻水管的方法解決了復雜的大體積混凝土的溫控問題,效地降低了成本,提高了效率。