超长混凝土施工方案.docx

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超长混凝土施工方案

一、工程概况

某学生公寓及附属建筑Ⅱ标段工程为“L”型建筑，主楼东西长93.6m，南北宽32.70m，附楼东西宽44.4m，南北长60.3m，建筑面积29648平方米。

地下一层，地上十七层。

建筑总高度61.45米。

地下一层为停车场，各种设备用房；首层及部分二层为办公用房.本建筑为一类建筑，设计使用年限50年，耐火等级为一级。

抗震设计按六度设计。

结构形式为框架剪力墙结构。

本工程基础采用混凝土钻孔灌注桩，桩承台及筏板基础，承台设计底标高为-6.2米，基础筏板厚度为:

主楼1.5米、附楼0.5米。

采用C30抗渗混凝土，抗渗等级为S10，整个筏板混凝土用量约为4600立方米。

属于超长钢筋混凝土结构，按“超长结构无缝法”施工。

二、施工准备

大体积混凝土的施工技术要求比较高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。

因此需要从技术措施、材料选择上、施工过程等有关环节做好充分的准备工作，才能保证基础底板大体积混凝土顺利施工。

1、技术准备

（1）原设计“后浇带Ⅰ”部位改为膨胀加强带，加强带混凝土采用强度等级、抗渗等级提高一级的微膨胀混凝土（C35防渗混凝土，抗渗等级为S12）。

加强带宽度为2m（⑦轴东1700mm宽为2.0米），加强带两侧分别设V型的2mm方孔的钢丝网，防止混凝土流入加强带内，中间增加φ12立筋加固，也兼作铁丝网支撑用，加强带处配筋按I型后浇带详图施工。

将后浇带改为加强带可以减少施工工序，操作简单、施工方便。

施工工效高，工期缩短，节约人工费，混凝土一次性连续浇筑，混凝土结构整体性好，防水抗渗效果好，不渗漏。

取消了后浇带，减少了后浇带施工带来的繁琐，众所周知，后浇带的清理和凿毛非常麻烦，处理不好常常成为渗漏的隐患，而且后浇带处新老混凝土的粘结非常薄弱，从力学角度看，结构的整体性和安全性差。

显而易见，在结构收缩应力值大的薄弱部位设置一定数量的宽约2m混凝土强度和抗渗等级高一级的膨胀加强带，能够缓解此处的拉应力值，补偿混凝土的收缩，避免了混凝土裂缝的产生。

（2）厚大体积底板混凝土水化热高，混凝土收缩大，易产生裂缝，因此，采用高性能混凝土，用I级粉煤灰等量取代水泥，减少混凝土的收缩。

（3）采用超缓凝技术，使混凝土缓凝时间在12～20小时之间，延缓了混凝土水化的放热过程，降低了水化热峰值。

（4）工艺原理

JFA-RG低碱高效膨胀防水剂的抗裂防渗原理：

JFA-RG系列膨胀防水剂是由多种盐类复合，经物化改性而制成新型低碱的外加剂。

将其适量掺量入水泥、混凝土（包括砂浆、净浆、下同）中，可与水泥水化物反应生成大量膨胀性结晶水化物——钙矶3CaO、3CaSO4、32H2O）而使混凝土产生适度膨胀。

在约束（如：

基础约束、邻位约束、配筋等）条件下，其膨胀能将转化为压应力即自应力，此压应力可抵消混凝土干缩和冷缩产生的拉应力，从而弥补了普通混凝土收缩开裂的缺陷。

而后期形成的钙矶石可填充、切断混凝土中毛细孔、密实混凝土，从而提高混凝土的强度、抗渗、抗冻等耐久性能，形成结构自防水混凝土，达到永久防水之功效。

一般限制膨胀下导入的预压应力值为0.2～0.8Mpa，这相当于提高了混凝土的早期抗拉强度，同时，推迟了收缩的产生过程。

当混凝土开始收缩时，其抗拉力已增长到足以抵抗收缩应力，从而防止和减少了收缩，使之不产生裂缝或将裂缝控制在允许范围之内。

2、材料选择

因底板属大体积混凝土，使用水化热低、安定性好的强度等级P.O42.5水泥，粗骨料：

采用碎石，粒径5-25mm，级配良好的石子配制的混凝土；细骨料：

采用泰安中砂，平均粒径大于0.5mm；粉煤灰：

由于混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰，选I级粉煤灰、矿渣微粉或其他微集料。

3、混凝土的配制和搅拌

（1）混凝土配合比：

拟采用高性能混凝土，用I级粉煤灰等量取代水泥。

建议采用350kg/m3P.O42.5水泥，掺加100kg/m3I级粉煤灰配制C30S10的砼。

（2）配制：

根据优选好的配合比和原材料严格按要求进行施工试配，膨胀加强带处的混凝土其强度等级及抗渗等级均比其两侧的微膨胀混凝土高一级。

（3）搅拌：

严格按调整后的施工配合比投料，称量误差±1%，混凝土加水搅拌后再加外加剂拌合均匀，搅拌时间应不少于3min，且比不掺加外加剂的混凝土延长0.5min，拌匀后再出料，严禁二次添加料拌合。

搅拌站必须严格执行砼配合比。

4、现场准备

（1）基础底板钢筋及柱、墙插筋应分段尽快施工完毕，并进行隐蔽工程验收。

（2）基础底板上的地坑、积水坑采用竹胶板支模完毕。

根据施工方案的要求将原来图纸设计的后浇带加宽至2m设为膨胀加强带。

加强带两侧设方孔的金属网，金属网应牢固绑扎在板的上下层钢筋之间或墙的内外层钢筋之间，金属网的两端应直接接触模板，以便隔离两侧的混凝土，使其不能进入膨胀加强带内。

加强带处配筋按I型后浇带详图施工。

　　（3）将基础底板上表面标高抄测在柱、墙钢筋上，并作明显标记，供浇筑混凝土时找平用。

　　（4）浇筑混凝土时预埋的测温管及保温随需的塑料薄膜、毛毯等应提前准备好。

（5）项目经理部应与建设单位联系好施工用电，以保证混凝土振捣及施工照明用。

（6）管理人员、施工人员、后勤人员、保卫人员等昼夜排班，坚守岗位，各负其责，保证混凝土连续浇灌的顺利进行。

三、大体积混凝土温度和温度应力计算

对基础底板混凝土进行温度检测，基础底板混凝土中部中心点的温升高峰值，该温升值一般略小于绝热温升值。

一般在混凝土浇筑后3d左右产生，以后趋于稳定不在升温，并且开始逐步降温。

规范规定，对大体积混凝土养护，应根据气候条件采取控温措施，并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围内；当设计无具体，要求时，温差不宜超过25度；本工程设计无具体要求，即按规范执行。

表面温度的控制可采取调整保温层的厚度。

超尺寸结构无缝施工的有关计算：

根据有关理论，当混凝土最终变形E=Eσ－EL－EW+Ee＜SK时，混凝土就不会开裂。

补偿收缩时，混凝土限制膨胀率应为Eσ＝EL－EW+Ee，有关计算如下：

混凝土的绝热温升为：

Tmax＝M×Qi／（p×c）

式中：

Ｍ——水泥熟料用量

ρ——混凝土密度2300～2500kg/m3

σ——比热，一般为0.92～1.0×103J／（kg×℃）取0.93×103

Qi——水泥熟料水化热（J/kg）

设水泥熟料矿物组成为C3S50%、C2S20%、C3A70%、C4AF13%

则：

3天水化热为：

Q3＝240×50%+50×20%+880×7%+290×13%=120+10+37.7+61.6

=229.3×103（J/kg）

28天水化热为：

Q28=377×50%+105×20%+1378×7%+494×13%=370×103（J/kg）

本工程其底板按长100m计算如下：

混凝土补偿收缩计算

a、如采用高性能混凝土，P.O水泥用量350kg/m3，粉煤灰100kg/m3，并使用微膨胀混凝土，有关计算如下：

底板绝热温升高值：

Tmax=（350×85%×370×103）/（2400×0.96×103）=47.8℃

底板为上表面一维散热，散热系数取0.60，则混凝土内部温升为：

T1=0.60×47.8=28.7（℃）

环境气温10℃～15℃，取平均温差：

T2=（15-10）/2=2.5℃

故底板混凝土的最大冷缩值为：

EL=σ（T1+T2）=1.0×10-5×（28.7+2.5）=3.12×10-4

混凝土的干缩率地下洞室为0.5～1.510-4，取1.0×10-4，配筋率取0.4%，微膨胀混凝土弹性伸长率为0.43Eσ，则地下室补偿收缩混凝土的限制膨胀率为：

Eσ＝3.12×10-4+1.0×10-4-0.43Eσ

即Eσ＝（3.12×10-4+1.0×10-4）／1.43=2.88×10-4

若考虑混凝土的极限拉伸SK（1.5～2.0×10-4），微膨胀混凝土的最终变形：

E=2.88×10-4-4.12×10-4=-1.24×10-4

因1.24×10-4＜SK（1.5～2.0×10-4）混凝土不会开裂

b、若采用460kg/m3普通硅酸卤水泥配制普通混凝土浇筑该底板，底板绝热温升最大值：

Tmax=（460×85%×370×103）/（2400×0.96×103）=62.8（℃）

底板上表面为一维散热，散热系数取0.60，则混凝土内部温升为：

T1=0.60×62.8=37.7（℃）

环境气温10℃～15℃，取平均温差：

T2=（15-10）/2=2.5℃

故底板混凝土的最大冷缩值为

EL=α（T1+T2）=1.0×10-5×（37.7+2.5）=4.02×10-4

混凝土的干缩率地下洞室为0.5～1.5×10-4，取1.0×10-4

则混凝土总收缩率为：

4.02×10-4+1.0×10-4=5.02×10-4

因混凝土的极限拉伸SK（1.5～2.0×10-4），取1.75×10-4

5.02×10-4＞SK（1.75×10-4）所以混凝土必然裂

伸缩缝间距的计算

a、地下洞室干缩的最大当量温差为：

T3=T/α＝1.5×10-4/1.0×10-5=15（℃）。

微膨胀混凝土最小补偿当量温差：

T4=E/α=4.12×10-4/1.0×10-5=41.2（℃）。

微膨胀混凝土综合温差：

T=T1+T2+T3-T4=28.7+2.5+15-41.2=5（℃）

该工程地基为混合土，取水平阻力系数CX=0.8Mpa/mm，C40微膨胀混凝土弹性模量（28天）取3.3×104Mpa，混凝土平均伸缩缝间距按下式计算：

H•E|λT|

L1=1.5וarcosh

Cx|λT|-|SK|

2400×3.3×104|1.0×10-5×5|

=1.5וarcosh

Cx|1.0×10-5×5|-|1.75×10-4|

因│5×10-5│－│1.75×10-4│＜0，该式在数学上无解，而物理概念上意味着该伸缩缝尽可取消。

b、楼（层）板：

采用普通混凝土浇筑，每层楼板因多维散热，混凝土散热系数取0.3，则楼板混凝土温升为：

T1=0.30×62.8=18.8℃

环境气温平均温差仍取2.5℃，故该楼板的最大冷缩值为：

ＥL=α（T1+T2）=1.0×10-5×（18.8+2.5）=2.13×10-4，混凝土干缩率自然环境中1.5～2.5×10-4，取2.0×10-4，配筋率取0.15%时，微膨胀混凝土的弹性伸长率为0.25Eα，则该楼板补偿收缩混凝土的限制膨胀率为：

Eα＝1.88×10-4+2.0×10-4-0.25Eα

即Ｅα（1.88×10-4+2.0×10-4）／1.25=3.1×10-4

同理：

考虑混凝土的极限拉伸值，若微膨胀混凝土的最终变形：

Eα＝3.1×10-4-4.13×10-4=-1.03×10-4，混凝土不会开裂。

同理，该工程每层楼板干缩的最大当量温差：

T3=2.5×10-4/1.0×10-5=25（℃）。

微膨胀混凝土最小补偿当量温差：

T4=E/α=4.13×10-4/1.0×10-5=41.3（℃）

微膨胀混凝土综合温差：

T=18.8+2.5+25-41.3=5（℃）

因楼板浇筑在梁柱上，取其水平阻力系数CX=1.25Mpa/mm，则该楼板平均伸缩缝间距为：

2400×3.3×104|1.0×10-5×5|

L=1.5וarcosh

1.25|1.0×10-5×5|-|1.75×10-4|

同理，因│5×10-5│－│1.75×10-4│＜0，该伸缩缝尽可取消。

综上所述，采用微膨胀混凝土浇筑超尺寸钢筋混凝土结构，取消伸缩缝、进行无缝施工是完全可行的。

这已被大量的工程实践所证实。

不设缝或少设缝（沉降缝、抗震缝、温度缝合并）不仅简化施工，提高超尺寸结构的整体性、抗震性，而且节省工期，大幅度的降低工程造价，社会经济效益显著。

5）为提高微膨胀混凝土的实用性能，在超尺寸混凝土结构施工时，常在结构收缩应力较大的薄弱部位设置膨胀加强带，加强带取代后浇带。

示意图如下：

σmax膨胀应力曲线

微膨胀混凝土2m微膨胀混凝土

σc收缩应力曲线

钢丝网膨胀加强带钢丝网

加强带取代后浇带示意图

四、大体积混凝土施工

　　1、施工段的划分及浇筑顺序

　　本工程由B～C轴、12～13轴、H～L轴、P～Q轴间的“后浇带Ⅱ”划分为四个施工段：

主楼Ⅰ段、主楼南Ⅱ段、主楼东Ⅲ段、主楼北Ⅳ段。

混凝土的浇筑顺序由短边从远端向后浇灌。

基础底板外侧四周砌筑240厚砖墙。

基础底板上的预留基坑、积水坑部位采用竹胶板模板支模。

　　2、钢筋

　　钢筋加工在现场钢筋场进行，基础底板钢筋施工完毕进行柱、墙插筋施工，柱、墙插筋应保证位置准确。

基础底板钢筋及柱、墙插筋施工完毕，组织一次隐蔽工程验收，合格后方可浇筑混凝土。

　　3、混凝土浇筑

（1）混凝土采用商品混凝土，用混凝土运输车运到现场，采用4台混凝土输送泵浇筑。

（2）混凝土浇筑方法：

采用“斜面分层法”浇筑。

主楼一段由西向东不间断地推进，二段由西向东不间断地推进，三段由北向南不间断地推进，四段由北向南不间断地推进（详如图）。

根据泵送大体积混凝土的特点，采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法。

这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能较好地适应泵送工艺，避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长，从而提高泵送效率，简化混凝土的泌水处理，保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。

根据混凝土泵送时自然形成一个坡度的实际情况，在每个浇筑带的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土出料口，主要解决上部混凝土的振实；第二道布置在混凝土坡脚处，以确保下部混凝土密实。

随着浇筑的推进，振动器也相应跟上，以确保整个高度上混凝土的质量。

由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，故浇筑结束后须在初凝前用铁滚筒碾压数遍，打磨压实，以闭合混凝土的收水裂缝。

这种浇筑方法能较好的适应泵送工艺，便每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上，确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。

同时可解决频繁移动泵管的间题，也便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。

当浇筑至加强带处，合理调度，使用三台地泵使加强带内外的混凝土同时浇筑。

钢丝网

微膨胀混凝土膨胀加强带微膨胀混凝土

混凝土浇筑应连续进行，间歇时间不得超过6h，如遇特殊情况，混凝土在4h仍不能连续浇筑时，需采取应急措施。

即在己浇筑的混凝土表面上插12短插筋，长度1米，间距50mm，呈梅花形布置。

同时将混凝土表面用塑料薄膜加草席覆盖保温。

（3）混凝土浇筑时在每台泵车的出灰口处配置4台振捣器，因为混凝土的坍落度比较大，在1.5米厚的底板内可斜向流淌1米远左右，2台振捣器主要负责下部斜坡流淌处振捣密实，另外2台振捣器主要负责顶部混凝土振捣。

　　（4）由于混凝土坍落度比较大，会在表面钢筋下部产生水分，或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。

为了防止出现这种裂缝，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。

（5）现场按每浇筑100m3（或一个台班）制作3组试块，1组压同条件28天强度，1组压标养28d强度；l组交货检验强度用。

抗渗试块每500m3留置1组压标养28d强度。

5、混凝土测温

（1）测温设备及测温点布置

　　本次测温采用预埋钢管，温度计测温。

测温点根据底板的浇筑方向、结构特点及预计温度场布置。

主楼一段在电梯井底板2个有代表性的测温点，基础底板选择10个有代表性的测温点；二段在承台2个测温点，基础底板选择4个有代表性的测温点；三段在承台1个测温点，基础底板选择2个有代表性的测温点；四段在承台2个测温点，基础底板选择8个有代表性的测温点；对每一个测点，沿深度方向布置上、中、下三个部位，上部距离表面10cm，中部居中，底部距离底板面15cm。

另外使用了2个温度计检测养护层下混凝土的表面温度及大气温度。

测温管的长度分部为三种规格，预埋时测温管与钢筋绑扎牢固，以免位移或损坏。

每组测温管有上用彩色胶带做上标记，便于区分深度。

测温管用塑料带罩好，绑扎牢固，不准将测温端头受潮。

测温管位置用保护木框作为标志，便于保温后查找。

基础底板混凝土浇筑前应设专人配合按图预埋测温管。

（2）测温实施与结果

　　温度检测从混凝土浇筑6小时后到混凝土温度稳定后结束，期间每天有专人值班观察，如果上、中、下测点温度差超过了25℃，立即告知有关人员。

在浇筑初期，每间隔2小时依次检测测温数据，将每一点的上、中、下三点的温度绘于一张图上。

测温人员要认真负责，按编号测温，不得遗漏或弄虚作假。

测温记录要填写清楚、整洁，换班时要进行交底。

（3）测温工作应连续进行，每测一次，持续测温及混凝土强度达到设计强度，并经技术部门同意后方可停止测温。

（4）测温时发现混凝土内部最高温度与部门温度之差达到25度或温度异常，应及时通知技术部门和项目技术负责人，以便及时采取措施（如采取混凝土表面保温措施，减少混凝土内外温差）。

（5）测温采用温度计，读数准确。

　　6、混凝土养护

（1）混凝土浇筑及二次抹面压实后应立即覆盖保温，先在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜，然后在上面覆一层湿毛毯，再覆盖一层塑料薄膜。

新浇筑的混凝土水化速度比较快，盖上塑料薄膜后可进行保温保养，防止混凝土表面因脱水而产生干缩裂缝，同时可避免毛毯因吸水受潮而降低保温性能。

（2）柱、墙插筋部位是保温的难点，要特别注意盖严，防止造成温差较大。

（3）混凝土浇筑完毕12小时内应立即进行适时充分的养护，养护龄期不少于14天。

停止养护的部位经技术部门和项目技术负责人同意后，可将保温层及塑料薄膜逐层掀掉，使混凝土散热。

五、主要管理措施

　　1、拌制混凝土的原材料均需进行检验，合格后方可使用。

同时要注意各项原材料的温度，以保证混凝土的入模温度与理论计算基本相近。

　　2、在混凝土搅拌站设专人掺入外加剂，掺量要准确。

　　3、施工现场对商品混凝土要逐车进行检查，测定混凝土的坍落度和温度，检查混凝土量是否相符。

严禁混凝土搅拌车在施工现场临时加水。

　　4、混凝土浇筑应连续进行，间歇时间不得超过6h。

　　5、试验部门设专人负责测温及保养的管理工作，发现问题应及时向项目技术负责人汇报。

　　6、浇筑混凝土前应将基槽内的杂物清理干净。

　　7、加强混凝土试块制作及养护的管理，试块拆模后及时编号并送入标养室进行养护。

六、质量标准

1、严格按照《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204－92，《混凝土泵送施工技术规程》JG/T10－95及KBJ14－017－2002《微膨胀混凝土防水技术应用规程》控制施工。

2、超厚的大体积混凝土设置测温孔，随时观测温差。

若超过允许差时，必须采取措施调整配合比，必要时增加采用蓄热法进行温差控制。

3、膨胀加强带处混凝土试块每班且每50m3留置一组，抗渗混凝土每连续浇筑1000m3应留两组试块。

每增加250m3～500m3增留三组试块，一组为标养，一组为同条件养护，一组交货检验。

七、注意事项

1、混凝土配比计量准确。

2、混凝土的拌合、运输、震捣或滚压及抹面、压光等工序必须衔接紧凑，搅拌好的混凝土必须及时使用。

3、混凝土施工后要及时和充分养护，一般施工12h开始养护，气温较高时，注意保湿或洒水养护。

4、外加剂厂、砼搅拌站及施工单位技术人员全面认真负责，互相配合，才能达到工程的技术要求。

外加剂厂：

外加剂厂严格控制产品质量，不合格产品不出厂，送至搅拌站的外加剂经搅拌站试验室按正式配比检验合格后方可收货使用，外加剂厂技术人员在施工时进行现场技术服务，并协助施工技术人员及砼搅拌站控制好混凝土的质量，及时处理不合格的混凝土，并有去搅拌站进行监督检查的权利。

砼搅拌站：

砼搅拌站必须严格控制对砂、石、水泥、粉煤灰及外加剂等原材料的检验，严格执行正式配合比，控制好混凝土的质量，并有技术人员现场服务，随时接受建设单位、监理单位、施工单位及外加剂厂的检查，砼搅拌站罐车司机严禁私自加水。

施工单位：

施工人员必须严格执行施工规范，严格控制制定的施工方法进行施工，严格控制混凝土拆模时间，做好混凝土保温、保湿的养护，施工人员做好验收混凝土的工作，不能满足施工要求的混凝土坚决退回，严禁私自加水，并与搅拌站及外加剂厂技术人员及时联系。

施工单位应常去砼搅拌站检查混凝土配合比执行情况以及砂石料等原材料的质量。