1、 中国电信通信指挥中心工程 底板大体积砼一次性整体浇筑技术 中国电信通信指挥中心项目经理部 一九九九年十一月 目 录 一、概况 . 1 二、大体积砼温度裂缝分析 . 1 （一）混凝土温度应力和收缩应力的计算 . 1 （二）结论 . 5 三、防止大体积混凝土产生裂缝的措施 . 6 （一）混凝土原材料的选择 . 6 （二）施工措施 . 6 四、施工部署 . 8 （一）混凝土的供应 . 8 （二）砼设备和机具的投入 . 8 （三）劳动力组织 . 9 （四）现场组织 . 10 （五）混凝土的浇筑 . 10 （六）混凝土的测温 .11 （七）混凝土的养护 .11 五、施工体会 . 12 1 一、概况 中
2、国电信通信指挥中心工程位于西城区二环东侧金融街开发 C区 5号地块，地下 3 层，地上 19 层，其中裙房 6层，总建筑面积 58637 m2，结构类型为框 -剪，基础为筏基（上反梁），南北长 81.4m，东西长 71.2m，基础埋深 14.7m（筏基下皮标高）。底板大部分区域厚度为 1m，其中核心筒部位（ E K/3 8 轴）为 1.6m， C D/1 2轴区域为 1.4m。底板混凝土标号为 C35 S8，底板混凝土总量为 8500 m3，全部采用商品砼。基础梁（反梁）尺寸为 1.5 2m、 1.5 1.4m、 1.0 2.0m。底板配筋：下层钢筋 32200（双向），上层钢筋 25200（
3、双向），其中核心筒附加钢筋：下层 32400（双向），上层 25200。 本工程设计要求底板一次浇筑，不留施工缝，一次性浇筑 8500 m3这么大量的混凝土 ，我公司尚属首次，技术要求高，现场组织和混凝土供应、调度难度大，为确保底板大体积混凝土的顺利浇筑，我们经过严格的计算，编制了详细的施工方案，精心组织，经过连续作业 48h，终于成功的完成了底板混凝土的浇筑，且施工质量一流，赢得了业主、监理、设计的一致的好评，同时为下一步施工奠定了良好的基础。 二、大体积砼温度裂缝分析 （一）混凝土温度应力和收缩应力的计算 大体积混凝土施工的关键是控制裂缝的产生，尤其对于超大体积混凝土，难度较大，为验算由温
4、差和混凝土收缩所产生的温度应力是否超过当时的基础混凝土极限抗拉强度，我们 进行了严格的防裂理论计算，以便制定相应的防裂措施，从而确保底板砼质量。 根据 C35 S8 配合比设计，普 425#水泥 398kg，水泥发热量 335kj/kg， 7月份施工平均气温为 25C，混凝土浇筑温度控制在 28C以内。 1. 砼最终绝热温升 T WQCh 0 240097.0 335398=57.3 式中 Th 砼最终绝热温升； 每立方米砼水泥用量； 2 Qo 每公斤水泥水化热量； C 砼比热； 砼密度。 2. 砼内部不同龄期温度 (1) 求不同龄期绝热温升 砼块体 的实际温升 ,受到砼块体厚度变化的影响 ,
5、因此与绝热温升有一定的差异。根据水电科学院资料，算得水化热温升与砼块体厚度有关的系数值，如下表。 不同龄期水化热温升与砼厚度有关系数值： 龄 期厚 度 3d 6d 9d 15d 21d 27d 1.0m 0.36 0.29 0.17 0.05 0.01 1.6m 0.49 0.46 0.38 0.21 0.12 0.05 Tt=Th 式中 Tt 砼不同龄期的绝热温升 Th 砼最高绝热温升 不同龄期水化热温升与砼厚度有关 值 经计算列于下表： 不同龄期的绝热温升（） 龄期 (d) 3 6 9 15 21 27 绝热温升(Tt) 1.0m 20.63 16.62 9.74 2.87 0.57 1.
6、6m 28.08 26.36 21.77 12.03 6.88 2.87 (2) 不同龄期砼中心最高温度 max Tj Tt 式中 Tmax 不同龄期砼中心最高温度； T j 砼浇筑温度； Tt 不同龄砼绝热温升。 计算结果列于下表： 不同龄期砼中心最高温度 3 龄期 (d) 1 3 6 9 15 21 27 温度( ) 1m 28 48.63 44.62 37.74 30.87 28.57 1.6m 28 56.08 54.36 49.77 40.03 34.88 30.87 由上表可知，混凝土到 36d 左右，内部温度最高。 3. 砼温度应力 本底板面积大，按外约束为二维时的温度应力 (包
7、括收缩 )来考虑计算。 (1)各龄期砼的收缩变形值及收缩当量温差 各龄期收缩变形 &y(t) &0y(1-e-0.01t) M1 M2 Mn 式中 &y(t) 龄期 t时砼的收缩变形值； &0y 砼的最终收缩值 ,取 3.24 10-4/； M1 M2 Mn 各种非标准条件下的修正系数。 本工程根据用料及施工方式修正系数取值如下表： 修正系数取值 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 积 M 1.25 0.93 1.00 1.21 1.20 1.09 1.04 1.40 1.00 0.90 2.41 经计算得出收缩变形见下表： 各龄期砼收缩变形值 龄期 (d) 3 6
8、9 15 21 27 收缩变形值 &y(t) 10-6 23 45.5 67.1 108.6 147.7 184.6 各龄期收缩当量温差 将砼的收缩变形换算成当量温差 T ty() &y(t)/ 式中 Tty() 各龄期砼收缩当量温差 ( )； &y(t) 各龄期砼收缩变形； 砼的线膨胀系数，取 10 10-6/。 计算结果列于下表： 各龄期收缩当量温差 4 龄期 (d) 3 6 9 15 21 27 当量温差 Ty(t) 2.30 4.55 6.71 10.86 14.77 18.46 (2)各龄期砼的最大综合温度差 T(t) Tj 23 T(t) Ty(t)-Tq 式中 T(t) 各龄期砼
9、最大综合温差； Tj 砼浇筑温度 ,取 28； T(t) 龄期 t时的绝热温升； Ty(t) 龄期 t时的收缩当量温差； Tq 砼浇筑后达到稳定时的温度 ,取平均气温 25。 计算结果列下表： 各龄期砼最大综合温度差 龄期 (d) 3 6 9 15 21 27 综合温差 T(t) 1.0m 19.05 18.63 16.20 15.77 18.15 1.6m 24.02 25.12 24.22 21.88 22.36 23.37 (3)各龄期砼弹性模量 E(t) Eh(1-e-0.09t) 式中 E(t) 砼龄期 t 时的弹性模量 (MPa)； Eh 砼最终弹性模量 (MPa)， C35砼取
10、3.3 104(MPa)。 计算结果见下表： 砼龄期 t 时的弹性模量 龄期 (d) 3 6 9 15 21 27 弹性模量E(t) 104 0.78 1.37 1.83 2.44 2.80 3.01 (4)砼徐变松驰系数、外约束系数、泊桑比及线膨胀系数 松驰系数 ,根据有关资料取值见下表： 砼龄期 t 时的松驰系数 龄期 (d) 3 6 9 15 21 27 松驰系数 Sh(t) 0.570 0.519 0.462 0.411 0.374 0.336 外约束系数 (Rk)，取 Rk=0.4。 砼泊桑比 ( )，取 0.15。 5 砼线膨胀系数 ( )，取 10 10-6/。 (5)不同龄期砼
11、的温度应力 (t)=-kthtt RSTE )()()( 1 式中 (t) 龄期 t时砼温度 (包括收缩 )应力； E(t) 龄期 t 时砼弹性模量； 砼线膨胀系数； T(t) 龄期 t 时砼综合温差； 砼泊桑比； Sh(t) 龄期 t 时砼松驰系数； Rk 外约束系数。 计算结果见下表： 不同龄期砼 温度 (包括收缩 )应力 龄期 (d) 3 6 9 15 21 27 温度应力 (MPa) 1.0m -0.400 -0.623 0.644 0.745 0.895 温度应力 (MPa) 1.6m -0.503 -0.840 0.963 1.033 1.102 1.112 （二）结论 根据经验资
12、料，我们把混凝土浇筑后的 15d 作为砼开裂的危险期。 C35 砼： 28d RL=1.6(MPa) 而现在 15d 砼温度应力：底板厚 1.0m 处， MPa745.01 底板厚 1.6m 处， MPa033.12 因为同龄期砼 RL(15d)=0.75RL=1.2(MPa) 所以 : 745.0 2.1115 dLR 033.1 2.1215 dLR 结论：由上述结果可知，对于 1.0m 的底板，只要能满足混凝土内外温差不大1.611.15（抗裂安全度） 1.161.15（抗裂安全度） 6 于 25，混凝土底板内不会产生贯穿性裂缝；对于 1.6m 厚的底板，尽管能满足抗裂安全度，但富余量不
13、大，所以应相应采取一定措施，做到万无一失。 三、防止大体 积混凝土产生裂缝的措施 由于底板砼施工在 7 月份，当时的气温比较高，平均气温 25，最高气温达37，这对大体积浇筑不利，为防止大体积砼产生裂缝，控制砼内部温度与外界温度之差不大于 25，我们针对本工程特点特采取以下技术措施： （一） 混凝土原材料的选择 1 选择良好级配的骨料，严格控制砂、石的含泥量，砂、石含泥量超标的禁止使用。 (1)水泥：普通硅酸盐 425#； (2)砂子：中砂，含泥量 3%； (3)石子：采用 520 卵石，含泥量 1%。 2 外加剂的选择 对于大体积砼，尤其是超大体积砼，外加剂的选用至关重要，我们经过反复研究，
14、对几种膨胀 剂如 UEA M、 HEA、 FS 等外加剂的性能进行对比，并根据搅拌站以往施工经验，决定采用 HEA 砼防水剂（缓凝型）。掺量为水泥用量的 12.5%，缓凝时间 8h。这种外加剂，具有抗渗、补偿收缩、缓凝、延迟水化热峰值等功效，有效的防止混凝土内部裂缝的产生。实践证明，使用这种外加剂是很成功的。 3 掺入一定配比的粉煤灰 掺用级粉煤灰（河北三河市中和煤灰厂），掺为水泥用量的 16.7%，这不但降低砼内部水化热，改善混凝土的和易性，增加可泵性，而且节约水泥用量。 （二） 施工措施 1. 混凝土采用分层浇筑。混凝土采用自然流淌分层浇筑，每层砼 浇筑厚度控制在 50cm左右，在上层混凝
15、土浇筑前，使其尽可能多的向外界散发热量，降低混凝土的温升值，缩小混凝土的内外温差及温度应力。 2. 严格控制混凝土的坍落度（ 1416cm），进行混凝土的二次振捣，减少混凝土的收缩值，增加混凝土的密实度，提高混凝土的抗裂性能。 3. 及时排除混凝土在振捣过程中产生的泌水，消除泌水对混凝土层间粘结能力7 的影响，提高混凝土的密实度及抗裂性能。 4. 混凝土的表面处理：由于泵送混凝土表面的水泥浆较厚，在混凝土浇到顶面后，及时把浮浆赶跑，浇筑 23h 后，用刮杆初步按标高刮平，用木抹子反复（至少 3 次 ）搓平压实，使混凝土在硬化过程初期产生的收缩裂缝在塑性阶段就予以封闭填补，以控制混凝土表面龟裂。
16、 5. 混凝土的养护 (1)对于 1.0m 厚底板， Tb=Tmax-25 =48.63 -25 =23.63 ，由Tb-Tq=23.63-25=-1.37 可知，砼即使不采取措施，混凝土内外温差都不会大于 25，这部分底板的养护方法为直接浇水，使砼表面始终保持湿润。 (2)对于 1.6m 厚底板， Tb =Tmax-25 =56.08 -25 =31.08，这部分砼采用蓄水养护。由于为带反梁结构，蓄水养护很方便。 蓄水深度的计算： kWQT TTXMRjb)(m a x28.07 0 0 式中 : R 混凝土表面的热阻系数 (K/W)； X 混凝土维持到指定温度的延续时间 (h)， X=10
17、24=240h； M 混凝土构筑物的表面系数 (1/m)； Tb 砼表面温度（）； Tmax 砼中心平均最高温度（）； k 传热系数修正值，取 1.3； Tj 混凝土浇筑振捣完毕开始养护的温度（）； W 混凝土每 m3中的水泥用量（ kg）， W=398kg； Q() 混凝土在指定的龄期内水泥的水化热（ KJ/kg）， Q()=335KJ/kg。 M= )/1(70.06.12.7175.44 2.7175.4426.12.7126.175.44 mVF Tmax- Tb =25 所以 R=240251.3/（ 70025+0.28398335） =0.142K/W 蓄水深度： 8 hs=RS
18、 式中 hs ：混凝土表面的蓄水深度（ m）； S ：水的导热系数，取 0.58W/m k。 hs =0.1420.580.09m=9cm 所以施工时混凝土表面的蓄水深度为 9cm。 采用蓄水养护，能保证水泥的水化用水，从而充分保证混凝土质量，尤其是在强度和密实性方面，可以有效的防止混凝土裂缝的产生，同时，利用顶 面的蓄水来减缓表层混凝土与外界环境温度进行热交换的速度，降低混凝土内外温差，避免混凝土温度应力的产生。 四、施工部署 （一） 混凝土的供应 由于混凝土量很大，我们选择了公司中心搅拌站和中建一局搅拌站这两家商品混凝土搅拌站来集中供料。由公司中心搅拌站统一协调、调度砼的供应，且直接对项目
19、负责，从而避免了多头对外。为了确保混凝土的质量，两家搅拌站使用同一品牌、同一标号的水泥，外加剂 (HEA)和粉煤灰掺和料也使用同一品牌。 底板砼的施工时间为 98 年 7月 25 日（星期五）晚 8： 00 开始，到 27 日晚 8：00 结束，历时 48h。 （二） 砼 设备和机具的投入 1. 混凝土泵的平均泵送量 Q1的计算 根据有关经验公式，砼输送泵的平均输出量 Q1的计算如下： Q1-砼泵的平均输出量（ m3/h）； -配管系数， 0.80.9； e-作业效率， 0.50.7。 本工程采用的砼泵的平均输送能力为 60 m3/h， =0.85， e取 0.7。 Q1=600.850.735m3/h。 2. 混凝土泵的布置 eQQ m a x1
