大体积混凝土冬季施工蓄水养护法应用.doc

大体积混凝土冬季施工蓄水养护法
摘要：大体积砼在冬季施工，采用蓄水与覆盖相结合养护，能够起到隔热、吸热、降温、保温的作用,从而达到控制砼裂缝的目的.文章介绍了具体的施工方法。
关键词:大体积砼、冬季蓄水、绝热温升、热阻
一、工程概况：
xxx公司生产调度楼工程建筑面积41187m2，地下二层，地上15层。基础形式为筏板基础，主体结构为框架—剪力墙结构。筏板施工在12月份，当时天气最低气温为 -14ºC最高气温为—2 ºC。平均气温：—7 ºC。
筏板基础面积9870。64m2，设有沉降后浇带和伸缩后浇带，被后浇带分为九块，筏板分为700mm厚和1500mm厚两种。筏基底面设有双层3㎜厚SBS改性沥青防水卷材，筏板砼强度等级为C40P8。
该工程的基础施工被安排在冬季.混凝土采用C40P8商品混凝土。
二、筏板基础大体积混凝土的施工方法
1、模板施工：筏板四周采用240厚砖墙做侧模，其上抹灰并做防水卷材和水泥砂浆保护层。后浇带侧面采用钢筋绗架作骨架支撑,在其上绑扎钢丝网片做为模板使用.
2、分块分层砼浇筑施工：利用后浇带分割后的九块筏板进行分块施工。每块使用2台拖式泵从2端头分别向中间浇筑砼，分层浇筑，用4个振动棒同时振捣，每个泵送管砼出口2个振动棒前后均匀振捣,工人分为3个作业班轮班作业.待砼浇筑完毕后表面覆盖塑料薄膜，浇筑完毕12小时(砼终凝)后开始在筏板边沿砌筑120厚砖墙120高，并在内侧抹上1:2水泥砂浆。混凝土入模温度≥10℃.
3、蓄水养护:砼浇筑完毕30小时后开始在筏板上蓄水，并加盖海绵被一层保温养护.筏基后浇带侧面用海绵被封盖保温。在养护期间派专人进行测温,并做好测温记录，待砼养护15天后拆除所有保温覆盖材料，将水抽干。
三、大体积混凝土的抗裂措施:
1、设计抗裂措施:
1）地下室底板、外墙板及顶板混凝土内掺入0。8kg/m3左右的聚丙烯纤维，以上数量由试验确定。
2）地下室顶、底板，外墙混凝土中必须添加膨胀剂（可选用UEA-IV低碱性），添加数量及配比必须经设计院认可，并同时掺入20％左右粉煤灰代替部分水泥，限制干缩率控制在0。03%以下，限制膨胀率＞0。15％,以上数值必须通过试验确定。
3）混凝土的细骨料采用含泥量较低的中粗砂，细度模数为2。5～3。2，含泥量小于1％.
4）混凝土的水灰比宜在0。4～0.6，砂率含量在40％左右.终凝时间在12～20小时，塌落度在120~160mm。
2、施工抗裂措施：
大体积混凝土浇筑后，注意加强表面的保湿、保温养护,对防止混凝土产生裂缝具有重大作用.混凝土表面保湿、保温养护的目的有三个:第一，减小混凝土结构的内外温差,防止混凝土出现表面裂缝；第二，防止混凝土发生骤然受冷，避免产生贯穿裂缝；第三,延缓混凝土的冷却速度，以减小新老混凝土的上下层约束。
总之，在混凝土浇筑之后，以适当的材料加以覆盖，采取保湿和保温措施,不仅可以减少升温阶段的内外温差，防止产生表面裂缝，而且可以使水泥顺利水化,提高混凝土的极限拉伸值，防止产生过大的温度应力和温度裂缝.
1)混凝土浇筑:混凝土浇筑采用分层浇筑，2台混凝土拖式泵,配有2条混凝土输送管道，每个管道出口处配有2台振动棒,前后均匀振捣.
2)混凝土蓄水养护：混凝土浇筑完成后先覆盖一层塑料薄膜,对砼表面进行保温保湿,并在混凝土筏板四周砌筑120mm高的砖墙并抹水泥砂浆以便蓄水。在混凝土浇筑30小时后开始蓄水50mm高,并在水面上覆盖一层50mm厚海绵被，连续养护15天.海绵被是用50mm厚海绵作芯，表面缝以塑料布。
3）混凝土测温:测温采用埋入式电子测温仪，测温元件平面布置沿四周距边沿0。5米处每8米设置1点，中间设4个点，沿混凝土厚度方向在每个点处分别在中间和距砼表面及底面50㎜位置埋入测温元件.冬施项目部安排专人进行测温，要求认真负责，做好上下班交接工作。现场值班负责人每日应检查测温记录，发现问题及时采取措施.测温记录必须真实、准确、清晰、完整，施工员每天应检查、监督测量员的工作及记录，并及时归档，以便检查。测温包括大气温度、混凝土入模温度、混凝土浇筑完开始养护时的温度、砂浆原材料温度（包括沙子、拌合水温）、上墙温度、混凝土养护温度等。
4）混凝土配合比设计：混凝土配合比设计按60天强度为依据，混凝土坍落度为160㎜，内掺0.8㎏/m3聚丙烯纤维进行设计。
大体积混凝土C40P8配合比
理论配合比
材料
水泥+粉煤灰+膨胀剂
细骨料
粗骨料
水
外加剂
每m3用量(kg）
340+100+27
801
1016
165
12。0
重量比
￣1
1.72
2。18
0。35
0。026
施工配合比
含水率
/
3。0
0
/
/
每m3用量（kg）
340+100+27
825
1016
141
12。0
水泥强度等级为42。5，永登祁连山牌.
四、大体积混凝土蓄水养护的计算
混凝土中约20％的水分是水泥硬化所必须的，而约80％的水分要蒸发，多余水分的蒸发会引起砼体积的收缩.砼收缩的主要原因是内部水蒸发引起砼收缩.砼浇筑后水泥水化热开始发生作用升温时,砼内部水分开始蒸发，且砼表面水份蒸发迅速。此时砼及容易产生开裂裂缝。采用蓄水养护法可以起到保水、吸热、隔热、保温的作用，延缓砼内部水化热的降温速率,降低砼内部中心与表面的温差，从而达到控制砼裂缝的目的.
在冬季若只采用单一的蓄水作为隔热保温材料，那蓄水厚度会很大(hs=Rλw=0。393×0.58=0。228米，热阻计算见下面文中叙述）,造成施工无法操作，变为不可行。若采用蓄水和其它保温材料共同使用，在规定的时间内使砼内部中心温度降到与表面温度一致，且与大气温度差小于20℃，则砼可避免因温度变化而引起的裂缝。
根据热交换原理每立方米混凝土在规定时间内，其内部中心温度降低到表面温度时放出的热量，等于混凝土在此养护期间散发到大气中的热量.此时混凝土表面所需的热阻系数,可按下式计算：
R=
式中,R为混凝土表面的热阻系数，K/W;
X—砼维持到指定温度的延续时间，h；
M—砼结构表面系数,㎡/m3；
M=
F—砼结构物与大气接触的表面面积，㎡;
V—砼结构物的体积，m3;
Tmax—砼中心最高温度,℃;
T2-砼表面温度，℃；
K-传热系数修正值，蓄水养护取1.3;
700为砼的热容量,即比热容与表观密度的乘积，kj/㎡·k;
Tj—砼浇筑振捣完毕开始养护是的温度,℃；
Qc—每立方米砼中的水泥用量，kg；
W—砼在指定龄期内的水化热，KJ/Kg。
冬季施工砼的保温由两层或多层不同保温材料组成时热阻R与保温材料厚度有如下关系：
R=0。012+
式中，λ1，…，λn为保温材料的热导率，w/m·k；
d1,d2，…dn为模板式保温材料的厚度,m。
根据上述公式，若设d1蓄水深度为0。05m,λ1为0。58w/m·k，水面上保温材料d2选海绵材料，λ2为0。04w/m‧k，则可以求出海绵保温材料所需厚度。
一般砼在浇筑前后三天达到最大温升,之后开始降温。
先算出砼3天的绝热温升
T（t)===37。57℃
依此计算出混凝土的最大温升
Tmax=T1+T(t）ζ=10+37。57=47。57℃
ζ为不同的浇筑块厚度、不同龄期时的降温系数，根据现有文献给出的数据仅限于混凝土浇筑温度为20~30℃的工程，为安全起见ζ取值1；
T1为砼入模温度；
因砼中采取了多种抗裂措施,使砼的抗拉强度大大提高，所以可以将砼的降温速率定为4℃/d，从砼浇筑完毕后第三天开始降温,到第15天降到0℃（既砼中心温度与表面温度相同T2)，持续12天时间。将上述相关数据代入热阻R计算式,算出保温材料的总热阻R为0。393K/W,此时海棉保温材料厚度：
d2 =λ2（R—0。012—）=0。0118 m=11。8mm。
海棉保温材料选12㎜厚即可满足要求。实际采用50㎜厚海绵被覆盖。现场实测混凝土中心温度与表面温度之差始终未超过18℃,中心最高温度与计算值基本相符。
筏板基础冬季通过蓄水养护，筏板未出现裂缝现象。证明该种施工方法是一种安全可靠的施工方法。
结语:随着我国经济建设发展的需要,许多地区在冬季都进行施工,而作为筏板这一基础形式则是被大量应用；因此冬季对筏板这一厚大体积混凝土的施工如何做好施工养护防止其裂缝就是一个需要解决的课题。通过该工程实例向施工企业提供一个有益的参考和交流.
2010年11月20日
参考文献：
1、《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009
2、李继业、周翠玲、孟昭平主编《特殊施工新型混凝土技术》化学工业出版社，2007
3、谢建民、肖备编著《施工现场设施安全设计计算手册》中国建筑工业出版社,2007