曲礼英 孙自刚

1郑州市工程质量监督站（450000）2河南豫美建设工程检测有限公司（450000）

某电视塔基础大体积混凝土施工控制

曲礼英1孙自刚2

1郑州市工程质量监督站（450000）2河南豫美建设工程检测有限公司（450000）

通过某电视塔基础大体积混凝土施工实践，对大体积混凝土施工质量尤其是温度裂缝问题进行了分析，研究确定大体积混凝土超长无缝施工方案，根据理论分析，提出针对大体积混凝土温度裂缝的控制思路。现场监测结果表明：混凝土未出现裂缝，基础结构施工质量得到了保证。

大体积混凝土；裂缝；施工控制

0 前言

随着超高层、高耸建筑结构的日益增多，施工中常常涉及到混凝土的大体积施工。工程实践及理论研究表明，在大体积混凝土结构施工中，由于水泥水化反应释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，在混凝土结构中会产生较大的温度应力和收缩应力，导致大体积混凝土结构出现裂缝，影响结构的安全和正常使用。

高层、高耸建筑结构基础施工，往往涉及到大体积混凝土施工问题，如何控制混凝土内外温差、温度变形引起的裂缝，提高混凝土的实体质量，保证结构安全，是大体积混凝土施工中需要解决的关键问题，文章通过工程实践对这一问题进行研究。

1 工程概况

该电视塔设计为全钢结构,塔座地下一层，地上四层，塔楼十二层，设计总高度为388.0 m，地基基础设计等级为甲级，基础结构形式为桩基+承台+连梁+柱墩筏板复合基础，其中承台厚度最深4 m，地下室面积约5 200 m2。该工程地下室底板为半径35.1 m的圆，局部范围半径为49.00 m，底板混凝土强度等级C30，抗渗等级S6；其中底板厚度350 mm（地梁高度700 mm、1 500 mm），外塔柱基础承台厚度为4 000 mm，井道核心筒内承台厚度为1 500 mm，属于大体积混凝土。本工程基础底板混凝土达6 500 m3，钢筋用量多达1 200 t，基础底板未设置后浇带和膨胀加强带，需一次浇筑完毕，混凝土浇筑体量大，属超长结构无缝施工。

2 混凝土施工方案

2.1 原材料选择及配合比优化设计

2.1.1 原材料选择

1）水泥：选用水化热低的P.O42.5级的河南孟电水泥。

2）石子：选用压碎指标低的石子（压碎值≤12%）,选用碎石5～20 mm，产地河南新密，级配良好，含泥量小于1%。

3）砂子：采用河南信阳中砂，细度模数2.5～2.8，含泥量小于3%，级配良好。

4）外加剂：选用缓凝高效减水剂（腾飞建材厂HT-1）和长葛市宇特建材厂UEA膨胀剂。

2.1.2 配合比优化设计

混凝土配合比中的水泥种类及用量、水灰比、水泥浆量、砂率、砂石含水率和泵送剂类型等均会影响混凝土的收缩和温度应力，因此，在保证可泵性及混凝土设计强度的前提下,尽量降低水灰比、砂率和水泥用量，采用“双掺”技术减水助泵，降低水化热。在与施工现场相同的材料及搅拌养护条件下，将试配的混凝土进行试验，根据坍落度损失、抗压强度、劈裂抗拉强度和搅拌时间进行优选，最终确定本工程的混凝土优化配合比见表1。

表1 基础底板混凝土配合比

2.2 混凝土浇筑方案

本工程地下室底板体量大,须同时浇筑完成，根据施工段划分体量相等原则，本工程共划分为三个施工段，每个施工段安排一个施工班组，同时进行施工。根据各施工段的不同情况采用不同的浇筑方案：

1）施工段一：在CT4（承台）基坑北部设置溜槽一个，在CT5（承台）基坑边西侧设置地泵一台，混凝土浇筑由东向西。

2）施工段二：在CT3（承台）基坑东侧设置溜槽一个，一台地泵同时由东向西浇筑。

3）施工段三：CT1（承台）、CT2（承台）、CT5（承台）均搭设溜槽，一台地泵同时由东向西浇筑。

混凝土施工段划分及浇筑顺序如图1所示。

图1 混凝土浇筑方案示意图

3 施工控制

3.1 浇筑总体要求

为防止裂缝出现，基础混凝土施工采用泵送商品混凝土，施工时混凝土采用“平面分条、分段、斜面分层、连续推进、自然流淌、一次到顶”的浇筑方法，使每次叠合层面的浇筑间隔时间小于混凝土的初凝时间。每个泵负责一定宽度范围的浇筑带，各泵浇筑带前后略有错位，形成阶段式分层退打局面，以达到提高泵送工效，简化混凝土泌水处理，确保上下层结合良好。

3.2 混凝土振捣

混凝土振捣采用振动棒及平板振动器相结合的办法,混凝土表面在钢筋下时采用振动棒振捣，混凝土面在钢筋以上时采用平板振动器振捣。

根据混凝土泵送时自然形成的流淌斜坡度，坡度1∶6，其流淌距离为16 m，分层浇筑厚度控制在50 cm，每4 h覆盖一次，在每条浇筑带前、中、后各布置3道振动器。第一道布置在混凝土的卸料点，振捣手负责出管混凝土的振捣，使之顺利通过面筋流入底层，第二道设置在混凝土的中间部位，振捣手负责斜面混凝土的密实，第三道设置在坡脚及底层钢筋处，因底层钢筋间距较密，振捣手负责混凝土流入下层钢筋底部，确保下层钢筋混凝土的振捣密实。混凝土浇筑后在初凝前要进行一次振捣，排除混凝土因泌水在细骨料和水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高对钢筋的握裹力，以增强混凝土密实度、强度及抗裂性，在浇筑20～30 min后进行第二次复振。

3.3 混凝土泌水和表面处理

3.3.1 混凝土泌水的处理

大体积混凝土施工，由于采用大流动性混凝土进行分层浇筑，上下层施工的间隔时间较长（一般为3～4 h），经过振捣后上涌的泌水和浮浆易顺着混凝土坡面流到坑底。当采用泵送混凝土施工时，混凝土泌水现象尤为严重，当混凝土大坡面的坡脚接近顶端模板时，应改变混凝土的浇筑方向，即从顶端往回浇筑，与原斜坡相交成一个集水坑，另外有意识地加强两侧模板外的混凝土浇筑强度，这样集水坑逐步在中间缩小成小水潭，然后用软轴泵及时将泌水排除。

3.3.2 混凝土的表面处理

采用泵送工艺大体积混凝土表面水泥浆较厚，不仅会引起混凝土的表面收缩开裂，而且会影响混凝土的表面强度。因此，在混凝土浇筑结束后要认真进行表面处理，在混凝土浇筑4～5 h以后，先初步按设计标高用长刮杠刮平，在初凝前用铁滚筒碾压数遍，再用木抹子压实进行二次收光处理。

3.4 混凝土的养护

大体积混凝土浇筑完毕后,应在16 h内加以覆盖和浇水。本工程基础混凝土采用普通硅酸盐水泥拌制,混凝土养护时间不得少于14 d,经合理分析确定采用外蓄内散综合养护措施，限制表层混凝土热量的散失,确保混凝土的内外温差小于25℃。为此，采用塑料布间隔毛毡的保温层，形成多层空气腔进行保温、保湿养护。塑料布间保证搭接严密，用5 cm宽胶带封口，封住水分，保证塑料布内有凝结水。

3.5 混凝土温度裂缝控制

3.5.1 混凝土温度裂缝的控制思路

为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温，延缓降温速率，减小混凝土收缩，提高混凝土的极限拉伸强度，改善约束条件和设计构造等方面全面考虑。为此须进行混凝土的配合比优化设计、混凝土的浇筑组织、过程质量控制、混凝土的温度监控以及混凝土的养护,必须有周密、科学的计划措施，确保大体积混凝土的施工质量。

3.5.2 混凝土温度监测

为了掌握混凝土内部温度变化情况，本工程采用JDC-2便携式建筑电子测温仪对底板混凝土温度实行24 h连续监测，通过对结果进行分析，及时采取措施，控制混凝土温度裂缝的产生。在现场温度传感器分三层布置，平面位置共布置37个测点，每个测点分别布置在每层混凝土底部、中部及上部，以测量底板内部及表面温度。测温仪温度传感器详细布置如图2所示。

图2 测温仪传感器布置示意图

3.5.3 混凝土温度裂缝的控制效果

图3为整个温度监测结果和降温曲线，图中规律表明，基础底板在混凝土浇筑后3～4 d升至温度峰值，整个降温过程平稳，各测试位置的相邻温点温差均为超过监测报警温差25℃，没有产生较大的温度梯度。整个底板施工完成后未产生裂缝，混凝土裂缝得到了有效控制。

图3 大体积混凝土测温曲线图

4 结语

混凝土在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土由于结构断面较厚，容易形成混凝土内外温差，导致混凝土产生温度裂缝。因此，控制水化热就是大体积混凝土施工的关键所在。本工程在施工中，采取掺加膨胀剂、缓凝高效减水剂及活性混合材料，最大限度地降低水泥用量，延缓混凝土的凝结时间，推迟混凝土水化热峰值等措施,可使混凝土在开始降温时,其抗拉强度得到足够的增长。同时，将合理的材料选择、科学的混凝土配合比、严格的施工组织和完善的工艺措施相结合，严格进行混凝土温度监控和加强混凝土成型保温，收到了十分理想的效果，达到了大体积超长无缝施工的混凝土不开裂的目的，控制了大体积超长混凝土结构裂缝的产生，保证了基础结构的施工质量，为类似工程施工提供了施工经验。

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