钢厂2130冷轧带钢轧机设备基础大体积混凝土施工技术**冶宁波有限公司2006年6月22日目 录1 工程概况及特点 12 分析温度裂缝产生的原因 23 施工方案的选择 44 温控措施 55 混凝土测温措施 76 混凝土内部升温的理论计算和实测分析 97 总结 15**钢厂2130冷轧带钢轧机设备基础大体积混凝土施工技术1 工程概况及特点1.1 工程概况**钢厂2130冷轧带钢轧机设备基础工程系**钢厂“十一五”技术改造和结构调整项目的一部分，轧机设备基础为地下箱形基础，由轧机基础、马达基础、地下油库基础、电缆遂道基础、厂房柱基础等组成，几块基础均设在同一底板上，底板为一整体结构，长90 m，宽40 m，地下油库为箱形基础，埋深-9.50 m，局部乳化液收集坑基础埋深-13.40 m；基础底板设计厚度-1.5 m，侧墙厚0.8 m，顶板厚1.2～2.5 m不等；底板φ22@150双向配筋，顶板φ25@150双向配筋±0.00以下外墙及底板混凝土设计强度等级为C30、抗渗等级P6，±0.00以上及地下大块式基础混凝土设计强度等级为C30混凝土1.7万立方米，工期从2005年10月28日～2006年1月28日，共计三个月。
地质条件：基础原场地为池塘和稻田，后由**钢厂回填塘渣，自然地坪标高约-2 m左右，表层为塘渣，层厚2～4 m不等，②层为粉细砂，③层为淤泥质粉质黏土，大型箱基埋植于第③层土中，常年地下水位-4.2 m，采用PHC长桩处理地基，桩长25～35 m，桩距3～5m本设备基础由中冶南方工程技术有限公司设计，未设伸缩缝1.2 工程特点轧机设备基础施工复杂，施工缝划分多，工期节点要求紧迫，需要投入大量人力、物力资源；该工程底板基础尺寸超长超宽，属大体积混凝土工程，大体积混凝土裂缝的控制难度较大，需要采用多方面的措施，严格控制混凝土内部的裂缝，保证基础达到强度及抗渗的要求为确保质量和工期，通过理论分析计算和实际测温计算，浅谈一下轧机基础底板大体积混凝土施工技术和措施2 分析温度裂缝产生的原因大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果，一方面混凝土由于内外温差而产生应力和应变，另一方面是结构物的外部约束和混凝土各质点间的约束一旦温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度时，就会出现裂缝，这种裂缝对基础的耐久性和地下基础的抗渗均有影响，在施工时必须重视和控制，为有效防止轧机基础施工时产生裂缝，现分析一下大体积混凝土裂缝产生的原因：（1）水泥水化热是大体积混凝土温升裂缝的主要因素。
水泥在水化过程中发出一定的热量，而大体积混凝土结构物断面较厚，水泥发出的热量聚集在结构物内部不易散失通过几年来施工实测，水泥水化热引起的温升一般20～30℃水泥水化热引起的绝热温升，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期按指数关系增长，但由于基础自然散热，实际中混凝土内部的最高温度，多数发生在混凝土浇筑后的最初3～５d由于混凝土的导热性能较差，浇筑初期混凝土的强度和弹性模量都很低，对水化热引起的急剧温升约束不大，相应的温度应力也较小随着混凝土龄期的增长、弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以致产生很大的拉应力当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝2）外界气温变化的影响大体积混凝土在施工阶段，外界气温影响对混凝土温度的变化是显而易见的因为外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；而如外界气温下降，将增加混凝土的降温幅度，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土是极为不利的混凝土内部的温度是水化热的绝热温度、浇筑温度和结构物的散热降温等各种温度的叠加，而温度应力则是由温差所引起的混凝土变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。
在这种情况下，研究合理的温度控制措施，防止混凝土内外温差及表面与外界温差引起的过大温度应力，就显得更为重要3）约束条件与温度裂缝的关系混凝土结构物在变形变化中，必然会受到一定的“约束”或“抑制”而阻碍变形，大体积混凝土由于温度变化会产生变形，这种变形受到约束后，就会产生应力，当应力超过某一数值，便会产生裂缝4）混凝土的收缩变形新浇筑的混凝土只有20%的水分是水泥硬化所必须的，另外80%的水分要蒸发，对于普通水泥混凝土来说，大多数为收缩变形，多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩在大体积混凝土温度裂缝计算中，可将混凝土的收缩值，换算成相当于引起同样温度变形所需的温度值，即“收缩当量温差”，以便按温差计算混凝土的应力综上所述，要避免混凝土温度裂缝的产生，就必须从产生裂缝的根本原因入手，有效控制产生裂缝的有关因素3 施工方案的选择按现行规范和原来以往的施工经验，并结合图纸和现场实际情况，将基础分为三块，先施工两边两块，再施工中间一块将整个基础连成整体，分块的原则是尽量同一设备基础不分开、避开暗梁、工程桩和地脚螺栓（孔），侧墙和顶板在考虑到孔洞和主次梁的情况下尽量做到与底板一致具体分块见图1图1 轧机设备基础分块示意图箱形基础混凝土的浇筑采用47 m长臂混凝土泵车，局部配以溜槽的方法，每台泵车配备6台混凝土运输车，底板采取斜面分层退后浇筑方式，每层的浇筑厚度为400～500㎜，混凝土浇筑每台泵车配3～4台插入式振捣器。
底板及外墙的垂直施工缝和外墙的水平施工缝均采用δ=3㎜，B=300㎜的钢板止水板，底板垂直施工缝采用钢筋骨架和钢丝网，在浇筑下一块混凝土时，除去前一块混凝土钢丝网和表面浮浆，并洒水润湿以保证新旧混凝土结合良好施工缝处增加原设计钢筋面积一半的附加钢筋施工顺序：先施工底板，预留施工缝，再施工侧墙，最后施工顶板，侧墙施工完后及时回填土4 温控措施在大体积混凝土施工中，温度裂缝的产生一般有两类：（1）为防止表面裂缝而控制内外温差和表面温度陡降；（2）为防止结构内部出现裂缝或贯穿裂缝而控制内部温度因此，为有效控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土水化热升温，延缓降温速度等方面考虑，并结合实际情况采取具体措施4.1 优先选用低收缩、低水化热、易于施工、经济合理的混凝土配合比方案混凝土由**钢厂嘉华搅拌站集中供应，C30S6混凝土配合比所用原材料，混凝土配合比见表1表1 C30(P6)混凝土施工配合比表材料水水泥中砂碎石YJ-2W泵送减水剂HA-P抗裂防水剂矿粉粉煤灰每m3砼材料用量(kg)17524574010305.1306575配合比11.44.235.890.030.170.370.43备注随着季节天气情况变化，混凝土配合比随时做相应的调整（1）水泥：马鞍山海螺集团42.5级普通硅酸盐水泥；（2）粉煤灰：**钢厂（3）矿粉：安徽**钢厂嘉华新型建材有限公司（4）砂：安徽芜湖细度模数2.3～2.8之间，含泥量≤1%，泥块含量≤0.2%，级配Ⅱ区；（5）石：5～31.5㎜，针片状颗粒控制在≤10%，含泥量≤1%，泥块含量≤0.2%，（6）外加剂：江苏海润化工有限公司YJ-2W泵送减水剂。
7）抗裂防水剂：江西萍乡众大高新材料有限公司HA-P4.2 降低混凝土入模温度，缩小温度差：轧机底板混凝土浇筑日期为2005年11月，根据马鞍山气象资料，当地月平均气温为15℃左右4.3 控制混凝土的坍落度：混凝土坍落度的大小，取决于混凝土拌和时用水量的多少，混凝土坍落度与水灰比成正比，水灰比大则坍落度大，所以要防止混凝土产生裂缝，必须控制混凝土的坍落度为保证基础防渗抗裂，在施工中保持良好的施工性能，混凝土配合比设计坍落度130～150㎜，在浇筑混凝土时必须随时测定混凝土的坍落度，轧机基础施工时每次浇灌的开始阶段逐车进行混凝土坍落度的测试，严格控制坍落度上限，不符合要求的坚决退换4.4 加强施工中的温度控制：混凝土浇筑后，采用覆盖一层塑料彩条布加一层草袋养护，做好混凝土的保温保湿，避免急剧的温度梯度发生，缓慢降温，充分发挥徐变特性，减少温度应力采取长时间的养护，规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”加强测温和温度监测与管理，实行信息化控制，随时控制混凝土内的的温度变化，内外温差控制在25℃以内，基面温差和基底温差均控制在20℃以内，及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不至过大，以有效控制有害裂缝的出现。
合理安排施工程序，控制混凝土在浇筑过程中均匀上升，避免混凝土拌合物堆积过大高差在结构完成后及时回填土，避免其侧面长期暴露4.5 改善约束条件，消减温度应力：采取分层或分块浇筑大体积混凝土，合理设置水平或垂直施工缝，减少每次浇筑长度的蓄热量，防止水化热的积聚，减少温度应力4.6 提高混凝土的极限拉伸强度：选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度，减小收缩变形，保证施工质量采取二次投料法，二次振捣法，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量在基础截面突变和转折处，底、顶板与墙板转折处，孔洞转角及周边，增加斜向构造配筋，以改善应力集中，防止裂缝的出现5 混凝土测温措施为及时掌握混凝土内部温度变化，除严格按施工规范和设计要求做好混凝土的浇筑和养护工作外，还应对混凝土的内部温度进行有效测定，为科学养护提供信息，做到信息化施工，根据测温结果及时调整养护方法，控制混凝土内外温差，避免因水化热过大引起混凝土开裂，影响结构的防水性能1）测温方法：采用简易测温法，用酒精温度计测温，测温点采用不同长度的20㎜的薄壁钢管，底口焊钢板封死，上口高出混凝土面100㎜，将温度计放到管内，用木塞封闭管口。
埋入混凝土块体内作为一个测点上不同厚度的内部温度，具体测温厚度为：50mm、750mm、1450mm处，其中50mm及1450mm深度处温度分别表示混凝土上下表面的外部温度2）测试点布置：以所选混凝土浇筑块体平面图对称轴线的半条轴线为测温区，温度测点呈平面布置测温区每半条轴线上至少布置4个测温点，每个测温点位设3点（分别代表混凝土浇筑块体断面不同深度的温度测点）据所测温度结果指导混凝土养护施工，一旦混凝土内外温差及表面温度与大气温度之差超过250C，应及时调整混凝土养护方法，加强保温措施3）温度监控：从混凝土浇筑后12h开始测温，升温阶段每3h测一次，降温阶段每5h测一次，7天后每天测一次，测温15d，结果见表2表2 第二块底板大体积混凝土某一点中心和表面温度（℃）时间项次入模123456789101112131415中心18424748444036333230282624222020表面12364243403532302826232018161413温差6655454344566667下部3742434139343129282626242220200102030405060入模123456789101112131415中心。