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1、超长大体积混凝土施工技术1、工程概况1.1工程简介北京东方广场工程位于东长安街北侧，王府井与东单北大街之间。工程占地面积11.0万m2，建筑用地面积9.5万m2，整个建筑群总面积约90万m2。建筑群分别由八幢办公楼、二幢公寓、一幢酒店和二幢回迁楼所组成，建筑群东西长约500m，南北宽约200m。我项目经理部负责东方广场七区工程建设（E2、E3办公楼及所属裙楼），承建面积16.2万m2；其东西长78.75m，南北宽153.20m；建筑地下三层，局部四层，地上十九层，檐高67.20m。 1.2七区基础设计概况1.2.1七区基础底板设计简况表东方广场七区基础设计简况表 表1-1 项目部位强度抗渗等级
2、基础厚度(m)投影面积(m2)混凝土量(m3)基底标高(m)基础配筋（底部筋）E2主楼C35S121.8/1.9547810475-17.55-21.5532150共14层E3主楼1.8/1.950689129-17.55-21.5532150共14层E裙楼1.2/0.6521502084-20.8532200共4层1.2.2七区基础底板剖面形式1.3基础大体积混凝土施工条件（1）东方广场七区开工晚于其它兄弟公司，但基础底板完成的时间统一为98年2月28日，工期紧迫。（2）基础底板混凝土浇筑赶在2月末，属冬期大体积混凝土施工。（3）东方广场地处繁华地段，出入现场的道路口人员、车辆多，易造成交通
3、堵塞。（4）现场场地狭小，需610台输送泵同时浇筑，场内罐车流量大。（5）设计要求除后浇带外，基础底板必须一次性连续浇筑完成，不得留设任何施工缝，基础底板浇筑过程中不得出现施工冷缝。2、本工程基础底板施工的重点和难点 施工前我们对东方广场基础底板大体积混凝土施工进行认真研讨，认为主要有以下几个重点和难点：（1）选材和配合比设计是解决超长大体积混凝土温度裂缝的关键，同时，配合比设计中应着重解决好以下几个问题。 在配合比设计过程中，要进行大量的试验、计算工作，要解决好超长、超厚大体积混凝土的温度应力、应变问题。 基础底板混凝土应具有较长的初凝时间，要避免大面积开放型浇筑时的施工冷缝出现。 基础底板
4、混凝土应满足强度、抗渗要求；保证含碱量不超标，使基础混凝土具有较好的耐久性。 基础底板混凝土应具有一定的抗冻能力，保证混凝土终凝前不受冻害（终凝后加以保温覆盖）。（2）防止浇筑冷缝是本工程基础底板施工的难点，基础底板连续浇筑存在如下不利因素： 浇筑基础底板混凝土一般宜采用收敛型或平行连续推进型浇筑方法，不宜采用开放型浇筑，但东方广场E2、E3办公楼基础底板中间深坑低、四周筏板高，不能采用常规的浇筑方法，只能采用从中间深坑开始浇筑，形成开放型浇筑，杜绝出现浇筑冷缝是基础底板施工的难点。 基础底板超长、超厚，浇筑过程中形成的浇筑施工面大，循环浇筑的周期时间长，易出施工冷缝。 主楼基础上有核心筒大深
5、坑、柱坑、集水井坑，裙楼基础上设有柱基、滤水层、后浇带等，使基础底板底面高低错落多，给基础底板连续浇筑推进带来难度。 主楼基础底部钢筋为14皮32150钢筋网，仅钢筋网厚度0.45m，钢筋网格中的混凝土不易流动、不易振捣密实，易出施工冷缝。另外，避免出现大体积混凝土温度裂缝和防止冻害，对冬季超大型筏基的浇筑、振捣施工工艺和保温、测温控制提出了较高的要求。3、选材及配合比设计3.1配合比设计3.1.1水泥的选择（1）规程、规范对水泥的参数要求（当时使用的旧规范）建筑工程冬期施工规程 JGJ104-97第7.1.3条：混凝土冬期施工应优先选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，水泥标号不应低于32.5级，
6、最小水泥用量不应少于300kg/m3，水灰比不应大于0.6。注大体积混凝土的最小水泥用量应根据实际情况决定。以上规定与混凝土结构工程施工及验收规范GB50204-92第7.3.1条规定基本一致。（2）水泥含碱量控制基础底板混凝土长期处于潮湿环境中，甚至与水直接接触，故应采用低碱水泥，以控制基础混凝土碱-集料反应发生，水泥含碱量按当量Na2O进行计算，Na2O0.6%的水泥为低碱水泥，而能达到低碱标准的水泥品牌不多，当时，北京水泥厂和琉璃河水泥厂已开发出达到低碱标准的水泥，并有国家水泥质量监督检测中心的检测报告。北水普硅P.O 42.5水泥的含碱当量Na2ONa2O=Na2O+0.658K2O=
7、0.11%+0.658%*0.54=0.465%琉璃河普硅P.O 42.5水泥的含碱当量Na2ONa2O=Na2O+0.658K2O=0.14%+0.658%*0.68=0.587%根据上述检测结果，初步选择这两种水泥。2.2掺合料（粉煤灰）的选择混凝土中掺活性粉料粉煤灰，可提高工作性，取代部分水泥，减少水泥用量，降低水化热（掺水泥用量的15%，降低水化热15%左右）。同时，粉煤灰的碱含量较低，碱的溶出率更低，如：石景山热电厂的粉煤灰的碱含量为0.40.6%，碱的溶出率不到15%，可见掺入适量粉煤灰，可抑制碱-集料反应。另外粉煤灰二次水化吸收水泥水化产物Ca(OH)2,生成C-S-H凝胶，可填
8、充混凝土内部的孔隙，使混凝土结构更加致密，降低了混凝土中水分及碱金属离子的扩散速度，起到的抑制碱-集料反应的作用。粉煤灰选定石景山热电厂的二级粉煤灰。2.3外加剂的选择（1）泵送混凝土的第一特征为大流动性，高效减水剂可以在保持良好工作性条件下，减少用水量，从而使水泥用量减少而降低混凝土的绝热温升。本工程选择上海麦斯特高效减水剂Rh1100。（2）为了给混凝土供应、调配及施工留有充裕的时间，防止出现浇筑冷缝，经综合分析确定，底板混凝土的初凝时间为132小时，根据这一要求,必须选择高效缓凝剂。选择上海麦斯特缓凝剂Pozz1050。（3）防止冬季大面积基础底板混凝土浇筑时，因不能及时保温覆盖易出现表
9、层冻害，应掺入适量防冻剂。最终选择冶金建筑研究总院的高效防冻剂JD-10。（4）掺入微膨胀剂，可补偿混凝土收缩，提高基础混凝土自身的抗裂能力，改善了混凝土的孔结构，使混凝土结构更加致密，提高了基础混凝土的防水性能。掺加微膨胀剂对基础底板混凝土内在质量起关键性作用。初选天津豹鸣集团低碱UEA混凝土膨胀剂，其限制膨胀率为24104，自应力值0.20.7MPa，可使混凝土强度提高1030%，抗渗性、抗冻性、抗硫酸盐性大为提高，对钢筋无锈蚀作用，其与缓凝剂、减水剂复合作用，是解决大体积混凝土温度裂缝的最优措施。 （5）外加剂的选择还应考虑其满足碱含量的要求，如天津豹鸣低碱UEA膨胀剂，最大含碱量为0.
10、74%，；所选择的上海麦斯特缓凝剂Pozz1050的含碱量为0.96%；麦斯特高效减水剂Rh1100的碱含量为4.25%；冶金建筑研究所防冻剂JD-10的含碱量为0.78%。通过对上述外加剂的每立方米碱含量和总含碱量进行计算，每立方米混凝土中由外加剂而带入的总碱量1Kg ，符合京建科（1995）5号和京建材（1995）187号文规定。2.4混凝土集料选择（1）砂、石含碱量控制：为了满足每立方米混凝土中的总碱含量不超过3Kg，应选择非碱活性集料或低碱活性集料。北京地区已发现的混凝土工程碱集料反应损坏均为碱硅酸反应类型，本市所产的碱活性集料也均含活性硅酸质矿物的岩石。据调查表明，潮白河水系和温榆河
11、水系的卵碎石膨胀率均在0.04-0.052%之间，其膨胀率值0.06%,属低碱活性集料（B种集料），满足上述要求。（2）砂、石含泥量要求：集料中的含泥量直接影响到混凝土的强度、抗渗及抗冻性能，因此必须控制，用于本工程基础混凝土中的砂含泥量不大于3%，石子含泥量不大于1%。（3）粗集料宜采用连续级配，集料最大直径应满足泵送工艺和最小钢筋间距对集料的直径要求。3.5配合比的调整配合比设计及试配过程中对水灰比和用水量进行严格控，力求利用高效减水剂减少用水量，从而使实体混凝土更加致密，避免施工中的泌水、砂石沉陷等质量缺陷，并且对材料的实际用量进行如下控制：（1）在基准配合比用水量的基础上，根据试配坍落
12、度进行调整。（2）水泥用量以用水量乘以选定好的水灰比计算确定，并将集料中的含水值计入水灰比中。（3）集料用量在基准配合比基础上，按最终选定的水灰比进行调整后确定。（4）砂率控制：砂率及水泥用量不宜过小，以避免缺浆而影响混凝土的密实度；但砂率过大，粗集料易沉陷，使得表面砂浆集中，混凝土表面易出裂缝，并影响混凝土强度。（5）最终配合比的材料用量必须得到充分试验验证，其性能良好，满足施工所需。3.6配合比确定根据东方广场基础底板的施工气候条件及设计特点，通过选材分析、计算和试配，最终确定基础底板混凝土的配合比为：东方广场七区基础底板C35 S12混凝土配合比（Kg/m3） 表3-1序号水泥C膨胀剂U
13、EA粉煤灰FA砂S石G水W缓凝剂Pozz1050减水剂Rh1100砂率（%）水胶比坍落度cm320446075410441802.97L(0.7%)5.51L(1.3%)420.391618335455573210531802.97L(0.7%)5.51L(1.3%)410.411618防冻剂JD-1015.22(3.5%)说明：上表中的配合比用于主楼基础底板大体积混凝土，缓凝剂Pozz1050和减水剂Rh1100按百公斤胶凝材料体积掺量，不掺防冻剂；配合比用于裙楼非大体积混凝土基础底板，防冻剂JD-10掺量为胶凝材料百分比重量掺量。水泥采用琉璃河P.O42.5普通硅酸盐水泥；粉煤灰采用北京石
14、景山热电厂及北京第一热电厂生产的二级粉煤灰；昌平龙凤山中砂；西郊碎卵石。3.7总含碱量计算配合比1： C0.59%+UEA0.74%+FA0.44%15%+Pozz1.2250.96%+Rh1.2054.25% = 2.57Kg配合比2： C0.59%+UEA0.74%+FA0.44%15%+JD0.78% = 2.57Kg从上述计算可知，所确定的配合比及所选择的原材料带入每立方米混凝土有效碱量均不超过3Kg，而且所掺外加剂引入的总碱含量也均小于1 Kg，符合东方广场底板混凝土的要求。4、温度应力及抗裂控制计算4.1温度应力计算（预估）计算各龄期的温度应力和混凝土抗拉强度，验算抗裂安全系数能否
15、满足1.15。底板厚1800mm；混凝土C35S12；水泥为42.5级普硅，水泥用量320Kg/m3；混凝土入模温度15；浇筑时气候的平均温度为5。（1）混凝土28d水化热绝热温度T（28） = = = 52.07式中：-每m3混凝土水泥用量，取320 Kg/m3； -每Kg水泥水化热量，普硅P.O52.5取375J/ Kg； C-混凝土比热，取0.96J/ Kg.K； -混凝土质量密度，取2400 Kg/m3； m-浇筑、振捣时的温度经验系数，取0.3； -混凝土浇筑至计算时的天数（d）。（2）混凝土28d的收缩变形值y(28)y(28)= y0(1-e-0.1)=3.2410-4(1-e-0.0
