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【案例】 大体积混凝土浇筑方案

【案例】大体积混凝土浇筑方案
一. 已知:某基础尺寸长、宽、高为20m×8m×3m,浇筑混凝土时不允许留设施工缝,工地只有3台搅拌机,每台产量为5m3/h,从搅拌站至浇筑地点的运输时间为24min,混凝土初凝时间为2h.
方案拟定分析如下:
(1 ) 求每小时混凝土的浇筑量
大体积混凝土浇筑不留施工缝时,应保证浇筑上层混凝土时下层混凝土不致产生初凝现象。

为此,必须按下列公式计算每小时混凝土的浇筑量,即
Q ( t -t1 ) k ≥A·h
式中
Q——为每小时混凝土浇筑量(m3/h);
A—浇注块平面面积= (L基础长度×B宽度) (m);
t—混凝土初凝时间(h);
t1—混凝土运输时间(h);
h—浇筑层厚度(m),本例取H = 0.3m。

根据已知条件,本例每小时混凝土浇筑量为:
Q = ( 20×8×0.3 )/(2-0.4) = 30 m3
如果搅拌机数量不受限制,则应据此来选择搅拌机的台数,以保证搅拌机的产量能满足30m3/h的需要。

但现只有3台搅拌机,每小时只能生产混凝土为3×5=15m3/h,不能满足所需的浇筑量。

(2 ) 根据现有三台搅拌机的生产能力,决定采用浇筑量,
Q=3×5=15m3/h
(3 ) 已知Q=15m3/h,则应求解在此条件下的允许浇筑长度L,
L = Q ( t -t1 ) /B·h = 15 ( 2-0.4 ) /( 8 ×0.3) = 10m
也就是说,当Q=15m3/h时,下层混凝土只能浇筑10m长,随即就要浇筑上层混凝土,此时,下层混凝土才不致产生初凝现象。

(4)浇筑方案选用分析
1)全面分层浇筑方案。

此方案在技术上不可行,因为基础长度为20m,允许浇长度为10m,当浇完下层20m后再浇上层,。

下层混凝土必,然产生初凝现象。

2)全面分层,采取二次振捣的浇筑方案。

混凝土初凝以后,不允许受到振动;混凝土尚未初凝(刚接近初凝再进行一次振捣,称二次振捣),这在技术上是允许的。

二次振捣可克服一次振捣的水分、气泡上升在混凝土中所造成的微孔,亦可克服一次振捣后混凝土下沉与钢筋脱离,从而提高混凝土与钢筋的握裹力,提高混凝土的强度、密实性和抗渗性。

全面分层、二次振捣浇筑方案,就是当下层混凝土接近初凝前再进行一次振捣,使混凝土又恢复和易性;这样,当下层混凝土一直浇完20m后再浇上层,不致使下层混凝土产生初凝现象。

此方案在技术上是可行的,也有利于保证混凝土的质量,但需要增加人力和振动设备;是否采用,应进行技术经济比较。

3)分段分层浇筑方案:如图所示
就是当第一段第一层浇至2~3m后,即成阶梯地浇第二、三……层,直至所需高度后再浇第二段:第三段,依次向前推进,且每段各层总的浇筑长度,不应超过允许的浇筑长度。

此方案只用于面积大、高度小的结构,对本例则不可行,因本例高度为3m,分层过多。

4)全面分层,加缓凝剂浇筑方案。

此方案技术上可行,施工方便,不需增加人员和设备,仅增加缓凝剂的费用。

其缓凝时间可按下式计算:
t = (LBH/Q)+ t1=(20×8×3/15)+0.4=3.6h
从计算结果可知,扣除混凝土初凝时间2h后,只需缓凝1.6h就能满足全面分层的要求。

若采用木钙粉缓凝剂,一般只需掺占水泥重量0.2%的木钙粉即可。

实际应用时则需通过试验确定。

5)斜面分层浇筑方案:如图所示。

要求斜边坡度不大于1:3,从上向下振捣。

采取此方案时,应使斜边长度不大于允许浇筑长度。

本例按1:3的坡度,则得斜边长为: L2=32+92 L=9.5m<10m
由此可见.,斜面分层的浇筑方案,在技术上可行,在经济上也是合理的。

若斜边长度大于允许浇筑长度时,亦可采用斜面分层掺缓凝剂的浇筑方案。

二. 某船闸闸首底板混凝土浇筑,其底面积为32m×20m,底板厚3.6m,总体积2304m3。

基坑断面图所示。

混凝土设计标号为300号,要求一次连续灌筑它,以保证结构的整体性,试确定施工方案。

图示:船闸底板混凝土施工方案
1—模块;2—模板斜撑;3—运料平台;4—钢立柱;5—型钢连系梁;6-串桶;7-漏斗
1. 模板工程
由于要求一次连续灌筑混凝土,故模板必须架高3.6m×2.0m的大拼板,将拼板沿建筑物周边排列,用竖围囹和斜撑将其固定。

2.钢筋工程
按设计图纸将钢筋在钢筋车间加工成型,然后运至现场绑扎和焊接,搭接长度应按施工规范执行。

浇筑混凝土前要认真检查钢筋的型号、数量及位置。

3.脚手架
船闸底板面积不大,与地面标高相差8m,搭设满堂脚手架浇筑混凝土。

即间隔5m~6m设钢立柱,钢立柱顶部用型钢联系梁固定,其上用木板铺混凝土运料平台。

混凝土由双轮手推车运送。

4.混凝土工程
由公式可求得混凝土浇筑强度Qo已知底面积A=30m×20m,使用插入式振捣器时h=0.3m,初凝时间3.5h,混凝土运输时间按0.5h计,浇筑强度为:
施工单位现有4001搅拌机,每台实际生产率为8m3/h,因此在浇筑船闸底板时需要搅拌机71.l/8=9(台)。

考虑l台备用,故共需10台。

可在基坑附近地面上设两个搅拌站,每个搅拌站安装5台搅拌机,按双阶式布置。

浇筑混凝土时,在平台上设置了64个漏斗和串桶,以防
止离析,每个串桶平均负责2.5×4=10(m2).串桶和漏斗口须全部编号,由仓内操作人员指挥下料或停止,使混凝土由中线向两边灌筑,逐层往返循环,混凝土面均匀上升。

整个底板混凝土的浇筑时间为:
2304÷8×9=32(h)
5.降低水化热措施
船闸闸首底板属厚大体积钢筋混凝土结构,考虑到水化热对混凝土施工质量的影响,采取如下措施以减少内外温差,防止裂缝产生。

(1) 使用水化热较低的500号矿渣水泥;
(2)掺0.25%的木质素磺酸钙减水剂,可改善混凝土的和易性,降低水灰比,可减少水泥用量10%,以减少水化热;
(3)严格控制坍落度在2cm以内,减少泌水现象;
(4)浇筑混凝土时加工10% 的块石,将水泥用量控制在300kg/m3左右;
(5)加强养护工作。

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