大体积混凝土施工必知

发布日期：2016-01-27来源：编辑：流水

[摘要]

　　 大体积混凝土的定义

　　大体积混凝土含义一般是指其体积大到必须采取措施处理水化热产生的温差，合理解决温差变形引起的应力，并控制裂缝的产生或限制裂缝开展的现浇混凝土。

　　 《大体积混凝土施工规范》(GB 50496-2009)中给予大体积混凝土定义：混凝土结构物实体最小尺寸不小于lm的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。

　　 通过大量的工程实践证明：

　　 砼的温升和温差与表面系数有关，单面散热的结构断面最小厚度在75cm以上，双面散热的结构断面最小厚度在100cm以上，水化热行引起的砼内外最大温差预计可能超过25℃，应按大体积砼施工。

　　 大体积砼结构的特点

　　 由于高层基础多为砼体积较大的箱形、筏形和桩承台较大的基础，这种结构有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。外荷载引起裂缝的可能性很小。但水泥的水化反应过程中释放的水化热所产生的温度变化与砼收缩的共同作用，会产生较大温度应力和收缩应力，是大体积砼结构出现裂缝的主要因素。这些裂缝往往给工程带来不同程度的危害，所以必须控制温度应力和温度变形裂缝的开展。

　　 温控指标宜符合下列规定：

　　 1 混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50℃;

　　 2 混凝土浇筑块体的里表温差(不含混凝土收缩的当量温度) 不宜大于25℃;

　　 3 混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2.0℃/d。

　　 4 混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃。

　　 原材料选用

　　 1、所用水泥应符合现行国家标准的规定

　　 2、应选用低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥

　　 3、所用水泥在搅拌站的入机温度不大于60度

　　 4、砂石材料选用：中砂细度模数大于2.3，石子连续级配5—31.5mm

　　 配合比设计

　　 大体积混凝土的强度等级宜控制在C25—C4O

　　 大体积混凝土配合比设计，除应符合现行国家现行标准《普通混凝土配合比设计规范》JGJ 55外，尚应符合下列规定：

　　 1、采用混凝土60d或90d强度作为指标时，应将其作为混凝土配合比的设计依据。

　　 2、所配制的混凝土拌合物，到浇筑工作面的坍落度不宜低于160mm。

　　 3、拌和水用量不宜大于175kg/m3。

　　 4、粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%;矿渣粉的掺量不宜超过胶凝材料用量的50%;粉煤灰和矿渣粉掺合料的总量不宜大于混凝土中胶凝材料用量的50%。

　　 5、水胶比不宜大于0.55。

　　 6、砂率宜为38～42%。

　　 7、拌合物泌水量宜小于10L/m3。

　　 专项施工方案编制

　　 大体积混凝土施工组织设计，应包括下列主要内容：

　　 1、大体积混凝土浇筑体温度应力和收缩应力的计算，可按本规范附录B“计算;

　　 2、施工阶段主要抗裂构造措施和温控指标的确定;

　　 3、原材料优选、配合比设计、制备与运输;

　　 4、混凝土主要施工设备和现场总平面布置;

　　 5、温控监测设备和测试布置图;

　　 6、混凝土浇筑运输顺序和施工进度计划;

　　 7、混凝土保温和保湿养护方法，其中保温覆盖层的厚度可根据温控指标的要求按本规范附录C“计算;

　　 8、主要应急保障措施;

　　 混凝土裂缝的类型

　　 1、裂缝的种类：按裂缝的宽度不同，混凝土裂缝可分为“微观裂缝”和“宏观裂缝”两种。

　　 1)微观裂缝(在尚未承受荷载的混凝土结构中存在着肉眼看不见的微观裂缝其宽度为0.05mm以下)：

　　 粘着裂缝：骨料与水泥石粘面上的

　　 水泥石裂缝：骨料间水泥浆中的裂缝

　　 骨料裂缝：存在于骨料本身的裂缝

　　 微观裂缝

　　 前两种形式的裂缝较多，且这些裂缝分布不规则、不贯穿，砼仍可承受拉力。

　　 宏观裂缝

　　 宏观裂缝(宽度0.05mm以上肉眼可见的裂缝)：

　　 表面裂缝：表面拉应力大于砼极限抗拉强度时出现的裂缝

　　 深层裂缝：表面裂缝发展而成深层裂缝

　　 贯穿裂缝：砼从高温降温引起砼收缩产生拉应力，当大于砼的极限抗拉强度时，混凝土 的整个截面出现贯穿裂缝。

　　 宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。

　　 表面裂缝产生的原因

　　 表面裂缝

　　 大体积混凝土浇筑初期，水泥水化热大量产生，使混凝土的温度迅速上升。但由于混凝土表面散热条件较好，热量可向大气中散发，其温度上升较少;而混凝土内部由于散热条件较差，热量不易散发，其温度上升较多。混凝土内部温度高、表面温度低，则形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。

　　 表面裂缝虽不属于结构性裂缝，但在混凝土收缩时，由于表面裂缝处的断面已削弱，易产生应力集中现象，能促使裂缝进一步开展。

　　 深层裂缝产生的原因

　　 深层裂缝

　　 基础约束范围内的混凝土，处在大面积拉应力状态，在这种区域若产生了表面裂缝，则极有可能发展为深层裂缝，甚至发展成贯穿性裂缝。

　　 深层裂缝部分切断了结构断面，具有很大的危害性，施工中是不允许出现的。

　　 如果设法避免基础约束区的表面裂缝，且混凝土内外温差控制适当，基本上可避免出现深层裂缝和贯穿裂缝。

　　 贯穿裂缝产生的原因

　　 混凝土浇筑一定时间后，水泥水化热基本已释放，混凝土从最高温逐渐降温，降温的结果引起混凝土收缩，再加上混凝土多余水分蒸发等引起的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束，不能自由变形，导致产生拉应力，当该拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土整个截面就会产生贯穿裂缝。

　　 贯穿裂缝切断了结构断面，破坏了结构整体性、稳定性、耐久性、防水性等，影响正常使用。应当采取一切措施控制贯穿裂缝的开展。

　　 大体积混凝土裂缝产生的原因：

　　 大体积混凝土产生裂缝的主要原因

　　 1、设计方面

　　 大体积混凝土采用的强度等级日趋增高，出现C40～C55甚至更高强度等级的高强混凝土，设计强度过高，水泥用量过大，必然造成混凝土水化热过高，混凝土块体内外温差过大，温度应力容易超过混凝土的抗拉强度，产生开裂。

　　 对于大型基础底板，设计人员往往只重视满足强度和抗冲切要求的结构配筋和构造配筋，而忽视配置控制温度和收缩的构造钢筋，混凝土产生的温度应力和收缩应力变形不能受到足够的约束，从而产生裂缝现象。

　　 2、施工方面

　　 大体积混凝土裂缝主要产生于两个阶段：一是混凝土浇捣后的温升阶段,因混凝土内部与表面温差过大,致使表面产生较大拉应力,使混凝土表面开裂;二是在混凝土降温阶段，因混凝土内部降温速率过快，使混凝土内部产生较大拉应力，从而在混凝土内部产生贯穿性裂缝。

　　 施工段的划分及浇筑顺序不合理，组织安排不周密，模板使用不当，钢筋锈蚀严重或运输过程严重变形，以及混凝土浇筑过程中配合比、水灰比过大、养护不当等等，都可能引起大体积混凝土结构的变形裂缝。

　　 混凝土浇筑方案

　　 混凝土浇筑可根据面积大小和混凝土供应能力采取全面分层、分段分层或斜面分层连续浇筑，分层厚度300~500mm且不大于震动棒长1.25倍。分段分层多采取踏步式分层推进，一般踏步宽为1.5~2.5m。斜面分层浇灌每层厚30~35cm，坡度一般取1：6 ~1：7。

　　 混凝土振实后表面刮平

　　 注意表面标高

　　 混凝土的泌水处理

　　 大体积混凝土施工，由于采用大流动性混凝土分层浇筑，上下层施工的间隔时间较长(一般为1.5~3h)，经过振捣后上涌的泌水和浮浆易顺混凝土坡面流到坑底。当采用泵送混凝土施工时，泌水现象尤为严重，解决的办法是在混凝土垫层施工时，预先在横向上做出2cm的坡度;在结构四周侧模的底部开设排水孔，使泌水从孔中自然流出;少量来不及排除的泌水，随着混凝土浇筑向前推进被赶至基坑顶端，由顶端模板下部的预留孔排至坑外。

　　 混凝土的表面处理

　　 1)处理程序：初凝前一次抹压→临时覆盖塑料膜→混凝土终凝前1~2h掀膜二次抹压→覆膜

　　 2)混凝土表面泌水应及时引导，集中排除。

　　 3)混凝土表面浮浆较厚时，应在混凝土初凝前加粒径为2~4cm的石子浆，均匀撤布在混凝土表面用抹子轻轻拍平。

　　 4)四级以上风天或烈日下施工应有遮阳挡风措施。

　　 5)当施工面积较大时可分段进行表面处理。

　　 6)混凝土硬化后的表面塑性收缩裂缝可灌注水泥素浆刮平。

　　 混凝土表面收缩裂缝处理

　　 混凝土终凝前1~2h多次抹压

　　 混凝土初凝前一次抹压

　　 混凝土的养护与温控

　　 1)蓄热法养护混凝土：盛夏，混凝土终凝后立即覆盖塑料膜和保温层。保温层厚度及保温层外是否再加一层塑料膜，通过计算决定。

　　 2)当设计无特殊要求时，混凝土硬化期的实测温度应符合下列规定：

　　 ① 混凝土内部温差(中心与表面下100或50mm处)不大于20℃;

　　 ② 混凝土表面温度(表面以下100或50mm)与混凝土表面外50mm处的温度差不大于25℃;对补偿收缩混凝土，允许介于30~35℃之间;

　　 ③ 混凝土降温速度不大于2℃/d;

　　 ④ 撤除保温层时混凝土表面与大气温差不大于20℃。

　　 3)混凝土的养护期限：除满足上条规定外，混凝土的养护时间自混凝土浇筑开始计算，使用普通硅酸盐水泥不少于14d，使用其他水泥不少于21d，炎热天气适当延长。

　　 4)养护期内(含撤除保温层后)混凝土表面应始终保持温热潮湿状态(塑料膜内应有凝结水)。

　　 大体积混凝土养护

　　 大体积混凝土应进行保温保湿养护，在每次混凝土浇筑完毕后，除应按普通混凝土进行常规养护外，尚应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定：

　　 1、应专人负责保温养护工作，并应按本规范的有关规定操作，同时应做好测试记录;

　　 2、保湿养护的持续时间不得少于14d，应经常检查塑料薄膜或养护剂涂层的完整情况，保持混凝土表面湿润。

　　 3、保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表面温度与环境最大温差小于20℃时，可全部拆除。

　　 4、大体积混凝土不宜长期暴露在自然环境中

　　 混凝土养护

　　 边施工边铺养护袋

　　 测温

　　 1)使用普通玻璃温度计测温：测温管端应用软木塞封堵，只允许在放置或取出温度计时打开。温度计应系线绳垂吊到管底，停留不少于3min后取出迅速查看温度。

　　 2)使用建筑电子测温仪测温：附着于钢筋上的半导体传感器应与钢筋隔离，保护测温探头的插头不受污染，不受水浸，插入测温仪前应擦拭干净，保持干燥以防短路。也可事先埋管，管内插入可周转使用的传感器测温。

　　 温度监测

　　 大体积混凝土浇筑体里表温差、降温速率及环境温度及温度应变的测试，在混凝土浇筑后，每昼夜可不应少于4次;入模温度的测量，每台班不少于2次。

　　 测温点的布置

　　 在每条测试轴线上，监测点位宜不少于4处，应根据结构的几何尺寸布置;

　　 沿混凝土浇筑体厚度方向，必须布置外面、底面和中心温度测点，其余测点宜按测点间距不大于600mm布置;

　　 放入测温传感器

　　 特殊气候条件下的施工

　　 炎热天气浇筑混凝土时，宜采用遮盖、洒水、拌冰屑等降低混凝土原材料温度的措施，混凝土入模温度宜控制在30℃以下。混凝土浇筑后，应及时进行保湿保温养护;条件许可时，应避开高温时段浇筑混凝土。

　　 冬期浇筑混凝土，宜采用热水拌和、加热骨料等提高混凝土原材料温度的措施，混凝土入模温度不宜低于5℃。混凝土浇筑后，应及时进行保湿保温养护。

　　 大风天气浇筑混凝土，在作业面应采取挡风措施，并增加混凝土表面的抹压次数，应及时覆盖塑料薄膜和保温材料。

　　 雨雪天不宜露天浇筑混凝土，当需施工时，应采取确保混凝土质量的措施。浇筑过程中突遇大雨或大雪天气时，应及时在结构合理部位留置施工缝，并应尽快中止混凝土浇筑;对已浇筑还未硬化的混凝土应立即进行覆盖，严禁雨水直接冲刷新浇筑的混凝土。

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