大体积混凝土我国《大体积混凝土施工规范》GB50496里规定:混凝土结构物实体最小几 何尺寸不小于1m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,称之为大体积混凝土中文名大体积混凝土应用领域水工建筑物;建筑工程考虑指标水热化特点结构厚实,混凝土量大工程复杂不宜使用硅酸盐水泥目录1定义2特点3裂缝4配制5区别・大区别・有裂缝・浇筑温度・降温速率6裂缝原因7温度控制8养护作用9有关措施10施工技术1定义现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础、大型设备基础、 水利大坝等它主要的特点就是体积大,一般实体最小尺寸大于或等于lm.它的 表面系数比较小,水泥水化热释放比较集中,内部升温比较快混凝土内外温差 较大时,会使混凝土产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用所以必须从根本 上分析它,来保证施工的质量美国混凝土学会(ACI)规定:“任何就地浇筑的大体积混凝土,其尺寸之大, 必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题,以最大限度减少开裂”大体积混凝土一般在水工建筑物里常见,类似混凝土重力坝等2特点结构厚实,混凝土量大,工程条件复杂(一般都是地下现浇钢筋混凝土结构), 施工技术要求高,水泥水化热较大(预计超过25度),易使结构物产生温度变 形。
大体积混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外,对平面尺寸也有一 定限制因为平面尺寸过大,约束作用所产生的温度力也愈大,如采取控制温度 措施不当,温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时,则易产生裂缝在建筑施工中常碰到大体积砼,为帮助项目部施工技术人员学习了解大体积 砼防裂和温度控制方面的问题,加强施工技术方面的交流,本人根据自己的认识 所及,参考了一些相关书籍,文章以问答的形式,先提出问题,再用通俗的语言 和科学道理解答,问题解答也侧重于技术要领和做法,主要从实际出发,以实用 为主,所提出的问题都是实际施工中常碰到的,目的是使项目部施工技术人员既 知道大体积应该如何控制质量,又懂得为什么要进行防裂和温度控制的道理遇到对大体积砼防裂和温度控制方面问题不懂的地方,大家可带着问题翻 阅,从中找到答案,增长学识,相信对提高实际工作能力有所帮助1、大体积 砼的定义大体积砼指的是最小断面尺寸大于1m以上的砼结构,其尺寸已经大到必须 采用相应的技术措施妥善处理温度差值,合理解决温度应力并控制裂缝开展的砼 结构该定义摘录自建筑施工手册 缩印版第二版 建筑施工手册第三版编写组 1999年1月第二版 中国建筑工业出版社)3裂缝大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面 裂缝三种。
贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝 它切断了结构的断面,可能破坏结构的整体性和稳定性,其危害性是较严重的; 而深层裂缝部分地切断了结构断面,也有一定危害性;表面裂缝一般危害性较小但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全,它都有一个最大允许值处于室内 正常环境的一般构件最大裂缝宽度W0.3mm ;处于露天或室内高湿度环境的构件 最大裂缝宽度W0.2mm对于地下或半地下结构,混凝土的裂缝主要影响其防水性能一般当裂缝宽 度在0.1〜0.2mm时,虽然早期有轻微渗水,但经过一段时间后,裂缝可以自愈 如超过0.2〜0.3mm,则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大所以,在 地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝如出现这种裂缝,将大大 影响结构的使用,必须进行化学灌浆加固处理大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝,一方面是混凝土内部因素:由于 内外温差而产生的;另一方面是混凝土的外部因素:结构的外部约束和混凝土各 质点间的约束,阻止混凝土收缩变形,混凝土抗压强度较大,但受拉力却很小, 所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时,即会出现裂缝这种裂缝的 宽度在允许限值内,一般不会影响结构的强度,但却对结构的耐久性有所影响, 因此必须予以重视和加以控制。
产生裂缝的主要原因有以下几方面:1、 水泥水化热水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表 面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失这样混凝土内 部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大单位时间混 凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混 凝土的龄期而增长由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度, 多数发生在浇筑后的最初3〜5天2、 外界气温变化大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化特别是 气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的温度应力是由于温差引起温度变形造成的;温差愈大,温度应力也愈大同 时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达 60〜65°C,并且有较长的延续时间因此,应采取温度控制措施,防止混凝土内 外温差引起的温度应力3、 混凝土的收缩混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的,而约80%的水分要蒸发多 余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引 起混凝土收缩如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎 达到原有的体积。
干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利 的影响混凝土收缩,主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种 以及施工工艺(特别是养护条件)等4配制大体积混凝土所选用的原材料应注意以下几点:1、 粗骨料宜采用连续级配,细骨料宜采用中砂2、 外加剂宜米用缓凝剂、减水剂;掺合料宜米用粉煤灰、矿渣粉等3、 大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下,应提高掺合料 及骨料的含量,以降低单方混凝土的水泥用量4、 水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥,优先采用中热硅酸盐水 泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火 山灰质硅酸盐水泥等但是,水化热低的矿渣水泥的析水性比其它水泥大,在浇筑层表面有大量水 析出这种泌水现象,不仅影响施工速度,同时影响施工质量因析出的水聚集 在上下两浇筑层表面间,使混凝土水灰比改变,而在掏水时又带走了一些砂浆, 这样便形成了一层含水量多的夹层,破坏了混凝土的粘结力和整体性混凝土泌 水量的大小与用水量有关,用水量多,泌水量大;且与温度高低有关,水完全析 出的时间随温度的提高而缩短;此外,还与水泥的成分和细度有关所以,在选 用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种,并应在混凝土中掺入减水剂,以降低用 水量。
在施工中,应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处, 用振捣器振实后,再继续浇筑上一层混凝土5区别大体积混凝土与普通混凝土的区别表面上看是厚度不同,但其实质的区别是 由于混凝土中水泥水化要产生热量,大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散 失得快,造成内外温差过大,其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂因此判 断是否属于大体积混凝土既要考虑厚度这一因素,又要考虑水泥品种、强度等级、 每立方米水泥用量等因素,比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的混凝 土的温升值与环境温度的差值大小来判别,一般来说,当其差值小于25°C时, 其所产生的温度应力将会小于混凝土本身的抗拉强度,不会造成混凝土的开裂, 当差值大于25C时,其所产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度, 造成混凝土的开裂,此时就可判定该混凝土属大体积混凝土摘录自《地下工 程防水技术规范》GB50108)高层建筑的箱形基础或片筏基础都有厚度较大的钢筋砼底板,高层建筑的桩 基础则常有厚大的承台,这些基础底板和桩基承台均属大体积钢筋砼结构还有 较常见的一些厚大结构转换层楼板和大梁也属大体积钢筋砼结构大区别不能以截面尺寸来简单判断是否大体积砼,实际施工中,有些砼厚度达到 1m,但也不属于大体积砼的范畴,有些砼虽然厚度未达到lm,但水化热却较大, 不按大体积砼的技术标准施工,也会造成结构裂缝。
大体积砼与普通砼的区别表面上看是厚度不同,但其实质的区别是由于砼中 水泥水化要产生热量,大体积砼内部的热量不如表面的热量散失得快,造成内外 温差过大,其所产生的温度应力可能会使砼开裂因此判断是否属于大体积砼既 要考虑厚度这一因素,又要考虑水泥品种、强度等级、每立方米水泥用量等因素, 比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的砼的温升值与环境温度的差值 大小来判别,一般来说,当其差值小于25C时,其所产生的温度应力将会小于 砼本身的抗拉强度,不会造成砼的开裂,当差值大于25C时,其所产生的温度 应力在可能大于砼本身的抗拉强度,造成砼的开裂,此时就可判定该砼属大体积砼,并应按条文中规定的措施进行施工,以确保砼不致开裂,造成工程渗漏水的 隐患有裂缝大体积砼由于其水化热产生温差形成温差应力,表面裂缝容易产生,这些裂 缝对于结构正常使用一般不会有影响但是,工程实践中普遍采用大体积砼不允 许裂缝的标准,导致保养和温度控制措施复杂,额外费用较大4、现行规范规程中有关大体积砼的条文有哪些及其具体内容?《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204:7.4.7条注:5对大体积混凝土的养护,应根据气候条件按施工技术方案采 取控温措施。
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3中:13.7.11条 基础大体积混凝土施工应合理选择混凝土配合比,宜选用水化 热低的水泥、掺入适当的粉煤灰和外加剂、控制水泥用量,并应作好养护和温度 测量混凝土内部温度与表面温度的差值、混凝土外表面和环境温度差值均不应 超过25°C《地下工程防水技术规范》GB50108:4.1.23 条大体积防水混凝土的施工,应采取以下措施:1在设计许可的情况下,采用混凝土 60d强度作为设计强度;2采用低热或中热水泥,掺加粉煤灰、磨细矿渣粉等掺合料;3掺入减水剂、缓凝剂、膨胀剂等外加剂;4在炎热季节施工时,采取降低原材料温度、减少混凝土运输时吸收外界热 量等降温措施;5混凝土内部预埋管道,进行水冷散热;6采取保温保湿养护混凝土中心温度与表面温度的差值不应大于25C, 混凝土表面温度与大气温度的差值不应大于20C养护时间不应少于14d《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204:第4.4.17条 大体积混凝土的浇筑应合理分段分层进行,使混凝土沿高度 均匀上升;浇筑应在室外气温较低时进行,混凝土浇筑温度不宜超过28C注:混凝土浇筑温度系指混凝土振捣后,在混凝土 50 mm〜100 mm深处的温 度。
第4.5.3条 对大体积混凝土的养护,应根据气候条件采取控温措施,并按 需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度,将温差控制在设计要求的范围以内; 当设计无具体要求时,温度不宜超过25C浇筑温度浇筑温度是指砼出罐后,经运输、振捣后的温度《混凝土结构工程施工及 验收规范》GB50204对浇筑温度作了规定:“不宜超过28°C”此规定没有考虑 到全国地方差异,例如上海、南京、武汉等我国南方地区高温季节施工大体积砼, 若不采取特殊措施是很难达到这一要求的,若采取措施就得花较大的费用那么 浇筑温度超过28C是否一定开裂呢?江苏常州某些工程浇筑温度达到35C,由 于保温降温措施得力,也没有出现温差裂缝上海、武汉等地的某些大体 积砼工程浇筑温度超过28C,个别工程达到41C,也没有出现危害结构安全和 影响使用功能问题因此,在《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204中, 对于浇筑温度无不宜超过28C的限制控制浇筑温度是有好处的,要降低浇筑温度。