大体积混凝土相关措施

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1、大体积混凝土施工工艺及裂缝控制2008-7-18 14:32随着建筑施工技术飞速发展，现代建筑中经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，其主要特点是体积大，表面小，水泥水化热释放较集中，内部温 升较快。当混凝土内外温差较大时，会产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用，所以必须从 根本上加以分析，来保证施工的质量。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3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，其危害性较严重。而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定 危害性。

2、表面裂缝一般危害性较小，但也影响外观质量。出现裂缝并不是绝对地影响结构安全， 它有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度0.3毫米；处于露天或室 内高湿度环境的构件最大裂缝宽度0.2毫米。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0.10.2毫米时，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0.20.3毫米，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0.3毫米贯穿全断面的裂缝。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

3、因素：由内外温差而产生 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，但抗拉能力却很小，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。而产生裂缝的主要原因有水泥水化热、 外界气温变化和混凝土的收缩等造成。如何控制这几方面对结构耐久性的影响呢？一、大体积混凝土的配合比设计1. 水泥的选用：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

4、盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。2. 粗细骨料：粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂。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。3. 减水剂：为满足和易性和减缓水泥早期水化热发热量的要求，宜在混凝土中掺入适量的 缓凝型减水剂。除加入减水剂外，有些混凝土还要根据需要加入其他外加剂，如引气剂、膨胀 剂、泵送剂等。4. 除以上3点外，还要适当降低原材料的温度。二、大体积混凝土的浇筑与振捣浇筑方案，除应满足每一处混凝土在初凝前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应 考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化

5、热等因素的 影响，常采用的方法有以下几种：1. 全面分层。即在第一层全面浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还 未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。这种方案适用于结构平面尺寸不太大，施工时从 短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行 浇筑。2. 分段分层。混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向 前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可 以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物厚度不 太大而面积或长度较大的工程。3. 斜面分层。要求

6、斜面坡度不大于1/3，适用于结构长度大大超过厚度3倍的情况。混凝 土从浇筑层下端开始，逐渐上移。混凝土的振捣也要适应斜面分层浇筑工艺，一般在每个斜面 层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处，保证上部混凝土的捣实。下 面一道振动器布置在近坡脚处，确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进，震动器也 相应跟上。三、混凝土的温控措施1. 水化热温升控制措施混凝土升温时间较短，根据工程实践，一般在浇筑后的二至三天内，混凝土弹性模量低、 基本处于塑性与弹塑性状态，约束应力很低。当水化热温升至峰值后，水化热能耗尽，继续散 热引起温度下降，随着时间逐渐衰减，延续10余天至30余天。作为工

7、程预控指标，可采取保 温与降温措施的有：1）采用冰水配制混凝土，或混凝土厂址配置有深水井，采用冰凉的井水配 置；2）粗细骨料均搭设遮阳棚，避免日光曝晒；3）选用低水化热的P.O.普硅水泥，并利用掺 合料减少水泥单方用量。2. 混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20C。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气 温之间的温差。3. 采用内部降温法降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却 水，降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行，还有常见的投毛石法， 均可有效控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。4. 保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料（如

8、草袋、锯木、湿砂等）， 在缓慢的散热过程中，使混凝土获得必要的强度，以控制混凝土的内外温差小于20C。大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能，如何采取更好的 方法来降低混凝土的水化热，掺和料的用量该如何控制，混凝土原材料的温度是否可以再降低？ 这些都有待于在施工实践中进一步积累经验，采取有效措施，使大体积混凝土浇筑中出现的开 裂问题能得到更好的解决。近年来，随着上海郊区建设事业的快速发展，高层建筑工程、地下建筑工程呈现项目多、 规模大的新特点，相应大体积钢筋混凝土工程也越来越多地被采用。在对大体积混凝土施工 管理中发现，由于郊区采用大体积混凝土还处于起步发展阶段，对其构

9、造特点、所用材料特 性和施工工艺要求，特别是对大体积混凝土裂缝的防治，还处于不断探索、不断深化的过程 中。因此，为确保大体积混凝土施工质量，防治大体积混凝土裂缝的产生，已成为当前郊区 工程管理的一个重要课题。一、裂缝产生主要原因探讨1. 收缩裂缝。混凝土收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水 泥用量越高，混凝土的收缩就越大。选用水泥的品种不同，收缩的量也不同。此外还有混凝 土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺等，都会产生收缩裂缝。2. 温差裂缝。混凝土内外部温差过大会产生裂缝，主要影响因素是水泥水化热引起的混 凝土内部和混凝土表面的温差过大，特别是大体积混凝土更易发生

10、此类裂缝。3. 安定性裂缝。表现为龟裂，主要因水泥安定性不合格而引起。二、裂缝的预控措施1. 设计预控措施1）大体积混凝土的强度等级宜在C20C35范围内选用，充分利用后期强度。随着高层 和超高层建筑物不断出现，大体积混凝土的强度等级日趋增高，出现C40C55等高强混凝 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。混凝土块体内部温度高， 内外温差超30C以上，应在满足抗弯及抗冲切计算要求下，采用C20C35的混凝土，避免 设计上“强度越高越好”的错误概念。考虑到建设周期长的特点，在保证基础有足够强度， 满足使用需求的前提下，可以利用混凝土60天、90天的后期强度，这样可减少混凝土

11、中的 水泥用量，以降低混凝土浇筑块体内的强度升高。2）大体积混凝土基础除应满足构造要求外，增配筋应尽可能采用小直径、小间距。采用 直径814毫米的钢筋和100150毫米间距较为合理。伞截面的配筋率应在0.3%0.5%之 间。3）当基础设置于岩石地基上时，宜在混凝土垫层上设置滑动层，滑动层构造可采用一毡 二油，夏季施工时也可采用一毡一油。4）避免结构突变而产生应力集中，转角和孔洞处增设构造加强筋。5）大块式基础及其他筏式、箱式基础不宜设置变形缝（沉降缝、温度伸缩缝）及施工缝。 根据结构特点，可设置后浇缝，保留时间一般不少于60天，以控制施工期间较大温差及收 缩应力。2. 材料预控措施1）优先采用

12、525R普通水泥和425R普通水泥等高标号水泥，降低水泥用量，从而降低混 凝土的绝对温升值。强度等级在C20C35范围内选用，水泥用量以525R水泥每立方米不超 过340公斤，425R水泥每立方米不超过380公斤为宜。2）应优先采用水化热低的矿渣水泥配制大体积混凝土。所用的水泥应进行水化热测定， 水泥水化热测定按现行国家标准水泥水化热试验方法（直接法）测定。3）采用525毫米颗粒级配的石子，控制含泥量小于1%。4）砂细度模数为2.62.8，平均粒径0.381的中粗砂，控制含泥率小于2%。5）掺合料及外加剂的使用。目前使用的掺合料主要是粉煤灰，可以提高混凝土和易性， 大大改善混凝土工作性能和可靠

13、性，同时可代替水泥，降低水化热。掺加量为水泥用量的1 5%，降低水化热15%左右。外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂。混凝土中掺入水泥重量 0.25%的木钙减水剂，不仅使混凝土工作性能有明显改善，同时又减少10%拌和用水，节约1 0%左右的水泥，从而降低了水化热。一般泵送混凝土为了延缓凝结时间，要加缓凝剂。为防 止混凝土的初始裂缝，可加膨胀剂。6）采用安全性合格的水泥。水泥进场后，委托材料检测部门检测水泥的各种技术指标， 尤其是水泥的安定性，如不合格，严禁使用，从而防止裂缝的产生。3. 施工预控措施1）施工前，应对施工阶段大体积混凝土浇筑块体的温度、温度应力及收缩力进行验算， 确定控制指标，制

14、订温控施工的技术措施。2）混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑，不得留施工缝。混凝土的摊 铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定。3）大体积混凝土施工采取分层浇筑混凝土时，水平施工缝处清除浇筑表面的浮浆、软弱 混凝土层及松动的石子，并均匀露出粗骨料。在上层混凝土浇筑前，应用压力水冲洗混凝土 表面的污物，充分湿润，但不得积水。对非泵送及低流动度混凝土，在浇筑上层混凝土时， 应采取接浆措施。4）混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求。5）混凝土浇筑过程中，应及时清除混凝土表面的泌水。6）规定合理的拆模时间，加强保温养护措施，以免混凝土

15、表面发生急剧的温度变化。7）塑料薄膜、干草可作为保温材料覆盖混凝土和模板，寒冷季节可搭设保温棚。覆盖层 的厚度应根据温控指标的要求计算。8）对标高位于0.00以下的部位，应及时回填土； 0.00以上的部位应及时加以覆盖， 不宜长期暴露在风吹日晒的环境中。9）大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等措施。4. 监测预控措施1）大体积混凝土的温控施工中，除应进行水泥水化热的测定外，混凝土浇筑过程中还应 监测位于表面以下50100毫米深处的温度，每工作班（8小时）应不少于2次。养护过程中 应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温度、降温速度及环境温度等监测。监测的规模和频率 应根据所施

16、工工程的重要性和施工经验确定，测温可采用先进的仪器测温方法，如有经验也 可采用简易测温方法。2）大体积混凝土浇筑块体温度监测点的布置，以能真实反映出混凝土块的内外温差、降 温速度及环境温度为原则。三、预控实践取得初步成效近年来，我们对多项地下工程的大体积混凝土结构，针对不同的结构构造特点，按照防 治裂缝的重点措施要求，与设计、预拌（商品）混凝土搅拌站、施工、监理、监测单位一起， 共同坚持实施“四个预控在前”：一是坚持设计预控在前；二是坚持材料预控在前；三是坚 持施工预控在前；四是坚持监测预控在前。由于措施科学、预控到位，有效防止了于这些工 程大体积混凝土裂缝的发生，有的工程项目经评选，分别获得区级、市级优质结构称号。西堠门大桥是舟山大陆连岛工程中的第四座大桥，北端连接