大体积混凝土施工技术研究.doc

大体积混凝土施工技术研究前言伴随着经济的发展与科学技术的进步，建筑物的高度越来越高，规模越来越大，大体积混凝土的应用越来越普遍。如何在施工过程中采取有效措施保证大体积混凝土的质量显得尤为重要。大体积混凝土由于截面大、水泥用量大、内外温差大、温度收缩应力很容易导致钢筋混凝土产生裂缝。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种，在不同程度上都属有害裂缝，因此要保证大体积混凝土的质量。对大体积混凝土施工技术进行研究是十分必要的。1.大体积混凝土施工中的温控措施1.1通过降低水泥水化热，控制总温升混凝土的绝热温升是引起温度应力的主要原因，控制绝热温升便能降低内外温差，主要措施有：（1）减少水泥用量，掺加粉煤灰。（2）减少拌合水，掺加减水剂。（3）选用水化热较低的水泥，如矿渣水泥。（4）在夏季环境温度较高时，降低拌合水的温度，如采用深井水等。1.2通过其它措施，降低总温升。（1）在混凝土浇筑前预埋钢管，混凝土浇筑成型后，通过循环的冷水进行降温。（2）混凝土浇筑过程中，分层浇筑。（3）采取保温措施，使混凝土的表面温度的降低速度减慢，主要措施有覆盖防水草帘被和蓄水养护等。2.混凝土的配合比设计 混凝土配合比设计是否合适，对大体积混凝土施工是至关重要的，有效降低大体积混凝土水化热是问题的关键。2.1水泥用量的确定减少水泥用量对水化热的降低具有重要作用，首先征得设计同意，混凝土按照为60天抗压强度进行试配，通过几十组试配，最终来确定水泥用量。根据施工拟采取的防裂措施和现有的施工条件，先计算混凝土的水泥水化热绝热最高温差值，然后通过计算，估量可能产生的最大温度收缩应力，如不超过混凝土的抗拉强度，则表示所采取的防裂措施能有效控制，预防裂缝的出现；如超过混凝土的抗拉强度，则可采取调整混凝土的入模温度、降低水化热的温升值、降低混凝土内外温差、改善施工操作工艺和混凝土拌合物的性能、提高抗拉强度或改善约束等措施重新计算，直至计算的应力在允许的范围。2.2掺合料大量掺加1级粉煤灰，节约水泥用量，同时增加混凝土的可塑性。2.3外加剂掺加复合型膨胀剂，补偿收缩。2.4砂骨料砂采用细度模数为2.53中砂，平均粒径大于0.5mm，通过0.315mm筛孔的砂不少于15%，含泥量不大于3%，同时具有良好的级配。3. 混凝土的二次振捣3.1二次振捣的优点现场试验证明，对浇筑后未初凝的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋之间的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小混凝土内部微裂，增加混凝土的密实度，使混凝土的抗压强度提高10 20 ，从而可提高混凝土的抗裂性。3.2二次振捣的时间及方法高频振动棒要垂直插入，快插慢拔，插点交错均匀布置，在振动上一层混凝土时，要在下层混凝土初凝前进行，且应插入下一层50mm，以消除两层间的接缝，震动器在每一插点的振动延续时间，以混凝土上表面水平并出现水泥浆及不再出现气泡、不再明显沉落为度，混凝土不易振实，振捣时间过长，会引起离析。在混凝土浇筑45min后进行二次振捣。4. 混凝土的浇筑与养护4.1泌水现象的处理在大体积混凝土浇筑过程中，混凝土表面泌水现象普遍存在，为保证混凝土的浇筑质量，要及时清除混凝土表面泌水。因为泵送混凝土的水灰比通常比较大，泌水现象也比较严重，若不及时清除泌水，会降低结构的混凝土质量。4.2保温养护措施的要求每次混凝土浇筑完毕，应及时按温控措施的要求进行保温养护，并应符合以下规定：保温养护措施应能使混凝土浇筑块体的内外温度及降温速度满足温控指标的要求；保温养护的持续时间应根据温度应力（包括混凝土收缩产生的温度应力）来确定，但养护时间不小于15 d ，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行； 在保温养护过程中应保证混凝土表面的湿润。保温养护是大体积混凝土施工的关键环节，其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差，以降低混凝土块体的温度应力；其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受温度应力时的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。施工人员应根据事先确定的温控指标的要求，来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。 5. 混凝土的温度监测5.1 混凝土的温度监测管理混凝土温度的监测主要是指混凝土的出罐温度、入模温度、混凝土内部温度的监测，为检查混凝土块体温度是否满足温控标准，温控措施是否有效，就必须进行温度临测与管理，并做详细记录，实行情报信息化施工。温度监测就是在混凝土中埋入一定量的测温仪器，测量混凝土不同部位温度变化过程，检验不同时期的温度特性。5.2 混凝土的温度监测方法混凝土在浇筑过程中每隔4小时测量一次原材料温度，每隔2小时测量一次出罐温度和入模温度，控制其入模温度不超过16。混凝土内部温度的监测，我们主要是根据根据基础底板的形状、尺寸和标高在施工段布置测温点，每个点均预埋钢管至基础底部和中部，分别监测记录混凝土底、中、面部温度。测温从混凝土浇筑4小时后开始，其时间间隔为前4日2小时一次，第58日4小时，第9日起12小时，持续到14天，当温控措施效果不佳，达不到温控标准时，可及时采取补救措施。5.3 混凝土的温度监测的控制措施结合水化热预测计算及温度测试记录，当内外温度大于25 时，必须采取措施加以控制：如果混凝土体积大而表面积较小时，宜在内部预埋管道，通过循环水来散发混凝土内部的热量；夏季施工时，应采取冰水或冷水拌制混凝土。以降低混凝土的人模温度；冬季施工时，应采取草苫覆盖或采用双覆塑苯板覆盖，以减少表面热量的散发；如果采用砖胎膜，在混凝土浇筑前，胎模采用素土虚填，既可起到保温作用。又可抵消来自混凝土对砖胎模产生的侧压力。不致胀模6. 后浇带的留置与处理6.1后浇带的留置优点大体积混凝土施工中，合理分缝分块，不仅可以减轻约束作用，缩小约束范围；同时也可利用浇筑块的层面进行散热，降低混凝土内部的温度。另外，尚可满足绑扎钢筋、预埋螺栓等工序的操作需要，但接缝的处理必须满足防止渗漏水的要求。6.2 后浇带的留置要求与处理方法后浇带的设置和处理如设计无规定时，其间距一般为20 m30 m，缝宽1 m，可在后浇带形成40 d后封闭，冬期可适当延长。封闭前，应仔细凿毛，并将钢筋按设计要求连接好，再用补偿收缩混凝土(亦可在普通混凝土中掺入膨胀剂)将缝灌注密实。7. 大体积混凝土的冬期施工在工业与民用建筑钢筋混凝土结构的冬期施工中，主要是防止早期混凝土被冻问题。而在大体积混凝土的冬期施工中，情况有所不同，除了要防止早期混凝土被冻外，还存在着控制温差、防止裂缝的问题，而且防冻与防裂之间往往还存在着矛盾。在设计和施工中，必须妥善解决这个矛盾，兼顾防冻与防裂两方面的要求。这是大体积混凝土冬期施工的主要特点。 混凝土冬期施工尤其是在严寒地区，无论采用何种施工方法，为了防止早期混凝土被冻，一般要求混凝土具有较高的浇筑温度。但另一方面，正是由于气候寒冷，基础温度和内外温差必然加大，往往超过允许温差，不能满足防止混凝土裂缝的要求。因此，在大体积混凝土冬期施工中，防冻与防裂矛盾集中反映咋混凝土浇筑温度的选择上。实践证明，如果单纯从防止混凝土早期被冻的角度出发，选择过高的浇筑温度，往往会造成混凝土开裂，导致混凝土施工的质量问题。所以，大体积混凝土的冬期施工要选择合理的浇筑温度，采取一系列的技术措施。7.1混凝土出机温度与浇筑温度的选择混凝土的浇筑温度系指经过平仓振捣，将要盖上第2层混凝土拌合物之前的温度。为了防止早期混凝土受冻，浇筑温度当然是越高越好，规范规定的入模温度为不小于5C ，没有上线控制。但对于大体积混凝土既有防冻要求，还有防裂要求，由于混凝土体积大，浇筑后虽然表面温度较低，单内部温度却因水化热急剧上升。为了减少内外温差和基础温度差，浇筑温度越低越有利，通常宜不大于10 C 。因此，大体积混凝土施工的浇筑温度一般为5-10C为宜。如果气温很低，在达到临界强度之前，混凝土表面有遭受冻害的可能，应加强保温措施，不可单纯为了防冻而随意提高浇筑温度，以致引起裂缝。根据当地的气候条件和保温方法，由浇筑温度、运输及浇筑过程中的热量损失，就可得到混凝土的出机温度。规范规定出机温度不小于10 C ，一般控制在10-15 C 为宜。7.2基础及冷壁的预热在浇筑混凝土之前，对基础、预埋铁件及与新混凝土接触的冷壁（旧混凝土、预制混凝土模板），应用蒸汽清除所有的冰、雪、霜冻，并使其表面温度上升。如果基岩及冷壁的内部温度较低，还需要提前进行预热。如果不进行预热，浇筑混凝土以后，接触面附近的新混凝土温度将很快降至0 C 以下。预热所需温度、深度和持续时间通过温度计算确定，其原则是接触面附近的新混凝土在达到临界强度之前不被冻结。一般来讲，应使基岩深度10cm 内的温度达到5C 以上。7.3 原材料加热 当气温不小于-1C 时，一般只须将拌合水加热，以满足出机温度的要求。但水温应不大于60 C ，以免水泥发生假凝。当气温小于-1C 时，须将水与细骨料加热，同时加热粗骨料，使其中的冰雪融化。加热砂石料时应避免过热和过分干燥，最高温度宜不大于75C 。水的加热可采用锅炉、电热或蒸汽，砂料加热可用封闭的蛇形管，石料加热使用蒸汽最方便。7.4 运输中的温度 运输中的热量损失与运输工具有关。如果使用大型运输罐，散热损失一般不大。若使用自卸卡车可用废气加热车底，车皮外面应加保温层，对车身上面进行覆盖。如使用皮带输送机，最好搭盖帐篷进行封闭，否则热量损失很大。此外，运输中应尽量减少倒转次数。7.5 浇筑过程中减少热量损失 浇筑大体积混凝土时分层浇筑的，每层厚度20-50cm，由于厚度薄、散热面积大，浇筑过程中的热量损失是很大的。减少热量损失的办法，一是加快浇筑速度，缩短浇筑时间；二是采用保温被或聚乙烯泡沫塑料板覆盖保温。当气温小于-5C 时，即停止浇筑。在更低的温度下浇筑混凝土，以采用暖棚法为宜。8. 结语(1)混凝土配合比选用低热微膨胀水泥、粉煤灰替代部分水泥、掺加减水剂、合理布置循环冷却水管及采用混凝土分层浇筑施工工艺等措施，温度控制效果明显，节省混凝土直接成本及工期，社会及经济效益显著。(2)大体积混凝土施工是一个系统工程。不仅要有技术措施。而且还要有组织措施和管理措施为保证施工处于受控状态。浇筑时应建立由施工、监理、甲方等多方共同组成的现场质量保证体系机构。对保证混凝土的浇筑质量和连续施工有很好的作用：后期的监测、养护最为关键。在时间、人员、材料、设备上一定要予以保证。参考文献：1 黄永昌. 大体积混凝土施工防裂措施J. 中国科技信息 , 2007,(01) 2 罗惠. 大体积混凝土的裂缝控制J. 今日科技 , 2006,(07) 3 陈琼. 浅析对控制大体积混凝土结构温度裂缝问题的探讨J. 中国科技信息 , 2005,(17) 4 赵延朋. 大体积混凝土在冬季施工中裂缝控制J. 科技信息(科学教研) , 2007,(15)5 周齐. 浅议大体积混凝土结构裂缝产生的原因与控制措施J. 黑龙江科技信息 , 2003,(09) 6 石小忠. 大体积混凝土结构裂缝成因及预防措施J. 科技情报开发与经济 , 2006,(19) 7 王东方, 刘建伟. 大体积混凝土裂缝的分析与控制J. 科技资讯 , 2007,(10) 8 高让柳. 大体积混凝土结构开裂缝预控措施J. 科技情报开发与经济 , 2006,(24) 9 陈宇. 混凝土施工过程中温度控制与监测的必要性J. 广东科技 , 2007,(01)10 贾绍明, 罗梅村. 大体积混凝土施工技术及温度控制J. 华东公路 , 2000,(05) 3、大体积混凝土温度裂缝的控制3、1控制混凝土的温升 大体积混凝土结构在降温阶段，由于温度和水分蒸发等原因产生收缩，再加上存在外约束不能自由变形而产生温度应力，因此，控制水泥水化热引起的温升，即减小了降温温差，这对降低温度应力，防止产生温度裂缝能起到釜底抽薪的作用，为了控制大体积混凝土结构因水泥水化热产生的温升，需要采取相应的施工措施。31.1选用中低热的水泥品种 混凝土温升的热源是水泥的水化热，在施工中应选用水化热较低的水泥以及尽量降低水泥的用量，为此，大体积混凝土结构多采用325#、425#矿渣硅酸盐水泥。3.1.2掺加外加金为了满足送到施工现场的商品混凝土具有一定的坍落度，如单纯增加单位水泥用量，不仅多用水泥，加剧混凝土收缩，而且会使水化热增大，容易引起开裂，因此，应选择适当的外加剂。木质素磺酸钙属阴离子表面活性剂，对水泥颗粒有明显得分散效应，并能使水的表面张力降低而引起加起作用，因此，在混凝土中掺入水泥重量0.25%的木钙减水剂，它不仅能使混凝土和易性有明显的改善，同时又减少了10%左右的拌合水，节约10%左右的水泥，从而降低了水化热。3.1.3粗细骨料的选择为了发挥水泥的有效作用，并达到预定要求，粗骨料应达到最佳的最大粒径，宜优先采用以自然连续级配的粗骨料配制混凝土，因为，这样具有良好的和易性、较少的用水量和水泥用量，以及较高的抗压强度；在石子的规格上，可根据施工条件尽量选用粒径较大级配良好的石子，因为增大骨料粒径可减少用水量，而使混凝土的收缩和泌水随之减小。同时亦可减少水泥用量，从而使水泥水化热减小，最终降低了混凝土的温升。当然为了控制混凝土的离析， 必须优化级配设计，施工时加强搅拌、浇筑和振捣工作。