大體積混凝土施工必知

發布日期：2016-01-27來源：編輯：流水

[摘要]

　　 大體積混凝土的定義

　　?大體積混凝土含義一般是指其體積大到必須采取措施處理水化熱產生的溫差，合理解決溫差變形引起的應力，并控制裂縫的產生或限制裂縫開展的現澆混凝土。

　　 《大體積混凝土施工規范》(GB 50496-2009)中給予大體積混凝土定義：混凝土結構物實體最小尺寸不小于lm的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。

　　 通過大量的工程實踐證明：

　　 砼的溫升和溫差與表面系數有關，單面散熱的結構斷面最小厚度在75cm以上，雙面散熱的結構斷面最小厚度在100cm以上，水化熱行引起的砼內外最大溫差預計可能超過25℃，應按大體積砼施工。

　　 大體積砼結構的特點

　　 由于高層基礎多為砼體積較大的箱形、筏形和樁承臺較大的基礎，這種結構有結構厚、體形大、鋼筋密、混凝土數量多、工程條件復雜和施工技術要求高等特點。外荷載引起裂縫的可能性很小。但水泥的水化反應過程中釋放的水化熱所產生的溫度變化與砼收縮的共同作用，會產生較大溫度應力和收縮應力，是大體積砼結構出現裂縫的主要因素。這些裂縫往往給工程帶來不同程度的危害，所以必須控制溫度應力和溫度變形裂縫的開展。

　　 溫控指標宜符合下列規定：

　　 1 混凝土澆筑體在入模溫度基礎上的溫升值不宜大于50℃;

　　 2 混凝土澆筑塊體的里表溫差(不含混凝土收縮的當量溫度) 不宜大于25℃;

　　 3 混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2.0℃/d。

　　 4 混凝土澆筑體表面與大氣溫差不宜大于20℃。

　　 原材料選用

　　 1、所用水泥應符合現行國家標準的規定

　　 2、應選用低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥

　　 3、所用水泥在攪拌站的入機溫度不大于60度

　　 4、砂石材料選用：中砂細度模數大于2.3，石子連續級配5—31.5mm

　　 配合比設計

　　 大體積混凝土的強度等級宜控制在C25—C4O

　　 大體積混凝土配合比設計，除應符合現行國家現行標準《普通混凝土配合比設計規范》JGJ 55外，尚應符合下列規定：

　　 1、采用混凝土60d或90d強度作為指標時，應將其作為混凝土配合比的設計依據。

　　 2、所配制的混凝土拌合物，到澆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、粉煤灰摻量不宜超過膠凝材料用量的40%;礦渣粉的摻量不宜超過膠凝材料用量的50%;粉煤灰和礦渣粉摻合料的總量不宜大于混凝土中膠凝材料用量的50%。

　　 5、水膠比不宜大于0.55。

　　 6、砂率宜為38～42%。

　　 7、拌合物泌水量宜小于10L/m3。

　　 專項施工方案編制

　　 大體積混凝土施工組織設計，應包括下列主要內容：

　　 1、大體積混凝土澆筑體溫度應力和收縮應力的計算，可按本規范附錄B“計算;

　　 2、施工階段主要抗裂構造措施和溫控指標的確定;

　　 3、原材料優選、配合比設計、制備與運輸;

　　 4、混凝土主要施工設備和現場總平面布置;

　　 5、溫控監測設備和測試布置圖;

　　 6、混凝土澆筑運輸順序和施工進度計劃;

　　 7、混凝土保溫和保濕養護方法，其中保溫覆蓋層的厚度可根據溫控指標的要求按本規范附錄C“計算;

　　 8、主要應急保障措施;

　　 混凝土裂縫的類型

　　 1、裂縫的種類：按裂縫的寬度不同，混凝土裂縫可分為“微觀裂縫”和“宏觀裂縫”兩種。

　　 1)微觀裂縫(在尚未承受荷載的混凝土結構中存在著肉眼看不見的微觀裂縫其寬度為0.05mm以下)：

　　 粘著裂縫：骨料與水泥石粘面上的

　　 水泥石裂縫：骨料間水泥漿中的裂縫

　　 骨料裂縫：存在于骨料本身的裂縫

　　 微觀裂縫

　　 前兩種形式的裂縫較多，且這些裂縫分布不規則、不貫穿，砼仍可承受拉力。

　　 宏觀裂縫

　　 宏觀裂縫(寬度0.05mm以上肉眼可見的裂縫)：

　　 表面裂縫：表面拉應力大于砼極限抗拉強度時出現的裂縫

　　 深層裂縫：表面裂縫發展而成深層裂縫

　　 貫穿裂縫：砼從高溫降溫引起砼收縮產生拉應力，當大于砼的極限抗拉強度時，混凝土 的整個截面出現貫穿裂縫。

　　 宏觀裂縫是微觀裂縫擴展的結果。

　　 表面裂縫產生的原因

　　 表面裂縫

　　 大體積混凝土澆筑初期，水泥水化熱大量產生，使混凝土的溫度迅速上升。但由于混凝土表面散熱條件較好，熱量可向大氣中散發，其溫度上升較少;而混凝土內部由于散熱條件較差，熱量不易散發，其溫度上升較多。混凝土內部溫度高、表面溫度低，則形成溫度梯度，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時，混凝土表面就產生裂縫。

　　 表面裂縫雖不屬于結構性裂縫，但在混凝土收縮時，由于表面裂縫處的斷面已削弱，易產生應力集中現象，能促使裂縫進一步開展。

　　 深層裂縫產生的原因

　　 深層裂縫

　　 基礎約束范圍內的混凝土，處在大面積拉應力狀態，在這種區域若產生了表面裂縫，則極有可能發展為深層裂縫，甚至發展成貫穿性裂縫。

　　 深層裂縫部分切斷了結構斷面，具有很大的危害性，施工中是不允許出現的。

　　 如果設法避免基礎約束區的表面裂縫，且混凝土內外溫差控制適當，基本上可避免出現深層裂縫和貫穿裂縫。

　　 貫穿裂縫產生的原因

　　 混凝土澆筑一定時間后，水泥水化熱基本已釋放，混凝土從最高溫逐漸降溫，降溫的結果引起混凝土收縮，再加上混凝土多余水分蒸發等引起的體積收縮變形，受到地基和結構邊界條件的約束，不能自由變形，導致產生拉應力，當該拉應力超過混凝土極限抗拉強度時，混凝土整個截面就會產生貫穿裂縫。

　　 貫穿裂縫切斷了結構斷面，破壞了結構整體性、穩定性、耐久性、防水性等，影響正常使用。應當采取一切措施控制貫穿裂縫的開展。

　　 大體積混凝土裂縫產生的原因：

　　 大體積混凝土產生裂縫的主要原因

　　 1、設計方面

　　 大體積混凝土采用的強度等級日趨增高，出現C40～C55甚至更高強度等級的高強混凝土，設計強度過高，水泥用量過大，必然造成混凝土水化熱過高，混凝土塊體內外溫差過大，溫度應力容易超過混凝土的抗拉強度，產生開裂。

　　 對于大型基礎底板，設計人員往往只重視滿足強度和抗沖切要求的結構配筋和構造配筋，而忽視配置控制溫度和收縮的構造鋼筋，混凝土產生的溫度應力和收縮應力變形不能受到足夠的約束，從而產生裂縫現象。

　　 2、施工方面

　　 大體積混凝土裂縫主要產生于兩個階段：一是混凝土澆搗后的溫升階段,因混凝土內部與表面溫差過大,致使表面產生較大拉應力,使混凝土表面開裂;二是在混凝土降溫階段，因混凝土內部降溫速率過快，使混凝土內部產生較大拉應力，從而在混凝土內部產生貫穿性裂縫。

　　 施工段的劃分及澆筑順序不合理，組織安排不周密，模板使用不當，鋼筋銹蝕嚴重或運輸過程嚴重變形，以及混凝土澆筑過程中配合比、水灰比過大、養護不當等等，都可能引起大體積混凝土結構的變形裂縫。

　　 混凝土澆筑方案

　　 混凝土澆筑可根據面積大小和混凝土供應能力采取全面分層、分段分層或斜面分層連續澆筑，分層厚度300~500mm且不大于震動棒長1.25倍。分段分層多采取踏步式分層推進，一般踏步寬為1.5~2.5m。斜面分層澆灌每層厚30~35cm，坡度一般取1：6 ~1：7。

　　 混凝土振實后表面刮平

　　 注意表面標高

　　 混凝土的泌水處理

　　 大體積混凝土施工，由于采用大流動性混凝土分層澆筑，上下層施工的間隔時間較長(一般為1.5~3h)，經過振搗后上涌的泌水和浮漿易順混凝土坡面流到坑底。當采用泵送混凝土施工時，泌水現象尤為嚴重，解決的辦法是在混凝土墊層施工時，預先在橫向上做出2cm的坡度;在結構四周側模的底部開設排水孔，使泌水從孔中自然流出;少量來不及排除的泌水，隨著混凝土澆筑向前推進被趕至基坑頂端，由頂端模板下部的預留孔排至坑外。

　　 混凝土的表面處理

　　 1)處理程序：初凝前一次抹壓→臨時覆蓋塑料膜→混凝土終凝前1~2h掀膜二次抹壓→覆膜

　　 2)混凝土表面泌水應及時引導，集中排除。

　　 3)混凝土表面浮漿較厚時，應在混凝土初凝前加粒徑為2~4cm的石子漿，均勻撤布在混凝土表面用抹子輕輕拍平。

　　 4)四級以上風天或烈日下施工應有遮陽擋風措施。

　　 5)當施工面積較大時可分段進行表面處理。

　　 6)混凝土硬化后的表面塑性收縮裂縫可灌注水泥素漿刮平。

　　 混凝土表面收縮裂縫處理

　　 混凝土終凝前1~2h多次抹壓

　　 混凝土初凝前一次抹壓

　　 混凝土的養護與溫控

　　 1)蓄熱法養護混凝土：盛夏，混凝土終凝后立即覆蓋塑料膜和保溫層。保溫層厚度及保溫層外是否再加一層塑料膜，通過計算決定。

　　 2)當設計無特殊要求時，混凝土硬化期的實測溫度應符合下列規定：

　　 ① 混凝土內部溫差(中心與表面下100或50mm處)不大于20℃;

　　 ② 混凝土表面溫度(表面以下100或50mm)與混凝土表面外50mm處的溫度差不大于25℃;對補償收縮混凝土，允許介于30~35℃之間;

　　 ③ 混凝土降溫速度不大于2℃/d;

　　 ④ 撤除保溫層時混凝土表面與大氣溫差不大于20℃。

　　 3)混凝土的養護期限：除滿足上條規定外，混凝土的養護時間自混凝土澆筑開始計算，使用普通硅酸鹽水泥不少于14d，使用其他水泥不少于21d，炎熱天氣適當延長。

　　 4)養護期內(含撤除保溫層后)混凝土表面應始終保持溫熱潮濕狀態(塑料膜內應有凝結水)。

　　 大體積混凝土養護

　　 大體積混凝土應進行保溫保濕養護，在每次混凝土澆筑完畢后，除應按普通混凝土進行常規養護外，尚應及時按溫控技術措施的要求進行保溫養護，并應符合下列規定：

　　 1、應專人負責保溫養護工作，并應按本規范的有關規定操作，同時應做好測試記錄;

　　 2、保濕養護的持續時間不得少于14d，應經常檢查塑料薄膜或養護劑涂層的完整情況，保持混凝土表面濕潤。

　　 3、保溫覆蓋層的拆除應分層逐步進行，當混凝土的表面溫度與環境最大溫差小于20℃時，可全部拆除。

　　 4、大體積混凝土不宜長期暴露在自然環境中

　　 混凝土養護

　　 邊施工邊鋪養護袋

　　 測溫

　　 1)使用普通玻璃溫度計測溫：測溫管端應用軟木塞封堵，只允許在放置或取出溫度計時打開。溫度計應系線繩垂吊到管底，停留不少于3min后取出迅速查看溫度。

　　 2)使用建筑電子測溫儀測溫：附著于鋼筋上的半導體傳感器應與鋼筋隔離，保護測溫探頭的插頭不受污染，不受水浸，插入測溫儀前應擦拭干凈，保持干燥以防短路。也可事先埋管，管內插入可周轉使用的傳感器測溫。

　　 溫度監測

　　 大體積混凝土澆筑體里表溫差、降溫速率及環境溫度及溫度應變的測試，在混凝土澆筑后，每晝夜可不應少于4次;入模溫度的測量，每臺班不少于2次。

　　 測溫點的布置

　　 在每條測試軸線上，監測點位宜不少于4處，應根據結構的幾何尺寸布置;

　　 沿混凝土澆筑體厚度方向，必須布置外面、底面和中心溫度測點，其余測點宜按測點間距不大于600mm布置;

　　 放入測溫傳感器

　　 特殊氣候條件下的施工

　　 炎熱天氣澆筑混凝土時，宜采用遮蓋、灑水、拌冰屑等降低混凝土原材料溫度的措施，混凝土入模溫度宜控制在30℃以下。混凝土澆筑后，應及時進行保濕保溫養護;條件許可時，應避開高溫時段澆筑混凝土。

　　 冬期澆筑混凝土，宜采用熱水拌和、加熱骨料等提高混凝土原材料溫度的措施，混凝土入模溫度不宜低于5℃。混凝土澆筑后，應及時進行保濕保溫養護。

　　 大風天氣澆筑混凝土，在作業面應采取擋風措施，并增加混凝土表面的抹壓次數，應及時覆蓋塑料薄膜和保溫材料。

　　 雨雪天不宜露天澆筑混凝土，當需施工時，應采取確保混凝土質量的措施。澆筑過程中突遇大雨或大雪天氣時，應及時在結構合理部位留置施工縫，并應盡快中止混凝土澆筑;對已澆筑還未硬化的混凝土應立即進行覆蓋，嚴禁雨水直接沖刷新澆筑的混凝土。

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