大體積混凝土施工必知

發(fā)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(chǎn)生的溫差，合理解決溫差變形引起的應(yīng)力，并控制裂縫的產(chǎn)生或限制裂縫開展的現(xiàn)澆混凝土。

　　 《大體積混凝土施工規(guī)范》(GB 50496-2009)中給予大體積混凝土定義：混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小尺寸不小于lm的大體量混凝土，或預(yù)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(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)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(shù)有關(guān)，單面散熱的結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在75cm以上，雙面散熱的結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在100cm以上，水化熱行引起的砼內(nèi)外最大溫差預(yù)計可能超過25℃，應(yīng)按大體積砼施工。

　　 大體積砼結(jié)構(gòu)的特點

　　 由于高層基礎(chǔ)多為砼體積較大的箱形、筏形和樁承臺較大的基礎(chǔ)，這種結(jié)構(gòu)有結(jié)構(gòu)厚、體形大、鋼筋密、混凝土數(shù)量多、工程條件復(fù)雜和施工技術(shù)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(yīng)過程中釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化與砼收縮的共同作用，會產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，是大體積砼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)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(yīng)力和溫度變形裂縫的開展。

　　 溫控指標(biāo)宜符合下列規(guī)定：

　　 1 混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)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(dāng)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(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定

　　 2、應(yīng)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(jī)溫度不大于60度

　　 4、砂石材料選用：中砂細(xì)度模數(shù)大于2.3，石子連續(xù)級配5—31.5mm

　　 配合比設(shè)計

　　 大體積混凝土的強(qiáng)度等級宜控制在C25—C4O

　　 大體積混凝土配合比設(shè)計，除應(yīng)符合現(xiàn)行國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)范》JGJ 55外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：

　　 1、采用混凝土60d或90d強(qiáng)度作為指標(biāo)時，應(yīng)將其作為混凝土配合比的設(shè)計依據(jù)。

　　 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(shè)計，應(yīng)包括下列主要內(nèi)容：

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

　　 2、施工階段主要抗裂構(gòu)造措施和溫控指標(biāo)的確定;

　　 3、原材料優(yōu)選、配合比設(shè)計、制備與運輸;

　　 4、混凝土主要施工設(shè)備和現(xiàn)場總平面布置;

　　 5、溫控監(jiān)測設(shè)備和測試布置圖;

　　 6、混凝土澆筑運輸順序和施工進(jìn)度計劃;

　　 7、混凝土保溫和保濕養(yǎng)護(hù)方法，其中保溫覆蓋層的厚度可根據(jù)溫控指標(biāo)的要求按本規(guī)范附錄C“計算;

　　 8、主要應(yīng)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(jié)構(gòu)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(guī)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(yīng)力大于砼極限抗拉強(qiáng)度時出現(xiàn)的裂縫

　　 深層裂縫：表面裂縫發(fā)展而成深層裂縫

　　 貫穿裂縫：砼從高溫降溫引起砼收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)大于砼的極限抗拉強(qiáng)度時，混凝土 的整個截面出現(xiàn)貫穿裂縫。

　　 宏觀裂縫是微觀裂縫擴(kuò)展的結(jié)果。

　　 表面裂縫產(chǎn)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(chǎn)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(fā)，其溫度上升較少;而混凝土內(nèi)部由于散熱條件較差，熱量不易散發(fā)，其溫度上升較多。混凝土內(nèi)部溫度高、表面溫度低，則形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。

　　 表面裂縫雖不屬于結(jié)構(gòu)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(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，能促使裂縫進(jìn)一步開展。

　　 深層裂縫產(chǎn)生的原因

　　 深層裂縫

　　 基礎(chǔ)約束范圍內(nèi)的混凝土，處在大面積拉應(yīng)力狀態(tài)，在這種區(qū)域若產(chǎn)生了表面裂縫，則極有可能發(fā)展為深層裂縫，甚至發(fā)展成貫穿性裂縫。

　　 深層裂縫部分切斷了結(jié)構(gòu)斷面，具有很大的危害性，施工中是不允許出現(xiàn)的。

　　 如果設(shè)法避免基礎(chǔ)約束區(qū)的表面裂縫，且混凝土內(nèi)外溫差控制適當(dāng)，基本上可避免出現(xiàn)深層裂縫和貫穿裂縫。

　　 貫穿裂縫產(chǎn)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(jié)果引起混凝土收縮，再加上混凝土多余水分蒸發(fā)等引起的體積收縮變形，受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束，不能自由變形，導(dǎo)致產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)該拉應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度時，混凝土整個截面就會產(chǎn)生貫穿裂縫。

　　 貫穿裂縫切斷了結(jié)構(gòu)斷面，破壞了結(jié)構(gòu)整體性、穩(wěn)定性、耐久性、防水性等，影響正常使用。應(yīng)當(dāng)采取一切措施控制貫穿裂縫的開展。

　　 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因：

　　 大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因

　　 1、設(shè)計方面

　　 大體積混凝土采用的強(qiáng)度等級日趨增高，出現(xiàn)C40～C55甚至更高強(qiáng)度等級的高強(qiáng)混凝土，設(shè)計強(qiáng)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(nèi)外溫差過大，溫度應(yīng)力容易超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，產(chǎn)生開裂。

　　 對于大型基礎(chǔ)底板，設(shè)計人員往往只重視滿足強(qiáng)度和抗沖切要求的結(jié)構(gòu)配筋和構(gòu)造配筋，而忽視配置控制溫度和收縮的構(gòu)造鋼筋，混凝土產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力變形不能受到足夠的約束，從而產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。

　　 2、施工方面

　　 大體積混凝土裂縫主要產(chǎn)生于兩個階段：一是混凝土澆搗后的溫升階段,因混凝土內(nèi)部與表面溫差過大,致使表面產(chǎn)生較大拉應(yīng)力,使混凝土表面開裂;二是在混凝土降溫階段，因混凝土內(nèi)部降溫速率過快，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，從而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)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(dāng)，鋼筋銹蝕嚴(yán)重或運輸過程嚴(yán)重變形，以及混凝土澆筑過程中配合比、水灰比過大、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)鹊?，都可能引起大體積混凝土結(jié)構(gòu)的變形裂縫。

　　 混凝土澆筑方案

　　 混凝土澆筑可根據(jù)面積大小和混凝土供應(yīng)能力采取全面分層、分段分層或斜面分層連續(xù)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(jìn)，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(biāo)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(jīng)過振搗后上涌的泌水和浮漿易順混凝土坡面流到坑底。當(dāng)采用泵送混凝土施工時，泌水現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，解決的辦法是在混凝土墊層施工時，預(yù)先在橫向上做出2cm的坡度;在結(jié)構(gòu)四周側(cè)模的底部開設(shè)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(jìn)被趕至基坑頂端，由頂端模板下部的預(yù)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(yīng)及時引導(dǎo)，集中排除。

　　 3)混凝土表面浮漿較厚時，應(yīng)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(fēng)天或烈日下施工應(yīng)有遮陽擋風(fēng)措施。

　　 5)當(dāng)施工面積較大時可分段進(jìn)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(yǎng)護(hù)與溫控

　　 1)蓄熱法養(yǎng)護(hù)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(dāng)設(shè)計無特殊要求時，混凝土硬化期的實測溫度應(yīng)符合下列規(guī)定：

　　 ① 混凝土內(nèi)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(bǔ)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(yǎng)護(hù)期限：除滿足上條規(guī)定外，混凝土的養(yǎng)護(hù)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(dāng)延長。

　　 4)養(yǎng)護(hù)期內(nèi)(含撤除保溫層后)混凝土表面應(yīng)始終保持溫?zé)岢睗駹顟B(tài)(塑料膜內(nèi)應(yīng)有凝結(jié)水)。

　　 大體積混凝土養(yǎng)護(hù)

　　 大體積混凝土應(yīng)進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，在每次混凝土澆筑完畢后，除應(yīng)按普通混凝土進(jìn)行常規(guī)養(yǎng)護(hù)外，尚應(yīng)及時按溫控技術(shù)措施的要求進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

　　 1、應(yīng)專人負(fù)責(zé)保溫養(yǎng)護(hù)工作，并應(yīng)按本規(guī)范的有關(guān)規(guī)定操作，同時應(yīng)做好測試記錄;

　　 2、保濕養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時間不得少于14d，應(yīng)經(jīng)常檢查塑料薄膜或養(yǎng)護(hù)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(yīng)分層逐步進(jìn)行，當(dāng)混凝土的表面溫度與環(huán)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(huán)境中

　　 混凝土養(yǎng)護(hù)

　　 邊施工邊鋪養(yǎng)護(hù)袋

　　 測溫

　　 1)使用普通玻璃溫度計測溫：測溫管端應(yīng)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(yīng)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(dǎo)體傳感器應(yīng)與鋼筋隔離，保護(hù)測溫探頭的插頭不受污染，不受水浸，插入測溫儀前應(yīng)擦拭干凈，保持干燥以防短路。也可事先埋管，管內(nèi)插入可周轉(zhuǎn)使用的傳感器測溫。

　　 溫度監(jiān)測

　　 大體積混凝土澆筑體里表溫差、降溫速率及環(huán)境溫度及溫度應(yīng)變的測試，在混凝土澆筑后，每晝夜可不應(yīng)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(jiān)測點位宜不少于4處，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)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?xí)r，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(yīng)及時進(jìn)行保濕保溫養(yǎng)護(hù);條件許可時，應(yīng)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℃?；炷翝仓?，應(yīng)及時進(jìn)行保濕保溫養(yǎng)護(hù)。

　　 大風(fēng)天氣澆筑混凝土，在作業(yè)面應(yīng)采取擋風(fēng)措施，并增加混凝土表面的抹壓次數(shù)，應(yīng)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(dāng)需施工時，應(yīng)采取確保混凝土質(zhì)量的措施。澆筑過程中突遇大雨或大雪天氣時，應(yīng)及時在結(jié)構(gòu)合理部位留置施工縫，并應(yīng)盡快中止混凝土澆筑;對已澆筑還未硬化的混凝土應(yīng)立即進(jìn)行覆蓋，嚴(yán)禁雨水直接沖刷新澆筑的混凝土。

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