大體積混凝土22

1、大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)與大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量控制施工質(zhì)量控制成果展示系列之成果展示系列之= 基本概念基本概念 存在問(wèn)題存在問(wèn)題 配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)配合比優(yōu)化設(shè)計(jì) 施工工藝的關(guān)鍵技術(shù)控制施工工藝的關(guān)鍵技術(shù)控制 測(cè)溫技術(shù)測(cè)溫技術(shù) 工程應(yīng)用工程應(yīng)用提提 綱綱大體積混凝土定義大體積混凝土定義l美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)規(guī)定：規(guī)定：“任何就地澆筑的大體積混凝土，必任何就地澆筑的大體積混凝土，必須要求采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問(wèn)題，以最大須要求采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問(wèn)題，以最大限度地減少開裂。限度地減少開裂。”l日本建筑學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)日本建筑學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)的定義是：的定義

2、是：“結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在80cm以以上，同時(shí)水化熱引起的混凝土內(nèi)最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超上，同時(shí)水化熱引起的混凝土內(nèi)最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過(guò)過(guò)25的混凝土，稱之為大體積混凝土。的混凝土，稱之為大體積混凝土?！眑我國(guó)我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范認(rèn)為，建筑物的基認(rèn)為，建筑物的基礎(chǔ)最小邊尺寸在礎(chǔ)最小邊尺寸在13m范圍內(nèi)就屬大體積混凝土范圍內(nèi)就屬大體積混凝土1 基本概念基本概念大體積混凝土特點(diǎn)大體積混凝土特點(diǎn)l結(jié)構(gòu)厚，體積大，鋼筋密，一次澆筑量大。結(jié)構(gòu)厚，體積大，鋼筋密，一次澆筑量大。大體積混凝土工程一次大體積混凝土工程一次性連續(xù)澆注混凝土幾

3、百方至幾千方，施工時(shí)間長(zhǎng)，工程條件復(fù)雜，施性連續(xù)澆注混凝土幾百方至幾千方，施工時(shí)間長(zhǎng)，工程條件復(fù)雜，施工工藝要求高工工藝要求高,受環(huán)境影響大，要求混凝土具有良好的工作性（流動(dòng)性受環(huán)境影響大，要求混凝土具有良好的工作性（流動(dòng)性好，塌落度經(jīng)時(shí)損失小，凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，不離析、泌水）好，塌落度經(jīng)時(shí)損失小，凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，不離析、泌水）.l水化熱高，溫度場(chǎng)梯度大，極易產(chǎn)生裂縫。水化熱高，溫度場(chǎng)梯度大，極易產(chǎn)生裂縫。大體積混凝土硬化期間，大體積混凝土硬化期間，由于水泥水化過(guò)程釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土的收縮共由于水泥水化過(guò)程釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土的收縮共同作用，由此而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)

4、力，往往導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出同作用，由此而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，往往導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)有害裂縫。采取合理措施降低水化熱，控制混凝土內(nèi)外溫差防止過(guò)現(xiàn)有害裂縫。采取合理措施降低水化熱，控制混凝土內(nèi)外溫差防止過(guò)大干縮是施工和管理質(zhì)量控制工作的重點(diǎn)大干縮是施工和管理質(zhì)量控制工作的重點(diǎn).基本概念基本概念大體積混凝土施工過(guò)程中，由于混凝土中水泥的水化作用是大體積混凝土施工過(guò)程中，由于混凝土中水泥的水化作用是放熱放熱反應(yīng)反應(yīng)，而大體積混凝土自身又具有一定的，而大體積混凝土自身又具有一定的保溫性能保溫性能，因此其內(nèi)部溫升，因此其內(nèi)部溫升幅度較其表層的溫升幅度要大得多，而在混凝土升溫峰值過(guò)后的降溫幅度較其表層的

5、溫升幅度要大得多，而在混凝土升溫峰值過(guò)后的降溫過(guò)程中，內(nèi)部降溫速度又比其表層慢得多，在這些過(guò)程中，混凝土各過(guò)程中，內(nèi)部降溫速度又比其表層慢得多，在這些過(guò)程中，混凝土各部分的熱漲冷縮部分的熱漲冷縮(稱為溫度變形稱為溫度變形)及由于其相互約束及外界約束的作用及由于其相互約束及外界約束的作用而在混凝土內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力而在混凝土內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力(稱為溫度應(yīng)力稱為溫度應(yīng)力)，是相當(dāng)復(fù)雜的。一旦溫度，是相當(dāng)復(fù)雜的。一旦溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土所能承受的拉力極限值（劈裂抗拉強(qiáng)度）時(shí)，混凝土應(yīng)力超過(guò)混凝土所能承受的拉力極限值（劈裂抗拉強(qiáng)度）時(shí)，混凝土就會(huì)出現(xiàn)裂縫就會(huì)出現(xiàn)裂縫2。存在問(wèn)題存在問(wèn)題l 根據(jù)施工規(guī)范，水泥用量較高

6、，從而導(dǎo)致混凝土水化熱過(guò)高，產(chǎn)根據(jù)施工規(guī)范，水泥用量較高，從而導(dǎo)致混凝土水化熱過(guò)高，產(chǎn)生溫度應(yīng)力導(dǎo)致混凝土開裂；生溫度應(yīng)力導(dǎo)致混凝土開裂；l 混凝土澆注后的保溫和降溫技術(shù)沒(méi)有很好掌握，從而導(dǎo)致混凝土混凝土澆注后的保溫和降溫技術(shù)沒(méi)有很好掌握，從而導(dǎo)致混凝土開裂；開裂；l 混凝土養(yǎng)護(hù)不到位，脫模時(shí)間過(guò)早，造成大體積混凝土表面出現(xiàn)混凝土養(yǎng)護(hù)不到位，脫模時(shí)間過(guò)早，造成大體積混凝土表面出現(xiàn)微裂紋；微裂紋；配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)l水泥：宜選低水化熱水泥，如礦渣水泥水泥：宜選低水化熱水泥，如礦渣水泥(P.S)、火山灰水泥、火山灰水泥(P.P)、粉、粉煤灰水泥煤灰水泥(P.F)、復(fù)合水泥、復(fù)合水泥(P.

7、C)、普硅水泥、普硅水泥(P.O)；l摻合料：摻合料： S95級(jí)礦粉，級(jí)礦粉，、級(jí)粉煤灰，磷渣粉，鋼渣粉級(jí)粉煤灰，磷渣粉，鋼渣粉(500m2/kg);l粗集料：粗集料：525mm、531.5mm連續(xù)級(jí)配碎石，壓碎值連續(xù)級(jí)配碎石，壓碎值10MPa；l細(xì)集料：宜選中粗砂，細(xì)度模數(shù)細(xì)集料：宜選中粗砂，細(xì)度模數(shù)2.43.0；l外加劑：緩凝高效減水劑外加劑：緩凝高效減水劑;原材料優(yōu)選：原材料優(yōu)選：大體積混凝土要求具有較低的水化熱、良好的工作性和體積穩(wěn)定大體積混凝土要求具有較低的水化熱、良好的工作性和體積穩(wěn)定性。大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)的確定，必須通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)選。大體積混性。大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)的確定，必須

8、通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)選。大體積混凝土配合比確定原則是：凝土配合比確定原則是：l 在保證混凝土強(qiáng)度等級(jí)前提下，盡量少用水泥，多用摻合料，盡在保證混凝土強(qiáng)度等級(jí)前提下，盡量少用水泥，多用摻合料，盡可能降低水膠比。經(jīng)設(shè)計(jì)單位同意，可利用可能降低水膠比。經(jīng)設(shè)計(jì)單位同意，可利用60d強(qiáng)度作為混凝土強(qiáng)度強(qiáng)度作為混凝土強(qiáng)度評(píng)定及混凝土配合比設(shè)計(jì)的依據(jù)；評(píng)定及混凝土配合比設(shè)計(jì)的依據(jù)；l 在保證混凝土和易性、泵送性的前提下，盡量降低砂率，提高石在保證混凝土和易性、泵送性的前提下，盡量降低砂率，提高石子用量。砂率宜為子用量。砂率宜為37%40%；l 在保證可泵性前提下，盡量降低混凝土用水量，緩凝時(shí)間一般控在保證可泵性前提下

9、，盡量降低混凝土用水量，緩凝時(shí)間一般控制在制在20h以上；以上；配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)，我們使用根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)，我們使用P.O42.5水泥設(shè)計(jì)水泥設(shè)計(jì)C30混凝土混凝土?xí)r，在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的前提下，盡可能的減少水泥用量，時(shí)，在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的前提下，盡可能的減少水泥用量，其用量控制在其用量控制在160（kg/m3）以內(nèi)為宜，以減少水泥的水化熱）以內(nèi)為宜，以減少水泥的水化熱產(chǎn)生，降低混凝土的溫升；雖然產(chǎn)生，降低混凝土的溫升；雖然P.O42.5水泥用量較低，但是水泥用量較低，但是在混凝土中摻入在混凝土中摻入S95級(jí)礦粉級(jí)礦粉140（kg/m3），

10、實(shí)際上等同于使用），實(shí)際上等同于使用P.S32.5礦渣水泥礦渣水泥300（kg/m3），滿足），滿足公路橋涵施工技術(shù)規(guī)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范范JTJ041-2000要求，并能提高混凝土的耐久性。要求，并能提高混凝土的耐久性。水泥用量控制技術(shù)水泥用量控制技術(shù)編編號(hào)號(hào)各組分用量（各組分用量（kg/m3）初凝初凝時(shí)間時(shí)間（h）坍落度坍落度（cm）抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度（MPa）抗抗?jié)B滲等等級(jí)級(jí)水水水泥水泥粉煤灰粉煤灰礦粉礦粉砂砂石石減水減水劑劑0h1h7d28d116525515574811227.792022182841.2P14216016014014073811078.342519163046P16編

11、號(hào)編號(hào)3d7d14d28d56d90d180d10.420.541.322.013.063.634.0120.150.431.271.962.833.433.86編號(hào)編號(hào)Cl-滲透系數(shù)（滲透系數(shù)（10-13m2/s）鋼筋銹蝕失重率鋼筋銹蝕失重率碳化深度碳化深度111.50023mm28.8001%2mm表表1 C30大體積混凝土配合比大體積混凝土配合比 表表2 C30大體積混凝土的收縮率（大體積混凝土的收縮率（10-4） 表表3 C30大體積混凝土耐久性能測(cè)試大體積混凝土耐久性能測(cè)試 東沙承臺(tái)大體積混凝土配合比及性能東沙承臺(tái)大體積混凝土配合比及性能溫控計(jì)算溫控計(jì)算施工工藝關(guān)鍵技術(shù)控制施工工藝關(guān)

12、鍵技術(shù)控制應(yīng)根據(jù)混凝土的水化熱、入倉(cāng)溫度、氣候條件、構(gòu)筑物的平面尺應(yīng)根據(jù)混凝土的水化熱、入倉(cāng)溫度、氣候條件、構(gòu)筑物的平面尺寸、澆筑高度、基礎(chǔ)約束條件以及混凝土的熱學(xué)、力學(xué)性能計(jì)算澆筑寸、澆筑高度、基礎(chǔ)約束條件以及混凝土的熱學(xué)、力學(xué)性能計(jì)算澆筑后大體積混凝土內(nèi)部后大體積混凝土內(nèi)部“溫度溫度應(yīng)力應(yīng)力”變化情況，并據(jù)此設(shè)計(jì)大體積混變化情況，并據(jù)此設(shè)計(jì)大體積混凝土施工溫度控制方案。在確保溫度應(yīng)力小于混凝土抗拉強(qiáng)度的基礎(chǔ)凝土施工溫度控制方案。在確保溫度應(yīng)力小于混凝土抗拉強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，確定以下具體方案：上，確定以下具體方案：l確定入倉(cāng)混凝土溫度，及保證措施。確定入倉(cāng)混凝土溫度，及保證措施。l確定合理的分層

13、澆筑厚度。確定合理的分層澆筑厚度。l制定冷卻水管及測(cè)溫元件的布置方案。制定冷卻水管及測(cè)溫元件的布置方案。l制定混凝土養(yǎng)護(hù)方案。制定混凝土養(yǎng)護(hù)方案。l制定詳細(xì)的施工技術(shù)方案。制定詳細(xì)的施工技術(shù)方案。溫度控制標(biāo)準(zhǔn)溫度控制標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)計(jì)算成果，為保證承臺(tái)在施工期內(nèi)不出現(xiàn)有害溫度裂縫，應(yīng)采取根據(jù)計(jì)算成果，為保證承臺(tái)在施工期內(nèi)不出現(xiàn)有害溫度裂縫，應(yīng)采取如下溫控標(biāo)準(zhǔn)：如下溫控標(biāo)準(zhǔn)：l 混凝土澆筑溫度不超過(guò)混凝土澆筑溫度不超過(guò)2828；l 混凝土在澆筑溫度基礎(chǔ)上的最大水化熱溫升不超過(guò)混凝土在澆筑溫度基礎(chǔ)上的最大水化熱溫升不超過(guò)3030；l 混凝土內(nèi)表溫差不超過(guò)混凝土內(nèi)表溫差不超過(guò)2525；l 冷卻水進(jìn)水口水溫

14、與大體積混凝土內(nèi)部最高溫度之差值不得超過(guò)冷卻水進(jìn)水口水溫與大體積混凝土內(nèi)部最高溫度之差值不得超過(guò)2525。l 混凝土降溫速率不超過(guò)混凝土降溫速率不超過(guò)2.0/d2.0/d。 冷卻水管的布設(shè)冷卻水管的布設(shè)( (1)1)冷卻水管及其布設(shè)冷卻水管及其布設(shè)根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度分布特征，總共埋設(shè)多層冷卻水管，冷卻水管采用根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度分布特征，總共埋設(shè)多層冷卻水管，冷卻水管采用一定直徑的薄壁鋼管，其水平間距為一定直徑的薄壁鋼管，其水平間距為1m1m左右，每根冷卻水管長(zhǎng)度不宜超過(guò)左右，每根冷卻水管長(zhǎng)度不宜超過(guò)150m150m，冷卻水管進(jìn)、出水口應(yīng)集中布置，以利于統(tǒng)一管理。，冷卻水管進(jìn)、出水口應(yīng)集中布置，

15、以利于統(tǒng)一管理。(2)(2)冷卻水管使用及其控制冷卻水管使用及其控制l冷卻水管使用前應(yīng)壓水試驗(yàn)，防止管道漏水、阻水；冷卻水管使用前應(yīng)壓水試驗(yàn)，防止管道漏水、阻水；l砼澆筑到各層冷卻水管標(biāo)高后即開始通水，可直接采用江水冷卻，通水砼澆筑到各層冷卻水管標(biāo)高后即開始通水，可直接采用江水冷卻，通水流量應(yīng)大于流量應(yīng)大于30L/min30L/min；l冷卻水進(jìn)水口水溫與大體積混凝土內(nèi)部最高溫度之差值不得超過(guò)冷卻水進(jìn)水口水溫與大體積混凝土內(nèi)部最高溫度之差值不得超過(guò)2525。l待冷卻水管通水全部結(jié)束并養(yǎng)生完成后，應(yīng)采用待冷卻水管通水全部結(jié)束并養(yǎng)生完成后，應(yīng)采用3030水泥砂漿封堵冷卻水泥砂漿封堵冷卻水管。水管。

16、 保溫及養(yǎng)護(hù)保溫及養(yǎng)護(hù) 北方地區(qū)：北方地區(qū)：大體積混凝土初凝后用大體積混凝土初凝后用5cm5cm厚草袋進(jìn)行保溫，并用厚草袋進(jìn)行保溫，并用冷卻水管出水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保證表面潮濕。若遇氣溫急劇下降應(yīng)冷卻水管出水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保證表面潮濕。若遇氣溫急劇下降應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)表面保溫工作。進(jìn)一步加強(qiáng)表面保溫工作。 南方地區(qū)：南方地區(qū)：大體積混凝土表面整平后應(yīng)立即覆蓋塑料薄膜或大體積混凝土表面整平后應(yīng)立即覆蓋塑料薄膜或麻袋進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，待混凝土初凝后進(jìn)行蓄水保溫保濕養(yǎng)麻袋進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，待混凝土初凝后進(jìn)行蓄水保溫保濕養(yǎng)護(hù)。護(hù)。混凝土澆筑溫度的控制混凝土澆筑溫度的控制 混凝土出攪拌機(jī)后，經(jīng)泵送、平倉(cāng)、振搗等過(guò)程后

17、距離表混凝土出攪拌機(jī)后，經(jīng)泵送、平倉(cāng)、振搗等過(guò)程后距離表面面5 510cm10cm處的溫度為澆筑溫度，應(yīng)控制混凝土澆筑溫度不超過(guò)處的溫度為澆筑溫度，應(yīng)控制混凝土澆筑溫度不超過(guò)28280 0C C。若澆筑溫度超出控制要求，則應(yīng)采取如下措施：。若澆筑溫度超出控制要求，則應(yīng)采取如下措施：l混凝土泵管外用草袋覆蓋，并經(jīng)常灑江水降溫；混凝土泵管外用草袋覆蓋，并經(jīng)常灑江水降溫；l砂、石料避免太陽(yáng)曝曬；砂、石料避免太陽(yáng)曝曬；l提高混凝土澆筑強(qiáng)度，盡量縮短已澆混凝土的暴露時(shí)間；提高混凝土澆筑強(qiáng)度，盡量縮短已澆混凝土的暴露時(shí)間； 溫控施工的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)溫控施工的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè) 1.溫度測(cè)試內(nèi)容溫度測(cè)試內(nèi)容為做到信息化施工

18、，真實(shí)反映大體積混凝土的溫控效果，以便出現(xiàn)異常情況為做到信息化施工，真實(shí)反映大體積混凝土的溫控效果，以便出現(xiàn)異常情況及時(shí)調(diào)整溫控措施，應(yīng)在混凝土中布設(shè)溫度測(cè)點(diǎn)。在檢測(cè)混凝土溫度變化的同及時(shí)調(diào)整溫控措施，應(yīng)在混凝土中布設(shè)溫度測(cè)點(diǎn)。在檢測(cè)混凝土溫度變化的同時(shí)，還應(yīng)監(jiān)測(cè)氣溫、冷卻水管進(jìn)出口水溫、砼澆筑溫度等。時(shí)，還應(yīng)監(jiān)測(cè)氣溫、冷卻水管進(jìn)出口水溫、砼澆筑溫度等。 2.現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試要求現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試要求在混凝土澆筑完成傳感器的埋設(shè)及保護(hù)工作，并將電纜引到測(cè)試房。各項(xiàng)測(cè)在混凝土澆筑完成傳感器的埋設(shè)及保護(hù)工作，并將電纜引到測(cè)試房。各項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)目宜在混凝土澆筑后立即進(jìn)行，連續(xù)不斷?；炷恋臏囟葴y(cè)試，峰值以前試項(xiàng)目宜在混凝土澆筑后立即進(jìn)行，連續(xù)不斷。混凝土的溫度測(cè)試，峰值以前每每2h監(jiān)測(cè)一次，峰值出現(xiàn)后每監(jiān)測(cè)一次，峰值出現(xiàn)后每4h監(jiān)測(cè)一次，持續(xù)監(jiān)測(cè)一次，持續(xù)5天，然后轉(zhuǎn)入每天測(cè)天，然后轉(zhuǎn)入每天測(cè)2次，直次，直到溫度變化基本穩(wěn)定。到溫度變化基本穩(wěn)定。3監(jiān)測(cè)所用儀器。監(jiān)測(cè)所用儀器。 溫度傳感器為溫度傳感器為PN結(jié)溫度傳感器，溫度檢測(cè)儀采