大體積混凝土施工

1、大體積混凝土大體積砼 大體積混凝土目前國內(nèi)尚無一個(gè)明確的定義，國外的定義也不盡相同。日本建筑學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(JASS5)規(guī)定：“結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在80cm以上，同時(shí)水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過25的混凝土，稱為大體積混凝土”。美國混凝土學(xué)會(huì)(ACI)規(guī)定：“任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大，必須要求解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂”。 大體積混凝土舉例n舉例（杭州灣大橋承臺(tái)的澆筑）：對(duì)于體積龐大的混凝土在澆注時(shí)可預(yù)先埋設(shè)彎管，然后澆注混凝土，澆注完畢后養(yǎng)護(hù)期間在不停管內(nèi)沖入冷水，冷水經(jīng)過層層連續(xù)設(shè)置的彎管，帶走熱量，從水管另一端排出（出水口溫度高達(dá)

2、5060度），直到混凝土水化熱基本結(jié)束。由于承臺(tái)混凝土過大采取此法，通常不太使用。大體積混凝土裂縫大體積混凝土的裂縫：大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度的不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害性是較嚴(yán)重的；而深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)斷面，也有一定危害性；表面裂縫一般危害性較小。 裂縫產(chǎn)生原因一產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾方面：1、 水泥水化熱 水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對(duì)較小，所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部

3、的水化熱無法及時(shí)散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大。單位時(shí)間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱，實(shí)際上內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初35天。 裂縫產(chǎn)生原因二n2、外界氣溫變化 大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加內(nèi)外層混凝土溫差，這對(duì)大體積混凝土是極為不利的。 溫度應(yīng)力是由于溫差引起溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。同時(shí)，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部的最高溫度一般可達(dá)6065，并且有較長的延續(xù)時(shí)間。因此，應(yīng)采取溫度控制措

4、施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力。 裂縫產(chǎn)生原因三 3、 混凝土的收縮 混凝土中約20的水分是水泥硬化所必須的，而約80的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會(huì)引起混凝土體積的收縮?；炷潦湛s的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達(dá)到原有的體積。干濕交替會(huì)引起混凝土體積的交替變化，這對(duì)混凝土是很不利的。 溫度控制遵循原則n大體積混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)的溫度控制大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，不僅要滿足強(qiáng)度增長的需要，還應(yīng)通過人工的溫度控制，防止因溫度變形引起混凝土的開裂。溫度控制就是對(duì)混凝土的澆筑溫度和混凝土內(nèi)部的最高溫度進(jìn)行人為的控制。在混凝土養(yǎng)護(hù)階段的溫度控制應(yīng)

5、遵循以下幾點(diǎn)：1混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應(yīng)小于20；當(dāng)結(jié)構(gòu)混凝土具有足夠的抗裂能力時(shí)，不大于2530。 溫度控制遵循原則n2、混凝土拆模時(shí)，混凝土的溫差不超過20。其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。3、 采用內(nèi)部降溫法來降低混凝土內(nèi)外溫差。內(nèi)部降溫法是在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管，通入冷卻水，降低混凝土內(nèi)部最高溫度。冷卻在混凝土剛澆筑完時(shí)就開始進(jìn)行，還有常見的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土內(nèi)外溫差而引起的混凝土開裂。 溫度控制遵循原則4、保溫法是在結(jié)構(gòu)物外露的混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料（如草袋、鋸木、濕砂等），在緩慢的散熱過

6、程中，使混凝土獲得必要的強(qiáng)度，以控制混凝土的內(nèi)外溫差小于20。5 混凝土表層布設(shè)抗裂鋼筋網(wǎng)片，防止混凝土收縮時(shí)產(chǎn)生干裂 大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑方案，一般分為全面分層、分段分層和斜面分層三種，如圖所示。v全面分層：即在第一層澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，如此逐層澆筑，直至完工為止。v分段分層：混凝土從底層開始澆筑，進(jìn)行23m后再回頭澆第二層，同樣依次澆筑各層。v斜面分層：要求斜坡坡度不大于1/3，適用于結(jié)構(gòu)長度大大超過厚度3倍的情況。 大體積混凝土澆筑方案大體積混凝土澆筑方案 建筑工程冬期施工規(guī)程(JGJ10497)規(guī)定，冬期施工期限的劃分原則是：根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隁鉁刭Y料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)室外日平均氣溫連

7、續(xù)5d穩(wěn)定低于5C即進(jìn)入冬期施工；當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d高于5C時(shí)解除冬期施工。冬期施工期限的劃分原則冬期施工期限的劃分原則 新澆混凝土在養(yǎng)護(hù)初期遭受凍結(jié)，當(dāng)氣溫恢復(fù)到正溫后，即使正溫養(yǎng)護(hù)至一定齡期，也不能達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這就是混凝土的早期冬害。 混凝土的早期冬害是由于混凝土內(nèi)部的水結(jié)冰所致。 混凝土受凍臨界強(qiáng)度：混凝土允許受凍而不致使其各項(xiàng)性能遭到損害的最低強(qiáng)度稱為混凝土受凍臨界強(qiáng)度?；炷炼谑┕さ脑砘炷炼谑┕さ脑砘炷炼谑┕し椒╪混凝土冬期施工分為三類：n混凝土養(yǎng)護(hù)期間不加熱的方法 混凝土養(yǎng)護(hù)期間加熱的方法n綜合方法 前兩種方法的綜合蓄熱法摻化學(xué)外加劑電熱法蒸汽加熱法暖棚法（

8、1）對(duì)材料和材料加熱的要求n冬期施工混凝土用的水泥，應(yīng)優(yōu)先使用活性高、水化大的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，不宜用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)用的水泥品種經(jīng)試驗(yàn)確定。n骨料要在冬期施工前清洗和貯備，并覆蓋防雨雪材料，適當(dāng)采取保溫措施，防止骨料內(nèi)夾有冰碴和雪團(tuán)?；炷炼谑┕?duì)材料的要求n水的比熱大，是砂石骨料的5倍左右，所以冬期施工拌制混凝土應(yīng)優(yōu)先采用加熱水的方法。加熱水時(shí)，應(yīng)考慮加熱的最高溫度，以免水泥直接接觸過熱的水而產(chǎn)生“假凝”現(xiàn)象。n水泥假凝: 指水泥顆粒遇到溫度較高的熱水時(shí)，顆粒表面很快形成薄而硬的殼，阻止水泥與水的水化作用的進(jìn)行，使水泥水化不充分，新拌混凝土拌和物

9、的和易性下降，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度下降?；炷炼谑┕?duì)材料的要求n混凝土拌和物及組成材料的加熱最高允許溫度按表表9.1采用。 n鋼筋焊接和冷拉施工，氣溫不宜低于-20C。預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉溫度不宜低于-15C。鋼筋焊接應(yīng)在室內(nèi)進(jìn)行，若必須在室外進(jìn)行時(shí)，應(yīng)有防雨雪和擋風(fēng)措施。焊接后冷卻的接頭應(yīng)避免與冰雪接觸。混凝土冬期施工對(duì)材料的要求 拌合水及骨料的最高溫度拌合水及骨料的最高溫度項(xiàng)目水泥強(qiáng)度等級(jí)拌合水(C) 骨料(C) 1強(qiáng)度等級(jí)小于52.5MPa普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥 80602強(qiáng)度等級(jí)等于和大于52.5MPa普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥 6040（2）混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆筑 混凝土的攪拌

10、 混凝土的攪拌應(yīng)在搭設(shè)的暖棚內(nèi)進(jìn)行，應(yīng)優(yōu)先采用大容量的攪拌機(jī)，以減少混凝土的熱量損失。n混凝土的運(yùn)輸 混凝土的運(yùn)輸時(shí)間和距離應(yīng)保證混凝土不離析，不喪失塑性，盡量減少混凝土在運(yùn)輸過程中的熱量損失，縮短運(yùn)輸路線，減少裝卸和轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)；使用大容積的運(yùn)輸工具，并經(jīng)常清理，保持干凈；運(yùn)輸?shù)娜萜魉闹鼙仨毤颖靥缀捅厣w，盡量縮短裝卸操作時(shí)間?；炷炼谑┕さ墓に囈蠡炷炼谑┕さ墓に囈髇混凝土的澆筑n混凝土澆筑前，要對(duì)各項(xiàng)保溫措施進(jìn)行一次全面檢查；n制定澆筑方案時(shí)，應(yīng)考慮集中澆筑，避免分散澆筑； 開始澆筑混凝土?xí)r，要做好測溫工作，從原材料加熱直至拆除保溫材料為止。蓄熱保溫法 蓄熱保溫法：將混凝土的原材料

11、(水、砂、石)預(yù)先加熱，經(jīng)過攪拌、運(yùn)輸、澆筑成型后的混凝土仍能保持一定的正溫度，以適當(dāng)材料覆蓋保溫，防止熱量散失過快，充分利用水泥的水化熱，使混凝土在正溫度條件下增長強(qiáng)度。綜合蓄熱法 綜合蓄熱法：在蓄熱保溫法基礎(chǔ)上，在配制混凝土?xí)r采用快硬早強(qiáng)水 泥， 或摻用早強(qiáng)外加劑；在養(yǎng)護(hù)混凝土?xí)r采用早期短時(shí)加熱，或采用 棚罩加強(qiáng)圍護(hù)保溫，以延長正溫養(yǎng)護(hù)期，加快混凝土強(qiáng)度的增長。 綜合蓄熱法可分為低蓄熱養(yǎng)護(hù)和高蓄熱養(yǎng)護(hù)兩種方式。 蓄熱法n低蓄熱養(yǎng)護(hù)：主要以使用早強(qiáng)水泥或摻低溫早強(qiáng)劑、防凍劑為主，使混凝土緩慢冷卻至冰點(diǎn)前達(dá)到允許受凍臨界前強(qiáng)度。n高蓄熱養(yǎng)護(hù);除摻用外加劑外，還以采用短時(shí)加熱為主，使混凝土在養(yǎng)護(hù)

12、期內(nèi)達(dá)到要求的受荷強(qiáng)度。（2）負(fù)溫混凝土 負(fù)溫混凝土：采用復(fù)合型外加劑配制的混凝土。先對(duì)原材料進(jìn)行加熱 負(fù)溫防凍復(fù)合外加劑 一般由防凍劑、早強(qiáng)劑、減水劑、引氣劑和阻銹劑等復(fù)合而成，其成分組合有三種情況： A. 防凍組分+早強(qiáng)組分+減水組分 B. 防凍組分+早強(qiáng)組分+引氣組分+減水組分 C. 防凍組分+早強(qiáng)組分+減水組分+引氣組分+阻銹 組分負(fù)溫混凝土選擇負(fù)溫抗凍劑方案的具體要求是：A. 外加劑對(duì)鋼筋無銹蝕作用；B. 對(duì)混凝土銹蝕無影響；C. 早期強(qiáng)度高，后期強(qiáng)度無損失。 混凝土外加劑混凝土冬季施工常用的外加劑有：n早強(qiáng)劑：能加速水泥硬化速度，提高早期強(qiáng)度，且對(duì)后期強(qiáng)度無顯著影響。n防凍劑：在一

13、定負(fù)溫條件下，能顯著降低混凝土中液相的冰點(diǎn)，使其游離態(tài)的水不凍結(jié)，保證混凝土不遭受凍害；在一定時(shí)間內(nèi)，使混凝土獲得預(yù)期強(qiáng)度的外加劑稱為防凍劑。 混凝土外加劑n減水劑: 在不影響混凝土和易性條件下，具有減水增強(qiáng)特性的外加劑?？梢越档陀盟浚瑴p小水灰比。n引氣劑: 經(jīng)攪拌能引入大量分布均勻的微小氣泡，改善混凝土的和易性；在混凝土硬化后，仍能保持微小氣泡，改善混凝土的和易性、抗凍性和耐久性。n阻銹劑: 可以減緩或阻止混凝土中鋼筋及金屬預(yù)埋件銹蝕作用的外加劑。 負(fù)溫混凝土施工A. 宜優(yōu)選水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5MPa的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，不宜采用火山灰水泥，禁止使用高鋁水泥。B. 防凍復(fù)合劑

14、的摻量應(yīng)根據(jù)混凝土的使用溫度而定(指摻防凍劑混凝土施工現(xiàn)場57d內(nèi)的最低溫度)，其摻量按表表9.29.2中中規(guī)定。規(guī)定溫度(C) 常用摻量(%)備 注-5-10-15-204710151、復(fù)合防凍劑摻量包括各組分量之和；2、CaCl2 、NaCl單獨(dú)使用時(shí)，可用在-5C以上；3、NaNO2可用在-10C以上；4、硝酸鹽可用在-10C以上；5、早強(qiáng)劑、減水劑、引氣劑均計(jì)算在防凍劑中。表表9.2 9.2 防凍劑的常用摻量防凍劑的常用摻量注：規(guī)定溫度是指摻防凍劑混凝土內(nèi)部的最低溫度。注：規(guī)定溫度是指摻防凍劑混凝土內(nèi)部的最低溫度。 nC. 防凍劑應(yīng)配制成規(guī)定濃度溶液使用，配制時(shí)應(yīng)注意：氯化鈣、硝酸鈣、

15、亞硝酸鈣等溶液不可與硫酸溶液混合；減水劑和引氣劑不可與氯化鈣混合。nD. 在鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土工程中，應(yīng)摻用無氯鹽的防凍復(fù)合外加劑。nE. 必須設(shè)專人配制、保管防凍復(fù)合劑，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定摻量，攪拌比正常時(shí)間延長50%，混凝土出機(jī)的溫度不應(yīng)低于7C。nF. 混凝土入模溫度應(yīng)控制在5C以上，澆筑與振搗要銜接緊密，連續(xù)作業(yè)。（1）蒸汽加熱養(yǎng)護(hù)法蒸汽加熱養(yǎng)護(hù)：利用低壓(小于0.07MPa)飽和蒸汽對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件均勻加熱，在適當(dāng)溫度和濕度條件下，以促進(jìn)水化作用，使混凝土加快凝結(jié)硬化，可以在較短養(yǎng)護(hù)時(shí)間內(nèi)，獲得較高強(qiáng)度或達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度。9.2.4.49.2.4.4混凝土人工加熱養(yǎng)護(hù)混凝土人工加熱

16、養(yǎng)護(hù)混凝土人工加熱養(yǎng)護(hù)混凝土人工加熱養(yǎng)護(hù) 內(nèi)熱法在構(gòu)件內(nèi)部預(yù)留孔道，讓蒸汽通入孔道加熱養(yǎng)護(hù)混凝土；加熱時(shí)，混凝土溫度宜控制在3060C范圍內(nèi)。 蒸汽室法利用坑槽或砌筑的蒸汽室通入蒸汽加熱混凝土。 蒸汽套法構(gòu)件模板外再加一層密封套模，在模板與套模之間留有150mm的孔隙，從下部通入蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土，套內(nèi)溫度可達(dá)3040C。采用蒸汽加熱養(yǎng)護(hù)法應(yīng)注意的問題： 采用蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，普通硅酸鹽水泥混凝土養(yǎng)護(hù)的最高溫度不宜超過80C，礦渣硅酸鹽水泥混凝土可達(dá)到9095C。 制訂合理的蒸汽制度，包括預(yù)養(yǎng)、升溫、恒溫、降溫等幾個(gè)階段?；炷恋纳郎?、降溫速度不得超過表表9.39.3規(guī)定。加熱養(yǎng)護(hù)混凝土的升降溫速度加熱

17、養(yǎng)護(hù)混凝土的升降溫速度項(xiàng)次表面系數(shù)升溫速度（C/h）降溫速度（C/h）12661510105采用蒸汽加熱養(yǎng)護(hù)法應(yīng)注意的問題： 蒸汽應(yīng)采用低壓(不大于0.07MPa)飽和蒸汽，加熱時(shí)應(yīng)使混凝土構(gòu)件 受熱均勻，并注意排除冷卻水和防止結(jié)冰。 拆模必須待混凝土冷卻到+5C以后進(jìn)行。如果混凝土與外界溫度相差大于20C時(shí)，拆模后的混凝土表面應(yīng)用保溫材料覆蓋，使混凝土表面冷卻緩慢進(jìn)行。 蒸汽加熱法的熱工計(jì)算包括確定升溫、恒溫、降溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間和計(jì)算蒸汽用量。電熱法：在混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部或外表設(shè)置電極，通以低電壓電流，由于混凝土的電阻作用，使電能變?yōu)闊崮芗訜狃B(yǎng)護(hù)混凝土。 電熱方法可分為內(nèi)部加熱和表面加熱兩種形式。 表面電熱器加熱法是利用板形電熱器貼在模板內(nèi)側(cè)，通電后加熱混凝土表面達(dá)到養(yǎng)護(hù)的目的。 電磁感應(yīng)加熱法是以交流電通過纏繞在結(jié)構(gòu)模板表面上的連續(xù)感應(yīng)線圈，在鋼模板和鋼筋中產(chǎn)生渦流電流，并傳至混凝土中。（2）電熱法（2）電熱法電熱法施工應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：電熱法施工宜選用強(qiáng)度等級(jí)不大于42.5MPa的普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥及火山灰硅酸鹽水泥