大體積溷凝土制備技術(shù)與應(yīng)用課件

大體積混凝土的制備技術(shù)與應(yīng)用2012

年5

月

技術(shù)講座綱要一、概述二、大體積混凝土的裂縫與控制三、大體積混凝土的裂縫控制計算四、大體積混凝土的施工五、案例：天津117超大體積底板混凝土澆筑一、概述：什么是大體積混凝土？

GB50496-2009《大體積混凝土施工規(guī)范》

大體積混凝土：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸不小于1m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。

概述：大體積混凝土的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)尺寸厚、體形龐大、鋼筋密集、混凝土數(shù)量多、工程條件復(fù)雜、施工技術(shù)要求高。高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)物及大型設(shè)備基礎(chǔ)中廣泛采用，建筑工程常出現(xiàn)在地下室底板（特別是電梯井筒部位）、樁頂承臺梁、轉(zhuǎn)換梁或板、內(nèi)筒外框架超高層的大截柱等。裂縫由外荷載引起的可能性較小，由膠凝材料水化釋放的水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮產(chǎn)生的可能性較大。二、大體積混凝土的裂縫與控制裂縫種類按裂縫寬度分為微觀裂縫和宏觀裂縫。

微觀裂縫——肉眼不可見，寬度一般在0.05mm以下。

1、沿著集料周圍、集料與水泥石粘結(jié)面上的粘著裂縫；2、分布于集料之間水泥漿中的水泥石裂縫；3、集料本身的裂縫。微觀裂縫分布不規(guī)則、不貫通，以骨料與水泥石粘接面的粘著裂縫和水泥石裂縫較為多見。微觀裂縫對防水、防腐、承重等都不會引起危害，所以具有微觀裂縫的結(jié)構(gòu)可視為無裂縫結(jié)構(gòu)。

宏觀裂縫——寬度大于0.05mm、肉眼可見的裂縫，是微觀裂縫擴(kuò)展的結(jié)果。結(jié)構(gòu)設(shè)計中不允許出現(xiàn)裂縫，是指寬度不大于0.05mm的初始裂縫。膠凝材料水化熱造成的溫度變化和收縮作用會導(dǎo)致大體積混凝土中產(chǎn)生表面裂縫、深層裂縫和貫通裂縫三類宏觀裂縫。表面裂縫深層裂縫貫通裂縫混凝土表面和內(nèi)部散熱條件不同，溫度外低內(nèi)高形成溫度梯度，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)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時便產(chǎn)生表面裂縫?；A(chǔ)約束范圍內(nèi)的混凝土處在大面積拉應(yīng)力狀態(tài)，在這類區(qū)域若產(chǎn)生了表面裂縫，則極可能發(fā)展成為深層裂縫，甚至發(fā)展成貫穿性裂縫?；炷两禍?，加之混凝土失水引起體積收縮變形，在地基和其他結(jié)構(gòu)邊界條件約束下產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)超過混凝土抗拉強(qiáng)度時產(chǎn)生貫通整個截面的裂縫。大體積混凝土變形應(yīng)力裂縫主要產(chǎn)生原因大體積混凝土變形應(yīng)力裂縫主要產(chǎn)生原因：

膠凝材料水化熱約束條件外界氣溫變化混凝土的收縮變形

1、水化熱大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失，使內(nèi)部溫度升高，而表面散熱條件好，溫度低，當(dāng)內(nèi)表溫差過大時，就會產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)抗拉強(qiáng)度不足以抵抗該溫度應(yīng)力時，便開始產(chǎn)生溫度裂縫；混凝土內(nèi)部的最高溫度，大多發(fā)生在澆筑后的3~5d時。2、約束條件

結(jié)構(gòu)在變形時，由于與邊界的接觸或與其他結(jié)構(gòu)物的連接，會受到一定的約束而阻礙變形。對于基礎(chǔ)大體積鋼筋混凝土，它與地基澆筑在一起。當(dāng)早期溫度上升時產(chǎn)生的膨脹變形受到下部地基的約束時形成壓應(yīng)力。但當(dāng)溫度下降時，因收縮產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，若拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，混凝土就會出現(xiàn)垂直裂縫。

——混凝土收縮時的相對變形；——混凝土的溫度變化量；

——混凝土的線膨脹系數(shù)。3、外界氣溫變化

混凝土內(nèi)部溫度是由澆筑溫度、水化熱引起的絕熱溫升和混凝土的散熱溫度三者的疊加：外界溫度越高，混凝土的澆筑溫度也越高。外界溫度下降，尤其是驟降，如無表面保溫措施和內(nèi)部降溫措施，則因表面散熱加快大大增加混凝土表面與混凝土內(nèi)部的溫度梯度，產(chǎn)生溫差應(yīng)力，造成大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。控制大體積混凝土裂縫的主要技術(shù)措施對于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，為防止其產(chǎn)生溫度裂縫，除在施工前進(jìn)行溫度計算外，在施工過程中還應(yīng)采取系列的有效的技術(shù)措施。根據(jù)我國的大體積混凝土施工經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)著重從控制混凝土溫升、延緩混凝土降溫速率、減少混凝土收縮變形、提高混凝土極限抗拉應(yīng)力值、改善混凝土約束條件、完善構(gòu)造設(shè)計和加強(qiáng)施工過程中的溫度監(jiān)測等方面采取技術(shù)措施。控制大體積混凝土裂縫的主要技術(shù)措施大體積混凝土裂縫的控制可采取多種措施組合實(shí)施，常用的防止裂縫的措施主要有：

1）采用中、低熱水泥品種；

2）滿足強(qiáng)度和其它性能要求的前提下，采用措施降低水泥用量；

3）摻加適宜的外加劑和摻合料；

4）選擇適宜的骨料；

5）骨料降溫、加冰等控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度；

6）預(yù)埋水管、通水冷卻，降低混凝土內(nèi)部溫升；

7）采取表面保護(hù)、保溫隔熱措施，降低內(nèi)外溫差；

8）對混凝土結(jié)構(gòu)合理進(jìn)行分縫分塊；

9）采取防止大體積混凝土裂縫的結(jié)構(gòu)措施等。1、大體積混凝土原材料選擇與配合比設(shè)計

1）水泥：選用中、低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，水泥3d水化熱不宜大于240kJ/kg，7d水化熱不宜大于270kJ/kg；控制鋁酸三鈣含量不宜大于８%。

混凝土溫升的熱源主要是水泥的水化熱，對于大體積混凝土來說，因傳熱慢，水化熱會導(dǎo)致混凝土中心溫度不斷上升，使混凝土里表溫差加大，引起溫度裂縫，因此應(yīng)在滿足設(shè)計強(qiáng)度要求的前提下，盡可能減少水泥用量，以減少水泥的水化熱。

鋁酸三鈣水化熱高、影響外加劑的使用并影響施工性能、反應(yīng)產(chǎn)物疏松影響抗?jié)B性能，因此應(yīng)進(jìn)行控制。3）外加劑和礦物摻合料

①摻粉煤灰、礦粉和減水劑，以減少水泥用量。大體積混凝土中使用的粉煤灰和礦粉，應(yīng)符合各自材料標(biāo)準(zhǔn)，建議避免在大體積混凝土中使用磨細(xì)粉煤灰、游離氧化鈣含量高的礦物摻合料、流化床干法脫硫灰或沸騰爐渣、煤矸石等工業(yè)廢棄物來降低水泥用量，防止施工性能失控或出現(xiàn)塑性裂縫風(fēng)險。大體積混凝土選用減水劑應(yīng)關(guān)注混凝土泌水性能和施工性能。②摻緩凝劑，以便于減緩混凝土的澆筑速度和澆筑強(qiáng)度，以利散熱。③摻微膨脹劑或膨脹水泥，補(bǔ)償收縮，減少溫度與收縮裂縫的出現(xiàn)。4）配合比設(shè)計符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)范》；可根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際荷載情況，對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行復(fù)核，取得設(shè)計、監(jiān)理和質(zhì)檢部門的認(rèn)可后，充分利用混凝土后期強(qiáng)度如60d或90d齡期替代f28作為混凝土設(shè)計強(qiáng)度和驗(yàn)收指標(biāo)，并作為配合比設(shè)計依據(jù)，以減少水泥用量，減少水化放熱，為大體積混凝土的溫度裂縫控制提供保障；配制的混凝土拌合物，到澆筑工作面的坍落度不宜大于160mm（規(guī)范和條文解釋不一致，主要從密實(shí)性和泌水性考慮）；如采用泵送工藝，尚應(yīng)根據(jù)泵送管路的布置和泵送設(shè)備的選型、外加劑種類的選擇、生產(chǎn)到入泵輸送間隔時間、混凝土坍落度經(jīng)時變化情況、環(huán)境條件等確定混凝土施工性能的配制目標(biāo)。

應(yīng)按照規(guī)范要求適度使用粉煤灰和礦粉，二者分別不應(yīng)超過40%和50%，防止抗拉強(qiáng)度過低，出現(xiàn)開裂；為滿足規(guī)范要求的拌合用水量175kg/m3，應(yīng)采用相容性好的高效、高性能減水劑，降低膠凝材料用量，從而降低水化熱，必要時，可采用引氣劑、聚羧酸類減水劑。3、控制混凝土出機(jī)溫度和澆筑溫度

1）控制混凝土出機(jī)溫度

入攪拌機(jī)拌合混凝土的水泥溫度不應(yīng)大于60℃；

堆料場搭設(shè)簡易的遮陽裝置;水冷、風(fēng)冷骨料;采用冷水、井水或冰水拌合。

2）控制混凝土的澆筑溫度

美國ACI：澆筑溫度不超過32℃；日本土木學(xué)會施工規(guī)程：澆筑溫度不超過30℃；日本建筑學(xué)會鋼筋混凝土施工規(guī)程：澆筑溫度不超過35℃；

GB50496-2009大體積混凝土施工規(guī)范：入模溫度宜控制在30℃以下。

4．加強(qiáng)施工中的溫度控制

1）加強(qiáng)測溫和溫度監(jiān)測與管理。隨時控制混凝土內(nèi)的溫度變化，混凝土澆筑體的里表溫差控制在25℃以內(nèi)，基面溫差和基底面溫差控制在20℃以內(nèi)，及時調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施，以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。

2）采取長時間的養(yǎng)護(hù)、適當(dāng)延遲拆模時間。延緩降溫時間和速度，充分發(fā)揮混凝土的應(yīng)力松弛效應(yīng)，澆筑體表面與環(huán)境最大溫差在20℃以內(nèi)方可拆模。

3）水管冷卻。一般控制混凝土溫度和水管冷卻水溫度差在20~25℃，可控制砼降溫速率不大于1℃/d，最大不宜超過２℃/d。

5．改善約束條件

1）設(shè)置永久性伸縮縫。將超長的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分成若干段，減少約束體與被約束體之間的相互制約，以期釋放大部分變形，減小約束應(yīng)力。

2）設(shè)置后澆帶和施工縫。合理設(shè)置水平或垂直施工縫，或在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置施工后澆帶，以削減溫度收縮應(yīng)力。同時也有利于散熱，降低混凝土的內(nèi)部溫度。后澆帶間距一般為20一30m，帶寬1.0m左右，混凝土澆筑30—40d后用混凝土封閉。

3）設(shè)置滑動墊層。如在巖石地基的混凝土墊層上，先鋪一層低強(qiáng)度水泥砂漿，或一氈二油或一氈一油，以降低新舊混凝土之間的約束力。對于模板、樁基和已有混凝土等外部約束時，可設(shè)置聚苯板等緩沖層，改善對混凝土塊體的約束條件。三、大體積混凝土的裂縫控制計算大體積混凝土制備技術(shù)與應(yīng)用課件2.ppt四、大體積混凝土施工1、大體積混凝土施工組織設(shè)計編制示例：廣州東塔底板大體積混凝土施工專項方案2、施工組織部署1）確定分層分塊的尺寸及層間、塊間的結(jié)合措施;

2）確定混凝土攪拌、運(yùn)輸和澆筑方法及混凝土小時澆筑數(shù)量，確定攪拌機(jī)、罐車、泵送設(shè)備和振搗器的數(shù)量，并據(jù)此擬定澆筑方案，進(jìn)行勞動組織與施工設(shè)備組織；3）確定原材料及混凝土配合比方案；

4）制定混凝土的供應(yīng)方案；

5）熱工計算確定混凝土入模溫度及對材料加熱或降溫的措施；6）制定保溫養(yǎng)護(hù)方案和測溫方案；7）制定工程質(zhì)量保證、安全文明保證措施；

8)制定應(yīng)急措施。3、混凝土澆筑1）繪制混凝土澆筑施工平面布置圖。布置泵送設(shè)備及泵管。E:\照片影像\天津117大廈\照片選\IMG_1785.JPG按照澆筑方案和設(shè)備投入方案，結(jié)合澆筑工況分析進(jìn)行輸送泵和泵管的布置，并制定設(shè)備應(yīng)急措施。2）確定澆筑方法。優(yōu)先采用整體分層連續(xù)澆筑法或推移式連續(xù)澆筑法。因整體性強(qiáng)，是目前大體積混凝土施工中普遍采用的方法。（凝結(jié)時間要求）如較多大體量底板混凝土普遍采用的“斜向分層，薄層澆筑，循序退澆，一次到底”的一次性連續(xù)澆筑法，已有很多成功的范例。水平分層間隙法。變形縫、后澆帶、跳倉法。

3)暑期和冬期施工。

暑期高溫天氣澆筑混凝土，應(yīng)采取有效措施控制混凝土出機(jī)溫度和入模溫度，如在拌合水中摻入冰屑、對集料進(jìn)行遮陽或風(fēng)冷冷卻、在攪拌筒和輸送管道上采取遮陽措施或經(jīng)常噴灑冷水等；盡量避開高溫時段澆筑大體積混凝土，混凝土入模溫度不宜超過30℃。冬期澆筑混凝土?xí)r，宜采用熱水拌和、加熱骨料等提高原材料溫度的措施，攪拌筒和輸送管道采取保溫措施，混凝土入模溫度不宜低于5℃。澆筑完成，不管是暑期或冬期及其它任何天氣，均應(yīng)及時進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。4、混凝土振搗

1）采用振搗棒振搗，要做到“快插慢拔”。分層連續(xù)澆筑時，振搗棒應(yīng)插入下層50mm，以消除兩層間的接縫。每點(diǎn)振搗時間應(yīng)視混凝土表面呈水平不再顯著下沉、不再出現(xiàn)氣泡、表面泛出灰漿為宜。

2）振動界限以前對混凝土進(jìn)行二次振搗，排除混凝土因泌水在粗集料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，增加強(qiáng)凝土密實(shí)度，減少內(nèi)部微裂縫，使混凝土的抗壓強(qiáng)度提高，從而提高抗裂性。3）泌水處理

大流動性混凝土在澆筑和振搗過程中，有游離水析出并順混凝土坡面流至坑底，在基坑邊設(shè)置集水坑或人為形成“水潭”，水分集中后用潛水泵排出。當(dāng)表面泌水消去后，用木抹抹壓，減少混凝土沉陷時出現(xiàn)沿鋼筋的表面順筋裂紋。4）表面處理由于泵送混凝土經(jīng)振搗后表面水泥漿層厚，澆筑后在初凝前和終凝前應(yīng)進(jìn)行二次或多次表面抹壓，減少塑性收縮變形、控制表面龜裂、閉合收水裂縫。5）模板變形處理模板因承受混凝土的側(cè)壓力及振搗混凝土的振動力，產(chǎn)生過大變形，應(yīng)根據(jù)實(shí)際受力情況，對模板、立柱、拉桿以及支撐系統(tǒng)的所有構(gòu)件，進(jìn)行設(shè)計計算，并取足夠的安全儲備。應(yīng)優(yōu)先使用鋼模板，如使用木模板，應(yīng)在澆筑混凝土前應(yīng)充分濕潤。5、混凝土養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)方法——保溫養(yǎng)護(hù)通過養(yǎng)護(hù)可控制大體積混凝土的內(nèi)外溫差，一般可歸為降溫法和保溫法兩大類。

降溫法是在混凝土澆筑完成后，在預(yù)埋的水管中通過循環(huán)的冷卻水，降低混凝土內(nèi)部最高溫度，借以減少混凝土內(nèi)外的溫差。由于容易因管理原因?qū)е虏痪鶆蚶鋮s降溫，使大體積混凝土產(chǎn)生貫穿性裂縫，房建工程較少采用。

保溫法是在混凝土澆筑成型后，使用保溫材料（塑料薄膜、麻袋、阻燃保溫被、草袋、草簾、鋸末、爐渣、土工布等)覆蓋混凝土和模板，必要時搭設(shè)擋風(fēng)保溫棚或遮陽降溫棚，減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，減小溫度梯度。

蓄水法（可視為保溫法）水浴法（可視為降溫法）養(yǎng)護(hù)方法——保濕養(yǎng)護(hù)大體積混凝土除了采用溫控的養(yǎng)護(hù)方法外，還應(yīng)進(jìn)行混凝土的保濕養(yǎng)護(hù)。在混凝土澆筑成型后初凝前，噴霧、灑水、水管噴水養(yǎng)護(hù)，使剛澆筑不久的混凝土在適宜的潮濕條件下，防止表面脫水產(chǎn)生干縮裂縫，同時可使水泥水化順利進(jìn)行，提高混凝土的極限抗拉強(qiáng)度。冬季寒冷天氣，為防止結(jié)冰，大體積混凝土養(yǎng)護(hù)通常直接采用保溫法養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時間大體積混凝土澆筑完畢初凝前，宜立即進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)。保濕養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時間不得少于14d。適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)持續(xù)時間，延緩降溫速度，充分發(fā)揮混凝土的應(yīng)力松弛效應(yīng)；保溫覆蓋層的拆除應(yīng)根據(jù)溫控監(jiān)測分層逐步進(jìn)行，當(dāng)表面與環(huán)境最大