大体积高性能混凝土

大体积高性能混凝土（精选12篇）

大体积高性能混凝土 篇1

摘要：本文以宜万铁路宜昌长江大桥主墩0#块混凝土施工控制为例, 通过现场在混凝土施工中预埋测温元件进行温度监控, 了解在大体积高性能混凝土施工控制中, 配合比的选用和水泥水化凝固过程中结构温度变化的情况以及采取的措施, 并对结果进行了研究和分析。

关键词：高性能混凝土,大体积,温度

1 工程简介

宜万铁路宜昌长江大桥, 其主跨采用结构为 (130+2*275+130) m纵横竖三向预应力混凝土连续刚构柔性拱结构, 其跨度和结构形式在同类桥梁中居世界第一。主梁顶面宽14.4米, 底宽9.2~12.727米, 斜腹板斜率5.5:1的单箱双室变截面箱梁结构, 三个主墩的0#块高14.5米, 每个0#块的混凝土方量有三千多方, 加上其它材料总共近万吨, 有"万吨0#块"之称, 施工时其质量控制难度较大。每个主墩的梁体有30个块段, 其中0#-7#块的混凝土都在250方以上, 根据混凝土的体积和结构尺寸, 前7个块段均为需要特殊施工工艺的大体积混凝土。所有主梁的混凝土都采用C60高性能混凝土。

2 混凝土配合比的设计

宜万铁路宜昌长江大桥的主梁的混凝土都采用C60高性能混凝土, 高性能混凝土配合比设计首先要保证其满足耐久性要求, 耐久性包括抗渗性、抗冻性、抗化学侵蚀性、抗碳化性和体积稳定性以及碱-集料反应等。还要保证其低收缩性、最大密实性和较小的徐变等性能。结合工地的实际情况, 在配合比设计时我们要同时满足以下几点:

2.1在保证质量的情况下使混凝土四天强度达到90%, 以便工程的块段施工的工期要求。

2.2由于泵送的高度高、距离远和钢筋布置结构复杂, 要求混凝土有特别好的工作性和可泵性, 工作性是保证混凝土浇筑质量的关键, 还要求高性能混凝土拌合物具有高流动性 (坍落度应不小于200mm) 、自密性、坍落度损失小, 同时还应具有体积稳定性好、不离析、不泌水等特性。

2.3由于本工程施工时各个块段的体积较大, 要求混凝土具有低水化热、低水胶比和低用水量, 只有这样才能保证大体积混凝土不开裂, 尽量不采用内部预埋散热管, 保证混凝土的耐久性。

通过大量的室内实验, 我们要解决以上问题的主要技术途径是:采用P·O42.5水泥, 掺入活性矿物细掺料和聚羧酸高效减水剂。

水泥的确定:根据水泥的水化热、强度和工地的实际施工情况, 决定采用P·O42.5水泥。

活性矿物细掺料的确定:

通过大量的混凝土实验比对和对混凝土的胶凝材料微观分析, 宜万铁路宜昌长江大桥采用的是比表面积大于600m2/kg的超细矿物掺和料, 矿物掺和料是由性能好的一级粉煤灰和高炉矿渣按3:1的比例混合在加工磨细而成, 其主要指标见表1:

经过实验我们选择了在混凝土中掺入15%、20%、25%、30%的掺和料, 综合比较最终确定在混凝土中掺入20% (占胶凝材料) 的矿物掺和料用来改善混凝土的性能, 这样矿物细微颗粒均匀分散到水泥浆体中, 填充水泥石孔隙, 改善混凝土的孔结构, 达到最大密实度, 提高混凝土的抗渗性。同时矿物掺和料的掺入取代了部分水泥, 降低了混凝土初期水化热, 减少了温度裂缝。

高效减水剂的确定:

配合比确定初期, 我们采用的是萘系和氨基磺酸盐系减水剂, 用这两种外加剂混凝土的各项指标虽然能满足C60高性能混凝土的各项指标, 但是可泵性稍差, 混凝土粘度大, 4天强度不能达90%以上。经过讨论对比并试验我们采用了目前减水率达到40%以上的聚羧酸盐类外加剂, 采用这种外加剂能在水胶比0.28的情况下获得高流动性, 混凝土工作性能满足现场施工要求。

最终确定的配合比如表2:

其中编号为C166的为冬季使用, 编号为C161的为夏季使用。

配合比确定后, 我们对其进行了一系列的室内实验, 主要有胶凝材料混合后的颗粒分析, 混凝土耐久性的六大指标, 混凝土的干缩和徐变, 混凝土的水化热, 混凝土德强度增长等实验。结果证明我们的混凝土配合比完全满足高性能混凝土的各项要求, 在质量上特别是在收缩和徐变上比同类混凝土有很大的提高。

该配比为首次在铁路大跨度预应力梁上使用此种型号的减水剂和大量掺入矿物掺和料的工程。

根据使用的胶凝材料数量, 经水化热公式计算, 混凝土的绝对温升在55℃左右。综合考虑不需要再施工时内部布置散热管降温。

3 混凝土的施工控制

在工程中我们首先要施工11号墩的0#块, 混凝土量在3000方左右, 体积较大, 高度在14.5米, 底板厚在1.5米左右。由于高度大, 模板侧压力和底板压仓板的压力都特别大, 再加上混凝土方量较大, 施工中很难控制。施工日期在温度较高的2006年的7月底, 采用以上配合比, 在工程中取得了较好的效果。宜万铁路宜昌长江大桥的三个主墩施工中我们在采用了高性能混凝土的基础上, 掺入了较多缓凝保塑剂, 用于延长混凝土的放热速度和混凝土的升温峰值, 并做好混凝土的养护工作, 在箱内和顶面采用蓄水养护, 侧面和底部不间断撒水养护。同时预埋测温元件对混凝土不同的部位每隔2到4个小时进行监测, 总结大体积高性能混凝土的内部温度随着龄期的变化情况, 并根剧温度的变化采取措施。在监测中测得混凝土芯部温度最高达到90℃左右, 但是混凝土30厘米表层温度和环境温度之差均小于20℃, 在后期的检查中混凝土没有出现有害裂纹。下表是我们监测的11号墩0#块部分温度见表3:

在其它块段的施工中, 我们根据环境条件、施工情况和水泥的三天强度。灵活调整和使用配合比, 在前7个块段都预埋了测温线, 时时监控混凝土的温度, 为现场提供更好的服务。

4 大体积高强高性能混凝土施工总结

在过去普通的大体积混凝土施工中, 混凝土的温度高峰期多出现在第三天到第五天, 温度上升较快, 随着水泥水化的完成温度迅速下降, 易造成混凝土表面产生裂纹, 严重时影响混凝土的质量, 通常要采取内部降温或外部保温措施来保证混凝土的质量。

从我们施工中可以看出, 采用掺加20%经过配制和加工的矿物掺和料的大体积高性能混凝土, 不仅在性能和强度满足质量和施工需要外, 而且对于大体积混凝土施工也较为有利, 其温度高峰期出现在混凝土施工完的第三天到第七天之间, 其峰值比较平缓, 有效地降低了混凝土的梯度温差, 减小了混凝土由于温差变化而产生的拉应力, 混凝土的表层30厘米内的温度与环境温度之差小于20℃, 从而预防了混凝土的开裂。从而避免了混凝土内部使用散热管降温, 不仅使结构的安全得到保证, 而且也取得了很好的经济效益。

参考文献

[1]李保华.大体积混凝土温度监测与裂缝控制[D].辽宁工程技术大学, 2006.

[2]宋锟.筏板基础大体积混凝土温度裂缝控制研究[D], 辽宁工程技术大学, 2005.

大体积高性能混凝土 篇2

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地矿所友谊路住宅楼 C35、P6大体积混凝土测温报告

一、工程概况

地矿所友谊路住宅楼由西安地质矿产研究所集资兴建，西安建筑科技大学建筑设计研究院设计，中天建设集团西安公司承建，西安普迈监理有限公司监理，商品混凝土由西安秦岭混凝土责任有限公司提供，自2002年6月25日16：30时开始浇筑，到6月28日11：00时浇筑结束，浇筑混凝土方量2300余方。该基础筏板为上下两层Ф25@100配筋，筏板形状尺寸为71.5*20.1米，厚度1.5米（电梯井部位厚度达到2.95米）；施工方案采用一次性连续浇筑。为了防止基础筏板中心温度与表层温度相差太大，产生有害裂缝，决定采用现场测温方式以监控混凝土内外温度变化，为混凝土施工及后期保温养护提供信息指导。

二、测温工具

温度计

三、测温点布置（详见附图）

四、主要控温措施

1、精选原材料，优化混凝土配合比，既考虑降低混凝土的绝热温升，也要注意提高混凝土的抗裂能力。

1采用级配良好，洁净的泾河1—3CM卵石，含泥量应小于1.0% ○2采用郭杜中砂，含泥量应小于2.0% ○

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3采用水化热较低的普通42.5R水泥 ○4掺用占水泥用量32%的优质Ⅱ级粉煤灰 ○5掺用sty-AⅡ型混凝土泵送剂和AEA-3膨胀剂，以减少水灰比○和收缩

6C35P6混凝土配合比为：秦岭42.5R水泥310 kg、粉煤灰100 ○kg、AEA-3 35 kg、sty-AⅡ13kg,中砂690kg,1~3cm卵石1100kg，水175kg。

2．加强保温保湿养护，严格控制混凝土内外温差。

大体积混凝土保温养护的目的，其一是减小混凝土表面的热量和水分损失，降低温度梯度，防止出现表面裂缝；其二是延长混凝土散热时间，使混凝土强度得以充分发展，应力松弛得以充分进行，以控制温度应力小于其抗拉强度，杜绝贯穿裂缝的产生。

本工程采取的主要保温保湿养护措施有：

①混凝土浇筑并抹压后覆盖一层塑料布和2~3层毛毯，毛毯应互相搭接20cm，以充分保温保湿。另外在覆盖不严的部位，如剪力墙、柱子根部24小时派专人用40~50ºC的温水浇水保湿。

②外墙插筋、剪力墙、柱子里面等处用毛毯填塞。③严格控制降温速率≤2 ~4ºC/d。

④延长拆模时间。

五、测温情况

混凝土测温工作及混凝土温度变化过程主要分为后浇带以东（8、9、10、11、12点）的升温、降温两个阶段，后浇带以西（7、6、5、中天建设集团西安公司

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后浇带以西部分，从27日3：00开始浇筑，由于当时下雨气温下降，入模时的温度为26ºC，这一阶段混凝土温升较慢，绝对温升较前期低。3#、5#点平均升温速率0.8ºC/小时，1#、2#、4#、6#、7#点平均升温速率为0.6ºC/小时，此部分最高温度出现在3#、5#点74.2ºC。

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这两个阶段测温工作的特点在于监控混凝土入模温度和混凝土内外温差，掌握温度变化信息，指导混凝土保温覆盖工作，对全场混凝土测温点进行全天24小时监控，每两小时巡测记录一次，并随时报告温度变化情况，对混凝土进行精确的覆盖保温。6月27、28根据实际温差情况，当时由于下雨气温下降增加一层毛毯保温，电梯井部位增加二层塑料布和二层毛毯。

3.6月27~7月7日

后浇带以东部分混凝土开始降温，8#、9#点从温峰时的78ºC下降到48ºC，平均降温速率3ºC/天，12#、11#、10#点平均降温速率为3.2ºC/天。这一阶段除6月27日上午下雨气温较低外，大部分天气以晴为主，日平均气温27ºC左右，为混凝土保温工作提供了较为有利的条件，整个降温阶段较为平稳，没有出现大的温度突变。

3.6月30~7月7日

后浇带以西部分混凝土开始降温，3#、5#点从降温时的74.2ºC到44ºC，平均降温速率3.7ºC/天。1#、2#、4#、6#、7#点平均降温速率为2.5ºC/天。

降温阶段测温工作重点在于控制降温速率，同时密切注意全场混凝土保养情况，避免混凝土因失水造成干缩开裂，则安排专人进行洒水养护，以确保混凝土始终处于湿养状态，同时检查硬化后混凝土表面养护情况。

以8#点混凝土温度发展情况绘制温度曲线图。

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六.测温结论

本工程采用了多项温控技术包括优选混凝土配合比、掺入粉煤灰、外部以塑料布复合毛毯覆盖保温等。由于测温点布置均匀合理，监控及时，特别在整个温控过程中，得到甲方、监理通力协作，在混凝土升温阶段和降温阶段分别严格控制了保温和保湿两个关键环节，从而使2300余方C35混凝土温度平稳过渡，全场混凝土未发现有害裂缝，温控符合本工程大体积混凝土施工方案，降温速率正常，混凝土质量好，为上部高层结构奠定了一个坚实安全的基础。

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浅析大体积混凝土施工 篇3

关键词：大体积；混凝土；施工

1.引言

目前大体积混凝土还没有确切的定义词。日本建筑学会标准（jass5）规定：“结构断面最小厚度80厘米以上，同时水化热引起的温度差和混凝土内外温度将超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。美国混凝土协会（ACI）规定：“任何现场浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须采取措施来解决由水化热引起的体积变形问题，以最大限度地减少开裂”。

近年来，由于高层建筑的发展，基础采用箱形基础和筏板基础大体积混凝土。

2.大体积混凝土的特性

大体积混凝土具有以下特点：

（1）高强度混凝土设计，单方水泥用量较多，大体积混凝土水化热引起的温度比普通混凝土大得多；

（2）在结构内的截面配筋比较多，较高完整性；

（3）基础结构是埋在地下，虽然受环境温度变化的影响较小，但需要高抗渗性。

因此，温度对混凝土裂缝控制引起的应变差异，提高混凝土的抗渗性，抗开裂和抗侵蚀性能是大体积混凝土施工的一个关键问题。

大体积混凝土的温度控制，目前国内尚无正式规定，在过去提出了应该在20摄氏度的温度差控制中，近年来在南方一些地区的控制在25 °C内，从国内的施工实践来看：混凝土的温升和温差与表面系数有关，单面散热的结构断面最小厚度在75㎝以上，双面散热在100㎝以上，双边的冷却混凝土水化热的内部结构将造成超过25摄氏度的温度差异，根据大体积混凝土施工。

80年代以来，在全国一些大城市相继建造了一批高层建筑和高耸构筑物。这些建筑物的基础，都采用了大体积混凝土，通过这些工程的实践，促进了大体积混凝土施工技术的发展。

80年代以来，在全国主要城市建立了很多高层建筑。这些建筑物的基础都采用了大体积混凝土，通过这些项目的实施，促进了大体积混凝土施工技术。

对大体积混凝土工程的研究，取得不少成就，主要是：

（1）在设计上，为改善大体积混凝土的内外约束条件以及结构薄弱环节的补强，提出了行之有效的措施。

（2）在施工技术上，从选料，配合比设计、施工方法，施工季节的选定和测温养護等，采取一些综合性的措施，有效地克服了大体积混凝土的裂缝。

（3）在施工组织管理上，为了解决大体积混凝土一次浇筑量大的问题，在精心组织、协调指挥。

3.大体积混凝土的施工

3.1材料要求

3.1.1水泥

（1）在满足强度和耐久性等要求的前提下，宜选用低热或中热的矿渣水泥、火山灰水泥（发热量270～290kJ/kg）、严禁使用安定性不合格的水泥。

（2）由于大体积混凝土工程量大，水泥用量多，水泥供应难以做到按施工要求的品种标号一次进场，因此要加强水泥进场的检验和试配工作。

3.1.2骨料

（1）粗骨料。碎石和卵石均可，并采取连续级配或合理的掺配比例。其最大粒径不得大于钢筋最小间距的3/4。当采用泵送混凝土时，为了提高混凝土的可泵性和控制增加水泥用量，可参照表5-7-13选用。骨料中不得含有有机杂质，其含泥量应<=1%

（2）细骨料。宜选用粗砂或中砂，含泥量应≤3%。当采用泵送混凝土时，其细度模数以2.6～2.8为宜。控制细砂以0.3㎜筛孔的通过率为15～30%；0.15㎜筛孔的通过率为5～10%。

（3）粉煤灰。为了减少水泥用量，可掺入水泥用量10%的粉煤灰取代水泥。粉煤灰应符合《技术条件103—56》的要求，其烧失量应<15%，SO3应<3%，SIO2应>40%，并应对水泥无不良反应。

（4）外加剂。为了满足和易性和减缓水泥早期水化热发热量的要求，宜在混凝土中掺入适量的缓凝型减水剂。

3.2配合比设计

3.2.1基本要求

（1）设计配合比时尽量利用混凝土60天或90天的后期强度，以满足减少水泥用量的要求。但必须征得设计单位的同意和满足施工荷载的要求。

（2）混凝土配合比，应根据使用的材料通过试配确定。一般要求水泥用量宜控制在260～300kg/m3。水灰比应≤0.6。砂率应控制在0.33～0.37（泵送时宜为0.4～0.45）。坍落度应根据配合比要求严加控制，当采用商品混凝土泵送时，坍落度的增加应通过调整砂率和掺用减水剂或高效减水剂解决，严禁在现场随意加水以增大坍落度，并应控制在10～14㎝为宜。

3.2.2设计步骤

按现行《混凝土结构工程施工及验收规范》执行。

3.3施工准备工作

在施工前的大体积混凝土准备工作，除了一般的混凝土施工前必须进行材料的制备，设备的准备，技术准备和现场准备，根据其结构的特殊性，做好配套材料和辅助设备的准备，如冰水箱（池），真空设备，水泵，温度测量设备等。特别是做施工方案的准备工作。主要内容及编制原则如下：

3.3.1编制的原则

（1）在保证结构整体性的原则下，采用分层分块浇筑时，尽量减少浇筑块在硬化过程中的内外约束，分层的时间间隔做到既有利于散热，又考虑到底层对上层的约束。

（2）控制内外温差，加强养护，防止产生贯通裂缝和其它有害裂缝。

3.3.2编制的主要内容

（1）根据减少约束的要求，确定分层分块的尺寸及层间、块间的结合措施。

（2）通过热工计算，确定混凝土入模温度以及对材料加热或降温的措施。

（3）确定混凝土搅拌，运输和浇筑的方案。

（4）制订混凝土的保温方案。

（5）明确对混凝土的测温方案。

（6）有关保证工程质量、方案。

3.4施工工艺

3.4.1大体积混凝土施工一般要在低温条件下进行，最高温度小于等于30摄氏度的温度为宜，应该认真分析和温度应力计算（包括收缩），以降低温度，减少温度应力和相应的措施。

3.4.2搅拌后的混凝土应被运到浇注位置，浇筑入模。在运送过程中，要防止混凝土离析现象，砂浆坍落度损失、改变，如离析现象的发生，必须进行人工二次拌合后方可入模。

3.4.3混凝土浇筑要点如下：

（1）大体积混凝土的浇筑，应根据整体连续浇筑的要求，结合结构尺寸的大小、钢筋疏密、混凝土供应条件等具体情况，选用以下三种方法：

①全面分层。即将整个结构浇筑层分为数层浇筑，当已浇筑的下层混凝土尚未凝结时，即开始浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇筑完成。這种方法适用于结构平面尺寸不太大的工程。一般长方形底板宜从短边开始，沿长边推进浇筑；亦可从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

②分段（块）分层。适用于厚度较薄而面积或长度较大的工程。施工时从底层一端开始浇筑混凝土，进行到一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其它各层。

③斜面分层：适用于结构的长度超过厚度三倍的工程，振捣工作应从浇筑层的底层开始，逐渐上移，以保证分层混凝土之间的施工质量。

（2）当基础底板厚度超过1.3m时，应采取分层浇筑。分层厚度宜为0.6～1.0m。对于大块底板，在平面上应分成若干块施工，以减少收缩和温度应力，有利于控制裂缝，一般分块最大尺寸宜为30m左右。

（3）分层浇筑时，上层钢筋的绑扎应在下层混凝土经一定养护其强度达到1.2N/㎜2，混凝土表面温度与混凝土浇筑后达到稳定时的室外温度之在25?C以下时进行。

（4）分层浇筑间隔的时间，应以混凝土表面温度降至大气平均温度为好，即水化热温峰值以后，一般为3～5天，因此间隔时间以大于5天为宜。

（5）暑期施工时，必须采取有效措施降低混凝土内部的实际温度。

①降低混凝土入模浇筑温度如拌和水中掺入冰块、使用冷却水作拌合用水、砂石采取遮阳措施和喷冷水降温等；

②骨料中掺入适量毛石；

③掺入适量的粉煤灰。

（6）为了防止混凝土发生离析，当混凝土的自由倾落高度超过2m时，应采用串筒，溜槽下落。串筒和漏斗的布置应根据浇筑面积、浇筑速度和铺平混凝土的能力确定，一般其间距不得大于3m。

（7）混凝土应采用机械振捣。振捣棒的操作，要做到“快插慢拔”，在振捣过程中，宜将振动棒上下略有抽动，以使一下振动均匀。每点振捣时间一般以20～30s为宜，但还应视混凝土表面呈水平不再显著下沉、不再出现气泡、表面泛出灰浆为准。

分层浇筑时，振捣棒应插入下层5㎝左右，以消除两层之间的接缝。

振捣时要防止振动模板，并应尽量避免碰撞钢筋、管道、预埋件等。每振捣完一段，应随即用铁锹摊平拍实。

（8）混凝土养护的时间和方法为：

①养护时间：为了保证新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件，防止在早期由于干缩而产生裂缝，大体积混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖和浇水。具体要求是：普通硅酸盐水泥拌制的混凝土不得少于14天；矿渣水泥，火山灰质水泥、大坝水泥、矿渣大坝水泥拌制的混凝土不得少于21天。

②养护方法：大体积混凝土养护方法，分降温法和保温法两种。降温法，即在混凝土浇筑成型后，用蓄水、洒水或喷水养护；保温法是在混凝土成型后，使用保温材料覆盖养护（如塑料薄膜、草袋等）及薄膜养生液养护，可视具体条件选用。

夏季施工时，砼一般可使用草袋覆盖、洒水、喷水养护或喷刷养生液养护。

冬期施工时，由于环境气温较低，一般可利用保温材料以提高浇筑的混凝土表面和四周温度，减少混凝土的内外温差。另外亦可使用薄膜养生液、塑料薄膜等封闭料，来封闭混凝土中多余拌合水，以实现混凝土的自养护。

（9）混凝土测温。为了掌握大体积混凝土的升温和降温的变化规律以及各种材料在各种条件下的湿度影响，需要对混凝土进行温度监测控制。

①测温点的布置 必须内有代表性和可比性。沿浇筑的高度，应布置在底部、中部和表面，垂直测点间距一般为500～800㎜；平面则应布置在边缘与中间，平面测点间距一般为2.5～5m。

②测温制度 在混凝土温度上升阶段每2～4h测一次，温度下降阶段每8h测一次，同时应测大气温度。

所有测温孔均应编号，进行混凝土内部不同深度和表面温度的测量。

4.施工中注意的几个问题

4.1泌水和浮浆问题

大体积混凝土施工中，由于混凝土分层浇筑，上部和下部结构之间的间隔时间（一般为1.5 ～ 3h，即凝结前控制），所以通过层混凝土层易产生水，混凝土泵送施工，特别严重的。解决的办法是，在侧模的结构设置在排水孔的底部，使多余的水从自然排放孔，或用槽形式设计的或人为的“池”，从特殊的柔性轴或隔膜泵泵排出多余的水。对墙壁和其他垂直结构，可以配合比和坍落度的解决方案。

4.2后浇缝的留置与处理

大体积混凝土施工中，合理的分缝分块，不仅可以减轻约束作用，缩小约束范围；同时也可利用浇筑块的层面进行散热，降低混凝土内部的温度。另外，尚可满足绑扎钢筋、预埋螺栓等工序的操作需要。但接缝的处理必须满足防止渗漏水的要求。

后浇缝的设置和处理如设计无规定时，其间距一般为20～30m，缝宽1m，可在后浇缝形成40d后封闭，冬期可适当延长。封闭前，应仔细凿毛，并将钢筋按设计要求连接好，再用比原设计砼强度提高一级补偿收缩混凝土（亦可在普通混凝土中掺入膨胀剂）将缝灌密实。

4.3模板工程

大体积混凝土施工时，模板承受着混凝土的侧压力及振捣混凝土的振动力，因此必须保证模板及其支撑体系的可靠性，防止模板产生过大的变形。

对于大体积混凝土的模板，不能完全套用一般常规方法进行配置，而应根据实际受力情况，对模板、立柱、拉杆以及支撑系统的所有构件，都要进行设计计算，争取足够的安全储备。

由于大体积混凝土对模板的刚度要求较高，在有条件时，宜优先使用钢模板。采用木模时，浇筑混凝土前应充分湿润，防止木模吸收混凝土表面水分后膨胀变形。

5.防止大体积混凝土裂缝的主要措施

（1）对混凝土配合比的合理选择，尝试用稳定性好、水化热低的水泥，并在满足设计强度要求下，尽量减少水泥用量，降低水泥水化热。从实际经验，在450kg/m3水泥剂量的控制可以防止裂缝。

（2）控制石子、砂子的含泥量不超过1%和3%。

（3）根据施工季节的不同，可分别采用降温法和保温法施工。夏季主要用降温法施工，即在搅拌混凝土时掺入冰水，一般温度可控制在5～10?C，在浇筑混凝土后采用冰水养护降温，但要注意水温和混凝土温度之差不超过20?C，或采用覆盖材料养护。冬季可以采用保温法施工，利用保温模板和保温材料防止冷空气侵袭，以达到减小混凝土内外温差的目的。

（4）采用分层分段法浇筑混凝土。分层振捣密实以使混凝土的水化热能尽快散失。还可采用二次振捣的方法，增加混凝土的密实度，提高抗裂能力，使上下两层混凝土在初凝前结良好。也可采用在下层混凝土面上预留沟槽，以加强上下层混凝土的连接。

（5）作好测温工作，控制混凝土的内部温度与表面温度，以及表面温度与环境温度之差不超过25?C。

（6）在混凝土中掺加少量磨细的粉煤灰和减水剂，以减少水泥用量。也可掺加缓凝剂，推迟水化热的峰值期。

（7）掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力。

（8）改善约束条件。根据工程特点，可以采取某些措施，降低外约束力。例如 在大体积混凝土下设置滑动的垫层，通常作法是在垫层混凝土上，先铺一层低强度水泥砂浆，以降低新旧混凝土之间的约束力。为了防止护坡桩对混凝土的约束力，还可在大体积混凝土四周与护坡桩之间砌筑隔离墙，既作为模板，又减小了大体积混凝土的外约束力。

（9）设置后浇缝。当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外约束力和温度应力，同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度。

（10）当分层浇筑时，为了保证每个浇筑层上下均有温度筋，可建议设计者将温度筋作适当调整。温度筋宜细密，一般用?8鋼筋，间距15㎝，双向布筋，这样可以增强抵抗温度应力的能力。上层钢筋的绑扎，应力争在浇筑下层混凝土后进行，这样便于混凝土的保温覆盖和保持钢筋的整洁。对于一次绑扎成形的钢筋网架，混凝土下料高度过大时，应采用溜槽或串筒下料，防止混凝土离析。

6.结束语

大体积混凝土结构裂缝的预防与控制是一个系统工程，必须从材料、设计、施工、维护等四个方面进行解决。设计应积极采用先进技术，结合成熟的技术措施，提出了切实可行的理论和实用的控制措施，在实践中，经济合理。物资调配科学、施工组织合理安排，确保大体积混凝土的质量。严格按照施工规范、施工程序，提高了操作流程和加强养护，防止和减少大体积混凝土裂缝，工程裂缝的危害控制到最低限度。

参考文献：

[1]高层建筑建筑施工手册.中国建筑出版社.

大体积高性能混凝土 篇4

石武高铁客运专线石武客运专线河南段线路北起河南省与河北省省界, 跨越南阳、鹤壁、新乡、郑州、许昌、漯河、驻马店、信阳, 南至湖北省武汉市, 线路正线长度492.081km, 设计时速350km/h、初期运营速度300km/h。为了保证设计时速、工程质量, 全线均采用高性能混凝土进行施工。本文重点阐述石武高铁客运专线大体积高性能混凝土在夏季施工中的温度控制, 避免出现温度裂缝, 保证工程质量。

2 温度裂缝出现的原因

(1) 大体积高性能混凝土在硬化期间, 水泥水化后释放大量的热量, 使砼中心区域温度急剧升高, 而砼表面和边界由于受气温影响温度较低, 从而形成较大的温差, 使砼的内部产生压应力, 表面产生拉应力, 当拉应力大于混凝土允许拉应力的时候, 便会产生表面裂缝。 (2) 大体积高性能混凝土热量散失很慢, 使温度峰值很高。当混凝土的水化热达到温度最高点后, 混凝土内部冷却时就会收缩, 且由于水分的散失, 使收缩加剧, 从而在混凝土内部产生拉应力。当拉应力大于混凝土允许拉应力的时候, 便会产生内部裂缝。

3 温度控制方案

3.1 必须采取温度控制的方面。

⑴原材料温度控制;⑵混凝土出机温度;⑶混凝土入模温度;⑷养护期间混凝土内部温度;⑸养护期间混凝土内部与表面温差;⑹养护期间混凝土表面与环境温差;⑺养护用水温度;⑻拆模时混凝土内部与表面温差;⑼拆模时混凝土表面与环境温差。

3.2 具体温控措施。

3.2.1混凝土配合比优化。试验室尽快做好夏期施工配合比优化, 将新配比报监理及咨询同意后尽早投入使用。对大体积混凝土宜选用水化热较低的水泥, 在保证混凝土各项性能指标的情况下适量增加粉煤灰的掺量, 外加剂宜选用缓凝型减水剂, 并根据施工需要要求厂家调整凝结时间, 根据气温适当增加坍落度。3.2.2混凝土热工性能计算。混凝土拌合前, 必须经过科学合理的热工计算, 确保混凝土的拌合温度、出机温度、入模温度都符合规范要求, 即混凝土的拌合温度、出机温度不得大于30℃, 混凝土入模温度不高于30℃, 大体积混凝土入模温度不得大于28℃。通过计算, 确定原材料的温控措施, 确定养护期间降温措施, 确保养护期间混凝土的内部最高温度不宜大于65℃, 混凝土内部温度和表面温度之差、表面温度和环境温度之差不宜大于15℃。3.2.2.1混凝土拌合温度计算。混凝土拌合温度计算按以下几个步骤进行:⑴试验人员测试粗、细骨料的含水率计算混凝土施工配合比;⑵测量各原材料的温度;⑶用表格计算法计算混凝土拌合温度。将每方砼原材料重量、温度比热及热量填入表1。混凝土的拌合温度由公式Tc=∑T×W×C/∑W×C。如果Tc≤30℃, 则进行下一步计算;如果Tc>30℃, 则对原材采取降温措施, 重新用表格计算法计算混凝土拌合温度。3.2.2.2混凝土出机温度Ti。搅拌楼的温度对混凝土的出机温度也有很大的影响。由公式Ti=Tc-0.16× (Tc-Td) , 其中:Td:搅拌楼温度 (℃) 。如果混凝土的出机温度Ti≤30℃, 则进行下一步计算;如果Ti>30℃, 则采取措施降低搅拌楼的温度或者降低混凝土的拌合温度, 若采用降低混凝土拌合温度的措施, 则需要降低原材料的温度, 并重新计算混凝土拌合温度和出机温度。3.2.2.3混凝土入模温度Tj。混凝土入模温度不宜高于30℃, 大体积混凝土入模温度不得大于28℃。由公式Tj=Ti+ (Tq-Ti) (A1+A2+A3) , 其中:Tq-室外平均气温, 取天气预报的平均气温;A1-砼装卸温度损失系数, 每次装卸温度损失系数Ai=0.032, 每盘混凝土为2方, 6方的混凝土罐车装卸次数为3次, A1=0.032×3=0.096, 8方的混凝土罐车装卸次数为4次, 故A1=0.032×4=0.128;A2-砼运输时温度损失系数, A2=t&, t-运输时间 (min) 平均取t=30 min, &———砼运输时热损失值, 搅拌运输车取&=0.0042, 故A2=0.0042×30=0.126。A3=0.03 t, t为浇捣时间, 取t=20 min, 则A3=0.03×20=0.6。若计算得的混凝土入模温度Tj不大于30℃, 大体积混凝土不大于28℃, 则混凝土温度符合规范要求;若计算得的混凝土入模温度Tj大于30℃, 大体积混凝土大于28℃, 必须采取相应的温控措施, 降低混凝土的拌合温度、出机温度。3.2.2.4混凝土水化热绝热温升值计算。水泥水化过程中, 放出的热量称为水化热。当结构截面尺寸小, 热量散失快, 水化热可以不考虑。但对大体积混凝土, 混凝土在凝固过程中聚集在内部的热量散失很慢, 常使温度峰值很高。为确保养护期间混凝土的内部最高温度不宜大于65℃, 需要计算混凝土水化热温度升高值。假定结构物四周没有任何散热和热损失条件, 水泥水化热全部转化成温升后的温度值, 则混凝土的水化热绝对温升值一般可按下式计算:

式中:T (t) 为浇完一段时间t, 混凝土的绝热升温值 (℃) ;mc为每立方米混凝土水泥用量;Q为每千克水泥水化热量 (J/kg) , 本作业工区采用水泥全是425号普通硅酸盐水泥, Q=377 J/kg;;C为混凝土的比热容, 取0.96Kj/ (kg*K) ;ρ为混凝土的质量密度, 取2400 kg/m3;e为常数, 等于2.718;t为混凝土龄期 (d) ;m为与水泥品种比表面、浇捣时温度有关的经验系数, 夏期施工浇筑温度取30℃, 则m值取0.406;Tmax为混凝土最大水化热温升值, 即最终温升值。则:

入模温度按30℃计算, 则混凝土的内部最高温度均不大于65℃, 满足规范要求;但是混凝土内部温度和表面温度之差大于15℃, 需要采取埋置冷却水管的措施降低混凝土内部温度, 确保混凝土内部温度和表面温度之差不大于15℃。3.2.2.5混凝土拌合水中加冰量的计算。在为降低混凝土拌合温度需要降低拌合水温度时, 优先采用经检验合格的地下井水, 当采用井水不能满足温度要求时, 采取在拌合水中加入冰屑的措施来降低混凝土拌合温度, 可以根据需要降低水温来计算加冰量:

, 式中X-每吨水需要加冰量;TWO-加冰前的水温;TW-加冰后的水温。3.2.3原材料温控措施。⑴砂石料仓搭盖砂石遮阳棚, 避免阳光直晒, 避免曝晒造成砂石料温度过高, 导致砼拌合温度增高。定时在砂石料堆上喷洒经试验合格的井水来降温, 洒水频率按气温和拌合温度对砂石原材料的温度的要求确定。⑵拌合用水采用温度比较低的经过试验合格的井水, 当井水还不足以满足混凝土入模温度不大于30℃的要求, 则采用冰水做为拌合水, 每吨水需要加入冰屑的重量根据加冰前水温和需降至的水温确定。⑶搅拌站料斗、水池、皮带运输机、搅拌楼都要采取遮阳措施, 避免阳光直晒, 降低搅拌楼温度, 并尽量缩短搅拌时间。⑷应使用有一定休整期和冷却降温时间的储存水泥、粉煤灰、矿粉, 避免使用刚运到的水泥、粉煤灰、矿粉温度太高而导致砼入模温度增高。3.2.4混凝土的搅拌、运输及浇筑。3.2.4.1混凝土的搅拌。尽可能在气温较低的晚上搅拌混凝土, 以保证混凝土的入模温度满足规范要求, 混凝土的入模温度不宜高于30℃, 大体积混凝土入模温度不得大于28℃。搅拌前必须经过科学的热工计算, 温度指标满足要求后方能开始搅拌。在搅拌站拌出首盘混凝土后, 及时对拌合物的坍落度、含气量、出机温度、泌水率、水胶比等进行测定, 判定是否满足要求以便进行调整, 指导下一盘混凝土的搅拌。当高温施工不可避免时, 应通过试验撑握混凝土在不同温度、不同原材料等的情况下坍落度的损失情况。制定相应的措施, 根据气温适当增加混凝土的出机坍落度, 保证混凝土到坍落度施工现场时符合施工要求。3.2.4.2混凝土的运输。 (1) 采用混凝土运输车运输混凝土, 混凝土运输车在不使用时, 停在遮阳蓬下, 避免阳光直晒而提高罐体温度, 装混凝土前先使用地下井水浇一遍罐身, 降低混凝土罐车自身温度。 (2) 尽可能减少混凝土的转载次数和运输时间。夏季施工应保证砼运输能力和搅拌能力相匹配, 以保证浇筑工作的连续性, 以防止结构出现施工缝。 (3) 气温较高时, 经常测定混凝土坍落度的损失情况, 以调整运输、滞留时间及采取其他特殊措施, 保证砼泵送入模的塌落度。3.2.4.3混凝土的浇筑。⑴夏期浇筑混凝土前, 应作好充分准备, 保证连续浇筑, 砼从搅拌到浇筑不宜大于1.5小时。混凝土罐车在等待过程中, 需要以2~4r/min的速度慢速搅拌混凝土。设专人测量混凝土的入模温度, 当入模温度超过规范要求时应采取相应措施。⑵当采用泵送施工时, 在符合规范要求的同时, 泵管布置应尽量缩短, 并用麻袋或草衫包裹润湿, 降低混凝土的入模温度。⑶混凝土浇筑前应将模板或基底喷水润湿, 浇筑宜连续进行, 施工中工作面不宜太大, 严禁先浇筑混凝土等待时间太长, 超过初凝时间形成施工缝。⑷应加快混凝土的修整速度, 修整时可用喷雾器喷少量水防止表面裂纹, 但不准直接往混凝土表面洒水。3.2.5混凝土的养护。3.2.5.1养护期间温度监测方案。承台温度测量方案。承台施工按大体积混凝土施工, 为满足混凝土内部温度和表面温度之差不大于15℃的规范要求, 必须对混凝土内部温度进行监测并根据混凝土内部与表面的温差采取对应的降温措施。对每种典型尺寸的承台进行温度监控, 温度超过30度时, 对每个承台的内部温度进行监控。如有异常, 立即采取降温措施。温度监测资料是温差控制措施的指导性资料, 必须指定责任心强的人专门负责, 记录人员必须认真、如实记录, 必须按照测温要求的频率、测点等要求测量, 不得漏测、估计。记录资料是质量控制的重要资料, 必须按资料管理办法进行保管和存档。3.2.5.2养护期间温度控制方案。规范要求:混凝土养护期间, 混凝土内部最高温度不宜超过65℃, 混凝土内部温度和表面温度之差、表面温度与环境温度之差不宜大于20℃ (墩台、梁体混凝土不宜大于15℃) , 养护用水温度与混凝土表面温度之差不得大于15℃。为了有效控制温差, 必须制定科学的、合理的、可操作的温控措施, 并严格按照措施实施, 确保温差符合规范要求。⑴混凝土浇筑完后, 应及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖, 尽量减少暴露时间, 防止表面水分蒸发。及时用塑料薄膜包裹并定时撒水养护, 暴露面的保护层混凝土初凝前, 应卷起覆盖物, 用抹子搓压表面至少二遍, 使之平整后再次覆盖。此时应注意覆盖物不要直接接触混凝土表面, 直到混凝土终凝为止。⑵塑料薄膜包裹包裹好后, 立即注水, 时刻保证墩身表面处于潮湿状态, 并排专人及时补水, 保证塑料薄膜内表面应具有凝结水珠。由于水的比热较大, 白天外界温度升高很快, 水升温较慢, 晚上外界温度降温较快, 而水降温较慢, 以此方法可以确保混凝土表面温度与环境温度之差不大于15℃。⑶混凝土拆模后, 在混凝土表面处于潮湿状态时, 迅速采用麻布或草袋将墩顶暴露面混凝土覆盖, 用塑料薄膜将墩身表面包裹。包裹期间, 塑料薄膜应完好无损, 彼此搭接完整, 内表面应具有凝结水珠。的洒水养护宜用自动喷水系统和喷雾器。湿养护应不间断, 不得形成干湿循环。3.2.6混凝土的拆模。⑴混凝土拆模时, 混凝土芯部温度和表层温度之差、表层温度和环境温度之差不得大于20℃ (墩台、梁体芯部混凝土与表层混凝土之间、表层混凝土和环境之间的温差均不得大于15℃) 。⑵混凝土内部开始降温前不得拆模。⑶大风或气温急剧变化时不宜拆模, 如需拆模, 应采取适当的夏季隔热措施, 防止混凝土产生过大的温差应力。

结束语

大体积高性能混凝土在夏季施工中的温度控制在高速铁路建设中属于比较重要的工程项目, 也在不断地探索与发展中。加强对关键工序的控制, 在思想意识上要给予高度的重视。

参考文献

[1]客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准.

[2]铁路混凝土工程施工质量验收补充标准.

[3]客运专线铁路桥涵工程施工技术指南.

大体积混凝土施工工学论文 篇5

大体积混凝土指的是最小断面尺寸大于1 m以上,施工时必须采取相应的技术措施妥善处理水化热引起的混凝土内外温度差,合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。其施工特点是:整体性要求比较高,要求连续浇筑;结构的体量较大,浇筑混凝土后形成较大的内外温差和温度应力。大体积混凝土工程结构较厚,体形较大、钢筋较密,混凝土数量较多,施工条件较为复杂,施工技术要求高,必须同时满足强度、刚度、整体性和耐久性要求。另外,还存在如何控制和防止温度应力,变形裂缝产生等问题。随着大体积混凝土施工技术不断地提高,高质量的施工技术也成为社会发展的必然要求。随着生产技术和生产力的不断提高,建设领域的逐渐扩大,大体积混凝土逐渐应用于大型钢筋混凝土结构。但是,由于混凝土内部蓄热量大,温度应力增大,使得混凝土裂缝的控制问题成为设计及施工中的一个急需解决的重大问题。

二、施工准备工作

需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作,才能保证基础底板大体积混凝土顺利施工。

1.施工材料的选择

(1)水泥:考虑普通水泥水化热较高,特别是应用到大体积混凝土中,大量水泥水化热不易散发,在混凝土内部温度过高,与混凝土表面产生较大的温度差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝,因此确定采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥,标号为42.5级,通过掺加合适的外加剂可以改善混凝土的性能,提高混凝土的抗渗能力。

(2)粗骨料:采用碎石,粒径5～25mm,含泥量不大于1,选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土,和易性较好,抗压强度较高,同时可以减少用水量及水泥用量,从而使水泥水化热减少,降低混凝土温升。

(3)细骨料:采用中砂,山砂(45%)+人工砂(55%),平均粒径大于0.5mm,含泥量不大于5,选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右,同时相应减少水泥用量,使水泥水化热减少,降低混凝土温升,并可减少混凝土收缩。

(4)掺合料:根据国内外大量试验资料和工程实践,混凝土中掺入粉煤灰后,不仅能代替大部分水泥,而且由于粉煤灰颗粒呈球形起润滑作用,可大大改善混凝土的工作性和可泵性,可明显地降低混凝土水化热。为了减少水泥用量,可掺入水泥用量15%～20%的II级粉煤灰取代10%～15%的水泥。

(5)外加剂:为了满足混凝土的和易性和减缓水泥早期水化热发热量的要求,宜在混凝土掺人适量的缓凝型减水剂。混凝土初凝时间控制在5h,终凝时间在12h为宜。此外,可加入微膨胀剂。它通过水泥水化过程中产生膨胀水化物――水化硫铝酸钙,使混凝土产生适度膨胀。具有填充孔隙,切断连通毛细孔道的应用,从而提高抗渗性能和抗裂缝性能。目前常用的微膨胀是UEA。

2.混凝土配合比

(1)混凝土配合比设计时尽量利用混凝土60d或90d的后期强度,以满足减少水泥用量和水化热的要求。但必须征得设计单位的同意和满足施工荷载的要求。

(2)混凝土配合比应提高试配确定。按照国家现行《混凝土结构工程施工及验收规范》、《普通混凝土配合比设计规程》及《粉煤灰混凝土应用技术规范》中的有关技术要求进行设计。

(3)粉煤灰采用外掺法时仅在砂料中扣除同体积的砂量。另外应考虑到水泥的供应情况,以满足施工的`要求。

三、混凝土的浇筑

浇筑时除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外,还应考虑结构大小、钢筋疏密、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响,常采用的方法有以下几种:

1.全面分层。即在第一层全面浇筑完毕后,再回头浇筑第二层,此时应保证第一层混凝土还未初凝,如此逐层连续浇筑,直至完工为止。采用这种方案,适用于结构的平面尺寸一般不宜太大,施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。必要时可分成两段,从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

2.分段分层。混凝土浇筑时,先从底层开始,浇筑至一定距离后浇筑第二层,如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多,所以浇筑到顶后,第一层末端的混凝土还未初凝,又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少,不象第一种方案那样集中。这种方案适用于结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。

3.斜面分层。要求斜面的坡度不大于1,3,适用于结构的长度超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始,逐渐上移。

四、混凝土的养护

降低大体积混凝土块体内外温度差和减慢降温速度来达到降低块体自约束应力和提高混凝土抗拉强度,以承受外约束应力时的抗裂能力,对混凝土的养护是非常重要的。

混凝土浇筑后,应及时进行养护。混凝土表面压平后,先在混凝土表面洒水,再覆盖一层塑料薄膜,然后在塑料薄膜上覆盖保温材料进行养护,保温材料夜间要覆盖严密,防止混凝土暴露,中午气温较高时可以揭开保温材料适当散热。底层塑料布下预设补水软管,补水软管沿管长度方向每100mm开5mm水孔,根据底板表面湿润情况向管内注水,养护过程设专人负责。

混凝土泌水结束、初凝前为了防止面层起粉及塑性收缩,要求进行多次搓压。最后一次搓压时采用“边掀开、边搓压、边覆盖”的措施。对底板面不能连续覆盖的部位,如墙、柱插筋部位、钢柱等采用挂麻袋片、塞聚苯板等方式,尽可能进行覆盖,避免出现“冷桥”现象。混凝土浇筑完成12小时内,严禁上人踩踏,浇筑完成24小时内,除检测测温设备及覆盖材料外,不得踩踏。保温层在混凝土达到要求强度且表面温度与环境温度差要小于20℃时方可拆除,并在中午气温比较高时才可安排保温拆除。

参考文献:

[1]冀叶银. 建筑工程大面积混凝土施工技术的实践之我见[J].四川建材,2009,(6).

[2]丰云满.大体积混凝土施工技术应用[J].黑龙江科技信息,2009,(31).

[3]王齐.论大体积混凝土施工[J].低温建筑技术,2009.

浅析大体积混凝土裂缝控制 篇6

1、水泥水化:热水泥在水化过程中要产生大量的热量，是大体积混凝土内部热量的主要来源，由于大体积混凝土内部热量不易散失，内外温差过大时，就会产生温度应力，若温度应力大于混凝土的抗拉强度，就会产生温度裂缝，这是大体积混凝土产生裂缝的主要原因。

2、约束条件:大体积混凝土与地基浇在一起，早期混凝土温度上升时，混凝土膨胀受到地基约束会产生压应力，当后期温度下降时，混凝土收缩受到地基的约束便会产生拉应力，由于混凝土的抗压性能优于抗拉性能，所以在受压时一般不会出现裂缝，而在受拉时，当拉力大于混凝土的抗拉强度时，就会在混凝土中出现垂直的裂缝。

3、外界气温变化:大体积混凝土在施工期间，外界温度变化对混凝土的开裂有较大影响，大体积混凝土内部温度取决于浇筑温度、水泥水化温度和散热温度，当外界温度骤然变化(特别是骤然下降)时，就会迅速增加大体积混凝土内外温差，产生较大的温度应力，造成大体积混凝土出现裂缝。

4、混凝土的收缩变形：混凝土的拌合水中，只有约20％是水泥水化所需要的，其余80％都被蒸发，这部分水的蒸发是引起混凝土收缩的主要原因之一，当收缩变形受到约束时，就会因收缩应力而产生收缩裂缝。

二、裂缝控制的对策

1、构造设计方面

(1)采用中热或中低热水泥,其混凝土早期强度较低,后期强度也低。建议在设计中考虑采用后期强度(60 d)作为设计值,以减少混凝土单方用灰量,从而降低水化热。(2)尽量避免结构断面突变带来应力集中,在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。增配构造筋提高抗裂性能 配筋宜采用小直径、小间距。(3) 设置后浇带, 降低每次浇筑的蓄热量。在进行结构设计时, 可在适当位置设置后浇带,将大体积混凝土分成若干块浇筑, 在施工后期再将分块的混凝土连成一个整体, 这样既可以降低每次浇筑的蓄热量,又可以放松约束程度。(4) 设置滑动缓冲层, 以消除嵌固, 减少约束。

2、原材料和混凝土施工配合比优化

大体积混凝土一般都是采用商品砼和泵送工艺浇筑，泵送商品砼对原材料的技术指标要求很高。因此，首先砼的生产设备的稳定运行和计量的精确应得到有效保障，组成砼的所有材料应符合规范标准的要求，以确保砼的质量。

(1)水泥。选用水化热较低，后期强度高，质量稳定的水泥。同时减少水泥用量是减少水泥水化热和降低内外温差的重要办法。实践表明，如果充分利用混凝土的后期强度，则可使每m3混凝土的水泥用量减少40—70kg左右，混凝土温度相应降低4℃—7℃，因此应将水泥用量控制在450 kg/ m3以下。

(2)细集料。宜采用级配良好的中粗砂。根据工程实际经验细度模数宜控制在2.4—2.8之间。

(3)粗集料。配制大体积混凝土，应选用细度模数在2.7～3.1之间的含泥量最低的中粗砂，砂率最佳值为0.33，以合理粗细骨料的比例，砂率过高意味着细骨料多，粗骨料少，增加了收缩，对抗裂不利。碎石应采用连续级配、良好粒级的弹性模量低的骨料。其次是砂石的吸水率应尽可能小一些，以利于降低收缩。

3、采用切实可行的混凝土浇筑方案

为保证混凝土浇筑质量，根据大体积混凝土泵送时自然的特点，一般采用“分段定点，一个坡度，层层浇筑，一次到顶”的方法。

砼的抗拉强度远小于抗压强度，这是砼容易开裂的内在因素。普通砼极限拉伸离散性很大，因此在施工中必须创造条件，确保砼均匀密实。砼坍落度各车不要有大的差异，浇筑基础时坍落度可控制在100～140mm，坍落度大时会使表面钢筋下部产生水分，或表层钢筋上部的砼产生细小裂缝。为防止这种裂缝，在砼初凝前和砼预沉后采取二次抹面压实措施。砼浇灌时，搅拌车在卸料前，要求高速运转一分钟，确保进入泵车受料斗的砼质量均匀。

大体积混凝土的浇筑应合理分段，分层进行，使砼高度均匀上升，砼浇筑应连续进行，间歇时间不能过长，在前层砼初凝前必须把后层砼浇上。浇筑应在室外气温较低时进行，砼浇筑气温不宜超过28℃，在炎热的气候条件下应采取降温措施。

4、混凝土养护

为防止混凝土内外温差过大，混凝土的养护应根据当时的施工情况和环境气温采取相应的措施。夏季混凝土的养护可采用蓄水法，或覆盖草帘、塑料膜、水膜等方法。冬季混凝土的养护可采用“夹心式”保温措施，即一层塑料薄膜+两层草垫+一层塑料薄膜，同时用塑料薄膜加草垫密封混凝土侧模，外围可用跳板或彩条布围实保温。养护期间应随时向草垫中添加热水以保证一定温湿度，夜间低温期间可以用碘钨灯升温。如果施工现场环境温度比较极端的话，可采用在内部布置预埋循环冷却水管或贯通块体的大口径垂直换热水管等方法进行降温。

三、结语

总之,大体积混凝土施工要做到优化配合比，选用良好级配的骨料，严格控制砂石质量，降低水灰比，以降低砼最高温升，降低砼所受的拉应力。同时，要加强施工现场的管理。砼浇筑后，应尽快回填土，加以养护。1)原材料的质量和混凝土的拌制质量。大体积混凝土中的水泥水化后使混凝土内部产生较高温度，在混凝土外表和内部之间形成温度差，从而使混凝土容易出现温度裂缝，进而影响混凝土的性能。对采用的原材料进行合理选择；对混凝土的配合比进行精心设计；对混凝土拌合物进行严格控制，可以降低不利因素的影响，属于事前采取措施避免出现裂缝。2)混凝土浇筑过程的控制。应结合工程的实际特点，重点对混凝土的坍落度、浇筑顺序、振捣方式、分层浇筑厚度等进行控制。3)混凝土的测温和信息化养护。要进行适当的温度测定，根据温度场的变化情况来改变养护条件，实施信息化养护，确保混凝土最终质量的形成。

参考文献：

[1]李广锋,赵丽梅,谢彦良.混凝土裂缝产生的原因及控制措施[J].科技致富向，2010，（11）.

大体积高性能混凝土 篇7

郑州市某隧道工程全长4520 m,引坡段全长440 m,暗埋段全长4080 m;隧道布置为双向六车道,标准段采用双折板拱形钢筋混凝土整体箱涵结构,单孔宽13.5 m。隧道属于城市一类隧道。由于隧道工程部分位于水下区,隧道工程的渗漏问题是工程建设者最为关注的问题,而混凝土收缩引起的开裂,对结构的渗漏有着至关重要的影响。受业主委托,本文结合该在建隧道工程,对纤维膨胀剂掺量、养护条件对混凝土收缩性能和抗拉强度的影响进行实验研究,建议了降低混凝土收缩的方案。

1 混凝土早期收缩实验方案

1.1 实验材料与混凝土配合比设计

实验材料由郑州市2家商品混凝土搅拌站提供:水泥为孟电水泥公司P·O42.5水泥,砂为信阳河砂,商品混凝土搅拌站A和B使用的石子分别为新乡碎石和贾峪碎石,使用的粉煤灰分别为焦作鑫丰Ⅱ级粉煤灰和焦作神发Ⅰ级粉煤灰,矿粉采用S95磨细矿渣,减水剂为聚羧酸高效减水剂,膨胀剂为中铝纤维膨胀剂。

根据郑州市隧道工程混凝土强度等级要求,设计为C40,其配合比如表1所示;纤维膨胀剂掺量分别占胶凝材料质量的6%、8%和10%,研究纤维膨胀剂对混凝土早期收缩的影响。

kg/m3

1.2 实验设备和方法

为了完整测试混凝土自入模开始至7 d及10 d的全部收缩率,本文实验设备采用非接触法混凝土收缩变形测定仪,如图1所示,可以测试混凝土自浇筑完毕后至所需要的时间内的收缩。实验分为实验室内实验与施工现场实验(见图2)。室内实验所用材料及配合比由表1所示的商品混凝土搅拌站提供,养护温度为(20±2)℃、湿度分别为50%和80%;现场实验采用某施工标段浇筑混凝土时的商品混凝土,其材料和配合比如表1所示,养护条件与该标段隧道浇筑的混凝土相同(放在该标段工程部某办公室,无暖气和空调)。

2 混凝土早期收缩及抗拉强度结果与分析

2.1 混凝土收缩结果及分析

采用非接触法进行收缩实验,混凝土收缩率按式(1)计算:

式中:εst———测试期为t时的混凝土收缩率,t从初始读数时算起;

L10———左侧位移传感器的初始读数,mm;

L1t———左侧位移传感器测试期为t时的读数,mm;

L20———右侧位移传感器的初始读数,mm;

L2t———右侧位移传感器测试期为t时的读数,mm;

L0———试件的测量标距,mm。

2.1.1 实验室室内收缩实验及分析

采用2个商品混凝土搅拌站的混凝土进行收缩实验,第1批实验时间为7 d、第2批实验时间为8 d,2次实验收缩规律相同,图3为A、B两组试件的收缩率曲线,其中A组试件养护环境温度19℃、湿度80%,B组试件养护环境温度20℃、湿度50%。

由图3可以看出,随时间的延长,混凝土收缩量增大;膨胀剂掺量和养护湿度对混凝土收缩性能影响显著。随着膨胀剂掺量的增加,混凝土早期收缩率减小;随着养护湿度的降低,混凝土收缩率增大;当相对湿度由80%降到50%时,收缩率增加了近5倍。混凝土在浇筑后12 h和72 h时,收缩率突增;168 h(7 d)以后,收缩率减小。因此,要求施工过程中,在混凝土浇筑12 h和72 h状态时,应加强养护。

2.1.2 现场收缩实验结果及分析

为掌握现场施工所用商品混凝土的收缩情况,特选取A、B两个标段进行现场收缩实验,其中,A标段采用商品混凝土搅拌站A的混凝土,B标段采用商品混凝土搅拌站B的混凝土,膨胀剂掺量均为8%;每个标段取3组试件进行实验。图4为A、B标段混凝土自浇筑完毕至14 d为止所测得的混凝土收缩率。

由图4可见,混凝土浇筑成型后收缩率先急剧增大而后趋于平缓,在混凝土浇筑后的12 h内增长极为显著,之后混凝土收缩率曲线趋于平缓。其中A标段12 h以后,其中的2组试件的收缩率变化很小,另1组试件收缩率继续增加较快,直到200 h(8 d)左右时,超过前2个试件,收缩率达到950×10-6,以后收缩率缓慢增加,至本次实验结束,收缩率达到最大值1050×10-6、平均值920×10-6。B标段的实验结果与A段实验结果相似,在12 h时突变,收缩率平均值达到900×10-6,稍大于A标段混凝土平均收缩率;在200 h(8 d)左右时,3组试件平均值达到1280×10-6,超过A标段混凝土平均收缩率880×10-6。之后,混凝土收缩率基本稳定,直至14 d,3组试件收缩率平均值基本无继续增大。

比较实验室内收缩率与现场收缩率结果发现,在混凝土浇筑12 h内,混凝土收缩率增加最快,二者实验结果一致;但此时现场1组试件最大收缩率达到900×10-6、3组试件收缩率平均值710×10-6,远远大于实验室状态测试的混凝土同期最大收缩率。7 d(168 h)时,A标段3组试件收缩率平均值达到880×10-6,仍大于室内实验添加6%膨胀剂、湿度为50%时的测试值800×10-6。

综上所述,混凝土收缩率随时间的延长不断增大;14 d内混凝土收缩应变主要发生在混凝土浇筑后的12 h内,约达到14 d应变的50%;96 h混凝土收缩应变约达到14 d应变的90%;168 h(7 d)后混凝土收缩应变基本稳定。因此,混凝土早期收缩量很大,施工过程中应加强混凝土的早期养护,尤其是冬期施工时必须对混凝土进行保温保湿处理。

2.2 混凝土抗拉强度实验分析

为了测试添加不同比例膨胀剂混凝土的强度变化,检验现场混凝土强度是否满足要求,在混凝土收缩实验结束后,将试模拆除,继续养护至28 d,参照GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能实验方法标准》测试混凝土的抗拉强度。

2.2.1 实验室内混凝土的抗拉强度(见表2)

表2结果表明,当膨胀剂掺量为6%和8%时,混凝土28d抗拉强度基本相同;当膨胀剂掺量达到10%时,混凝土的28 d抗拉强度明显降低。随着养护相对湿度的降低,相同膨胀剂掺量的混凝土28 d的抗拉强度亦降低。

2.2.2 现场混凝土的抗拉强度(见表3)

MPa

由表3可见,混凝土抗拉强度高于C40混凝土抗拉强度标准值2.39 MPa,满足强度设计要求。但现场实验测得混凝土抗拉强度均小于实验室内混凝土强度;这进一步说明养护条件和施工方法的重要性。

综上分析,在满足混凝土强度的基础上,使收缩较小的合理膨胀剂添加量为8%,后期的隧道工程混凝土配合比中的膨胀剂掺量均采用8%。

3 工程应用分析

工程建设一期,由于没有混凝土早期收缩实验结果,已建成的隧道某标段侧墙模板拆除后发现,单侧每15 m会有2~3道裂缝,裂缝宽度在0.2~0.5 mm,裂缝自水平施工缝向上至顶板折角处往下1~2 m,裂缝呈垂直或倒八字型,如图5所示。

根据本文实验结果,该隧道第二期浇筑的商品混凝土中掺入8%纤维膨胀剂,同时加强混凝土的早期养护,侧墙混凝土收缩裂缝得到显著改善(见图6)。

4 结论

(1)实验室内混凝土早期收缩实验结果表明,随着膨胀剂掺量的增加,混凝土早期收缩率减小;随着养护湿度的降低,混凝土收缩率增大。

(2)现场混凝土收缩率实验结果表明,混凝土收缩率在混凝土浇筑成型后的12 h内增长极为显著,之后混凝土收缩率趋于平稳,说明在浇筑后12 h内应加强养护。

(3)随着纤维膨胀剂掺量的增大,混凝土早期收缩减小;当膨胀剂掺量为6%和8%时,混凝土28 d抗拉强度基本相同;当膨胀剂掺量达到10%时,混凝土28 d抗拉强度明显降低。随着养护相对湿度的降低,相同膨胀剂掺量的混凝土28 d抗拉强度亦降低。

(4)根据本文的试验结果,商品混凝土中掺入8%纤维膨胀剂,同时加强混凝土的早期养护,隧道侧墙混凝土收缩裂缝得到显著改善。

摘要：采用非接触法混凝土收缩变形测定仪,在实验室和施工现场进行了混凝土早期收缩测试,分析了膨胀剂掺量、养护条件对混凝土早期收缩性能和强度的影响。结果表明,混凝土收缩率在浇筑成型后的12 h内增长极为显著,之后趋于平稳;随着膨胀剂掺量的增加,混凝土早期收缩率减小;当膨胀剂掺量为6%和8%时,混凝土28 d抗拉强度基本相同;当膨胀剂掺量达到10%时,混凝土28 d抗拉强度明显降低。另外,随着养护湿度的降低,混凝土收缩率增大,相同膨胀剂掺量的混凝土28 d抗拉强度亦降低。建议了合理的膨胀剂掺量(8%)和湿度要求,将实验结果用于指导龙湖公路隧道混凝土施工,取得了较好的效果。

关键词：隧道工程,大体积混凝土,收缩性能,抗拉强度

参考文献

[1]桂海清.混凝土早期收缩与抗裂性能实验研究[D].杭州:浙江大学,2004.

[2]张巍,杨全兵.混凝土收缩研究综述[J].低温建筑技术,2003(5):4-6.

[3]安明哲,覃维祖,朱金铨.高强混凝土的自收缩实验研究[J].山东建材学院学报,1998,12(S1):139-142.

[4]Tao Ji,Bin-bin Zhang,Yi-Zhou Zhuang.Effect of lightweight aggregate on early-age autogenous shrinkage of concrete[J].ACI Materials Journal,2015(3):355-363.

[5]Persson B,Fagerlund G.Self-desiccation and its importance in concrete technology[J].Materials and Structures,1997(5):293-305.

[6]朱倩,李鹏.混凝土收缩实验方法对比研究[J].华北水利水电学院学报,2011,32(1):40-41.

[7]程红强,高丹盈.钢纤维混凝土的收缩性能实验研究[J].混凝土,2009(2):57-58.

大体积高性能混凝土 篇8

随着建筑技术不断提高,高层、超高层建筑不断出现,大体积、超大体积混凝土随之也出现。为了提高混凝土质量、确保工程建设质量,避免混凝土因开裂、渗水等影响到混凝土性能,具有各项优异性能的高性能混凝土应运而生。

2 工程概况

某中央商务区数码产业总部商业楼工程为商业综合体,地下4层,共3栋塔楼及裙房和4栋独立商业楼,总建筑面积37.7万m2。塔底板面积为47m×47m,其中核心筒为21.7m×21.7m。塔楼范围内底板厚3700mm,塔楼周边底板厚850mm,核心筒混凝土厚度分别为5m、5.3m、6m、7.2m,其中1a-1a剖面混凝土最厚为7200mm。底板混凝土为C40 P10,属大体积防水混凝土。混凝土总方量约为15000m2。

3 混凝土配合比确定

由于该工程底板最厚达7.2m、属于超大体积混凝土,大体积混凝土的关键技术问题之一是如何解决混凝土水化热。影响混凝土水化热的主要因素是水泥(包括品种、型号等)以及配合比中掺合料品种及用量等。

3.1 原材料选择

3.1.1 水泥

水泥与水发生水化反应,放出大量的热量,称为水化热。据资料介绍,每克水泥释放出50.2J的热量,从而使混凝土内部温度升高,水泥水化热一般在1~3天内可放出热量的50%。因此,由于热量的传递、积存,使得混凝土内部的最高温度大约在浇筑后3天左右发生,所以选好水泥的品种是至关重要的。

而我司目前所使用的水泥为华润P.II42.5R水泥,其水化热较低,虽然其比低热的矿渣水泥和粉煤灰水泥水化热高,但由于其强度富余高,在保证质量的前提下,其用量要远远低于其它低热水泥,因此单方混凝土水化热量与低热水泥水化热量相当,甚至低于低水化热水泥。

3.1.2 外加剂

我公司采用第三代聚羧酸高效减水剂,其减水率高、缓凝效果好,能使混凝土的水化热释放延缓,减少水泥的初期水化热,推迟混凝土最高温峰的出现,以使混凝土内外温差减小,减少开裂。

3.1.3 粉煤灰

众所周知,粉煤灰有三大效应:①火山灰效应;②二次反应效应;③填充效应,据有关资料介绍,每立方混凝土掺用100kg粉煤灰,可使混凝土温度升高4℃左右,硅酸盐水泥的水化放热可使混凝土温度升高12℃。因此,在大体积混凝土配合比设计中,掺入较大量的粉煤灰,不但能改善混凝土的工作性,还能降低混凝土的水化热,提高混凝土质量。我司选用福建大唐的I级粉煤灰,具有细度细、需水量小、活性高、后期强度增长大等特点。

3.1.4 砂、石骨料

采用西江洁净的中砂,含泥量及泥块都较小,骨料都采用小10~30mm碎石,即5~25mm的连续级配,空隙率小,骨胶比合理,碎石最大粒径为20mm,收缩会比最大粒径25mm大些,且粒径小、比表面积大,所需包裹碎石的浆体就要多些,浆体多易产生裂缝。

3.1.5 水

在混凝土的组成材料中,水的比热较大,相当于水泥和骨料的4~5倍,一般情况下水温每升降4℃则混凝土的温度升降1℃,所以水温与混凝土的温度成正比。

3.2 配合比设计方面

在满足国家相关标准、规范要求的前提下,充分考虑到混凝土的水化热问题,采取高性能混凝土设计方案,即降低水泥及水用量、提高掺合料及外加剂用量,延长混凝土的凝结时间,降低水化热及水化热峰值。

另外考虑到混凝土泵送距离及施工可操作性,结合现有国家标准规范,我司把到现场入泵口塌落度控制在150±30mm范围内,以保证施工性能及混凝土水化。

本工程大体积混凝土初凝时间为10小时左右、终凝时间为12小时左右。

根据经验以及大量的试验,本工程配合比如表1:

该配合各项性能如下:

⑴工作性能:出机坍落度200mm,扩展度650×650mm;2h后坍落度180mm,扩展度620×620mm。混凝土流动性好。

⑶水化热:入模温度为27.0℃,成型后18小时开始升温,过40小时后温度升到最大值78℃,绝热温升为51℃。

⑷混凝土收缩见表2。

(单位:万)

4 混凝土入模温度控制措施

4.1 入模温度计算

该项目底板大体积混凝土C40P10大体积混凝土配方如表1。

4.1.1 混凝土温度计算公式

Th=(Mcγc Tc+Mbγb Tb+Mfγf Tf+Mγs Ts+Mgγg Tg+Mwγw Tw)/(Mcγc+Mfγf+Msγs+Mg Cg+Mwγw)

4.1.2 混凝土出机温度与大气温度的关系

设定:大气温度为T℃,水泥温度Tc=60℃、矿粉温度Tb=45℃、粉煤灰Tf=45℃为不变值,水温与大气温度总是相差2℃,即Tw=(T-2)℃,砂、石用遮阳棚遮住且碎石用水淋,因此其温度等于水温,即Ts=Tg=Tw=(T-2)℃;且γc=γb=γs=γg=γf=0.90,γw=4.2。则计算出C40P10混凝土拌合物出机温度与大气温度的关系如下:

据此,可算出通常气温下的混凝土温度(见表3):

混凝土的实际温升是热传递、摩擦及水化热三者的综合结果。根据实测,混凝土经1小时运输后,一般温度略升高2~3℃,30分钟约升温1℃左右。

4.2 水化热计算

Tn=Mc×Q/(γcρ)+Mf/50(式1)

Tn———混凝土最终绝热温升(℃);

Mf———掺和料用量;

Q——单位水泥水化热,Q=350kj/kg;

Mc———单位水泥用量;

γc———混凝土的比热,c=0.97kj/(kg·k);

ρ———混凝土的密度,p=2350kg/m3;

代入(1)得混凝土最终绝热温升。

假如混凝土入模温度为28℃混凝土最大绝热温升:

Tmax=45.8+28=73.8℃

由于混凝土在水化过程中,在放热的同时,还存在着不断散热的过程,因此,其实际温度可能有所偏差。

该大体积混凝土4月份在广州番禺进行浇注,其温度基本在25℃左右,因此根据情况,混凝土的入模温度基本在27℃以内。

4.3 采取措施

知道原材料温度对混凝土的温度影响后,采取相应的降温措施来降低混凝土的入模温度。

4.3.1 骨料预冷却

所有运输骨料船只加盖帆布遮阳,并喷淋水降温。搅拌站骨料堆场加建遮阳上盖,防止骨料在烈日下曝晒,确保骨料平均温度低于大气温度。

4.3.2 水泥预冷却

水泥等胶凝材料提前两到三天入场,增加储量,让其自然降温,按照先进先出原则,使生产时使用的水泥温度尽可能低。控制水泥温度低于60℃。

5 混凝土浇注

该大体积混凝土于2016年4月12日早上9时开始浇注,14日早上9时结束,历时48小时,混凝土方量约为15000m3,5台泵外加1个溜槽,平均每小时浇注300立方。

在混凝土浇注过程中,我司全程安排包括技术员、车队长、业务等方面的人进行全程跟踪,与施工单位人员一起指挥车辆、安排发车速度等,同时对混凝土质量进行跟踪检测。

在施工过程中,遇到天气下雨等恶劣情况,我司也采取了积极措施,包括混凝土出场质量控制、现场检测以及采取了相应的防雨措施。在整个施工过程中,混凝土质量稳定、供应连续。

6 质量跟踪

6.1 混凝土强度

我们对该批次混凝土各龄期强度进行检测,结果如表4:

(单位:MPa)

从以上强度看,搅拌站试件强度7天强度基本在85%~95%之间,能满足设计需求,与试配强度相差不大;而施工现场标养强度偏低,7天强度基本在80%左右;但施工现场同条件养护强度却与搅拌强度相差无几,都在90%左右。

原因分析:

⑴搅拌站标准养护强度能达到设计要求,与搅拌站试件成型、养护及试验条件较标准、试模尺寸标准、试件成型较规范以及养护条件较标准等有关。

⑵施工现场试件强度偏低,可能与试模尺寸不标准、成型质量不够好以及养护条件不够标准有关。

⑶施工现场同条件强度能达到设计要求,是有可能现场养护温度较高(混凝土表面温度基本在25℃以上,因此强度发展较快。

另外,由于是超大体积混凝土、考虑到水化热等问题,混凝土配合比设计中提高了掺合料用量,降低了水泥用量,其早期强度较低,但其后期强度增长较快,根据配合比情况及混凝土强度情况,该批混凝土28天强度是满足设计要求的。

6.2 混凝土温度记录

施工单位对混凝土各位置都布置有测温孔,并对混凝土温度进行了跟踪检测,现对各测温点最高温度进行统计,混凝土最高温度78.6℃。

混凝土中心平均温度与理论温度相差3℃左右,可能与混凝土散热有关,另温差控制都在25℃以内,与施工单位重视养护及养护措施到位有关。

混凝土最高温升都出现在混凝土浇注后3天左右,与配合比设计中掺入I级粉煤灰及矿粉和高效缓凝减水剂有差别,延长了混凝土凝结时间、降低了水化热峰值。

从以上各数据说明,该大体积混凝土质量是可控的。

混凝土浇注至今已有3个多月,而且经历了几场大暴雨,整个地下室都比较干燥,无任何开裂、渗水现象。

7 结论

由于该工程大体积混凝土采用了双掺技术,既能提高混凝土的各项性能,包括低水化热、低收缩、高保塑性等,又不出现开裂等质量问题,提高了混凝土的耐久性,取得了良好的经济和社会效益。

参考文献

[1]虞晓光.不同条件下的混凝土工程应用技术[M].北京:中国现代工程技术出版社,2006.

大体积高性能混凝土 篇9

混凝土是当代土木工程中应用量最大的人造材料,也是最重要的建筑材料之一,广泛应用于各种工业与民用建筑中,如公路桥梁、机场跑道、地下工程、水工结构以及军事工程等。高强高性能混凝土的研究在我国已经取得了很大进展,但实际建设工程中用量最多的却是强度等级在C 20～C 50之间的混凝土,通常被称之为中低强度混凝土。由于设计、施工、经济等方面的原因,目前高强高性能混凝土在工程中的用量还比较少,现阶段许多大型或特大型的水利水电工程、地铁与隧道、公路与桥梁等重大工程,在设计中多采用低强度和中等强度的混凝土,如长江三峡大坝工程使用的混凝土大多为C 25～C 30,南京地铁工程中大量使用的混凝土也是C 25～C 30。在众多的住宅建筑中,中低强度混凝土的应用同样十分普遍。这可以从北京市混凝土协会的统计资料中得到印证(见表1)。

由表1可以看出,2008年北京市预拌混凝土行业完成预拌混凝土生产供应量为万m3(不包括原统计数据中的预拌砂浆和其他混凝土),其中C 20～C 50等级的混凝土所占比例达到90.60 %,强度等级C 50的高强混凝土仅占1.10 %。

全国的统计数据与北京市基本类似,可见中低强度混凝土在实际工程建设中的用量占据绝对优势,发挥着非常重要的作用。

1 中低强度等级混凝土的高性能化需求

高性能混凝土(High Performance Concrete)出现于20世纪90年代初,具有区别于传统混凝土的高工作性、强度、体积稳定性和高耐久性能,被认为是混凝土技术的发展方向。因此,国内外学者对高性能混凝土的研究非常重视,并对其各项性能开展了大量的研究与实践工作。在传统观念中,人们很容易将高强混凝土(High Strength Concrete)与高性能混凝土的概念混淆,或者认为高强混凝土就是高性能混凝土。而事实上,混凝土的高性能绝非通过混凝土强度(尤其是抗压强度)的提高就能实现的,高性能混凝土重在强调混凝土的高耐久性及有助于实现高耐久性的其他性能。例如,美国学者认为高性能混凝土应该“易于浇注、捣实、不离析、能长期保持高强、高韧性与体积稳定性,在严酷的环境下使用寿命长”,日本学者则强调“高填充能力,在新拌阶段不需振捣就能完成浇注;在水化、硬化的早期阶段很少产生由于水化热和干缩等因素而形成的裂缝;在硬化阶段具有足够的强度和耐久性”。因此,认为高强混凝土就是高性能混凝土的观点是不准确的,认为只有高强混凝土才有可能是高性能混凝土的观点更是错误的,中低强度混凝土同样可以是高性能混凝土,实现混凝土的高性能化,尤其是中低强度混凝土的高性能化是非常必要的。

高性能混凝土的关键特征是通过混凝土的高体积稳定性、低收缩开裂而保证低渗透性、高使用寿命。体积稳定性良好,则混凝土不易变形开裂,由此混凝土的抗渗性较高,各种有害离子侵蚀对混凝土耐久性能的劣化作用较小,使得混凝土具有很高的使用寿命,即高耐久性。中低强度等级混凝土高性能化的关键就是要提高混凝土的耐久性,这需要通过提高混凝土体积稳定性、降低混凝土收缩开裂来实现[1]。因此,对中低强度混凝土系统开展体积稳定性的相关研究,通过研究混凝土配合比设计、体积稳定性改善措施和有效的施工技术控制综合作用,实现中低强度混凝土的高性能化,已经成为中低强度混凝土高性能化亟待解决的关键问题。

2 体积稳定性及其对混凝土开裂和耐久性的影响

分析高性能混凝土的定义,无论是美国学者的观点,还是日本学者强调的重点,均认为高性能混凝土必须具备良好的体积稳定性和耐久性。高耐久性是高性能混凝土的标志性特点,而高体积稳定性则是实现混凝土高耐久性、高性能的重要条件之一。

2.1 实际使用环境中混凝土的体积稳定性

混凝土体积稳定性是反映混凝土体积膨胀或收缩变形的性能指标,尤指非荷载作用下硬化混凝土保持其初始形状几何尺寸的能力。从广义上讲,各种能够引起混凝土体积变化的因素都将影响到混凝土的体积稳定性。混凝土体积稳定性的具体表现形式有温度变形、干湿变形、自收缩及塑性收缩等。

混凝土体积稳定性的好坏表现在环境中混凝土由于温湿度变化的变形大小、开裂与否及严重程度等方面,这些因素将会对混凝土耐久性造成影响。水分蒸发或扩散引起水分散失,并由此导致收缩应变的产生,在不足以抵抗因收缩受到限制而引起的应力时就会产生开裂,严重影响混凝土及结构性能。干燥收缩主要是由于饱和的水泥浆体露置于低湿度的环境中,其中的水化硅酸钙凝胶因毛细孔和凝胶孔中的水分蒸发或扩散,失去物理吸附水而导致收缩应变。其收缩机理可用毛细管应力、拆开压力、表面自由能和层间水移动等来解释[2],但能够在整个湿度范围解释混凝土可逆及不可逆收缩的综合机理还有待于探索。

温度收缩主要指温度下降所引起的混凝土体积收缩,当收缩受到约束时则将导致裂缝出现。温度收缩的机理主要在于混凝土材料的热胀冷缩特性,收缩值取决于混凝土的热膨胀系数与降温幅度。混凝土热膨胀系数可通过混凝土的基本热物性参数如比热容、导热系数等表征。明显的温度收缩往往由水泥水化热引起,一般发生在水泥水化放热引起的温度上升结束、开始下降时刻,多发生在混凝土浇注后7 d龄期内。在一般的结构混凝土施工中,即使水泥在水化过程中放出大量的热,但水化热通常可以很快释放到环境中而不致产生危害。而在大体积混凝土、超长结构或构件中,由于混凝土是热的不良导体,如果散热条件较差,混凝土在浇注后内部温度大幅升高且不易散去;而在实际环境中混凝土的温度最终将逐渐降至环境温度,混凝土内部就会产生温度梯度及温度收缩应变,一旦超过混凝土的抗拉强度,就会造成混凝土开裂。在实际工程设计中,超静定结构必须计算由于温度变化而产生的应力,尤其是在大体积混凝土或超长结构中,水泥水化热的影响更加不容忽视。

实际使用环境中的混凝土变形,必然受到环境温度变化的影响。通常环境温度变化造成的温差主要有3种:①季节温差:由于季节温度变化而出现的最高或最低温度的差值;②内外温差:因使用期间内外气温不同而在构件内外表面产生温差;③日照温差:结构使用期间向阳面与背阴面之间的温度差。压力锅炉、烟囱及核反应器等特殊使用场合以及爆炸、火灾等事故发生现场的混凝土,其环境温度远超过正常温度并可能发生急剧变化,高温改变了混凝土的微观结构,并影响到混凝土的力学性能和结构的使用性及耐久性[3]。混凝土结构在正常使用环境中,温度应力在特定情况下可能是混凝土结构失效的关键因素,尤其是对于大体积混凝土,正确评价混凝土结构在施工期及服役期的温度是非常重要的。

混凝土变形的产生是材料内部及表面温湿度状态的反映。无论在混凝土浇注后早期水泥水化过程中,还是在混凝土结构服役运营期间,温度和湿度变化都是影响混凝土材料变形的最重要因素。很明显,混凝土的多种变形是与水分损失、温度变化密切相关的。即使是混凝土的碳化收缩,虽然与干燥收缩在本质上是完全不同的,但也可以视之为干燥收缩的一个特例,而且碳化收缩也是相对湿度的函数,在中等相对湿度(50 %)时碳化速率最高,收缩值也最大[2]。混凝土产生体积变化的主要原因在于环境或混凝土内部温湿度变化产生的内部应力。

2.2 体积稳定性是混凝土材料及结构耐久性研究的重要内容

混凝土是一种很耐久的结构材料,经正确设计、认真施工和正确养护的混凝土,其使用寿命很容易达到100年以上。随着现代混凝土原材料和施工技术的发展,混凝土本应更容易实现高耐久性的目标,然而国内外有相当多的混凝土结构物在未达到预期使用年限却过早破坏。混凝土材料及结构耐久性已逐步引起人们的高度重视,如何实现混凝土的高性能已经成为工程界普遍关注的问题。混凝土结构耐久性受到材料性质、结构特点、施工及环境条件等的影响。在实际的工程结构中,周围环境条件作用可以较直观地反映混凝土耐久性,例如冻融循环、碳化、碱集料反应、化学侵蚀、钢筋锈蚀等劣化过程,通常认为是影响混凝土耐久性的主要因素。唐明述[4]指出,随着水泥和混凝土工业的新发展,混凝土从浇注开始产生的体积变化引起的开裂破坏成为混凝土耐久性研究的热点,而这是上述影响因素所不能概括的。这实际上就是混凝土材料变形(体积稳定性)问题。国内外学者的研究也发现,追求施工的高速度而发展的高早强水泥(C3S含量和细度高),是现代混凝土开裂破坏的主要原因,配制高强高性能混凝土时采取的增加胶凝材料用量、掺加活性掺合料(粉煤灰、硅粉及磨细矿渣等)、使用高效高性能减水剂以降低水胶比等措施,也使得混凝土的体积稳定性问题变得更加复杂[4,5]。

混凝土的各种体积变形使得宏观体积和局部微观体积发生变化,混凝土内部出现应力,尤其是混凝土结构中混凝土难免要受到内部或外部的约束作用,以至于混凝土内部应力更大、更不均匀,当超过混凝土极限抗拉强度或极限拉伸应变时,将不可避免地出现开裂。无论是钢筋锈蚀、化学腐蚀、冻融破坏还是碱集料反应,引起混凝土破坏的过程均与混凝土材料的渗透性(水、气体和各种离子)密切相关[6],而在混凝土中迁移的水则是诸多破坏因素的载体[7]。可以认为,各种因素导致的混凝土高渗透性是造成耐久性问题的症结所在。若混凝土体积稳定性不良,混凝土易于产生裂缝,无论裂缝是大或小,都将大幅度增加混凝土的渗透性,使得混凝土碳化、化学侵蚀、钢筋锈蚀及碱集料反应等劣化过程更加容易,导致混凝土耐久性受到严重影响。对混凝土的体积变形进行分析研究,并通过改善混凝土体积稳定性来提高混凝土耐久性,显得尤为重要。在中国工程院土木、水利与建筑工程学部主办的“第五届混凝土结构耐久性科技论坛”上[8],“体积稳定性与耐久性的关系”被列入正式议题分类讨论,也表明“体积稳定性是影响混凝土耐久性的主要因素之一”的观念,已经在混凝土研究领域引起了足够的重视。

2.3 体积稳定性对混凝土开裂及耐久性的影响

由于混凝土耐久性不足而造成破坏的主要因素有:冻融循环、碱集料反应、钢筋锈蚀、盐类侵蚀、酸腐蚀、淡水溶蚀浸析、碳化以及磨耗和冲蚀等机械破坏作用等。影响混凝土体积稳定性的因素主要有温度变化、水分(湿度)变化、化学反应等3类,具体表现为温度变形、干燥收缩、湿胀、塑性收缩、自收缩、化学收缩、碳化收缩及碱集料反应等。可以认为,体积稳定性的产生机理在于热、湿及离子在多孔介质中与环境之间的迁移和扩散引起的混凝土(水泥石)体积变化,混凝土的体积稳定性可以通过收缩系数及热膨胀系数试验进行测试,也可以根据多孔介质中热质传输原理,在试验研究混凝土热物性能(比热、导热系数、导温系数及线膨胀系数等)及湿物性能(湿扩散系数、比湿容等)的基础上,对混凝土的体积变化进行数值模拟。

无论是钢筋锈蚀、化学腐蚀、冻融破坏还是碱集料反应,其破坏过程的发生均与混凝土材料的渗透性(水、气体和各种离子)密切相关,在混凝土中迁移的水是混凝土诸多破坏因素的载体,因此,混凝土的渗透性是导致耐久性问题的症结所在。因体积稳定性不良产生的裂缝,不论裂缝大小,均会使混凝土的渗透性大幅度增加,从而大大加速了各种劣化过程的发展,对混凝土耐久性极为不利。体积稳定性对耐久性的影响过程可以表示如下:体积变化→内部应力梯度→收缩开裂(超过混凝土极限抗力)→渗透性增加→相关劣化过程加剧→混凝土耐久性下降。

2.4 体积稳定性研究对于中低强度混凝土高性能化的重要意义

“九五”期间,在国家科技部、国家自然科学基金委等部门的支持下,我国一些科研单位和高等院校对高强高性能混凝土(C 60～C 100)进行了大量的研究,取得了具有国际先进水平的进展和研究成果[9]。但是,对于占建设总量90 %左右的C 20～C 50混凝土的高性能化,依然缺乏深入的研究[10]。如果能实现C 30～C 50的中等强度普通混凝土的高性能化,将具有更为重要的技术经济意义和社会效益。吴中伟先生曾指出,对中等强度混凝土和一般混凝土高性能化的研究具有更为重要的意义[9]。这进一步明确了高性能混凝土不一定要求高强,更重要的是满足工程耐久性和使用寿命的要求。

3 结语

体积稳定性是影响混凝土耐久性的重要因素。在混凝土体积稳定性研究中,应充分考虑实际环境的影响,不能忽视温度、湿度对混凝土体积变形的耦合作用。对量大面广的中低强度等级混凝土开展深入、系统的研究,以实现中低强度等级混凝土的高性能化,具有非常重要的现实意义。

参考文献

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[4]唐明述.谈水泥基材料的体积稳定性[J].中国建材,2002,(3):35-36.

[5]桂海清,葛炜,王周松,等.高强高性能混凝土的体积稳定性[J].材料科学与工程学报,2003,21(3):460-463.

[6]陈德鹏,钱春香.体积稳定性对混凝土耐久性的影响及控制[J].低温建筑技术,2009,31(2):19-21.

[7]Mehta K P.Durability-critical issues for the future[J].Concrete International,1997,19(7):27-32.

[8]《混凝土》杂志编辑部.第五届混凝土结构耐久性科技论坛在东南大学召开[J].混凝土,2006,(12):17.

[9]王玲,姚燕,高春勇,等.中等强度等级混凝土高性能化的研究[A].沿海地区混凝土结构耐久性及其设计方法科技论坛与全国第六届混凝土耐久性学术交流会论文集[C],深圳,2004.

大体积混凝土裂缝 篇10

1 大体积混凝土裂缝产生的原因

大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素如下:

1.1 收缩裂缝

混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量, 用水量和水泥用量越高, 混凝土和水泥用量的收缩就越大。选用水泥品种的不同, 干缩收缩的量也不同。

混凝土逐渐散热和硬化过程引起的收缩会产生很大的收缩应力。如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度, 就会在混凝土中产生收缩裂缝。在大体积混凝土里, 即使, 自身收缩量值也不大, 但是它水灰比并不低, 与温度收缩叠加到一起, 就要使应力增大, 所以在水工大坝施工时早就将自身收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。

1.2 温差裂缝

混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。

大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇注, 浇注后, 水泥因水化引起水化热, 由于混凝土体积大, 聚集在内部的水泥水化热不易, 混凝土内部温度将显著升高, 而其表面则散热较快, 形成了较大的温度差, 使混凝土内部产生压应力, 表面产生拉应力。此时, 混凝土龄期短, 抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度, 则会在混凝土表面产生裂缝。

1.3 安定性裂缝

安定性裂缝表现为龟裂, 主要是因水泥安定性不合格而引起的。

2 大体积混凝土预防裂缝产生的措施

大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性、防水性、危害严重, 必须加以控制, 大体积开裂主要是水化热使混凝土温度升高引起的, 所以采用适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度, 在一定范围内, 就可避免出现裂缝。这些措施包含了混凝土施工的全过程, 包括选择混凝土组成材料、施工安排、浇筑前后降低混凝土的措施和养护保温等。

2.1 优选混凝土各种原材料, 控制施工配比, 满足设计强度情况下减少水泥用量

2.1.1 水泥的选择

理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥, 如矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥, 并尽量降低混凝土中的水泥用量, 以降低混凝土的温升, 提高混凝土硬化后的体积稳定性。为保证减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失, 可适度掺加活性细骨料如粉煤灰来替代水泥。

2.1.2 骨料的选择

粗骨料宜采用连续级配, 细骨料宜采用中粗砂。选择粗骨料时, 根据施工条件尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。既可以减少用水量, 也可以相应减少水泥用量, 还可以减小混凝土收缩和泌水现象。选择细骨料采用平均粒径较大的中粗砂, 从而降低混凝土的干缩, 减少水化热量, 对混凝土的裂缝控制有重要作用。

2.1.3 掺加外加料和外加剂

外加剂宜采用缓凝剂、减水剂;掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等。掺加适量粉煤灰, 可减少水泥用量, 从而达到降低水化热的目的。但掺量不能大于30%。掺加适量的高效减水剂, 在同等强度条件下它可有效地增加混凝土的和易性, 降低水泥用量, 减少水化热, 同时可明显延缓水化热释放速度。

2.2 加强混凝土浇筑温控工作

2.2.1 控制混凝土入模温度

入模温度的高低, 与出机温度密切相关, 另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。在温度较高的情况下进行施工, 可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖, 以减少阳光对其的辐射, 同时对浇筑前的砂石用冷水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。如果是在冬季进行施工, 因为要防止早期混凝土被冻问题, 所以要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热, 对原材料应视气温高低进行加热。

2.2.2 严格控制混凝土的浇筑速度

一次浇注的混凝土不可过高、过厚, 以保证混凝土温度均匀上升。保证振捣密实, 严格控制振捣时间, 移动距离和插入深度, 严防漏振及过振。

2.2.3 砼温度控制与监测

为降低大体积混凝土的水化热, 在混凝土的内部通入冷却循环水, 采用循环法保温养护, 以便加快混凝土内部的热量散发。为能够较准确地测量出砼内部温度, 在砼中预埋测温管, 用水银温度计测温。上下层温差控制在15℃~20℃之内。根据各测点的温度, 可及时绘制出混凝土内部温度变化曲线, 对照混凝土理论计算值, 分析存在的问题, 有的放矢地采取相应的技术措施。

3 小结

伴随着我国国民经济的不断发展, 各种基础设施的不断完善, 在高速公路领域;在桥梁建设领域;在机场和港口建设领域;在核电站、钻井平台领域到高层、超高层建筑, 地下工程领域大体积混凝土越来越多的被应用到人们的实际生活中, 随之而来的就是要严格把好大体积混凝土施工的质量关, 以确保混凝土的耐久性和安全性。混凝土结构中裂缝出现的类型很多, 产生裂缝的原因也是各种各样的, 因而在已有建筑物的鉴定中, 必须找出结构中裂缝出现的原因, 测定裂缝的大小, 描述裂缝形态变化, 据此来判断对结构的影响程度, 采取不同的处理措施以保证结构的安全适应性。

摘要：现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工, 由于其结构断面尺寸较大, 常见质量问题是在其表面或者沿构件整体产生贯通裂缝, 施工时须十分慎重, 否则易出现质量事故, 造成不必要的损失。下面对混凝土裂缝产生的原因和防范裂缝的措施等进行阐述。

关键词：大体积混凝土,裂缝,预防措施

参考文献

[1]张权, 曹广飞, 朱秀雨.大体积混凝土施工体会[J].山西建筑, 2008.

大体积混凝土施工质量控制 篇11

【关键词】大体积混凝土；材料选择；质量通病；质量控制

0.前言

虽然大体积混凝土很容易产生裂缝， 只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑各种因素的影响，采取必要的有效的控制和防范措施，做好温度监测工作及加强养护等，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生。

1.混凝土原材料的选择及质量控制

1.1水泥的选择。

内部混凝土主要考虑抗裂性能好、兼顾低热和高强两方面的要求，一般采用低热矿渣水泥，中热硅酸盐水泥掺入一定量的粉煤灰。外部混凝土，除抗裂性能外，还要求抗冻融性、耐磨性、抗蚀性、强度较高及干缩较小，因此一般采用较高标号的中热硅酸盐水泥。当环境水具有硫酸盐侵蚀时，应采用抗硫酸盐水泥。

1.2尽量选用低热水泥（如矿渣水泥、粉煤灰水泥），减少水化热。但是，水化热低的矿渣水泥的析水性比其他水泥大，在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水现象，不仅影响施工速度，同时影响施工质量。混凝土泌水性的大小与用水量有关，用水量多，泌水性大，且与温度高低有关，水完全析出的时间随温度的升高而缩短；此外，还与水泥的成分和细度有关。所以，在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种，并应在混凝土中掺入减水剂。在施工中，应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处，用振捣器振实后，再继续浇筑上一层混凝土。

1.3在条件许可的情况下，应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期可产生一定的预压应力，而在水化后期预压应力可部分抵消温度需变应力，减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。

适当掺加粉煤灰。混凝土掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。

1.4骨料的选择。

选用结构致密，并有足够强度的优良骨料，特别是粗骨料，具体应符合有关的标准、规范和规程。除此之外，还应注意以下问题：①骨料要求表面洁净，不含杂质。②砂子采用中砂，石子采用大粒径的卵石或碎石。③砂子含泥量不得超过3%，石子含泥量不得超过1%。④粉煤灰在混凝土的配合比中以部分粉煤灰代替水泥，不仅可以改善混凝土的和易性有利于施工操作，而且对降低混凝土的水化热有益。

1.5适当选用高效减水剂和引气剂，这对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用。

2.大体积混凝土的质量通病

大体积混凝土具有结构体积大、承受荷载大、水泥水化热大、内部受力相对复杂等结构特点。在施工上，结构整体性要求高，一般要求整体浇筑，不留施工缝。这些特点的存在，导致在工程实践中，大体积混凝土出现其特有的质量通病，常有以下几种类型：

施工冷缝。因大体积混凝土的混凝土浇筑量大，在分层浇筑中，前后分层没有控制在混凝土的初凝之前。混凝土供应不足或遇到停水、停电及其它恶劣气候等因素的影响，致使混凝土不能连续浇筑而出现冷缝。

泌水现象。上、下浇筑层施工间隔时间较长，各分层之间产生泌水层，它将导致混凝土强度降低、脱皮、起砂等不良后果。

混凝土表面水泥浆过厚。因大体积混凝土的量大，且多数是用泵送，因此，在混凝土表面的水泥浆会产生过厚现象。

早期温度裂缝。在混凝土浇筑后由于早期内外温度差过大（25℃以上）的影响，大体积混凝土会产生两种温度裂缝：（1）表面裂缝：大体积混凝土浇筑后水泥的水化热量大，由于体积大，水化热聚集在内部不易散发，混凝土内部温度显著升高，而表面散热较快，这样形成较大的内外温差，内部产生压应力，表面产生拉应力，而砼的早期抗拉强度很低，因而出现裂缝。这种温差一般仅在表面处较大，离开表面就很快减弱，因此裂缝只在接近表面的范围内发生，表面层以下结构仍保持完整。（2）贯穿性裂缝：由于结构温差较大，受到外界的约束而引起的。当大体积砼浇筑在约束地基（例如桩基）上时，又没有采取特殊措施降低、放松或取消约束，或根本无法消除约束时易导致拉应力超过混凝土的极限抗拉强度而在约束接触处产生裂缝，甚至会贯穿整个表面产生贯穿性裂缝。

3.施工质量控制

3.1加强商品混凝土运输过程控制

要求混凝土生产厂家每车出厂时出据混凝土标号、坍落度、出厂时间、数量和到达地点的发料单据。抵达现场后，由专人按程序验收，填写到达时间、混凝土坍落度、目前混凝土有无异常等情况。监理人员不定期进行抽检，如混凝土出现离析，必须进行次搅拌。

3.2制定混凝土浇注方案

大体积混凝土浇注常采用的方法有以下几种：全面分层。即在第一层全面浇筑完毕后，再回头浇筑第二层。这种方案适用于结构的平面尺寸不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑；分段分层。先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程；斜面分层。要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。

3.3加强振捣，确保混凝土的密实

为确保混凝土的均匀和密实，提高混凝土的抗压强度，要求操作人员加强混凝土的振捣，插点均匀排列，按顺序振实不得遗漏，振捣期间距宜取300mm，时间15-30秒为宜，不宜过振，以表面呈现浮浆，平整和不在沉落为准，为了能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，尚须进行二次振捣以提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，增加混凝土的密实度，使混凝土的抗压强度提高，从而提高混凝土的抗裂性，一般间隔20-30分钟进行二次复振，或者是在混凝土经振捣后尚能恢复塑性状态的时间。

3.4泌水处理与表面处理

由于大体积混凝土浇筑时泌水较多，上涌的泌水和浮浆顺混凝土斜面下流到坑底，再到集水井，然后通过集水井内的潜水泵排除基坑外；待混凝土浇至标高时，由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，要求施工方用木蟹抹平，防止表面微小裂缝产生，在初凝前再用铁搓板压光，这样有效的控制混凝土表面龟裂，增加防水抗裂效果。

4.混凝土的养护

混凝土自身的干缩变形确是无法完全避免的，因为它是混凝土本身固有的特性，我们只有通过改善各种影响混凝土干缩变形的因素，才能减少和减小混凝土的裂缝产生和宽度。因此，在混凝土施工中，应根据温度的变化不定时的做好浇水养护，根据监测结果对养护措施作出相应的调整，确保温控指标的要求。可以采取塑料薄膜、草垫或草袋的方式进行覆盖，这样能使混凝土水分蒸发的同时能及时获取水的“滋润”，使混凝土在硬化过程中水分得以平衡防止裂缝产生。

5.结束语

大体积混凝土质量控制 篇12

1 大体积混凝土的施工特点

1) 混凝土强度高结构大, 造成混凝土的用量比较多。2) 施工过程中工程量大, 兼之施工条件复杂, 要求高, 造成对施工质量控制上的难题。3) 由于大体积混凝土的结构复杂体积庞大, 很容易受到热胀冷缩的影响, 使得混凝土中出现裂缝, 大大降低了大体积混凝土的整体性以及严重影响施工的安全质量。4) 大体积混凝土多应用在水工建筑物施工过程中, 因此, 保证质量和稳定之外, 还需要保证混凝土的整体性、防水性等等, 因此, 在使用大体积混凝土的施工过程中, 必须提高对裂缝的控制要求[1]。

2 大体积混凝土施工中存在的质量问题

由于大混凝土本身特点以及施工环境等因素的影响, 在施工过程中也存在不少问题:

1) 大体积混凝土浇筑方案的制定不科学, 没有严格按照施工地方的实际情况与环境条件进行设计, 是造成大混凝土质量问题的一个原因。2) 在施工之前忽视了对设备的安检工作, 导致在施工过程中, 因为设备故障而停工, 影响了搅拌或者浇灌等工作的及时进行;此外, 施工人员为综合素质较差, 不能很好地掌握施工技术流程, 从而影响了大体积混凝土的质量。3) 原材料的使用控制不合理。在采购施工原材料的时候, 采购部门责任意识不强, 安全意识欠缺, 不能根据实际动工要求和质量安全标准来采购原材料, 造成原材料种类的缺失, 不能满足施工进程的需要;或者原材料质量差, 根本不能满足安全施工的要求, 此外, 在使用的过程中, 也有着用料不合理的情形存在。4) 在搅拌的过程中, 未能够按照科学合理的比例对原材料进行配比, 造成了施工的过程中, 浪费水泥的使用量, 大大增加了混凝土裂缝的形成。5) 在施工的环节, 施工人员操作不规范, 未能够按照施工计划和国家安全生产操作规范进行施工[2]。6) 忽视混凝土温度的控制及养护工作。不能很好地控制好混凝土内外温度差, 施工完毕后就对工程不管不顾, 疏于对混凝土的养护, 从而大大降低混凝土的使用寿命, 对建筑物的安全也带来了一定的影响。

3 大体积混凝土施工的质量控制措施

在建筑工程施工的过程中, 要做好对大体积混凝土施工质量的控制, 可以从以下几方面进行考虑:

3.1 科学制定大体积混凝土浇筑方案

在进行施工之前, 要严格根据质量安全生产标准, 结合施工工地的具体情况, 制定出科学合理的大体积混凝土浇筑方案, 方案必须经过严格审核通过后, 才能予以施工[3]。

3.2 做好施工之前的人员培训工作以及施工设备的检查工作

“工欲善其事, 必先利其器”。在施工工作开战之前, 要做好对所有施工设备和原材料的检查工作, 检查搅拌站和施工设备的完好, 确保能够满足施工要求正常工作, 检查原材料的贮备情况, 保证原材料能够满足施工过程中连续浇灌的需要。此外, 要加强施工人员的专业性培养, 增强其安全生产的责任意识, 保证施工人员的综合素养能够满足现场施工的要求。

3.3 加强对原材料使用控制

质量合格的原材料是生产合格混凝土的基本要素, 加强对原材料质量的控制至关重要。严格根据质量安全生产的标准, 结合施工工地的实际情况, 科学合理选择符合要求的水化热较低的水泥;根据实际泵输混凝土的实际要求, 合理选择合格的混凝土减水剂, 改善混凝土的形状, 节约水泥[4];混凝土施工之前, 要根据防止堵管、减少砂率、控制水泥用量、增强混凝土强度的原则, 选择合理的石子, 并对石子取样抽检, 确保石子符合大体积混凝土施工的标准;适量添加粉煤灰, 增强对混凝土呢不温度的控制;根据施工设计的实际要求, 适量添加抗裂纤维, 减少混凝土在施工过程中出现裂缝的可能性。

3.4 合理设计各种材料的配合比

由于大体积混凝土体积大, 造成施工困难以及易产生裂缝等特点, 我们在实际材料配比过程中, 既要减少因为混凝土收缩和内部水泥水化产生热量, 还要保证混凝土的强度。因此, 可以在配料中适当增加一些粉煤灰来降低水泥用量, 降低混凝土的收缩性, 此外, 要科学加入混凝土膨胀剂, 可以适当抵消因为混凝土收缩而引起体积减少带来的影响, 从而降低混凝土产生裂缝的可能性[5]。

3.5 加强施工环节的规范性操作

施工环节是极为重要的一个步骤。施工的时候, 要严格按照施工计划来进行施工工作:加强对混凝土运输过程的控制, 对混凝土进行不定期抽检, 保证质量合格后进行搅拌;根据计划方案合理进行浇灌工作, 浇灌过程中, 要注意结合实际施工情况, 作出合理调整;加强泌水处理与表面处理工作, 在泵输送混凝土的时候, 要等到表面水泥浆除此凝固之前将其压光, 增强防水抗裂的效果, 减少混凝土表面裂开的可能性。

3.6 加强对混凝土温度的控制及养护工作

为了减少混凝土的内外温差, 防止混凝土产生裂缝影响施工质量和安全, 控制好混凝土的出机温度和浇筑温度极为必要, 在施工过程中, 可在搅拌机中加入适量冰水, 对砂石原材料进行遮阳覆盖处理工作, 对运送管道用泡沫或者布袋等包裹后再进行洒水降温工作等等, 都有利于减少内外温差。

此外, 在控制好内外温差的情况下, 首先, 尽量往后推迟保温层的开始覆盖时间, 这样一来, 能够减少因为温度的变化对混凝土质量的影响;其次, 要加强对混凝土内外温度以及顶层底层温度的检测, 从而根据检测结果对保养措施进行适时调整。

4 结束语

要增强大体积混凝土的质量控制, 必须要做到:科学制定大体积混凝土浇筑方案、做好施工之前的人员培训工作以及施工设备的检查工作、加强对原材料的使用控制、合理设计各种材料的配合比、加强施工环节的规范性操作和加强对混凝土温度的控制及养护工作。

摘要：随着经济的不断发展, 市政建设以及城镇化进程的不断加快, 人们对于建筑的需求也随之扩大。行业规模化、结构高层化、功用智能化已经成为了当下建筑行业的主要发展态势, 也催生了大体积混凝土的广泛应用。大体积混凝土质量的好坏, 直接决定着整体建筑物质量的好坏。本文通过对大体积混凝土特点功用做初步探讨, 并对其质量的控制提出相应的措施。

关键词：大体积混凝土,质量,控制

参考文献

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