大体积混凝土.docx

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大体积混凝土

 大体积混凝土主要是根据厚度定义的，国际上一般采用0.8m～1m作为界限。

自80年代以后大体积混凝土的定义有了新的概念：

“任意体量的混凝土，其尺寸（厚度和平面）大到足以必须采取措施减小由于体积变形引起的裂缝，统称为大体积混凝土”，由此可见，即便是很薄的结构，虽然水化热很低，但是其收缩很大，控制收缩裂缝的要求比过去任何时候都显得非常重要。

因此，泵送混凝土的薄壁结构也应当按照大体积混凝土的要求采取措施控制混凝土的收缩裂缝。

混凝土收缩主要来自于水和水泥，自由收缩的混凝土不会出现开裂，只有收缩遇到约束，从而产生的约束应力大到超出混凝土的抗拉强度的时候才会开裂。

一、开裂形式一般有：

（1）．早期塑性开裂：

（2）.塑性沉降收缩

（3）.表面失水收缩

（4）.温差应力收缩

（5）。

自收缩。

2．硬化后开裂：

化学收缩

干燥收缩

炭化收缩

膨胀开裂（碱集料反应）

荷载作用开裂

二、影响混凝土开裂的主要因素

1、原材料：

水泥（细度、矿物成分含量）

掺和料（品种；质量；掺量）

骨料（吸水性、粒形、热膨胀性、比例）

外加剂（相容性、保塑性、缓凝性及技术夸大性）

2、配合比：

水泥用量（胶凝材料总量）

总用水量

砂率

保证强度的同时必须考虑耐久性

3.混凝土和易性：

计量准确性

搅拌质量

搅拌时间

4、施工性：

克服无所谓的概念

浇筑振捣正确性（分层、段的合理及位置时间）

正确把握初凝时间的面层处理（贯入阻力时间和收水时间）

测温与养护技术的关系（浇水保湿和各阶段温度控制）

施工进度（拆模时间、降温速率）

5、设计：

材料指定弊病（膨胀剂、防水剂）

构造筋配置的合理性

6、减小混凝土开裂倾向的对策

降低混凝土拌合物浇筑温度

延缓混凝土的凝结时间，硬化后的早期强度发展不要过快

低热水泥

用粉煤灰部分取代水泥

用低热膨胀（收缩）系数的骨料

少量稳定引气成分

选择水泥要以耐久性为基础，不能只注意强度

三、厚度大体积混凝土裂缝控制

初凝前产生的裂缝（可处理）与温度产生的裂缝（不可处理）

1、初凝前产生的裂缝：

（1）表现形式一般为塑性收缩开裂。

无论是沉降收缩还是失水干燥收缩裂缝，一般均可通过振捣、滚压、搓面工序可予以避免。

一般大体积混凝土的坍落流动度较大，常会因为混凝土和易性问题，使混凝土出现离析泌水，当沉降遇到上层钢筋的阻力时，就会产生沉降开裂，又会因泌水过快，而易使失水开裂增多。

（2）处理形式主要在面层处理工序中。

混凝土浇注振捣露出结构上表面后：

①先用铁锨将混凝土摊平并振捣；

②刮杠刮平表面；

③用滚杠滚压表面，并将多余浮水排走；

④再用刮杠或木抹将表面处理；

⑤当混凝土收水时，进行木抹搓抹第一遍，搓抹采用后退式施工方法，边搓抹边覆盖塑料布，以减少表面水分蒸发；

⑥第二遍搓抹时间掌握在人踩在混凝土表面有沉陷脚印，拌合物可操作性强，同时有裂纹出现。

此到工序仍然采用，后退式边搓抹边覆盖塑料布的施工方法，对已出现

的裂缝，采用来回搓揉的方法将其搓合严；

⑦第三遍搓面时间掌握最重要，一定要在混凝土初凝前（混凝土初凝时间的确定是：

时间与力交点的坐标值3.5Mpa，（一般人踏在混凝土表面远远小于此值）进行第三遍搓抹，同时必须将后出现的裂缝全部搓合，并覆盖严塑料布。

2、温度产生的裂缝：

水泥水化产生很多的热量，使混凝土内部温度值很高，形成内部受压外部受拉，规范规定当受压温度与受拉温度超出25℃时，会产生温差应力，其累计值过大就易使混凝土温差层开裂。

升温过程也是应力产生的过程，升温速度越快，应力产生越大。

如果降温时的速率大于升温时，形成降温温度梯度过大产生应力，也会使混凝土的内部出现开裂。

以上两种开裂的表现形式是很难见的，一般只有依靠测温记录的数值来判断。

所以测温的重要性就在于此。

针对测温出现的问题，主要处理形式：

降低最高温度

（1）降低温升值：

选用低热水泥；

或选用低标号水泥；

尽量降低水泥用量；

掺加低收缩掺合料。

（2）降低浇筑温度值：

使用低温水；

砂石冷却；

混凝土罐车保温或水冲降温；

遮阳或覆盖。

（3）掺加缓凝剂延缓峰值时间。

（4）基础混凝土内掺加大块石料（吸收部分热量）。

（5）放慢浇筑速度：

根据环境条件充分利用混凝土的初凝时间，使热量逐步释放达到降低最高温度值的目的。

升温阶段

混凝土终凝后开始硬化并产生热，中心温度不断上升并往四面扩散，建议此时仅覆盖塑料布即可，不要进行保温处理，以免造成温度积蓄过多，会延长降温阶段的时间。

降温阶段

混凝土温度达到峰值并持续一段时间后开始降温，这个阶段是大体积混凝土关键阶段。

（1）温度差

一般测温点平面以5-8米的间距布置在结构有代表性的位置，垂直基准点布置在混凝土上表面往下（表层）和下底面往上（底层）50-100mm处，与之相邻点间距小于一米为宜。

控制指标以相邻两点的层温度差值不大于25℃，这个指标是观察结构层用的。

表层点值与混凝土表面（塑料布与混凝土间）的温度差不大于25℃，是控制混凝土表层与表面不出现开裂。

由于混凝土块体在升温及降温阶段都处在塑料布覆盖的条件下，与大气环境不产生介质交换，所以大气温度与块体内部温度不产生利害关系，不考虑控制指标。

但可以考虑与表面的温度差。

由于降温是一个缓慢的阶段，随时观察测温结果对混凝土块体进行适宜的保温养护是非常重要的，从经验中总结出，当温度差连续12小时（4h*3）超标时就应考虑加强保温处理。

当温度差连续24小时小于15℃时，可采取白天掀开部分保温层降温，这样有利于整体施工进度。

（2）降温速率

如前所说，控制降温速率是很重要的工序，过快的降温速度会使混凝土应力松弛过快出现开裂。

有关规范要求降温速率在1.5℃/d，从经验中总结降温速率可控制在2.0-3.0℃/d，因为这个速率对于膨胀剂的7天潮湿养护是可以达到的，同时施工一般也能满足。

对于施工放线要视温度及温差的具体情况来定，一般可采取：

不撤保温，定主要基准点和白天气温好逐步掀开保温层放线（10：

00-16：

00）。

3、养护：

混凝土养护是必须的。

大体积混凝土的养护应该达到两种目的：

保持充分潮湿和控制温差。

采用何种养护方式主要看施工季节和混凝土内部的最高温升值来确定，但最终都必须保证混凝土不因内外温差过大而开裂。

一般讲夏季施工常采用降温养护的方法，冬季施工宜采用保温养护的方法；混凝土内部最高温升值大，大气温度值低尽量采用保温养护的方法，反之采用降温方式；一次浇筑厚度厚、强度等级高的应采用保温养护的方法，较薄的、强度等级低的可以采用降温的方法；施工工期较长的、工期不紧的，采用保温养护要比降温养护控制温差更有好处。

总之采用何种养护形式，必须根据具体情况来确定，无论是保温养护还是降温养护，保湿（足够的潮湿）都是必须的、最重要的、缺不了的。

所以塑料布覆盖混凝土表面既是最基本的要求也是最重要的工序。

通常对大体积混凝土到底采用什么方法使用什么材料养护主要在计算混凝土最高温度值时，如何控制两个温差不超出25℃而选定的。

保温与降温并不是绝对，两者之间互相联系又互相补充，有时单独使用，有时穿插使用。

大体积混凝土基础进行养护所使用的材料很多。

采用固体材料（塑料布、岩棉被、草廉、聚笨板、泡抹、---）易操作，可随混凝土基础内外温差变化随时调整（掀和盖），同时材料还可重复使用。

这些材料的养护方法适用于混凝土基础几何尺寸、形状简单的工程。

采用液体材料养护比较经济、合算，适用于环境条件好（排水）、施工工期不紧的、在夏季施工的、几何尺寸较为复杂的混凝土基础。

由于大体积混凝土内部的温度值受大气温度影响较大，而蓄水的的厚度和温度要随着温差的变化来调整和控制。

此种养护方法操作比较麻烦（放水与蓄水），同时混凝土基础与上部结构的连接钢筋很多，蓄水对钢筋根部有一定锈蚀影响，如处理不当会破坏结构安全度，所以一般少用。

大体积混凝土基础养护的方法和材料还有其他形式如：

黏土、砂等粉状物等。

综合考虑在混凝土基础内部最高温度值在60℃以内时，采用一至两层塑料布进行覆盖养护是完全可以也是较可靠的。

由于基础表面的不平（相对），使得塑料布与混凝土基础表面之间存有10-20毫米的水。

随着水分的不断蒸发， 应注意保持塑料布下的水分。

在补充水分时不要用水管直接对混凝土基础进行长时间的冲浇，避免混凝土基础出现局部温差过大，而使混凝土表面开裂。

由于混凝土内的温度在不断的释放，同时降温速率也在控制，所以混凝土在一定时间内不会降至受冻破坏的程度。

大体积混凝土由于内部温度高，强度增长很快。

一般内部同温养护的试件强度，要高出标准养护试件强度20%以上，所以实际强度满足设计要求很容易达到。

撤养护可根据层温差不大于25℃确定。

但塑料布不能撤，还应保持混凝土表面一段时间潮湿。

四、配合比：

大体积混凝土配合比设计不能仅以强度来考虑，要以耐久性和控制温差综合设计。

1、水泥应优先选用低热、低强度等级，不能使用早强型；

2、用量要少，混凝土的强度保证要与掺合料的作用综合考虑，同时水胶比不要太低（0.45），因为过低的水胶比会增加自收缩；

3、必须掺加掺合料，粉煤灰具有抑制收缩的作用应优先选用，但不要过多；

4、膨胀剂或防水剂，理论上这两种外加剂对混凝土早期硬化时，可产生微膨胀，以抵消部分后期的收缩。

但使用条件是严格的，是必须要满足的，否则适得其反，即：

充分潮湿养护不得少于7天。

5、减水剂是泵送混凝土必须的组分，不但要考虑减水效果保证强度，同时要考虑与水泥的相容性和凝结时间以及早期强度增长。

长的凝结时间对混凝土水化峰值延缓有好处，不要过快的强度增长，能减少约束应力的破坏。

6、用水量影响强度和收缩，总用水量越多水泥水化越充分，温升值也越大，同时自由水也多，蒸发后的收缩就越大。

所以控制总水量很重要。

7、骨料

（1）大体积混凝土使用粗骨料尽量选用粒径大的、压碎值小的、低活性石子，严格控制含泥（块）量；

（2）细骨料的砂率以保证和易性为原则。

因为过大的砂率虽然对泵送性有好处，但会增大收缩，同时含泥对早期开裂影响也很大。

现在人工砂已有验收标准，由于人工砂粒形不好，需水大，石粉也多，容易加大混凝土的收缩，对控制裂缝不利，尤其是高强度等级的混凝土。

8、纤维：

随着有机合成纤维在混凝土工程中的不断应用，其作用也日益显著。

以乱向分布掺入一定量在混凝土中的有机合成纤维，能将混凝土内部的有害裂缝，分解成多向、细小的无害裂纹，达到降低渗水高度，提高抗渗等级的作用（氯离子环境下使用慎重），其优点是可满足抗渗等级要求，无须过严的潮湿养护。

使用工艺简单仅需适量延长搅拌时间。

五、测温

测温的主要目的是指导养护工作，避免混凝土块体出现温差应力裂缝。

测温形式可采用玻璃温度计、热电偶、铜热电阻、电子传感器等方法。

1.玻璃温度计：

采用玻璃温度计不能按构件测温的方法进行。

由于温度计在基础不同深度处放置，当每次提起温度计到表面观察检测记录时，读取不到稳定准确的数据，所以需将玻璃温度计放置在一直径10-20 mm内装稀释机油的管中，这种测温方法操作简单，成本较低。

但操作顺序繁多保证可靠率偏低。

2.热电偶与铜热电阻

使用电位差计或小长图记录仪是一种可靠的自动测温方法，适用于基础深、面积小的混凝土块体，不受气候影响，数据准确。

但一次投资大，配套环节多，易在重要工程中采用。

3.便携式电子传感器测温仪检测较为直观、操作简单、携带方便。

操作顺序：

在直径12 mm左右的钢筋上（长度比基础深度长15-20厘米）按测温点的相应高度位置先缠绕一层胶布；再将测温传感器探头固定在其位置上；将导线依次固定在钢筋上；检测探头完好性；在已绑扎好的基础钢筋上，按平面布置点位置插入带有探头的钢筋，并将其固定牢固；记录各探头的初始数据，无误后用塑料布把外甩导线，包裹固定在钢筋顶部并做标记。

4.测温点布置原则

平面位置：

按基础平面最大尺寸沿对角方向或十字垂直方向，间距5-8米布置一处，设备坑和变截面及边角位置应增加。

垂直位置：

一般分上层、中层、下层布置探头，上层位置固定在基础表面下50至100 mm之间（不得靠在钢筋边）；中层以距相邻点1米左右为宜；下层点固定在基础底面上50至100 mm位置。

厚度小于2.0米时布置上、中、底3点，每增1米时中间加一点。

5.温度控制原则

混凝土硬化后开始释放热量，由于混凝土传导热量慢，随着厚度增加释放减缓，中心温度提高速度明显快于上下面的散热速度，混凝土强度也逐渐提高，同时弹性模量和应力也不断加大。

当开始降温后，由于内热外冷，在降温速率明显快于升温速率时，极易产生降温梯度过大而形成叠加应力过大，在混凝土内部出现温度应力裂缝。

按相关规范规程的控制指标以温度差值不大于25℃为宜。

这个指标值的控制对象是：

中心层温度点与相邻（1米左右）两点温度差值；上层温度点与基础表面温度差值；表面温度点与基础所处环境温度差值。

控制温度差值的目的是指导养护工作保温或是降温。

6.温度测试记录

（1）温度点布置固定后检测记录各点温度实际值；

（2）混凝土进入终凝后测试记录混凝土的初始值并观察表面裂缝情况；

（3）升温和恒温阶段每4小时测试一次；

（4）降温开始后每2小时测试一次，当连续12小时温差超出规定值时，须通知技术人员调整养护工艺，并记录混凝土表面裂缝情况；

（5）当降温趋于稳定后测试周期可为4-8小时；

（6）当大气平均温度与基础中心最高温度差值不大于n个25℃时，可以解除测温。

六、计算混凝土最高温度值

计算最高温度值的主要目的是确定养护方案，控制温度差不超标。

（1）计算最大温升值，按YBJ224-92规程

Tmax= （ W*Q/с*γ） *k 

W—水泥用量kg/m3；

Q—水泥水化JJ/kg；                                                                        C—混凝土比热；

γ—混凝土容重；

K—散热系数（经验得出）；

基础厚度1-1.51.5-2.02.0-2.52.5以上

P．S32.50.45-0.550.5-0.60.6-0.70.7-0.8

P．O32.50.45-0.60.55-0.60.65-0.750.75-0.85

P，O42.50.5-0.60.6-0.70.75-0.850.85

（2）计算浇筑温度值

混凝土块体内部最高温度值由两部分组成：

混凝土温升值和浇筑温度值，计算浇筑温度主要与所用材料的自身温度大小有关系，而自身温度又与大气环境温度有关，一般常温季节，浇筑温度略比大气平均温度偏高些。

（3）计算表层温度值

按规范要求计算温差值是（上中下层）：

中心与上下层温度差；上层与表面温度差；表面与环境温度差。

由于要求混凝土表面必须覆盖严塑料布，实际混凝土块体是处在较封闭的状态下养护，与环境不直接进行介质交换，所以温度差不大于25℃很保守。

实际中的上层温度受上保温材料（不散热）和下中心温度传导的温度高低的直接影响，温度值较高，一般低于下传导热值20℃以内，实际计算意义不大。

（4）计算温度应力值

产生混凝土因温差应力过大而开裂的阶段发生在降温阶段，所以建议在升温阶段不要采取过高的保温（减少热量积聚）。

混凝土温差应力是由于混凝土基础厚、强度等级高、内部温度又高、降温梯度叠加过大时才会产生，所以能有效的控制以上因素就无须计算应力值（一般建安工程均可控制）。

大体积混凝土施工是一个综合过程，与设计、混凝土供应、施工有密切的关系，只有各个环节都保证工作质量，才能避免不出现质量缺陷。