大体积混凝土.docx

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大体积混凝土

高层建筑施工论文

摘要：

由于大体积混凝土结构温度裂缝与骨料品种、配合比、外加剂掺合料、浇筑温度、浇筑顺序、外界气温、保温措施、养护条件等直接有关，施工过程中存在很多的不定性，理论计算很难完全反映实际情况，因此必须进行工程实时监控。

本文根据自己多年的实践经验，谈谈大体积混凝土的施工方法。

关键词：

大体积混凝凝土施工

近几年来，大体积混凝土的使用在高层建筑基础厚筏底板中较为常见，由于近几年来中高层建筑使用大体积混凝土很普遍，因而施工单位大体积混凝土浇筑、测温及养护手段也随之完善，施工技术也较为成熟，随着大体积混凝土施工技术的不断完善、成熟，施工难度同时也在降低。

　　由于大体积混凝土的普遍常见，在这段时期，施工单位对大体积混凝土的施工重视程度降低，套用和单凭经验主义也较普遍，施工管理人员的质量控制意识松懈，放松了对大体积混凝土监测、监控工作，在大体积混凝土的浇筑、养护工作中，也较为随意，没有足够的重视。

“随着城市经济飞快的发展，越来越多的高层和超高层建筑出现在人们的生活中，这不得不说是人类创造奇迹的过程。

然而高层建筑也不是无本之木，无源之水。

伴随着高层建筑的特殊需求，一系列新的问题随之而来。

温家宝在接受<华盛顿邮报>记者采访时时说过：

一个很小的问题，乘以13亿，都会变成一个大问题；一个很大的总量，除以13亿，都会变成一个小数目。

高层建筑如此，我们今天说的高层建筑施工中的大体积混凝土施工技术也如此。

大体积混凝土我国目前尚无明确定义，日本建筑学会标准（JASS5）规定：

“结构断面最小厚度在80cm以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土”。

美国混凝土学会（ACI）规定：

“任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂”。

巨大的体积，在热的作用下，高热处必产生巨大的膨胀。

水化过程中混凝土强渡尚低，在如此大的体积变化下，开裂似乎就不是一个可以忽视的问题。

通缝的出现，钢筋的锈蚀带来的不仅仅只是工期的延长和美观的影响，更是质量与寿命的可怕影响！

在确定什么情况属大体积混凝土各国的标准大多不一，我国对大体积混凝土的定义为混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土，其他国家混凝土结构实体最小尺寸有的为大于或等于0.8m，有的为大于或等于1.2m，因各国大体积混凝土的定义不同，各国针对大体积混凝土的施工技术措施也就存在差异，从我国对大体积混凝土的定义来看，对混凝土的裂缝控制技术措施要求是相当严格的。

因此，大体积混凝土施工中的温度监控是控制裂缝产生的关键，也是确保建筑施工质量的关键之一。

原因分析：

1）水泥水化热，水泥水化热引起温度应力和温度变形而产生裂缝。

水泥水化过程中产生大量热量，每克水泥水化放热量约达120cal/g，混凝土内部升温约在300c以上。

当混凝土内部与表面温度差大时，就产生温度应力和温度变形，混凝土内部的温度应力与混凝土厚度及水泥用量，品种有关，与混凝土结构尺寸愈大，厚度愈厚，温度应力愈大，引起裂缝的可能性愈大。

2）混凝土内外约束条件的影响

大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，当结构产生温度变形时，受到地基的限制，而产生外部约束应力，当混凝土升温时，产生膨胀变形约束，中心产生压应力，此时混凝土弹性模量小，徐变和应力松驰度大，使混凝土与地基连接不牢固。

当温度下降，中心产生较大拉应力，此时混凝土抗拉强度低于温度产生拉应力时，混凝土将出现垂直裂缝，此裂缝往往是贯穿性裂缝，这是影响到结构安全度和使用功能，是致命的裂缝。

当混凝土内部由于水泥水化热而形成结构中心升温高，热膨胀大，中心产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束力，同时也会产生深层裂缝，是非贯穿性裂缝也会影响使用年限。

3）外界气温度化的影响

大体积混凝土在施工阶段，常受到外界气温变化的影响，外界气温越高，浇筑温度也愈高，当气温下降，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土内部的温度梯度，会造成温差与温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。

4）混凝土的收缩变形的影响

（1）混凝土塑性收缩变形发生在混凝土硬化之前，混凝土仍处于塑性状态，它产生主要是上部混凝土的沉降受到钢筋和骨料限制或平面面积较大的混凝土，其水平方向的减缩比垂直方向更难，这就会形成不规则的深层裂缝，这种裂缝通常是互相平行。

（2）混凝土的体积变形，混凝土在终凝后体积产生变化，有可能产生收缩或膨胀，随之温度变化而变化。

（3）干燥收缩是混凝土中的水份80%要蒸发，20%水份是硬化所需。

随着水份蒸发就会出现干燥收缩，表面干燥收缩快，中心干燥收缩慢，表面收缩应力受到中心收缩应力的约束，表面产生拉应力而出现裂缝。

（4）混凝土匀质性影响，配合比不严格计量，其坍落度，外加剂，骨料粒径不同及振捣密实度不同，造成混凝土的弹性模量不同，形成收缩变形不均匀，导致应力集中而引起裂缝。

（5）结构造型差异显殊，厚度差别较大或留孔，留槽都会产生应力集中而形成裂缝。

施工工艺：

现阶段大体积混凝土施工中，部分施工单位对大体积混凝土的绝热温升和内部温度只作文字性说明，或只写出一个计算式，而没有详细计算书，对大体积混凝土的绝热温升和内部温度没有具体计算数据，在实际操作中，只凭实测实量和以往经验进行大体积混凝土的养护，从而失去了对大体积混凝土的主动控制，被动的处理室外气温、表面温度、核心温度所形成温差梯度对大体积混凝土造成的影响。

因此，在严格控制大体积混凝土裂缝的时候，可以通过控制大体积混凝土的施工工艺来控制裂缝的产生。

明确大体积混凝土构件尺寸及浇筑时当地近一段时期工程环境气候状况。

根据构件尺寸，可以确定所需泵车数目、人员数量及混凝土总方量，以预估浇筑时间，由此明确每小时混凝土供应量和供应保障措施。

依据工程所在地环境气候状况，确定环境气温，预测浇筑当天的环境气温，拌制混凝土时，原材料的实体温度（基本以实测为主）。

1）浇筑方法

浇筑施工方案是施工操作具体而详细的指导性文件，也是施工过程中必不可少的技术资料，同样，就施工单位对施工经验的累积，以及对以往施工过程中存在问题、失误、失败、经验教训总结也需要施工方案作为相应的佐证来评判施工过程的科学性、针对性。

所以，在编制大体积混凝土的专项施工方案应力求全面、针对性强，能够对具体的施工操作有一定的指导性。

根据划分的施工段，因地制宜地确定总体浇筑顺序。

浇筑方法采用“斜面分层、薄层浇捣、循序推进、一次到边”连续施工的方法，每个泵负责一定宽度范围的浇筑带，各泵浇筑带前后略有错位，形成阶梯式分层推进局面，以达到提高泵送工效，简化混凝土泌水处理，确保上下混凝土层的结合。

通过对每泵混凝土方量的统计，控制每泵泵送量为25～30m3/h，避免施工中冷缝的出现。

2）振捣

根据混凝土泵送时自然形成的流淌斜坡度，在每条浇筑带的浇捣面前、中、后各布置3台振动器，第1台布置在混凝土卸料点，振捣手负责出管混凝土的振捣，使之顺利通过面层钢筋流入底层；第2台设置在混凝土斜面的中间部位，振捣手负责斜面混凝土的密实；第3台设置在坡脚及底层钢筋处，因底层钢筋间距较密，振捣手负责混凝土流入下层钢筋底部，确保下层钢筋混凝土的振捣密实。

振捣手振捣方向为：

下层垂直于浇筑方向自下而上，上层振捣自上而下，严格控制振动棒移动的距离、插入深度、振捣时间，避免各浇筑带交接处的漏振。

3）泌水处理

流动性的混凝土在浇筑过程中，上涌的泌水和浆水顺着混凝土坡脚流淌到坑底，故我们采取的措施是在混凝土垫层施工时，使其施工成一定的坡度，使大量的泌水顺垫层坡度流入到周围的排水沟盲沟，通过积水坑排放到基坑外，当混凝土的坡脚接近后浇带、模板顶端或底板面标高时，我们要求振捣手改变混凝土的浇筑方向，即由顶端往回浇筑，与斜坡面形成一个积水潭，用软管及时排除最后的泌水。

4）表面处理

计算大体积混凝土的表面温度。

根据计算，求出混凝土的表面温度和已知混凝土内部温度（中心温度）估算值进行比较，而大体积混凝土在温度应力计算和进行温度控制时，必须了解混凝土中心温度与表面温度之间的温差及混凝土表面温度与外界气温之间的温差，并加以控制，使温差所造成的温度应力小于大体积混凝土同时期的抗拉强度，以及采取措施降低大体积混凝土中心温度与表面温度之间的温差并小于混凝土易产生裂缝的温差，从而抑制温差裂缝的产生。

泵送混凝土由于强度高，表面水泥浆较厚，故在混凝土浇筑后至初凝前，应按初步标高进行拍打振实后用长木尺抹平，赶走表面泌水，初凝后至终凝前，用木蟹打压实，紧跟着用铁抹刀抹光闭合收水裂缝。

5）底板混凝土后浇带处理

常规后浇带处理存在的问题：

在底板大体积混凝土施工中，有较多的混凝土浆等通过隔离钢板网流入后浇带内，而底板钢筋的贯穿给后浇带内的后期清理带来困难。

因此我们在本工程中采用了以下措施：

在后浇带下设加强止水部分，加深形成一条深200mm排污沟，并向二端找坡。

在排污沟内有少许砂浆难以完全清出，由于设置的排污沟比底板落深20Omm，亦可让其留在排污沟内，对结构也不会产生影响。

后浇带的浇筑时间、混凝土级配要求等必须满足设计要求。

应特别注意后浇带附加防水区处的止水施工质量，止水带的选材必须严格，接长不留隐患。

在后浇带加强止水部分的垫层上加铺防水卷材，并向每边延长500mm以上。

后浇带处钢筋不断开，侧向采用双层钢板网作侧模。

后浇带留置完毕，马上铺盖木板，以防杂物掉入造成清理困难。

6）对混凝土配合比的控制

　　混凝土配合比的合理性不仅仅影响到混凝土自身强度要求，还会影响浇筑时的泵送要求、坍落度、和易性等，以及混凝土浇筑后的水化热产生的多少，特别是大体积混凝土水化热的控制将影响到混凝土的裂缝控制既而影响整个大体积混凝土的质量。

（1）确定合理的水泥。

在大体积混凝土中，混凝土温度的升高主要因素是水泥产生的水化热，因而，对大体积混凝土原材料水泥应该选用低水化热和凝结时间较长的水泥，在昆明地区常使用的是矿渣硅酸盐水泥，尽可能不用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，以减低水泥所产生的水化热。

如要采用高水化热的水泥，就必须采取相应措施延缓水化热的释放。

（2）砂石料的级配要合理。

一般情况下，石料要采用连续级配，砂料采用中砂，并严控砂石料的空隙率、含泥量、吸水率及压碎指标。

　（3）合理掺加混凝土用掺和料（如粉煤灰）、外加剂（如缓凝剂、减水剂），从而降低水泥水化热。

　（4）作好混凝土配合比的试配工作。

　（5）根据试验室试配资料，对比现场情况（或预拌厂拌制现场）砂、石料含水率、含泥量等与试验室试配原材料的差别，适当调整混凝土配比，满足实际混凝土拌制要求，以达到质量标准。

养护：

为做好大体积混凝土的养护、测温工作，大体积混凝土水泥水化热的预先计算是必不可少的。

通过计算预估大体积混凝土内部温度及温差，才能预先提出相应的养护措施，做好养护准备工作及测温点布置、测温控制预案工作，这样才有利于保障大体积混凝土的浇筑质量。

为保证大体积混凝土后续工作的质量，大体积混凝土的热功计算应力求及时、准确、全面，避免遗漏。

编制方案时，应考虑大体积混凝土的温差梯度，明确混凝土养护措施、方法及降温方式。

1）一般养护一般养护大体积混凝土的裂缝特别是表面裂缝，主要是由于内外温差过大产生的。

浇筑后，水泥水化热使混凝土温度升高，表面易散热温度较低，内部不易散热温度较高，相对地表面收缩内部膨胀，表面收缩受内部约束产生拉应力。

对大体积混凝土这种拉应力较大，容易超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。

因此，加强养护是防止混凝土开裂的关键之一。

在养护中要加强温度监测和管理，及时调整保温和养护措施，延缓升降温速率，保证混疑土不开裂。

养护需要7天以上（浇筑完7天内是混凝土水化热产生的高峰期），具体时间将根据现场的温度监测结果而定。

（1）、混凝土浇注完毕后即转入养护阶段，此时浇注混凝土的水化作用已基本确定，温度的控制转为降温速度和内外温差的控制，这可通过给浇注体表面覆盖保温材料进行保温养护来实现。

覆盖材料可采用草袋，也可用水直接覆盖在基础表面，本桥采用了水覆盖法。

（2）、采用蓄水养护，蓄水深度取50cm以上。

在升温阶段，蓄水层能吸收混凝土的大量水化热、减少外部低温环境的影响，起到保温养护与间接散热、降温的双重作用。

在降温阶段，蓄水层能起到延缓混凝土内部的降温速度、减少混凝土表面的热扩散、保持均匀散热的作用，能有效地防止混凝土因急剧降温而产生的裂缝。

经验证明该方法效果较好。

（3）、冷却水管使用完毕后用与承台强度等同的水泥浆封闭

2）冬季养护冬末春初，气温变化大，日晚温差大，初春雨量多。

根据有关工程经验加之理论计算，采取塑料薄膜与草袋相间覆盖的方法，随混凝土的浇筑顺序，在每一段混凝土表面收光后，即混凝土处于硬化阶段时，及时铺上塑料膜作为密封层，防止混凝土热量流失使之表面处于湿润，然后铺上草袋。

根据测温报告数据，采用2层草袋2层薄膜，为防止气温骤变影响，在混凝土升温和早期降温过程中，有控制地加强保温层，在混凝土降温中期，为加快降温速率，采取白天掀开部分保温层，晚间加之覆盖的做法，混凝土降温后期则采取逐日掀开保温层的做法。

如有需要，可在埋设冷却水管时在混凝土中一起布设测温点，并在养护中通过量测测温点的温度，用于指导降温、保温工作的进行，从而控制混凝土内外温差在20℃左右。

应急处理预案

在浇筑前，应先预见可能发生的风险，并针对各种风险特点采取相应应急处理措施来保证大体积混凝土的连续浇筑，使混凝土不致因供应不上而出现冷缝，特别是工地现场极易出现的断电、泵车损坏、搅拌站搅拌机损坏等风险要有预见性的处理计划，这也是在施工方案编制时风险防范必不可少的预案措施，以备紧急情况发生时能够有组织有计划的处理问题。

施工过程相对来说并不复杂，只是要严格按照预定计划及施工方案实施，属于执行操作阶段。

要求严格按照施工方案进行浇筑，定时定点测温，按时对混凝土进行养护。

施工执行阶段应定立报告制度，针对紧急情况，在发生时，按预案措施处理并及时报告，特别是在预案中未考虑到的紧急情况发生时，应立即上报，通知有关方参与处理特殊事件。

大体积混凝土保温养护所需保温（隔热）材料厚度计算

　　有些施工单位在施工时也往往忽略保温（隔热）

　　材料的厚度计算，只是根据实测温度和以往经验中所采用材料或常用材料来进行保温（隔热）养护，而没有预见性的及时修正保温（隔热）覆盖材料的厚度，这也是失去了施工中的主动控制。

　　混凝土采取保温（隔热）养护，主要是为了减少混凝土内外温

　　温差，延缓收缩和散热时间，使混凝土在缓慢的散热过程中获得必要的强度来抵抗温度应力，同时可降低变形变化的速度，充分发挥材料的徐变松弛特性，有效地削减约束应力，使小于该龄期抗拉强度，防止内外温差过大，超过允许界限（一般未为25℃），而导致出现温度裂缝。

昆明集大广场A区基础底板采用厚筏基础，基础厚度1.93m，一次连续浇筑方量约2300m3，不留设施工缝，该底板混凝土设计强度为C50、C40，抗渗为S10防水型混凝土。

根据工程进度要求，该底板于初冬季节施工，拟定于2～3天浇灌完成，每天入仓800～1000m3混凝土。

　　为了保证基础底板的混凝土质量，施工单位编制了详细的热功计算书和大体积混凝土施工方案，就本工程特点结合大体积混凝土施工要求进行了详细的论证，并在施工实施前做了风险防范预案措施，在施工前期做到了主动控制，在混凝土浇筑后，认真进行了测温、养护、复核工作，在大体积混凝土施工中取得了较好的效果。

从工程的施工控制可知，控制温度裂缝应根据工程的具体情况选择施工措施：

可以控制大体积混凝土水泥用量，选用低水化热水泥，掺加合适的外加剂，优化混凝土配合比，完善浇注工艺，以及加强养护工作和温度检测工作等。

面对应用日益广泛的大体积混凝土工程，我们必须不断总结经验，完善技术措施，从而使大体积混凝土施工走上成熟和规范化的道路。

大体积混凝土施工过程中，混凝土配比的确定、浇筑前热功计算、编制合理的实施计划以及浇筑后裂缝控制计算、保温材料的选择及厚度计算都对混凝土的最终质量有着重要作用，是不能被忽略的。

往往有些施工单位忽视了这些工作，大体积混凝土开始降温初期，混凝土表面就已经出现裂缝，甚至部分裂缝延展成为贯穿性通缝，这给大体积混凝土带来极大的质量隐患。

因而，在大体积混凝土的施工过程中，应该加强各项控制措施，采取相应手段确保质量。

　　建筑工程质量受到施工过程中各个环节的影响，整个施工阶段的工作要求各方人员积极配合，认真研究分析，做好事前控制、事中控制和事后控制，针对质量影响因素，采取控制措施，特别是施工管理人员的质量控制意识不能松懈，要不断提高自身的综合素质以适应不断变化的建筑市场。