大体积砼施工技术研究.doc

江苏广播电视大学毕业论文（设计）论文题目:大体积混凝土施工技术研究学 生 张 斌 指导教师 苏志岗 工程师专 业 建筑施工与管理层 次 专 批 次 0 8 1 学 号 1032001458309 学习中心 江苏昆山广播电视大学工作单位 昆山市青港阳港商品混凝土有限公司 2012年 8 月 江苏广播电视大学昆山电大制摘 要本文针对大体积混凝土结构的温度应力和温度裂缝问题，阐述了施工过程中，温度控制和温度监测的必要性。介绍了工程中几种温度控制措施，并以某建筑基础底板为实例。对大体积混凝土施工全过程进行实时温度监测，监测结果将为混凝土机构早期裂缝控制和耐久性研究提供有益参考。关键词 大体积混凝土 裂缝 温度控制 目 录1前言211研究目的和意义 32大体积混凝土裂缝成因33大体积混凝土施工技术研究33.1工程概况33.2技术、施工准备33.2.1混凝土配合比的优化设计及原材料选择 43.2.2混凝土最高温升及内外温差测算 53.2.2.1混凝土绝热温升计算 53.2.2.2优化配合比混凝土的绝热温升 53.2.2.3混凝土的入模温度 63.2.2.4混凝土外表温度 63.4技术方案实施73.4.1混凝土施工工艺 73.4.2混凝土温度监控 83.5测温结果及效果评价84结语9后记 .10参考文献 111前言随着国民经济飞速发展，人们对住房、办公、娱乐场所等用房要求也发生了巨大的变化。如今高层建筑、大型商场、商务楼是随处可见，而它们都耸立在体积庞大的钢筋混凝土基础上，其混凝土基础大多为大体积混凝土。11研究目的和意义所谓大体积混凝土，是指体积很大现场浇筑混凝土。由于混凝土的灌注体积较大，预计会因水泥水化热量引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。大体积混凝土连续浇注和硬化过程中，水泥水化反应产生大量水化热，由于混凝土截面尺寸大、热阻大（混凝土基本组成材料导热系数低）、水化升温高，热量聚集在内部不易散发。而表面散热较快，这样在混凝土内外部形成较大温差。加之环境人为因素影响，导致不均匀温度变形和温度应力。一旦拉应力超过混凝土自身抗拉强度就会在混凝土内外部产生裂缝（一般混凝土抗拉强度较低，约是立方体抗压强度的1/10-1/15）。混凝土裂缝的产生不仅影响工程外观，严重者影响建筑物的耐久性和安全使用性，直接影响工程效益发挥。这一直困扰广大的工程技术人员，长期以来受到国内外工程专家密切关注。我作为一个工程工作者深有体会。2大体积混凝土裂缝成因 引起早龄期混凝土开裂的原因很多，温度变化产生的温度应力和湿度变化产生的收缩应力是其中两个最主要的影响因素。温度应力受温度场控制，而影响混凝土结构早期温度的因素有多种，其中最主要的是水泥水化放热量及外界环境温度变化情况。不同的混凝土配合比、水泥品种、水泥含量、水泥细度、水灰比、外加剂等都会使得水泥水化放热的过程不同，而环境、湿度、风速、太阳辐射一级大气压力等变化不断影响着混呢结构内部温度的发展。另外，混凝土内部以及与外界环境间的热传递也会因浇注时间、浇筑温度、养护条件、骨料种类、结构尺寸等的不同而不同。 大体积混凝土产生裂缝的主要原因混凝土内外部温差影响。而混凝土内部温度升高主要是由水泥水化确定的，怎样降低水泥水化温度是关键。 (水泥水化过程中产生大量的热量,每克水泥发出502J热量,如果以水泥用量350550/M3来计算,每立方米混凝土将放出1750027500KJ热量)。3大体积混凝土施工技术研究大体积混凝土施工实例：2011年10月，我公司对昆山市昆山SBI国际广场工程地下室基础底板进行商品混凝土的供应。31工程概况该楼二十一层、地下一层、地上二十层、主体为钢筋混凝土结构。底板面积：长宽厚（50000400001400 ）混凝土标号：C40P6SY-G、约2800M3、一次浇注完成。3.2技术、施工准备此底板属于典型的大体积混凝土，又因夏季气温高给大体积混凝土温控带来一定困难。本工程采取28d强度评定，以减少水泥用量，降低浇注后混凝土的中心温度。为此专门对该底板混凝土配合比设计和混凝土制备进行科学合理的优化处理。在混凝土配合比设计上为了使水泥水化热量降到最低，采取大掺量多种矿物外加剂复合技术（粉煤灰+矿粉）降低了水泥用量，（由于地基是天然的保温床，在加上大体积混凝土聚热特性，有利于矿物外加剂充分发生活性效应）而且改善胶凝材料级配。为了配合施工连续施工的需要采用高效缓凝减水剂，使混凝土初凝时间控制在12小时左右。在混凝土满足泵送要求的坍落度条件下，最大限度的控制水灰比。以推迟水泥水化热峰值的出现。3.2.1混凝土配合比的优化设计及原材料选择我公司试验室先后为该基础底板C35P6SY-K混凝土设计了配合比,均采用P.O42.5级水泥配制,用中砂和碎石。通过试配配合比的和易性及坍落度保留值均满足泵送要求，经标养28天后检测，抗压强度，抗渗等级都达到设计要求。具体配合比如下表：混凝土配合比设计执行JGJ552000；GB/T149022003；GB502042002标准抗渗试块按GBJ82-1985标准加水压56小时无一试块渗透，试块劈开最高透水高度60，最低透水高度20，6个试块平均透水高度40，完全满足设计要求。自来水水泥 P.O42.5中砂 碎石 525粉煤灰 级C类矿粉S95 外加剂SLH-998表 观 密 度膨胀剂坍落度（14030）强度165254754104174894.882408.88271802003dMPa28dMPa上述配合比所采用原材料如下：1水泥：采用P042.5水泥，生产单位昆山市青阳港水泥有限公司，（水泥宜选用水化热较低的42.5矿渣硅酸盐水泥，由于混凝土公司水泥不能满足施工要求）如表1；2矿粉：采用S95级矿粉，生产单位张家港恒昌新型建筑材料有限公司3粉煤灰：采用级高钙粉煤灰，生产单位太仓华杰工贸公司，如表2；4外加剂：采用JM-9高效缓凝减水剂，生产单位江苏博特新材料有限公司，如表3；5粗骨料：采用525mm碎石，碎石为我公司自行生产（湖州长兴鸿达石矿）。含泥量小于1%、泥块含量小于0.5% 其他各项相应指标须符合JGJ522006标准中的要求。6细骨料：采用中砂，产于长江湖北阳新富池，为了级配更加合理，空隙率更低采用组合砂，细度模数2.52.7，含泥量小于3%、泥块含量小于1.0%，其他各项相应指标须符合JGJ522006标准中的要求。7水：采用自来水，昆山市自来水厂，各项检测指标符合JGJ632006混凝土拌合物用水标准中的有关规定。表1.品种辐射剂量uSv/h安定性（沸煮）标准稠度比表面积（/）初终凝时间（min）抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)PO42.5018合格28.03562002403天28天3天28天6.19.627.252.6表2.品种细度%烧失量%需水量%安定性（沸煮）含水率%辐射剂量uSv/h级1210.4894合格0.1016表3. 品种 外 观 密度g/mlPH值含固量%氯子含量% 砂浆减小率%缓凝高效减水剂淡黄色 液体1.0567.120.580.3 26.23.2.2混凝土最高温升及内外温差测算3.2.2.1混凝土绝热温升计算T max=M*Q/C*r式中 T max混凝土最高绝热温升,； M混凝土胶凝材料总用量，本工程为417/ M3； Q水泥水化热，查高层建筑施工手册普硅42.5级水泥为461KJ/.K C混凝土比热，取0.97 KJ/.K r混凝土密度，本工程按配合比为2408.88/ M3如上,当胶凝材料全部为水泥时,计算得最高温升为：T max=82.33.2.2.2优化配合比混凝土的绝热温升 鉴于实用优化配合中胶凝材料不完全是水泥,还有粉煤灰及矿粉,因此上述最高温升需要修正。根据相关试验研究资料，在混凝土中掺用粉煤灰及矿粉后，胶凝材料总水化热将降低，与掺量有关。其规律是每掺用粉煤灰10%（内超掺），总水化热约降低5%-7%；当掺用25%-30%（内掺）矿粉时，总的水化热可降低15%左右。本工程基础底板用配合比中，胶凝材料总计417/M3，掺用粉煤灰74（内超掺比例为18%。粉煤灰取代系数0.55），用矿粉89（内掺比例26%,矿粉按1:1取代），根据，预计总水化可降低26%，于是最高绝热温升可修正如下:Tmax1= T max(1-a) (a为修正系数) = 82.3*(1-0.26) = 613.2.2.3混凝土的入模温度 混凝土浇筑定于2011年10月,届时日平均温度不是太高,白天早晨约为20,中午最高温度约25-28.混凝土搅拌用水为自来水,经测试,混凝土入模温度23左右（混凝土入模温度采取以下措施）。1. 对料场碎石提前洒水降温,覆盖2. 时刻观测混凝土拌和物入仓温度,必要时加冰水降温.(控制在25以下)混凝土内部最高温升 tmax= Tmax1*X1+Tj式中 tmax混凝土内部最高温升，； Tmax1修正后混凝土绝热温升，； X1混凝土自然散热系数； Tj混凝土的入模温度，；基础底板距地面高度达6.5m,四周暴露,散热条件较好,为此取散热系数为0.55,于是可算得: tmax=61*0.55+23=573.2.2.4混凝土外表温度根据实际工程,混凝土外表面温度预计将达到35左右,这个预计与后来实际浇筑时的实测温度很接近，见表：（摘选部分测温记录）序号1#2#3#4#5#6#最大温差及孔号内外内外内外内外内外内外110月9日6：305533583757355534583758356#23210月9日10:305734553555325735553555361#24310月9日14:305235563554335334513453323#、5#21410月9日19:005134533253325233523254326#22510月9日23:005030503152305132503152313#22610月10日4:304931453250315030523150325#21综合上述计算与预测,混凝土最大内外温差为: 57-35=22(小于25)测算表明,采用优化混凝土配合比和降低入模温度办法，使混凝土的最高绝热温升，由88.4降低为65,从而为缩小混凝土内外温差作出重大贡献。3.3施工方案及实施从10月9日上午6时开始混凝土的浇筑,10月10日上午6时全部浇筑完毕。浇筑期间环境温度1827。白天气温较高坍落度控制在170-190（）夜里气温有所降低坍落度控制在160-180（）。（满足泵送即可）机械布置混凝土采用商品混凝土，由于施工场所工作面，配备一台汽车泵50M（60M3/h）、一台汽车泵46M（60M3/h）、车载固定泵一台（50M3/h），15辆搅拌机（8方车）,运距5。3.4技术方案实施3.4.1混凝土施工工艺a)总的施工顺序：先浇筑深坑的混凝土，后浇筑浅的混凝土，在浇筑混凝土过程中“条形分段、斜面分层，一次到顶,循序渐进的成熟工艺。从起点端开始沿底板高度自下向上逐层移至顶面，每斜面层均由混凝土自然流淌形成斜坡层,然后沿长方面按斜坡逐层向前推进直至终端.在混凝土面最低点挖一个积水坑,以便排出大面积水和浮桨(混凝土内部泌出的水),浇筑上层混凝土时要在下层混凝土初凝以前免产生冷缝。浇筑厚度为1400左右，混凝土振捣采用高频插入式振动泵，插动时间为10S-20S。振动棒要求快插慢拔,以混凝土不下沉,气泡不上升表面不泛为准.b)混凝土测温控制措施:即在混凝土中预埋20钢管,底口焊死,上口高出混凝土面10左右,用木塞封口,利用普通测温计测温。测温孔布置：在底板平面上基本均匀布置6个测温。各点纵横间隔按一定比例。测温点布置应具有代表性，应全面反映大体积混凝土各部份的温度，每个测温点上设内外测温孔。c)混凝土质量保证措施：混凝土的取样制作混凝土抗压试块按混凝土结构工程施工质量验收规范(GB502042002) 标准每200m3制作一组，抗渗试块按预拌混凝土(GB/T14902-2003) 标准制作一组。抗压、抗渗试块均标准养护28天，按规定送检测中心进行检测并出具混凝土抗压强度、抗渗报告,混凝土抗压试块强度按混凝土强度检验评定标准(GBJ107-1987) 标准评定合格(45.7MPa 、47.2 MPa、45.3 MPa、49.5 MPa、44.1 MPa、45.0 MPa、50.4 MPa、43.5 MPa、44.7 MPa。R平=46.2 MPa、R小=43.5 MPa) 。 抗渗均按GBJ82-1985评定合格。混凝土养护措施：在混凝土浇筑完，表面平仓后。在其表面覆盖一层塑料薄膜，接近混凝土初凝结束时，边除去覆盖物边进行二压三光工艺。二压三光完成后继续覆盖塑料薄膜，在塑料薄膜层上再盖一层草袋或麻袋。草袋上下错开搭接压紧，形成良好保温层，从而使混凝土表面保持较高的温度，减少表面热的扩散，由于气温高和水泥水化热开始的共同作用，表面水化散失很快，为防止塑性收缩裂缝，表面要进行适度的湿养护。（少量水润湿）在水化热高峰过去以后，不可除去覆盖层，并派专人浇水湿养护不少于14天（有条件可蓄水养护效果更好）。3.4.2混凝土温度监控在混凝土浇筑完毕后，开始测温，温升阶段每4小时测一次，2天5天后混凝土温度达到峰值最高点，在降温阶段每8小时测一次，7天后每天测一次，温测到14天。3.5测温结果及效果评价测温时间从6月12日到6月26日结束，环境温度17-32，混凝土入模温度2124。温度内部温度最大值为62，最高温升37。内外温差23-25。混凝土浇筑后约2天后，水化热达到峰值，维持1天到2天后，缓慢降温，降温速度2/d-5/d.混凝土表面未出现裂缝。经过20多天养护,拆模后混凝土表面光洁平整无一条裂缝。二个月后，地下室验收时深受昆山市质检站专家们好评，回弹推定值都50 MPa以上。4结语我认为大体积混凝土并不可怕，但要注意方式方法a)科学合理的选择原材料是降低混凝土水化热是根本，