关于大体积混凝土的施工方法和遇到的常见问题及相关防控措施

关于大体积混凝土的施工方法和遇到的常见问题及相关防控措施 户国宁 宋先义 郭阔 刘春阳摘要：大体积混凝土由于结构厚实被广泛运用到水利、电力、工民建等建筑工程中。同时大体积混凝土由于混凝土量大，工程条件复杂（一般都是地下现浇钢筋混凝土结构），施工技术要求高，会因混凝土中胶凝材料水化引起了温度变化和收缩，从而导致混凝土有害裂缝产生。关键词：大体积混凝土 温度变化 有害裂缝 防控措施一、工程概括本工程为山东泉林秸秆综合利用有限公司年处理150万吨秸秆综合利用热电站项目，由山东泉林秸秆综合利用有限公司投资建设，主要为热电站建设3520t/h高温高压煤粉锅炉+260MW背压式汽轮机+1125MW抽凝式汽轮+2x60MW发电机+1x135MW发电机。大体积混凝土施工主要集中在锅炉房、集控楼和主厂房基础，其部位基础为现浇混凝土结构，混凝土强度等级为C30P6，设计基础高度分别有1.8m 、1.5m、2.2m等,一个锅炉房基础混凝土方量为2479m3，一个集控楼基础混凝土方量为1494m3。二、大体积混凝土的施工方法为确保大体积混凝土的施工质量，根据我公司的经验，项目部在原材料的选择、混凝土配制技术、混凝土浇筑、混凝土养护方法等方面采取综合措施，确保大体积混凝土达到了预期的效果。. 1、控制混凝土的配合比 水泥水化热引起的温度应力与温度变形会导致裂缝，因此，在混凝土的配合比过程中尽量控制42.5普通硅酸盐水泥的用量。尽量推迟水泥混凝土强度的早期增加，减少由于水化热产生的不利影响。另外增加外掺料以满足混凝土的和易性，缓凝等工作性能。 2、混凝土温差控制为防止筏板基础浇筑完成后的混凝土内部产生热量过高导致基础开裂，故在筏板基础中间以下100-200mm处安装一道环形的冷却管线，待混凝土初凝后，冷却管内部24小时昼夜不间断通水降温，降温天数不少于7天，同时保证混凝土内外温差不大于20（稳定温度），当混凝土养护期14天后方可安排专职人员对管内注浆，浆液水灰比为0.5，宜掺入减水剂，管线内部注浆达到饱和即可。（冷却循环水管安装）降温循环管线材料选用直径不小于40mm厚的薄铁皮管，管线平面布置满足混凝土每个点与冷却管最近点接触不大于2米，铁皮管采用铁丝与桩头钢筋绑扎支撑，铁皮管接头采用对插式接头，对接后用胶带封闭，操作简便，经济实用。 确定测温点的深度：深点深度距离底板50mm，中点深度为H/2（H为底板厚），浅点深度为50mm。如下图所示： 3、浇筑方案的选择为确保底板混凝土不出现施为了工冷缝，所以采用斜坡浇筑技术 “由远至近，薄层浇筑，一次到顶”的方法浇筑，做法见基础底板混凝土浇灌方式的示意图。浇筑带前后略有错位，形成阶段式分层退打的局面，以达到提高泵送工效，简化混凝土泌水处理，确保混凝土上下层的结合。我工程筏板基础高有1.5m、1.8和2.2m,整体连续浇筑时宜为300500mm，层与层之有意预留一定的时间间断，但层与层之间的砼接合时间应控制在砼初凝前完成。 整体分层连续浇筑施工模板新浇筑的混凝土大体积混凝土浇筑方法根据混凝土泵送自然形成一个坡度的实际情况，每层混凝土厚度应不超过振捣棒有效长度（35mm-38.5mm）1.25倍；在每个浇筑带的前、中、后布置三道振动器。第一道布置在混凝土卸料点，振捣手负责出管混凝土的振捣，使之顺利通过面筋流入底层；第二道设置在混凝土的中间部位，振捣手负责混凝土的密实度；第三道设置在坡角及底层钢筋处，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，确保钢筋下层混凝土振捣密实；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。同时采用二次振捣工艺，二次振捣时间控制在浇筑后的12h，对混凝土初凝时间作好控制，保证在下层混凝土部初凝前，上层混凝土能覆盖。当混凝土浇筑到靠近尾声时，将混凝土泌水排集到模板边集水坑内，然后用泵将水抽出，混凝土的泌水要及时处理，免得粗料下沉，混凝土表面水泥浆过厚，致使混凝土强度不均和产生收缩裂缝。混凝土振捣时要做到“快插慢拔”，在振捣过程中，将振捣棒上下略有抽动，以使上下振动均匀，振捣棒应插入下层50mm左右，以消除两层之间的接缝。每点振捣时间为20-30S为宜，但还应视混凝土表面不再显著下沉、表面无气泡产生且混凝土表面有均匀的水泥浆泛出为准。振点间距50cm，梅花型布置。振捣时禁止碰到钢筋、模板、预埋件等。4、加强振捣质量 混凝土的振捣要尽量确保其不漏振，使新泵出的混凝土与上一斜面混凝土充分密实地结合，严格控制振捣的时间，以及移动距离保证插入的深度，加强混凝土的质量。5、表面处理工序泵送混凝土，其表面水泥浆较厚，在混凝土浇筑结束后要认真处理。随时按标高用长刮尺刮平，在初凝前，用木抹子拍压三遍，搓成麻面，以闭合收水裂缝。在木抹子压第三遍时，麻面纹路要顺直，以南北向为纹路方向保证纹路一行压一行且相互平行。6、二次浇筑在下部砼初凝后立即对上部预埋螺栓进行检查、校正，支设已加工成型的上部基础模板。对已硬化的砼表面清理水泥薄膜、松动石子，凿毛后用水冲洗并清除积水，使新旧砼紧密结合。上部混凝土浇筑完成后，在初凝前再次对预埋螺栓进行检查，校正，确保预埋螺栓的标高、轴线位置的正确。为增加二次浇筑下部与上部混凝土的凝结力，在二次浇筑部位还需作插筋处理 。三、大体积混凝土质量出现问题的分析实践中可发现，大体积混凝土产生裂缝的现象较为频繁，混凝土内部的微观裂缝是无害的，也是不可避免的。1、外部因素引起的裂缝大体积混凝土会由于外荷载作用、基础不均匀沉降等原因而引起结构型裂缝。2、塑性收缩引起的裂缝当混凝土表面蒸发水分的速度大于泌水的速度时，混凝土处于塑性状态，受到外部的拉力，混凝土就会出现塑性收缩裂缝。裂缝出现后其体内的水分蒸发迅速加快，而导致裂缝扩大，这就需要混凝土浇筑后进行及时的覆盖。3、水化热引起的裂缝混凝土浇筑后，由于水泥的水化热使混凝土的温度上升，而混凝土的中心部位和表面的散热条件不同，中心温度高，表面温度低，混凝土表面就会产生裂缝。在混凝土浇筑的初期，混凝土仍处于升温阶段，弹性模量小，变形变化所引起的应力很小，但混凝土浇筑后的三到五日，混凝土逐渐降温，这个温差所引起的体积收缩变形，在受到外部环境拉应力的作用时，而这个拉应力大于混凝土的抗拉强度，混凝土的整个截面就会产生贯穿裂缝。在以上产生裂缝的原因中，以水化热而引起的贯穿裂缝最为严重。四、大体积混凝土施工中的质量控制要点1、科学用料 、合理调配。1）合理控制水泥产量 大体积混凝土引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚，是混凝土早期升温和后期降温产生内部和表面温差。合理控制水泥产量是控制裂缝产生的有效措施，因此水泥用量控制在300kg/m3以下，以降低水化热。2）增加掺合料混凝土中掺入一定数量的优质粉煤灰，不但能代替部分水泥，而且粉煤灰颗粒呈球状具有滚动效应，起到润滑作用，可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性 、保水性。3)控制砂石料质量细骨料砂：采用中砂，细度模量2.63.0，含泥量少于3。严格控制砂、石子的含泥量。粗骨料碎石：尽量选用粒径大，严禁采用石屑作骨料。由于泵送要求所以选用碎石粒径1020mm为主的混凝土，含泥量少于1。4）使用缓凝型减水剂为推迟水化热的峰值期、减低水化热及延长凝结时间，适当延长混凝土终凝时间，采用优质的缓凝性聚羧酸高性能减水剂。混凝土终凝时间不得少于8小时解决了分层浇筑过程出现冷缝的问题，保证了施工大体积混凝土的施工连续性整体性。 2、优化浇捣方法大体积混凝土必须根据当地中长期天气预报，选择最佳天气条件进行浇筑，应尽量安排在低温时段浇筑，以最大限度降低混凝土的初凝温度。在浇筑过程中，应遵循 “由远至近，薄层浇筑，一次到顶”的成熟工艺。混凝土振捣时要做到“快插慢拔”，在振捣过程中，将振捣棒上下略有抽动，以使上下振动均匀，振捣棒应插入下层50mm左右，以消除两层之间的接缝。每点振捣时间为20-30S为宜，但还应视混凝土表面不再显著下沉、表面无气泡产生且混凝土表面有均匀的水泥浆泛出为准。振点间距50cm，梅花型布置。振捣时禁止碰到钢筋、模板、预埋件等。 （现场混凝土浇筑）3、加强后期养护养护是一项十分关键的工作，养护主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内表温差，促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。根据工程的具体情况，应尽可能多养护一段时间，一般不少于14天，在其终凝后，可以采取一定方法实现保温养护，待混凝土压光收面后，应及时用塑料薄膜及土工布等遮盖，以达到保护目的，拆模后立即回填土或覆盖保护，同时预防近期骤冷气候影响，以控制内表温差，防止混凝土早期和中期裂缝。加强施工中温度控制，使混凝土内外温差不大于25度，混凝土浇筑完毕后，应加强混凝土的温度控制和测温工作。养护用水的温度应与现场测得的混凝土表面温度接近 , 以免人为造成混凝土表面产生温度梯度，进而出现裂缝。大体积混凝土的养护不仅要满足强度增长的需要，还应通过温度控制，