大体积混凝土质量控制

1、-宀、.一、何为大体积混凝土？所谓大体积混凝土,没有一个具体量化值，过去一般 理解为尺寸较大的混凝土, 一般采用0.8mlm；现代大 体积混凝土的定义改进为：由于水化热可能引起开裂的混 凝土，就叫大体积混凝土。GB50496-2009规定“混凝土 结构物实体最小几何尺寸不小于Im的大体量混凝土，或 预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而 导致有害裂缝产生的混凝土”。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25C的 混凝土，称为大体积混凝土”。特点：结构厚实，碇量大，工程条件复杂（一般都是 地下

2、现浇钢筋混凝土结构）,施工技术要求高，水泥水化 热较大（预计超过25度），易使结构物产生温度变形。大 体积混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对 平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用所 产生的温度力也愈大，如采取控温措施不当，温度应力超 过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。在建筑施工中常碰到大体积磴，为了解大体积磴防裂 和温度控制方面的问题，加强施工技术方面的交流，本人 根据自己的认识所及，参考了一些相关书籍、文章，主要 从实际出发，和大家交流一下大体积混凝土应该如何控制 质量，为什么要进行防裂和温度控制的道理。主要参考：高层建筑施工手册、地下工程防水 技术规范G

3、B50108-2001）高层建筑混凝土结构技术 规程JGJ32002、大体积混凝土施工规范 GB504962009等规范、规程。二大体积混凝土的裂缝大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面 裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。 它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的； 而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小。但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值。处于室内 正常环境的一般构件最大裂缝宽度0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构件 最大裂缝宽度0.2mmo对

4、于地下或半地下结构，混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽 度在0.102mm时，虽然早期有轻微渗水，但经过一段时间后，裂缝可以自愈。 如超过0.20.3mm,则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以，在 地下工程中应尽量避免超过03mm贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝，将大大 影响结构的使用，必须进行化学灌浆加固处理。大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于 内外温差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各 质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但抗拉强度却很小, 所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出

5、现裂缝。这种裂缝的 宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响， 因此必须予以重视和加以控制。三、产生裂缝的主要原因有以下几方面：1水泥水化热水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构 断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内 部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于 越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热， 与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期 而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温 度，多数发生在浇筑后的最初35天。2、夕卜界气温变化头体积混凝土在施工阶段，

6、它的浇筑温度随着外界气温变化而 变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体 积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应 力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土 内部的最高温度一般可达6065C,并且有较长的延续时间。因此, 应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。3、混凝土的收缩混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的，而约80%的 水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝 土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土 收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有 的体积。干湿

7、交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土 是很不利的。影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加 剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等。荷载作用下的裂缝（约占10%）变形作用下的裂缝（约占80%）耦合作用下的裂缝（约占10%）4.约束条件结构在变形时会受到一定的抑制而阻碍其自由变形，该抑制即 称“约束”,大体积混凝土由于温度变化产生变形，这种变形字 到约束才产生应力。在全约束条件下，混凝土结构的变形：s = AT a式中七混凝土收缩时的相对变形;at混凝土的温度变化量；OL混凝土的温度膨胀系数。四、现行规范规程中有关大体积栓的条文有哪些具体内容?混凝土结构工程施工质量验收

8、规范GB502042002：7.47条注：对大体积混凝土的养护，应根据气候条件按施工技 术方案采取控温措施。高层建筑混凝土结构技术规程JGJ32002中:皋础大体积混凝土施工应合理选择混凝土配合比,宜选用水化热低的水泥、掺入适当的粉煤灰和外加剂、控制水泥用 量，并应作好养护和温度测量。混凝土内部温度与表面温度的差值、 混凝土外表面和环境温度差值均不应超过25C o4丄23条地下工程防水技术规一范GB501082001：大体积防水混凝土的施工，应采取以下措施：1在设计许可的情况下，采用混凝土60d强度作为设计强度； 2采用低热或中热水泥，掺加粉煤灰、磨细矿渣粉等掺合料;3掺入减水剂、缓凝剂、膨胀

9、剂等外加剂；4在炎热季节施工时，采取降低原材料温度、减少混凝土运输 时吸收外界热量等降温措施；5混凝土内部预埋管道，通过循环水进行水冷散热；（注：-般 要在混凝土厚度达1.8米以上才考虑采用该方法，根据温差情况调节水流速度）6采取保温、保湿养护。混凝土中心温度与表面温度的差值不应 大于25C,混凝土表面温度与大气温度的差值不应大于25Co养护 时间不应少于14d。（工程中基本上采用5、6两者之一或结合）底板混凝土浇筑后及时进行覆盖保温ILLl-.ll.IIhlIIW1 I1 711为减少混凝土表面毛细张力，防止磴 龟裂，可在栓浇筑表面二次收浆后， 对栓表面用扫帚进行扫毛处理。I冬天浇筑大体积混

10、凝土后要注意及 购yi亞时覆盖保温2007五、浇筑温度问题浇筑温度IJ是指磴出罐后，经运输、振捣后的温度。混凝土结构工程施工 及验收规范GB5020492 （2002年4月1日废止）对浇筑温度作了规定：“不宜超过28C” o此规定没有考虑到全国地方差异，例如上海、南京、武汉等我国南 方地区高温季节施工大体积妊，若不采取特殊措施是很难达到这一要求的，若采 取措施就得花较大的费用。那么浇筑温度超过28C是否一定开裂呢？某些工程浇 筑温度达到35C,由于保温降温措施得力，也没有岀现温差裂缝。南京。上海、 武汉等地的某些大体积磴工程浇筑温度超过28C,个别工程达到41C,也没有岀 现危害结构安全和影响

11、使用功能问题。因此，在混凝土结构工程施工质量验收 规范GB502042002中，对于浇筑温度无不宜超过28C的限制。控制浇筑温度是有好处的，要降低浇筑温度必须从降低妊出机温度入手，其 目的是降低大体积磴的总温升值和减小结构的内外温差。降低磴出机温度最有效 的方法是降低石子的温度，由于夏季气温较高，为防止太阳的直接照射，可要求 商品磴供应商在砂、石堆场搭设简易遮阳装置，必要时向骨料喷射水雾或使用前 作淋水冲洗。在控制磴的浇筑温度方面，通过计算妊的工程量，做到合理安排施 工流程及机械配置，调整浇筑时间为以夜间浇筑为主，少在白天进行，以免因暴注：混凝土浇筑温度系指混凝土振捣后，在混凝土50nmi10

12、0mm深处的温度。六、降温速率问题大体积磴的温度变化曲线一般如图所示。先是一个升温过程，升到最高点后就慢慢降温，升温的速度要比降温的速度大。那么大体积妊何时达到最高点呢？主要决定于配合比、几何尺寸、现场条件等因素，根据工程统计，一般的 大体积瞪浇筑后35d出现最高点。大体积混凝土施工规范GB504962009第304条第3点规定：混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2.0 C/do如大体积磴升温时内表温差过大，会造成表面裂缝；那么降温速率过快，会造成贯穿性冷缩缝，是绝对不允许的。任何材料的允许温差与材料的极限值有关。对于大体积妊而言，如果降温过 快，虽然内表温差仍然控制在规范要求之内，但由于磴内部（

13、不同部位）温差过 大，温差应力达到磴的极限抗拉强度时，理论上就会出现裂缝，而且此裂缝出现 在大体积磴的内部，如果相差过大，就会出现贯穿裂缝，影响结构使用，因此，降温速率的快慢直接关系到大体积妊内部拉应力的发展。冃前有的工程采用降温速混领土养护哝繃CD）七、大体积混凝土温度计算温度计算公式:1、最大绝热温升Th =(Wc+K-F) Q/ C-pTh“混凝土最大绝热温升(C)、Wc“混凝土中水泥用量(kg/m3)F“混凝土中标活性掺合料用量(kg/m3) K“掺合料折减系数。粉煤灰取0.250.30、Q“水泥28d水化热(KJ/kg) C混凝土比热取0.97(KJ/kg k)、p混凝土密度取240

14、0 (kg/m3)不同品种、标号水泥在不同龄期的水化热可查表2、混凝土中心计算温度：Tl(t) =Tj+Th(t)Tl(t)t岭期混凝土中心计算温度(C)TH混凝土浇筑温度(C)、&t)啦龄期降温系数。 降温系数E可查表3混凝土表层(表面下50100mm处)温度计算(1)保温材料厚度(或蓄水养护深度)6=0.5h Ax(T2-Tq)kb/A(Tmax-T2) &保温材料厚度(m)、h大体积混凝土厚 度(m)、Ax“所选保温材料导热系数(w/mk)T2“混凝土表面温度(C)、Tq环境平均温度(C)Kb修正值取1.32.0入混凝土导热系数,取2.33(w/m.k)Tmax-计算得混凝土最高温度(C

15、)计算时可取T2 - Tq=i520 C Tmax - T2=2025C ,保温材料的导热系数 可查表得到，Kb的具体取值可按实际情况查表得到如果采用蓄水养护方法，蓄水深度hw= XM（Tmax-T2）Kb 入 w/（700Tj+0.28wcQ）其中：M=F/V hw-养护水深度（m） X混凝土维持到指定 温度的延续时间，既蓄水养护时间（h） M-混凝土机构表面系 数（1/m） F与大气接触的表面积（m2） V混凝土体积（m3）700-混凝土热容量，既比热与表观密度的乘积（单位为KJ/m3 k）（2）混凝土表面保温层及摸板的传热系数0= l/Z6i/Ai+l/pq其中：0混凝土表面保温层及模板

16、的传热系数（w/mk） 込厂各保温材料厚度（m）入i各保温材料导热系数（w/m2k） 0q空气层的传热系数，可取23 （w/m2k）（3）混凝土虚厚度h，=k-A/p其中：h，混凝土虚厚度（m）折减系数，取2/3 （w/m2k）（4）混凝土计算厚度 H=h+2h，其中：H混凝土计算厚度（m） h混凝土实际厚度（m）(5)混凝土表层温度 T2 (t)二Tq+4h，(Hh，) Tl(t) Tq/H2 其中：T2 (t)混凝土表面温度(C) Tq施工期大气平均温 度(C) h，混凝土虚厚度(m) H混凝土计算厚度(m) Tl(t)-混凝土中心温度(C)*结论：通过以上计算确定：T1 (t) T2 (

17、t)是否小于20-25(C),若小于则说明所采采用的保温材料厚度符合要求，看数值 的大小，可再减少厚度进行计算，尽可能即满足要求又经济。若大 于，则表明所采用的保温措施不符合要求。4、混凝土内平均温度 Tm(t)= Tl(t)+ T2(t)/2表7-1不同品种、强度等级水泥的水化热水泥品种水泥强度等 级3d水化热Q(7d| )28d42.5314354375硅酸盐水泥32.5250271334矿渣水泥32.5180256334浇筑层 厚度 (m)369121.00.360.290.170.091.250.420.310.190.111.500.490.460.380.292.500.650.6

18、20.570.483.000.680.670.630.574.000.740.730.720.65龄期f(d)1518212427300.050.030.010.070.040.030.210.150.120.080.050.040.380.290.230.190.160.150.450.360.300.250.210.190.550.460.370.300.250.24材料名称密度（材料名称密度（建筑钢材7 80058钢筋混凝土2 4002.33矿棉，岩棉沥青矿棉毡110 2001001600.58泡沫塑料20 50木模板5007000.23木屑草袋1500.170.14膨胀珍珠石_油毡_膨

19、胀聚苯板40 3001525导热系数0.031 0.0650.033 0.0520.0350.0470.019 0.0650.050.042沥青蛭石板3504000.081-0.105空气0.03膨胀蛭石80 2000.0470.07泡沫混凝土0.1012345保温层种类仅由容易透风的材料组成（如草袋、稻草板、锯末、砂子）由易透风材料组成，但在混凝土面层上再铺一层不透风材料在易透风保温材料上铺一层不透风材料在易透风保温材料上下各铺一层不易透风材料仅由不易透风材料组成（如油布、帆布、棉麻毡、胶合板）112.62.01.61.31.3IC23.02.31.91.51.5K值一一般刮风情况（风速小于

20、4 m/sK2值一刮大风情况。5、计算范例：素工程地下2层地上32层，部分26层，建筑高度为101.7米。地下室底板底的相 对标高为-6.62m,集水坑处底板的底相对标高为-11.25m,基础筏板厚1600mm, 集水坑处局部下凹处的混凝土的最大厚度为4600mm,平面尺寸为167X51mo 基础筏板的混凝土的强度等级为C30,剪力墙的混凝土强度等级为C35,设计抗 渗等级均为S6。基础的混凝土用量约为2850 m3 （包含施工缝以下剪力墙磴，后 同）。温度计算：1、最大绝热温升Th= （mc+k-F） Q/c-p Th= me Q/ c-p （l-emt）】式中Th混凝土最大绝热温升（C）

21、；（e为常数2.781,m为系数，t为磴龄期）me混凝土中水泥（包括膨胀剂）用量（kg/m3）；本计算水泥用量按350kg/m3,膨胀剂掺量为水泥用量的20%考虑;F混凝土活性掺合料用量（kg/m3）；K掺合料折减系数。粉煤灰取0.250.30；本计算取0.25；Q水泥水化热（kJ/kg） ； PO32.5水泥3d水化热为250 kJ/kg, 7d水化热为 271 kJ/kg, 28d水化热为334kJ/kg；c混凝土比热、取0.97 kJ/ （kg-K）；p混凝土密度、取2400 （kg/m3）；由以上计算得出本工程大体积混凝土在3d、7d、14d、28d的最大绝热温升为: 最大绝热温升Th

22、 (3d) =47.0C最大绝热温升Th (7d) =509C 最大绝热温升7(14d) =54.9 C 最大绝热温升77?(21d) =589C 最大绝热温升？(28d) =628C2、混凝土中心计算温度T1 (t) =Tj+Th (t)式中T1 (t) t龄期混凝土中心计算温度(C)；Tj混凝土浇筑温度(C)；本工程取15C；E (t) t龄期降温系数、查表。由以上计算得出本工程大体积混凝土在各龄期的中心计算温度为:混凝土中心计算温度77 (t) (3d) =388C(t)(t)(t)(t)(7d) =382C(14d) =30.6 C(21d) =22.7 C(28d) =18.7C混凝

23、土中心计算温度77 混凝土中心计算温度77 混凝土中心计算温度77 混凝土中心计算温度773蓄水保温养护深度 hw=xM (Tmax72) Kb Aw/ 25C,因大气温度与確的中心温度是无法调节的，故我们只能通过覆盖或收起碗表面塑料薄膜来调节其表面温度以达到温度计的方 法来测竖孔中不同高度位置的温度。十、大体积栓施工时防止裂缝产生的有关技术措施大体积混凝土之所以开裂，主要是混凝土所承受的拉应力与混凝土本身抗拉 强度之间矛盾发展的直接结果。因而，为了控制大体积混凝土温度裂缝的开展， 就必须从降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能这两方面综合考虑，总 体控制上需要从设计、材料和施工工艺三方面

24、来综合考虑，设计方面监理一般只 能按图监理，有能力强的可提出合理化的修改建议，混凝土配合比也基本只能接 受混凝土公司出具的配比单，当然在大体积混凝土施工前，监理一般需考察一下 混凝土供应商，也可提出一些具体要求。施工现场控制方面的措施主要有：1）采用中、低热，干缩小的普通硅酸盐 水泥或矿渣硅酸盐水泥。2）选用坚固性良好，细度模数大于2.6, 含泥量小于3%的中粗砂。3）选用坚固性良好，针片状含量15%, 含泥量1%的连续级配石子。4）掺入高效减水剂，微膨胀剂和适量粉煤灰， 优化磴配合比，在满足强度，抗渗及和易性要； 求下，减少水泥和水用量，水灰比控制在0.4以丄 内,坍落度在满足泵送条件下取1

25、2-16cmo B5）尽量减少单位体积混凝土的水泥用量。6）合理组织碗的供应，缩短碗运输时间，到达现场时往罐体上喷 水，及时卸料，输送泵料斗搭防晒棚，泵管全程裹湿麻袋，降低確 入模温度（浇筑温度）。7）模板浇水充分湿润，磴分层浇筑。8）宜釆用分层连续浇筑施工或推移式连续浇筑施工。应依据设计尺寸进行均匀分段。浇筑时在确保不出现冷缝的条件下应尽量扩大 浇筑工作面，放慢浇筑速度和减少浇筑厚度，以保证混凝土在浇筑 中有一定的散热机会。加强混凝土的振捣工作（导墙外侧是浇筑盲点），浇筑后的混凝土在初凝前，进行二次振捣，防止因混凝土沉落而出现裂缝。（表面浮浆厚度大的可撒适量的瓜子片），采取措施及时排除混凝土泌水。浇筑前基坑、槽中积水要排除干净。9）采用保温覆盖的方法进行磴的养护或在混凝土内部埋冷却水管,同步进行混凝土温度监测，在一定的日期内控制混凝土表面温度与 内部中心温度之间的差值。（一般混凝土内部埋冷却水管通水降温方案较 少，只在混凝土厚度较大，内部水化热温升偏高、内表温差和降温速率不易控制 的情况下，或工期紧，要尽快进入下道工序的，才有必要采用）10）充分做好磴配合比试