大体积混凝土模拟实验施工工法1.

1、大体积混凝土实体模拟试验施工工法完成单位名称：中国建筑第二工程局有限公司主要完成人：关正文 姚俊 李均雄 刘洋 高吉伟1 前言随着工业与民用建筑的发展，大体积混凝土施工工程也越来越多。在的大体积混凝土施工中， 经常由于水泥水化热引起混凝土内部温度急剧升高， 混凝土内外温差引起温度 -收缩应力的变化， 导 致混凝土构筑物出现裂缝，影响结构的使用和耐久性。因此在重要部位大体积混凝土施工前如何验 证各种施工措施的有效性，保证施工质量，是需要我们研究的一个课题。台山核电站一期工程从法国引进目前世界最先进的第三代EPR核电技术，是国家的重点工程。汽轮机基座是整个常规岛主厂房的“心脏”，更是质量控制的重中

2、之重。1#、2#汽机基座基础平面尺寸70.11m*21.70m，高度4.5m,工程量5880m3;我们在施工中采取选用较低水化热的水泥，高性 能聚羧酸外加剂、混凝土中掺加高炉粒化矿渣和粉煤灰双掺等技术对配合比进行优化；混凝土搅拌 采用冰水混合物降低出机温度、混凝土运输车罐体外包裹保温棉、泵管外包冰降低入模温度等技术 措施控制混凝土内部最高温度;在养护中采取搭设保温棚、蓄热法保温保湿养护、电子测温仪监测 混凝土内外温差等方法来保证施工质量。但所有技术措施、方案制定后能否在实际施工中能取得良好的效果,就要通过有效的方法来提 前掌握实际的效果,就象打仗前要进行演习一样。由此我们引进了大体积混凝土浇筑

3、实体模拟试验 的施工工法。2 工法特点2.0.1 模拟试验时的气候环境应与实体混凝土浇筑时接近。2.0.2 模拟试验混凝土采用的所有原材料均需与实体混凝土相同。2.0.3模拟试验的试验体高度与拟浇筑的结构相同，长宽尺寸（或直径）不小于4m,使混凝土中心近似于绝热。2.0.4 模拟试验所采取的混凝土搅拌方法、运输方法、运输时间、泵管长度、浇筑方法、养护方法、 测温方法等一切技术措施均需与浇筑实体混凝土时相同。2.0.5 通过试验模拟试验要取得环境温度、混凝土出机温度、入模温度、运输时间、混凝土可工作 时间、结构内部最高温度,内外温差,升温速率、降温速率等相关数据,并绘出温度曲线,使施工 措施提前

4、得到验证,给大体积混凝土浇筑时收集可靠的数据,为正式施工取得宝贵经验。3 适用范围本工法适用于各种高层楼房基础、大型冶金设备基础、大型电力（包括核电）设备基础、大型文化体育馆、航站楼等大体积混凝土工程的施工。4工艺原理DEF在大体积混凝土正式施工前，与实际结构同样的环境和方法下，先浇筑一块模拟试试验体，来 验证技术措施、方案是否有效，能否应用于正式工程中。试验体高度与拟浇筑的结构相同，长宽尺 寸（或直径）不小于 4m，使混凝土中心近似于绝热；然后采用与方案相同的浇筑、养护、测温等 方法，检验混凝土的搅拌、运输、浇筑，现场布料机械、布料方式、浇筑速度及养护等工艺是否满 足设计要求。同时收集混凝土

5、的施工参数（骨料的温度、水泥温度、加冰率、骨料的含水率、混凝 土出机温度、入泵温度、入模温度、最高温度、坍落度、混凝土工作性能时间等）。使混凝土（延迟钙矶石破坏）的风险得到有效的控制，减少有害裂缝的产生。使技术方案的效果提前得到验 证，为大体积混凝土的正式施工取得可靠的数据，更好的指导施工。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程5.2操作要点 5.2.1 疋位放线试验底部应有100mm勺垫层，根据试验模块设计尺寸放出定位线和测温点定位线。5.2.2安装测温点大体积混凝土施工规范规定，大体积混凝土浇筑体内监测点的布置，应真实地反映出混凝土浇 筑体内最高温升，里表温差、降温速率及环境温度，测温

6、探头的布置范围应以所选混凝土浇筑体平 面图对称轴线的半条轴线为测试区，在测试区内监测点按平面分层布置；每条测试轴线上，监测点 位宜不少于4处；沿混凝土浇筑体厚度方向，必须布置外面、底面和中间温度测点。依据规范所规定的原则，本次试验一共设置5个测温点，每个测温点从混凝土底面往上50mm处到混凝土面层往下 50mm每隔1125mm安装5层测温探头，每层安装测温探头时均安装两个测温传 感器（一个为备用和测温时相互对照使用），必须对每个测温探头进行测温试验，误差应在0.3 C以内，用胶带将其固定在预埋的钢筋支架上，并用混凝土块和PVC管保护，避免混凝土振捣损害测温传感器。在每一个测温探头伸出混凝土的一

7、端做好标号，以备混凝土养护测温时数据的收集和记录。为避免施工过程中测温传感器损坏，每个点布置两个传感器。详见附图5.2.2-1、5.2.2-2、5.5.2-3所示。4001125中1如4“4世4WW/5D+500IXJl-lLf 二 叫 口口LL 00 二 冒寸附图5.2.2-1测温点布置布置平面图附图5.2.2-2 测温点布置A-A剖面附图522-3测温点固定详图523安装模板按照定位放线的平面尺寸安装模板，模板的材料与支撑系统与正式工程保持一致，四周的模板均需高出混凝土面 100mm左右，并做好混凝土面的标高标记，并在此标高处开设50mmu-附图523-1模板支撑系统图524混凝土搅拌混凝

8、土搅拌时原材料的温度，搅拌机械、搅拌时间必须与实体施工时基本一致，其中水泥温度 不应大于60C,加冷水或冰的数量需根据混凝土原材料的温度和配合比进行计算。要采集的数据有砂石含水率，砂、石、水泥、水、外加剂等原材料的温度，大气温度，出机温 度，出机坍落度等数据。5.2.5混凝土运输本工程中混凝土运输采用混凝土运输罐车，运至浇筑地点后由地泵输送至模板内，由于浇筑时 气温较高，为保证混凝土在运输过程中不因外界温度影响而导致温度较大的升高，我们在混凝土运 输车罐体外包裹保温棉，混凝土泵管外用PVC管和包温棉包冰块降温，以验证方案的实际效果。应注意混凝土运输工具、运输时间、布料设备都要与方案设计及正式浇

9、筑混凝土一致。要采集的数据有运输时间，现场混凝土坍落度，混凝土入泵温度等数据。5.2.6混凝土浇筑为充分模拟实际浇筑情况，模拟试验混凝土浇筑时应按方案的分层厚度，实际浇筑时上下二层 混凝土的间隔时间，同样的振捣方法，自由下落高度等。特别要注意模拟试验混凝土的分层厚度和 上下二层混凝土的间隔时间，由于模拟试验混凝土量较少，工人在操作时可能会一次浇筑厚度过大 或上下二层混凝土间隔时间过短，这都与结构实际施工时不符，导致混凝土内部温度升高过快，不 能达到模拟实际情况的效果。要采集的数据有混凝土入模温度，平均振捣时间，浇筑开始和完成时间等。5.2.7 二次振捣根据大体积混凝土施工规范等，混凝土浇筑之后

10、宜采用二次振捣，在一层混凝土浇筑完12h之后初凝之前进行二次振捣，二次振捣时振捣棒应伸入下层混凝土50mm值班人员应对混凝土的二次振捣的间隔时间和振捣时间做好记录。要采集的数据有二次振捣时间。5.2.8 泌水处理 如出现泌水现象，要及时处理，可采取在四周侧模上部开设排水孔，使浮在表面的多余的水泥浆从排水孔中自然排出， 在下料时一侧的混凝土略高于另一侧的混凝土， 使混凝土自然形成集水坑， 然后用人工或小型水泵将泌水排除等措施。混凝土表面泌水情况要记录采集。5.2.9 混凝土压面 在混凝土初凝之前用木抹子在混凝土上表面进行第一次抹压。二次压面时间一般以手指能按动混凝土表面，但感觉有塑性时开始压为准

11、，并随时观察混凝土表面情况，发现明显裂缝，要及时 进行再次压面。要采集的数据有混凝土混凝土第一次压面时间和二次压面时间等。5.2.10 混凝土可工作性能时间的测定混凝土可工作性能时间的测定方法为：在试验地点旁支设一个尺寸为imximx 1m的立方体试模，先浇筑高度 0.5m0.8m 的混凝土，在浇筑完 1 小时后每间隔 20 分钟用振捣棒振捣一次，振捣 时快插慢拔，观察振捣棒拔出后混凝土的复原情况，若不能复原，说明混凝土已不具备工作性能， 同时做好时间记录。混凝土可工作性能时间与混凝土初凝时间有一定的区别，因为现场测定混凝土 初凝时间往往有一定的困难或不准确， 采取以上方法测定在一定环境温度下

12、混凝土可工作性能时间 对现场操作有非常重要的指导意义。采集混凝土可工作性能时间可用于指导大体积混凝土浇筑时，上层混凝土履盖下层混凝土的最长间隔时间，避免出现因混凝土超过可工作性能时间，振捣棒插入下层混凝土时振捣孔不能复原， 给混凝土质量带来隐患。5.2.11 混凝土养护与测温混凝土终凝后立即覆盖保温材料养护，先铺设一二层保温材料，并保持保温材料湿润。根据测温数据，当混凝土升至最高温度后，趋于降温时，再增加覆盖层数。侧面带模养护，砼终凝并达 到一定强度后拆除模板周围斜撑 ,在模板外包裹保温材料， 起到保温的作用。 养护时间不少于 14 天， 如现场因工期或其他原因侧模要提前拆除，在拆除侧模后立即

13、做好保温覆盖。测温应在砼抹面完成后立即开始，砼浇筑后13d测温间隔时间为2h, 47天为4h,其后为8h,当内部温度高于60C时，间隔时间为1h,直到温度不再升高时采用原测温频率。保温层履盖层 数应根据实际测温数据作相应的调整，确保混凝土内部与混凝土表面温差控制在25C以内，混凝土表面与环境温差在 20C以内，混凝土的降温速率不宜大于2C/d。随时进行温度观测，注意混凝土内外温差，当混凝土内部温度与表面温度温差大于23C或混凝土表面与环境温差大于18C时应该增加覆盖物层数加强养护，内部与表面温差小于18 C或混凝土表面温度与环境温度温差小于13 C时可减少覆盖物。要注意混凝土养护方法和测温频率

14、都要方案和实际施工时相同。 要采集的数据有混凝土中心最高温度，混凝土内外温差，环境温度，温差与保温材料覆盖层数 的关系等数据。5.2.12 数据整理模拟试验的目的是为正式工程大体积混凝土的施工提供施工经验和相关数据，所以对模拟试验过程中所采集的数据进行整理也是模拟试验一项重要的工作。在试验过程中对每一个数据要采集必须定人定岗，专人负责，及时将各种数据进行填写；混凝土温度记录不仅要认真记录，还要形成温 度曲线，以便直观地检查控制。所收集的数据分别填入附表5.2.12-15.2.12-5 中。附表 5.2.12-1:模拟实验检杳单（一）Checklist of Mock-up Test检测项目Pu

15、rpose理论值TheoreticalValue实际值ActualValue监测地点Mon itori ngPlace负责人superi ntendent1水泥最高温度highest temperature of ceme nt2骨料最高温度highest temperature of aggregate3水的温度 water temperature4大气温度atmospheric temperature5砼出机温度concrete out-mixer temperature6搅拌站坍落度 slump of batch pla nt7运输时间 transportation time8砼入泵温度

16、9砼入模温度 concrete castingtemperature10现场坍落度 slump on site11砂的含水率 sand water content12石的含水率gravel water content13混凝土工作性能时间con creteinitial setting time14平均振捣时间 average vibration time15砼二次振捣时间time of seco nd vibrati on备注：此表14、7项由搅拌站填与，56、810项由试验至填与，每罐混凝土填与一一次。1112项由试验室负责填写，混凝土搅拌期间每天测试一次。1314项由试验室负责填写，只测

17、试一次。1516项由混凝土工长填写，每层混凝土振捣时填写一次。附表 5212-2 :模拟实验检查单（二）Checklist of Mock-up Test序 号检测项目Purpose理论值TheoreticalValue实际值Actual Value监测地点Mon itori ng Place负责人superi ntendent1第一次压面时间 time of press ing finish2二次压面时间the sec ond time of press ing finish3土工布开始保温时间 time of heat in sulatio n of burlap bag4养护时砼中心最高

18、温度 highest temperature of con crete cen ter during curing5养护时砼表面最咼温度 highest temperature of con crete surface during curing备注12项由混凝土工长填写，34项由测温人员填写。附表 5.2.12-3 :砼测温记录 Temperature Record of Concrete 部位:测温点 Temperature Measuring Point温差TemperatureDifference测温时间Time温度(0c)大气 温度 (0C)棚内温度atmospheric tempe

19、rature环境温度ambie nt temperature内部与 表面 in side and surface表面与环境 surface and ambie nt temperature12345序号取样点日期取样名称取样时间取样人试验人1#点2#点3#点4#点1234取样示意图附表5212-4砂石含水率检测记录表附表5.2.12-5 :混凝土材料温度监测记录表时间:1#机生产线2#机生产线测温人责任单位名称1#罐温度2#罐温度3#罐温度4#罐温度1#罐温度2#罐温度3#罐温度4#罐温度水泥搅拌站粉煤灰矿渣粉外加剂拌合水小石大石砂大气温度6 材料与设备6.1 材料钢筋（预埋钢筋、对拉螺杆）

20、模板（工字钢、角钢、木方、光面板） 混凝土（根据试块尺寸计算）土工布：500g/cm2厚的土工布205 m2塑料薄膜：上表面和侧面养护共需165 m2蓬布：搭设防风保温养护棚所需 350 m 测温探头及导线（根据埋深高度确定，每层埋设两个）PVC塑料管（用于混凝土的浇筑）6.2 设备混凝土搅拌机1 座混凝土搅拌运输车 3 辆混凝土泵车1辆振动棒4根建筑测温仪2台电焊机1台混凝土裂缝观察显微镜 1 台坍落度筒： 2 个7 质量控制7.2 质量控制要点7.2.1 施工之前，对现场管理人员和施工人员做好技术交底工作。7.2.2 混凝土浇筑之前检查模板的支撑系统、绑扎测温探头的钢筋的稳固程度。7.2.

21、3 脚手架的搭设一定要符合规范，按技术交底文件严格操作。7.2.4 经技术人员、 QC 人员、现场工长一起检查验收合格后方可进行浇筑试验。7.2.5 测温探头必须通过试验检测合格才可安装使用。7.2.6 在混凝土浇筑现场再次检测混凝土坍落度，保证混凝土浇筑前满足技术要求。7.2.7 浇注的时候要有现场工长监督、指导施工人员操作。7.2.8 混凝土浇筑时采用 PVC 管，保证混凝土的自由下落高度小于2m。7.2.9 安排专人对混凝土进行温度测试、记录并及时反馈情况。8 安全措施8.0.1 电动机具必须完好可用，使用前必须进行检查，防止漏电伤人。8.0.2 木工在使用圆盘锯时，操作人员不得接触、碰

22、撞运转部件，以免造成机械伤害。8.0.3 专业工种必须持证上岗，戴好合格齐全的防护用品，所有工人必须进行进场教育并要求考核 通过方可施工作业。8.0.4 施工操作平台必须经验收合格后方可使用。8.0.5 施工人员在超过 2m 高的部位作业时必须悬挂安全带，尤其是在搭设保温棚和拆除时，更应 注意防止高空坠落和高空落物。8.0.6 施工机具使用完毕应进行清洁、清理、清点，并妥善保管。8.0.7 拆除模板以后，应清理作业现场，做到工完场清，保持现场文明。8.0.8 根据施工特点编制安全操作注意事项及具体施工安全措施，并做好对操作人员的交底工作。9 环保措施9.0.1 模拟试验可根据现场规划情况，选取

23、合理的试验地点，最好可有效利用混凝土，如浇筑塔吊 基础，设备基础、替代混凝土等。9.0.2 严格控制搅拌机、混凝土泵车、振动棒等机具设备噪声排放。9.0.3 施工现场使用的工具器械应清理、清点、保护完善，脚手架钢管拆除应减少损坏，模板及钢 杯应及时清理回收，以备下次使用。9.0.4 混凝土养护所用的土工布、塑料布、雨棚布等材料要注意保护，便于回收利用，无法使用的 材料应集中收集处理。10 效益分析10.0.1 社会效益：本工法可有效的为高层楼房基础、大型冶金设备基础、大型电力（包括核电）设备基础、大型 文化体育馆、航站楼等大体积混凝土工程的施工提供指导作用。在大体积混凝土施工前检验混凝土 的搅

24、拌、运输、浇筑，现场布料机械、布料方式、浇筑速度及养护等是否工艺满足设计要求，同时 收集混凝土的施工参数（骨料的温度、水泥温度、加冰率、骨料的含水率（含粗骨料和细骨料） 、 混凝土出机温度、入泵温度、入模温度、最高温度、坍落度、混凝土工作性能时间等） ，并将之反 馈到后续的施工中。对混凝土的养护温度进行监控，并收集混凝土在养护过程中的温度变化，使混 凝土 DEF （延迟钙矶石破坏）的风险得到有效的控制，减少有害裂缝的产生，对提高大体积混凝土 施工质量提供了有力的技术指导；且施工过程不污染环境，施工噪音小，避免了因大体积混凝土施 工工艺在不成熟的情况下就直接应用于正式工程而造成不必要的损失，绿色

25、环保，其社会效益是显著的。10.0.2 经济效益：以在台山核电厂一期常规岛1#汽机基座基础为例， 1#汽机基座基础于 2010 年 4 月 12 日浇筑完成，经实体模拟试验取得大量数据和经验后进行浇筑，浇筑完养护拆模后观察，整个筏基侧壁仅 有 19 条细微裂缝， 宽度大于 0.2mm 的裂缝仅一条， 平均每 9.6m 产生一条裂缝， 基本为无害裂缝， 上表面没有发现裂缝，且混凝土内实外光，观感良好，受到了业主、设计及业内人士的高度评价。 同以往类似的筏基进行比较，平均每 2m 左右产生一条裂缝，相比减少裂缝( 70.11+21.7 ) *2/2-19=73 条，按平均每条裂缝长 1.6m ，每米修补费用 290 元，则共节省修补费用：