大体积混凝土施工技术培训讲义GB

大体积混凝土施工

近几年来，全国各地工程规模日趋扩大，结构形式日益复杂，工业与民用建筑中大体积混凝土越来越多。由于其体积大，表面小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快，当混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝和收缩变形裂缝，影响结构安全和正常使用，所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。

大体积砼结构的特点由于高层基础多为砼体积较大的箱形、筏形和桩承台较大的基础，这种结构有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。外荷载引起裂缝的可能性很小。但水泥的水化反应过程中释放的水化热所产生的温度变化与砼收缩的共同作用，会产生较大温度应力和收缩应力，是大体积砼结构出现裂缝的主要因素。这些裂缝往往给工程带来不同程度的危害，所以必须控制温度应力和温度变形裂缝的开展。

大体积混凝土的定义

大体积混凝土含义一般是指其体积大到必须采取措施处理水化热产生的温差，合理解决温差变形引起的应力，并控制裂缝的产生或限制裂缝开展的现浇混凝土。《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）中给予大体积混凝土定义：混凝土结构物实体最小尺寸不小于lm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。

通过大量的工程实践证明：

砼的温升和温差与表面系数有关，单面散热的结构断面最小厚度在75cm以上，双面散热的结构断面最小厚度在100cm以上，水化热行引起的砼内外最大温差预计可能超过25℃，应按大体积砼施工。混凝土裂缝的类型与产生原因控制裂缝的措施设计方面材料方面施工方面主要内容混凝土裂缝的类型与产生原因1、裂缝的种类：按裂缝的宽度不同，混凝土裂缝可分为“微观裂缝”和“宏观裂缝”两种。1）微观裂缝（在尚未承受荷载的混凝土结构中存在着肉眼看不见的微观裂缝其宽度为0.05mm以下）：粘着裂缝：骨料与水泥石粘面上的水泥石裂缝：骨料间水泥浆中的裂缝骨料裂缝：存在于骨料本身的裂缝前两种形式的裂缝较多，且这些裂缝分布不规则、不贯穿，砼仍可承受拉力。混凝土裂缝的类型与产生原因2）宏观裂缝（宽度0.05mm以上肉眼可见的裂缝）：

表面裂缝：表面拉应力大于砼极限抗拉强度时出现的裂缝贯穿裂缝：砼从高温降温引起砼收缩产生拉应力，当大于砼的极限抗拉强度时，混凝土的整个截面出现贯穿裂缝。深层裂缝：表面裂缝发展而成深层裂缝混凝土裂缝的类型与产生原因宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。混凝土裂缝的类型与产生原因(1)表面裂缝大体积混凝土土浇筑初期，，水泥水化热热大量产生，，使混凝土的的温度迅速上上升。但由于于混凝土表面面散热条件较较好，热量可可向大气中散散发，其温度度上升较少；；而混凝土内内部由于散热热条件较差，，热量不易散散发，其温度度上升较多。。混凝土内部部温度高、表表面温度低，，则形成温度度梯度，使混混凝土内部产产生压应力，，表面产生拉拉应力，当拉拉应力超过混混凝土的极限限抗拉强度时时，混凝土表表面就产生裂裂缝。混凝土裂缝的的类型与产生生原因表面裂缝虽不不属于结构性性裂缝，但在在混凝土收缩缩时，由于表表面裂缝处的的断面已削弱弱，易产生应应力集中现象象，能促使裂裂缝进一步开开展。国内外对裂缝缝宽度都有相相应的规定，，如我国的混混凝土结构设设计规范，对对钢筋混凝土土结构的最大大允许裂缝宽宽度就有明确确的规定：室室内正常环境境下的一般构构件为0.3mm；露天或室内内高湿度环境境下为0.2mm。混凝土裂缝的的类型与产生生原因（2）贯穿裂缝大体积混凝土土浇筑初期，，混凝土处于于升温阶段及及塑性状态，，弹性模量很很小，变形变变化所引起的的应力很小，，温度应力一一般可忽略不不计。混凝土裂缝的的类型与产生生原因混凝土浇筑一定时时间后，水泥水化化热基本已释放，，混凝土从最高温温逐渐降温，降温温的结果引起混凝凝土收缩，再加上上混凝土多余水分分蒸发等引起的体体积收缩变形，受受到地基和结构边边界条件的约束，，不能自由变形，，导致产生拉应力力，当该拉应力超超过混凝土极限抗抗拉强度时，混凝凝土整个截面就会会产生贯穿裂缝。。混凝土裂缝的类型型与产生原因贯穿裂缝切断了结结构断面，破坏了了结构整体性、稳稳定性、耐久性、、防水性等，影响响正常使用。应当当采取一切措施控控制贯穿裂缝的开开展。混凝土裂缝的类型型与产生原因（3）深层裂缝基础约束范围内的的混凝土，处在大大面积拉应力状态态，在这种区域若若产生了表面裂缝缝，则极有可能发发展为深层裂缝，，甚至发展成贯穿穿性裂缝。深层裂缝部分切断断了结构断面，具具有很大的危害性性，施工中是不允允许出现的。如果设法避免基础础约束区的表面裂裂缝，且混凝土内内外温差控制适当当，基本上可避免免出现深层裂缝和和贯穿裂缝。混凝土裂缝的类型型与产生原因混凝土裂缝的三类原因：：1、由外荷载的直直接应力（即按常常规计算的主要应应力）引起的裂缝缝。2、由结构的次应应力（计算未考虑虑到的结构内部应应力）引起的裂缝缝。大体积混凝土的裂裂缝多由上述第三三种原因引起。当变形受到约束产产生的应力超过混混凝土的抗拉强度度时，就引起裂缝缝。3、由变形变化（（温度、收缩、不不均匀沉降等）引引起的裂缝。混凝土基础底板内内部温差引起的温温度应力分布：结构变形的内外约约束：1、内约束：结构变形时，，其内部各质点点之间产生的约约束；2、外约束：结构变形时，，不同结构之间间产生的约束。。外约束分为：自由体、全约束束、弹性约束（（部分约束）建筑工程中的大大体积混凝土，，外约束应力占占主要地位大体积混凝土裂裂缝产生的原因因：大体积混凝土产产生裂缝的原因因设计方面施工方面采用过高强度等等级的混凝土（设计强度过高高，水泥用量过过大）忽视配置控制温温度和收缩变形形的构造钢筋（温度应力和收收缩应力变形不不能受到约束））材料选用不当施工技术准备不不周密浇筑过程施工措措施不当浇筑后的养护和和监控不完善大体积混凝土产产生裂缝的主要要原因1、设计方面大体积混凝土采采用的强度等级级日趋增高，出出现C40～C55甚至更高强度等等级的高强混凝凝土，设计强度度过高，水泥用用量过大，必然然造成混凝土水水化热过高，混混凝土块体内外外温差过大，温温度应力容易超超过混凝土的抗抗拉强度，产生生开裂。对于大型基础底底板，设计人员员往往只重视满满足强度和抗冲冲切要求的结构构配筋和构造配配筋，而忽视配配置控制温度和和收缩的构造钢钢筋，混凝土产产生的温度应力力和收缩应力变变形不能受到足足够的约束，从从而产生裂缝现现象。大体积混凝土施施工阶段产生裂裂缝的主要原因因2、施工方面大体积混凝土裂裂缝主要产生于于两个阶段：一一是混凝土浇捣捣后的温升阶段段,因混凝土内部与与表面温差过大大,致使表面产生较较大拉应力,使混凝土表面开开裂；二是在混混凝土降温阶段段，因混凝土内内部降温速率过过快，使混凝土土内部产生较大大拉应力，从而而在混凝土内部部产生贯穿性裂裂缝。施工段的划分及及浇筑顺序不合合理，组织安排排不周密，模板板使用不当，钢钢筋锈蚀严重或或运输过程严重重变形，以及混混凝土浇筑过程程中配合比、水水灰比过大、养养护不当等等，，都可能引起大大体积混凝土结结构的变形裂缝缝。混凝土结构裂缝的控制一类环境（室内内正常环境）：：0.3mm；二类环境：0.2mm。对于基础、地下下或半地下结构构，裂缝主要影影响其防渗性能能。当裂缝宽度度只有0.1～～0.2mm时，虽然早期有有轻微渗水，经经过一段时间后后一般裂缝可以以自愈。当裂缝宽度超过过0.2～0.3mm时，其渗水量与与裂缝宽度呈三三次方增加，必必须进行化学注注浆处理。目的：防止钢筋锈蚀、、混凝土碳化和和酥松脱落，从从而影响结构的的耐久性、防水水性。《混凝土结构设设计规范》（GB50010－2002）的要求：控制大体积混凝土裂缝的措施设计方面材料选用施工工艺（技术方案）施工质量（模板、浇筑））保温保湿湿养护1、对于大大体积混混凝土底底板，应应在满足足抗弯及及抗冲切切计算要要求的前前提下，，避免设设计上““强度越越高越好好”的错错误概念念，可以以利用混混凝土60d或90d的后期强强度，尽尽量采用用C25-C40的混凝土土，这样样可以减减少混凝凝土中的的水泥用用量，以以降低混混凝土浇浇筑实体体的温度度升高。。（《规范》P7)2、大体积积混凝土土除满足足承载力力要求外外，还应应增配承承受因水水泥水化化热引起起的温度度应力及及控制裂裂缝开裂裂的构造造钢筋。。温度收收缩钢筋筋可利用用原有钢钢筋贯通通布置，，也可另另行设置置构造钢钢筋网，，与原有有钢筋按按受拉钢钢筋的要要求搭接接或在周周边构件件中锚固固。（《规范》P7)设计方面面2.1当板的厚厚度大于于2m时，除应应沿板的的上、下下表面布布置纵、、横方向向的钢筋筋外，尚尚应沿板板的厚度度方向间间距不超超过lm设置与板板面平行行的构造造钢筋网网片，其其直径宜宜为φl2——φl6，间距宜宜为100——150mm。为防止止大承台台水平裂裂缝，四四周宜加加设暗梁梁。4Ø16~4ØØ222.2为了避免免结构突突变或断断面突变变产生应应力集中中，转角角和孔洞洞处应增增设构造造加强筋筋。构造钢筋筋合理配筋筋在构造设设计方面面进行合合理配筋筋，对混混凝土结结构的抗抗裂有很很大作用用。工程程实践证证明，当当混凝土土墙板的的厚度为为400~600mm时，采取增增加配置构构造钢筋的的方法，可可使构造筋筋起到温度度筋的作用用，能有效效提高混凝凝土的抗裂裂性能。配置的构造造筋应尽可可能采用小直径、小间距。例如配置置直径6~14mm、间距控制制在100~150mm。按全截面面对称配筋筋比较合理理，这样可可大大提高高抵抗贯穿穿性开裂的的能力。进进行全截面面配筋，含含筋率应控控制在0.3％~0.5％之间为好好。对于大体积积混凝土，，构造筋对对控制贯穿穿性裂缝作作用不太明明显，但沿沿混凝土表表面配置钢钢筋，可提提高面层抗抗表面降温温的影响和和干缩。4、合理设置置施工缝，，合理设定定温控指标标等。设计方面3、在底板的地地梁、坑内内水沟等键键槽部位，，可用厚度度为30~50mm的聚苯乙烯烯泡沫或沥沥青木丝板板作垂直隔隔离，以以缓和地基基对基础收收缩时的侧侧向压力。。(见右图图)3.设置滑动层层由于边界存存在约束才才会产生温温度应力，，如在与外外约束的接接触面上全全部设置滑滑动层，则则可大大减减弱外约束束。如在外外约束的两两端的1／4~1／5的范围内设设置滑动层层，则结构构的计算长长度可折减减约一半，，为此，遇遇有约束强强的岩石类类地基、较较厚的混凝凝土垫层等等时，可在在接触面上上设置滑动动层，对减减少温度应应力将起到到显著作用用。滑动层的做做法有：涂刷两两道热沥青青加铺一层层沥青油毡毡；或铺设设10~20mm厚的沥青砂砂；或铺设设50mm厚的砂或石石屑层等。。4.设置应力缓缓和沟设置应力缓和沟，即在结构的的表面，每隔隔一定距离(一般约为结构构厚度的1/5)设一条沟，设设置应力缓和和沟后，可将将结构表面的的拉应力减少少20％~50％，可有效地地防止表面裂裂缝。这种方方法是日本清清水建筑工程程公司研究出出的一种防止止大体积混凝凝土开裂的方方法。我国已已用于直径60mm、底板厚3.5~5.0m、容量1.6万m3的地下罐工程程，并取得良良好效果。应应力缓和沟的的形式，如图图3-11所示。5.缓冲层在高、低底板板交接处和底底板地梁等处处，用30～50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料做做垂直隔离层层，如图3所示，以缓冲冲基础收缩时时的侧向压力。(a)高、低底板交交接处(b)底板地梁处缓冲层示意图图1、合理选择水泥品种2、合理选用骨料选用C3S及C3A含量低的中、低热热水泥。（《规范》P9）材料选用方面3、合理选用外加剂尽量选用粒径较大大、级配良好的石石子，以减少用水水量和水泥用量、、混凝土的收缩和和泌水性。掺加块石。在无筋筋或少筋的大块混混凝土中，可掺入入不超过混凝土体体积的25%的大大块石，以减少水水泥用量，降低水水化热。细骨料以中、粗砂砂为宜。严格控制砂、石的的含泥量。石子控控制在小于1%，，黄砂控制在小于于2%。合理选用外加剂3.1在混凝土中加入适适量的外加剂，可可以改善混凝土的的特性，减少水泥泥用量，减少混凝凝土的温升。同时时可降低水化热释释放的速度，延缓缓温度峰值出现的的时间。3.2混凝土中掺入一定定量的粉煤灰不仅仅能改善混凝土特特性，而且能代替替部分水泥，减少少水化热。但应注注意掺加粉煤灰后后混凝土早期强度度有所降低。3.3采用UEA补偿收缩混凝土：：在混凝土内掺水水泥用量10%~12%的U型混凝土膨胀剂，，以实现超长结构构的无缝施工。1、控制混凝土出机机温度和浇筑温度度2、预埋水管，降低低最高温升施工方面3、改进混凝土搅拌拌和振捣工艺可采取加冰拌和，，砂石料遮阳覆盖盖，泵送管道用草草袋包裹洒水降温温等技术措施。4、合理选择混凝土土浇筑方案冷却水管大多采用用直径为25mm的薄壁钢管，按照照中心距1.5~3.0m交错排列,水管上上下间距一般也为为1.5~3.0m，并通过立管相连接接。采用二次投料和二二次振捣的新工艺艺，提高混凝土的的强度。可采用分层连续浇筑或分段分层踏步式推进的浇筑方法。。一般情况下，应尽尽量采用分层连续续浇筑。对于工程程量较大，浇筑面面积也大，一次连连续浇筑层厚度不不大，且浇筑能力力不足时的混凝土土工程，宜采用分分段分层踏步式推推进的浇筑方法。。合理选择混凝土浇浇筑方案整体分层连续浇筑（全面分层）斜面分层阶梯状分层推移式连续浇筑混凝土浇筑方案混凝土浇筑可根据据面积大小和混凝凝土供应能力采取取全面分层、分段段分层或斜面分层层连续浇筑，分层层厚度300~500mm且不大于震动棒长长1.25倍。分段分层多采采取踏步式分层推推进，一般踏步宽宽为1.5~2.5m。斜面分层浇灌每每层厚30~35cm，坡度一般取1：6~1：7。混凝土振捣（振捣捣棒）混凝土振实后表面面刮平注意表面标高4、做好混凝土的泌水处理5、混凝土的表面处理施工方面6、加强混凝土的养护应采取在侧模留设设孔洞等措施将浇浇筑混凝土过程中中形成的泌水排出出坑外。7、温度监测先用长刮尺刮平，，在初凝前用铁滚滚筒碾压数遍，再再用木抹子打磨压压实，以闭合收水水裂缝。应对混凝土的内表表温度、顶面及底底面温度，室外温温度进行监测，根根据监测结果对养养护措施作出相应应的调整，确保温温控指标的要求。。可采用在每个测温温点上埋设测温片片，常用的有铜热热电阻或铜-康铜铜热电偶测温。或或采用埋设钢管的的简易测温方法。。可采用薄膜加草袋袋或蓄水的养护方方法。及早回填是是最好的养养护方法。。泵管施工缝浇筑抹平覆盖塑料膜膜保湿覆盖草袋保保温大体积混凝凝土施工，，由于采用用大流动性性混凝土分分层浇筑，，上下层施施工的间隔隔时间较长长(一般为1.5~3h)，经过振捣捣后上涌的的泌水和浮浮浆易顺混混凝土坡面面流到坑底底。当采用用泵送混凝凝土施工时时，泌水现现象尤为严严重，解决决的办法是是在混凝土土垫层施工工时，预先先在横向上上做出2cm的坡度；在在结构四周周侧模的底底部开设排排水孔，使使泌水从孔孔中自然流流出；少量量来不及排排除的泌水水，随着混混凝土浇筑筑向前推进进被赶至基基坑顶端，，由顶端模模板下部的的预留孔排排至坑外。。4、混凝土的的泌水处理理当混凝土大大坡面的坡坡脚接近顶顶端模板时时，应改变变混凝土的的浇筑方向向，即从顶顶端往回浇浇筑，与原原斜坡相交交成一个集集水坑，另另外有意识识地加强两两侧模板外外的混凝土土浇筑强度度，这样集集水坑逐步步在中间缩缩小成小水水潭，然后后用软轴泵泵及时将泌泌水排除。。采用这种种方法适用用于排除最最后阶段的的所有泌水水，如图3-17所示。1）处理程序初凝前一次抹压压→临时覆盖塑塑料膜→混凝土土终凝前1~2h掀膜二次抹压→→覆膜2）混凝土表面泌泌水应及时引导导，集中排除。。3）混凝土表面浮浮浆较厚时，应应在混凝土初凝凝前加粒径为2~4cm的石子浆，均匀匀撤布在混凝土土表面用抹子轻轻轻拍平。4）四级以上风天或或烈日下施工应有有遮阳挡风措施。。5