大体积混凝土施工规范解读

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。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。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。主要内容混凝土裂缝的类型与产生原因、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混凝土裂缝的类型与产生原因前两种形式的裂缝较多，且这些裂缝分布不规则、不贯穿，砼仍可承受拉图3-1微裂示意图1—粘着裂维；2—水泥石裂缝；3一骨料裂缝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浇筑初期，水泥水化热大量产生，使混凝土的温度迅速上升。但由于混凝土表面散热条件较好，热量可向大气中散发，其温度上升较少；而混凝土内部由于散热条件较差，热量不易散发，其温度上升较多。混凝土内部温度高、表面温度低，则形成温生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。混凝土裂缝的类型与产生原因表面裂缝虽不属于结构性裂缝，但在混凝土收缩时，由于表面裂缝处的断面已削弱，易产生应力集中现象，能促使裂缝进一步开国内外对裂缝宽度都有相应的规定，如我国的混凝土结构设计规范，对钢筋混凝土结构的最大允许裂缝宽度就有明确的规定：室内正常环境下的一般构件为0.3mm;露天或室内高湿度环境下为0.2mm。混凝土裂缝的类型与产生原因(2)贯穿裂缝混凝土裂缝的类型与产生原因混凝土浇筑一定时间后，水泥水化热基本已释放，混凝土从最高温逐渐降温，降温的结果引起混凝土收缩，再加上混凝土多余水分蒸发等引起的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束，不能自由变形，导致产生拉应力，当该拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土整个截面就会产生贯穿混凝土裂缝的类型与产生原因贯穿裂缝切断了结构断面，破坏了结构整体性、稳定性、耐久性、防水性等，影响正常使用。应当采取一切措施控制贯穿裂缝的混凝土裂缝的类型与产生原因(3)深层裂缝基础约束范围内的混凝土，处在大面积拉应力状态，在这种区域若产生了表面裂缝，则极有可能发展为深层裂缝，甚至发展成贯穿性裂缝。深层裂缝部分切断了结构断面，具有很大的危如果设法避免基础约束区的表面裂缝，且混凝土内外温差控制适当，基本上可避免出现深层裂缝和贯穿裂缝。混凝土裂缝的三类原因：1、由外荷载的直接应力(即按常规计算的主要应力)引起的2、由结构的次应力(计算未考虑到的结构内部应力)引起的3、由变形变化(温度、收缩、不均匀沉降等)引起的裂缝。土的抗拉强度时，就引起裂缝。温度应力分布：结构变形的内外约束：外约束分为：自由体、全约束、弹性约束建筑工程中的大体积混凝土，外约束应力占主要地位大体积混凝土裂缝产生的原因：主要由温度变形、收缩变形导致内约束引起的表面裂缝外约束引起的深层裂缝砼浇筑初期，砼浇筑初期，忽视配置控制温度和收缩变形的构造钢筋(温度应力和收缩应力变形不能受到约束)大体积混凝土产生裂缝的主要原因●大体积混凝土采用的强度等级日趋增高，出现C40～C55甚至更高强度等级的高强混凝土，设计强度过高，水泥用量过大，必然造成混凝土水化热过高，混凝土块体内外温差过大，温度应力容易超过混凝土的抗拉强度，产生开裂。●对于大型基础底板，设计人员往往只重视满足强度和抗冲切要求的结构配筋和构造配筋，而忽视配置控制温度和收缩的构造钢筋，混凝土产生的温度应力和收缩应力变形不能受到足够的约束，从而产生裂缝现象。大体积混凝土施工阶段产生裂缝的主要原因较大拉应力，使混凝土表面开裂；二是在混凝土降温阶段，因混凝土内部降温速率过快，使混凝土内部产生较大拉应力，从而在混凝土内部产生贯穿性裂缝。●施工段的划分及浇筑顺序不合理，组织安排不周密，模板使用不当，钢筋锈蚀严重或运输过程严重变形，以及混凝土浇筑过程中配合比、水灰比过大、养护不当等等，都可能引起大体积混凝土结构的变形裂缝。混凝土结构裂缝的控制一类环境(室内正常环境):0.3mm;防水性。·对于基础、地下或半地下结构，裂缝主要影响其防渗性能。当裂缝宽度只有0.1～0.2mm时，虽然早期有轻微渗水，经过一段时间后一般裂缝可以自愈。次方增加，必须进行化学注浆处理。保温保湿养护材料选用施工工艺(技术方案)1、对于大体积混凝土底板，应在满足抗弯及抗冲切计算要求的前提下，避免设计上“强度越高越好”的错误概念，可以利用混凝土60d或90d的后期强度，尽量采用C25-C40的混凝土，这样可以减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土浇筑实体的温度升高。2、大体积混凝土除满足承载力要求外，还应增配承受因水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开裂的构造钢筋。温度收缩钢筋可利用原有钢筋贯通布置，也可另行设置构造钢筋网，与原有钢筋按受拉钢筋的要求搭接或在周边构件中锚固。除应沿板的上、下表面布置纵、横方向的钢筋外，志4钢筋尚应沿板的厚度方向间距不超过Im设置与板面平行的构造钢筋网片，其直径承台水平裂缝，四周宜加设暗梁。4016~4022志4钢筋2.22.2为了避免结构突变或断面突变产生应力集中，转角和孔洞处应增设构造加强筋。合理配筋在构造设计方面进行合理配筋，对混凝土结构的抗裂有很大作用。工程实践证明，当混凝土墙板的厚度为400~600mm时，采取增加配置构造钢筋的方法，可使构造筋起到温度筋的作用，能有效提高混凝土的抗裂性能。配置的构造筋应尽可能采用小直径、小间距。例如对称配筋比较合理，这样可大大提高抵抗贯穿性开裂的能力。进行全截面配筋，含筋率应控制在0.3%~0.5%之间对于大体积混凝土，构造筋对控制贯穿性裂缝作用不太明显，但沿混凝土表面配置钢筋，可提高面层抗表面设i设i方面3、在底板的地梁、坑内水沟等键槽部位，可聚苯乙烯泡沫或沥青木丝板作垂直隔离，以缓和地基对基础收缩时的侧向压力。(见右图)聚苯乙烯泡沫设置缓冲层塑料4、合理设置施工缝，合理设定温控指标等。3.设置滑动层由于边界存在约束才会产生温度应力，如在与外约束的接触面上全部设置滑动层，则可大大减弱外约束。如在外约束的两端的1/4~1/5的范围内设置滑动层，则结构的计算长度可折减约一半，为此，遇有约束强的岩石类地基、较厚的混凝土垫层等时，可在接触面上设置滑动层，对减少温度应力将起到显著作用。4.设置应力缓和沟设置应力缓和沟，即在结构的表面，每隔一定距效地防止表面裂缝。这种方法是日本清水建筑工程公司研究出的一种防止大体积混凝土开裂的方法。我国已用于直径60mm、底板厚3.5~5.0m、容量1.6万m³的地下罐工程，并取得良好效果。应力缓和沟的形式，图3-11结构表面的应力缓和沟形式T在高、低底板交接处和底板地梁等处，用30～50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料做垂直隔离层，如图3所示，以缓冲基础收缩时的侧向压力。1、合理2、合理选用热水泥。(《规范》P9)掺加块石。在无筋或少筋的大块混凝土中，可掺入不超过混凝土体积的25%的大块石，以减少水泥用量，降低水化热。严格控制砂、石的含泥量。石子控制在小于1%,黄砂控制在小于2%。3.1在混凝土中加入适量的外加剂，可以改3.1在混凝土中加入适量的外加剂，可以改善混凝土的特性，减少水泥用量，减少混凝土的温升。同时可降低水化热释放的速度，延缓温度峰值出现的时间。3.2混凝土中掺入一定量的粉煤灰不仅能改善混凝土特性，而且能代替部分水泥，减少水化热。但应注意掺加粉煤灰后混凝土早期强度有所降低。3.3采用3.3采用UEA补偿收缩混凝土：在混凝土内掺水泥用量10%~12%的U型混凝土膨胀剂，1、控制混凝土出机温度和浇筑温度1、控制混凝土出机温度和浇筑温度3、改进混凝土艺混凝土浇筑方案施工方面冷却水管大多采用直径为25mm的薄壁钢管，按照中心距1.5~3.0m1.5~3.0m,并通过立管相连接。施工方面采用二次投料和二次振捣的新工艺，提高混凝土的强度。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，应尽量采用分层连续浇筑。对于工程量较大，浇筑面积且浇筑能力不足时的混凝土工程，宜采用分段分层踏步式推进的浇筑整体分层连续浇筑(全面分层)合理选择合理选择筑方案阶梯状分层混凝土浇筑可根据面积大小和混凝土供应能力采取全面分层、分段分层或斜面分层连续浇筑，分层厚度300~500mm且般踏步宽为1.5~2.5m。斜面分层浇灌每层厚30~35cm,坡度混凝土振捣(振捣棒)混凝土振捣(振捣棒)混凝土振实后混凝土振实后表面刮平4、做好混凝土的泌水处理5、混凝土的6、加强混凝土4、做好混凝土的泌水处理5、混凝土的6、加强混凝土的养护施工方施工方面可采用薄膜加草袋或蓄水的养护方法。及早回填是最好的养护方法。监测结果对养护措施作出相应的调整，确保温控指标的要求。7、温度监测泵管捣后上涌的泌水和浮浆易顺混凝土坡面流到坑底。当采用泵送混凝土施工时，泌水现象尤为严重，解决的办法是在混凝土垫层施工时，预先在横向上做出2cm的坡度；在结构四周侧模的底部开设排水孔，使泌水从孔中自然流出；少量来不及排除的泌水，随着混凝土浇筑向前推当混凝土大坡面的坡脚接近顶端模板时，应改变混凝土的浇筑方向，即从顶端往回浇筑，与原斜坡相交成一个集水坑，另外有意识地加强两侧模板外的混凝土浇筑强度，这样集水坑逐步在中间缩小成小水潭，然后用软轴泵及时将泌水排除。采用这种方法适用于排除最后阶段的所有泌水，如图3-17所示。1)处理程序3)混凝土表面浮浆较厚时，应在混凝土初凝前加粒径为4)四级以上风天或烈日下施工应有遮阳挡风措施。5)当施工面积较大时可分段进行表面处理。6)混凝土硬化后的表面塑性收缩裂缝可灌注水泥素浆刮平。收缩裂缝处理混凝土终凝前混凝土初凝前一次抹压混凝土的养护与温控1)蓄热法养护混凝土：盛夏，混凝土终凝后立即覆盖塑料膜和保温层。保温层厚度及保温层外是否再加一层塑料膜，通过计算决定。2)当设计无特殊要求时，混凝土硬化期的实测温度应符合下列规定：①混凝土内部温差(中心与表面下100或50mm处)不大于20℃;②混凝土表面温度(表面以下100或50mm)与混凝土表面外50mm处的温度差不大于25℃;对补偿收缩混凝土，允许介于30~35℃之间；