大体积混凝土施工中轻易出现的问题及质量控制

毕业论文（设计）

题目：大体积混凝土施工中轻易出现的问题及质量控制

学院：__________

姓名：______________

班级：___________

专业：学号：

二零一七年三月

摘要

大体积混凝土：混凝土构造物实体最小尺寸等于或不不大于1m,或估计会因水泥水化

热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。

近年来，伴随建设事业的迅速发展，高层建筑工程、地下建筑工程展现项目多、规模大,

对应大体积钢筋混凝土工程也越来越多地被采用。在对大体积混凝土施工管理中发现，大体

积混凝土还处在起步发展阶段，对其构造特点、所用材料特性和施工工艺规定，尤其是对大

体积混凝土裂缝口勺防治，还处在不停探索、不停深化H勺过程中。

本文系统地分析了大体积混凝土裂缝产生原因，在理论联络实际中探讨了大体积混凝土

裂缝的防治措施，总结大体积混凝土浇筑方案，从而实现大体积混凝土成功浇筑的J案例。

关键词：大体积混凝土温差开裂控制

参考文献13

第1章绪论

从不同样的国家来看，各国的规范对混凝土构筑物II勺裂缝均有不同样的控制范围和规

定，要保证混凝土构筑物不出现裂缝可以说是不也许的。在我国，对在不同样环境下混凝土

构筑物，在不同样的介质状况下，所规定的混凝土裂缝宽度也不同样。因此说，对混凝土构

筑物的裂缝我国规范规定在设计上有一定的容许宽度。国际上也都根据本国的特点，对混凝

土的裂缝均有明确的规定，阐明混凝土构造R勺裂缝在一定范围内是容许H勺，要想控制混凝土

构筑物不裂缝是很难的，关键是怎么控制能让在施工中尽量小产生裂缝和把裂缝的宽度应当

控制在什么范围内，能使找们在施工中不受经济损失。

在重大工程项目和高层建筑施工中，一般混凝土一次浇筑量较大，这种大体积混凝土的

浇筑极易出现裂缝，假如施工中不加以控制，会产生许多严重的后果,因此，在浇筑大体积

源谣十的施工,一定要认直如织旅T.合理安排施工工序,才能保讦混凝土的J质量°本文对

大体积混凝土施工中裂缝产生日勺原因及防治措施，大体积混凝土施工方案及施工重要技术难

点进行了简要H勺论述，以供讨论。

第2章大体积混凝土裂缝产生原因

2.1序言

近年来，伴随国民经济和建筑技术的发展，建筑规模不停扩大，大型现代化技术设施或

构筑物不停增多，而混凝土构造以其材料廉价物美、施工以便、承载力大、可装饰强的特点，

日益受到人们H勺欢迎，于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要构成部

分。

所谓大体积混凝土，一般理解为尺寸较大的混凝土，美国混凝土学会给出了大体积混凝

上的定义：任何现浇混凝土，其尺寸抵达必须处理水化热及随之引起的体积变形问题，以最

大程度的减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。这就提出了大体积混凝土开裂的问题，开

裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题，裂缝一旦形成，尤其是基础贯穿或者裂

缝出目前重要H勺构造部位，危害极大，它会减少构造H勺耐久性，减弱构件H勺承载力，同步会

也许危害到建筑物的安全使用。因此怎样采用有效措施防止大体积混凝土H勺开裂，是一种值

得关注的问题。

2.2大体积混凝土裂缝形成的原因

裂缝产生H勺原因可分为两类：一是构造型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规构造计算

中的重要应力以及其他的构造次应力导致的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变

化引起的，重要是由温度应力和混凝土的收缩引起口勺。

导致大体积混凝土开裂的重要原因是温度应力和收缩引起的裂缝。

温差裂缱

混凝土内外部温差过大会产生裂缝。重要影响原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混

凝土表面的温差过大。尤其是大体积混凝土更易发生此类裂缝。

大体积混凝土构造一般规定一次性整体浇筑。浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混

凝土体积大，汇集在内部的I水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将明显升高，而其表面则

散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时，混凝

龄期短，抗拉强度很低。当温差产生口勺表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝

土表面产生裂缝。

2.2.2收缩裂缝

混凝土U勺收缩引起收缩裂缝。收缩的重要影响原因是混凝土中的用水量和水泥用量，用

水量和水泥用量越高，混凝土的收缩就越大。选用水泥品种I向不同样，干缩、收缩的量也不

同样。

混凝土逐渐散热和硬化过程引起的收缩，会产生很大的收缩应力。假如产生的收缩应力

超过当时H勺混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。在大体积混凝土里，虽然

水灰比并不低，自身收缩量值也不大，不过它与温度收缩叠加到一起，就要使应力增大，因

此施工时早就将自身收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。

第3章大体积混凝土裂缝防治措施

3.1设计措施

1）精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性日勺状况下，应尽量地减少混

凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水丸和高

性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高

极拉值的抗裂混凝土。

2）增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在

0.3-0.5%之间

3）防止构造突变产生应力集中，在易产生应力集中H勺微弱环节采用加强措施。

4）在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位日勺配筋率，提高混凝土H勺极限拉伸。

5）在构造设计中应充足考虑施工时的气候特性，合理设置后浇缝，保留时间一般不不

不不大于60天。如不能预测施工时的详细条件，也可临时根据详细状况作设计变更。

3.2施工措施

优选混凝土多种原材料

a、水泥的选择

理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的重要原因就是水泥水化过程中释放了大量的J热量。因

此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并尽量

减少混凝土中口勺水泥用量，以减少混凝土日勺温升，提高泡凝土硬化后的体积稳定性。为保证

减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失，可适度增长活性细掺料替代水泥。

b、骨料的选择

在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径纹大、质量优良、级配良好的石子。

既可以减少用水量，也可以对应减少水泥用量，还可■以减小混凝土的收缩和泌水现象。

在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，从而减少混凝土的干缩，减少水化热量,

对混凝土的裂缝控制有重要作用。

c、掺加外加料和外加剂

掺加适量粉煤灰，可减少水泥用量，从而抵达减少水化热H勺目的。但掺量不能不不大于30机

掺加适量H勺减水剂，它可有效地增长混凝土的J流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝

土的强度，从而可减少水化热，同步可明显延缓水化热释放速度。

3.2.2施工控制措施

a、控制混凝土入模温度

入模温度口勺高下，与出机温度亲密有关，此外还与运送工具、运距、转运次数、施工气

候等有关。

在温度较高的状况下进行施工，可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖，以减少阳

光对其的辐射，同步对浇筑前H勺砂石用冷水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。

假如是在冬季进行施工，由于要防止初期混凝土被冻问题，因此规定混凝土浇筑时应当

具有较高的浇筑温度。在浇筑混凝土此前还应当对基础及新混凝土接触H勺冷壁用蒸汽预热，

对原材料应视气温高下进行加热。

b、严格控制混凝土口勺浇筑速度，一次浇注口勺混凝土不可过高、过厚，以保证混凝土温度均

匀上升。保证振捣密实，叫格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振。

c、碎温度控制、监测与养生

1）、温度控制、监测

为减少大体积混凝土的水化热，在混凝土的内部通入冷却循环水，采用循环法保温养护，

以便加紧混凝土内部的热量散发。

为可以较精确地测量出於内部温度，在碎中预埋测温管，用水银温度计测温。上卜层温

差控制在15~20℃之内。杈据各测点口勺温度，可及时绘制出混凝土内部温度变化曲线，对照

混凝土理论计算值，分析存在的问题，有的放矢地采用对应的技术措施。

2）、碎养护

碎养护是大体积碎施工中一项十分关键的工作。重要是保持合适H勺温度和湿度，以便控

制混凝土的内外温差，增进很强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。

从役浇筑完毕到终凝这段时间口勺养护对破而言十分重要。混凝土浇筑完毕后，在其顶面

及时加以覆盖，规定覆盖严密，并常常检查覆盖保湿效果。其重要作用有二：一是落水保温,

防止表面水分蒸发和抵御受太阳辐射与刮风时温度骤变，二是保持内外温差的稳定。

d、健全施工组织管理：

在制定技术措施和质量控制措施的同步，还需贯彻组织指挥系统，逐层进行技术交底，

做到层层贯彻，保证顺利实行。

第4章大体积混凝土浇筑方案

4.1混凝土配合比设计

对配合比设计的重要规定是：既要保证设计强度，又要大幅度减少水化热；既要使混凝

土具有良好H勺和易性、可泵性，又要减少水泥和水的用量。1）选用水化热低的

32.5MPa矿渣水泥，水泥用量仅为340kg/m3.2）大掺量I级粉煤灰（国外

高达30。掺量高达10（）kg/m3,占水泥用量的29%,占胶凝材料总量的21%.在大体积

混凝土中掺粉煤灰是增长可泵性、节省水泥的常用措施。矿渣水泥自身就掺有20%—70%活

性或惰性掺合料，再在矿渣水泥中掺近30%的粉煤灰，并且要配制大坍落度H勺C40混凝土，

非常少见。这个掺量巳靠近GBJ146-9.粉煤灰混凝土应用技术规范的规定口勺上限。

4.2混凝土的浇筑方案选用

浇筑方案，除应满足每•处混凝土在初凝此前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完

毕外，还应考虑构造大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应状况以及水

化热等原因日勺影响，常采用日勺措施有如下几种：

1、全面分层：

即在第一层全面浇筑所有浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土尚未初凝,

如此逐层持续浇筑，直至竣工为止。采用这种方案，合用于构造的平面尺寸一般不合适太大,

施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可提成两段，从中间向两端或从两端向中

间同步进行浇筑。

2、分段分层：

混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。

由于总的层数较多，因此浇筑到顶后，第一层末端的混凝土尚未初凝，又可以从第二段依次

分层浇筑。这种方案合用于单位时间内规定供应的混凝土较少，不象第•种方案那样集中。

这种方案合用于构造物厚度不太大而面积或长度较大日勺工程。

3、斜面分层：

规定斜面的坡度不不不大于1/3,合用于构造的长度大大超过厚度3倍的状况。混凝土从浇

筑层下端开始，逐渐上移，

4.3预测温度、设计养护方案

在约束条件和赔偿收缩措施确定的前提下，大体积混凝土的降温收缩应力取决于降温值

和降温速率降温值=浇筑温度+水化热温升值一环境温度。

在约束条件和赔偿收缩措施确定的前提下，大体积混凝土的降温收缩应力取决于驿温

值和降温速率。降温值=济筑温度+水化热温升值一环境温度。

为了防止大体枳混凝土裂缝日勺产生，通过计算预测了混凝土的浇筑温度、混凝土温升

值时也许产生应力，并据比制定了减少浇筑温度腔制温升值措施，预先制定减缓降温速率的

方案和■•旦出现意外状况的应急措施。

4.3.1计算混凝土内最大温升

据资料简介，有三种计算公式，其一为理论公式：

△Tmax=WcxQx(1—o-nt)x£(1)

另一种为经验公式：

△Tmax=Wc/10+FA/50（2）

当混凝土厚度超过3m时，计算值与实测值偏差过大。提议把上述经验公式改为：

△Tmax=WcxQx0.83/C6+FA/50（3）

公式（1）可计算各个龄期混凝土中心温升，从而计算每个温度区段内产生的应力，还

可找出抵达温升峰值的龄期，从而推定采用养护措施H勺时间。但在简介该公式的资料中并没

有详细阐明其合用范围。

该公式似乎未能把大体积混凝土的散热条件和平面尺寸的影响原因充足考虑进去。如能

根据不同样状况调整m和£的）取值，也许会使计算值更靠近实际。

在该工程中，按公式（1）计算H勺成果与后来的实测值偏差较大，升温峰值出现的时间

也比实测值偏后。据理解，其他工程的计算也有类似状况。

公式（2）计算较简便，在该工程中计算值较实测值偏差较小，但无法据此计算应力，

也找不出升温峰值出现的时间。因该工程混凝土厚度是1.2m,若按公式（3）计算，计算

值最靠近实测值。

三个公式，三种成果。在考虑施工、养护方案时，均按最不利的状况考虑，以求稳妥。

4.3.2混凝土中心温度值TkT2+ZkT（t）,

由于AT（t）计算值较高，夏季的浇筑温度T1应采用措施降下来。假如不采用水中加

冰等降温措施，计算得：

混凝土拌合温度：

Tc=ETi.Wi.oCi/EWi.Ci=29.1℃„

混凝土出机温度：

Tj=Tc-0.16(Tc-Td)=30.IO

混凝土浇筑温度：

Tj-Tl+(Tq-Tl)(A1+A2+-)=29.7℃。

这个温度是昼夜平均浇筑温度，假如白天最高气温是35C,这时的浇筑温度Tj=

31.4℃。为了减少Tj,采用如下措施：料场石子进仓前用凉水冲洗，水泥在筒仓内寄存15

d以上，晴天泵管用湿岩楞被覆盖，气温高时拌合水中加冰降温。其中，拌合水中加冰效果

最佳。

可见，每使混凝土浇筑温度下降1℃,平均要使拌合水温卜.降近66。要使混凝土浇筑

温度下.降3℃,至少每m3混凝土要加0℃冰40kg.无论怎样，在工程中实际浇筑温度门，

都不能超过32℃。

确定保温材料的厚度，预测混凝土表面温度

据公式(3)计算，混凝土中心最大温升达47.3℃,假如浇筑温度是30C,混凝土中

心温度将达77.假如环境平均温度Tq=(35+23)/2=29℃。两者平均温差将有48.3℃,

这是无论怎样不能容许『、人处理措施是在混凝土开始降温时，在其表面覆盖保温材料，使表

层混凝土温度提高，抵达减小混凝土内表温差的目的。

一般规定：混凝土内表温差T1—T2W25C对于较厚的混凝土，此温差值可合适放宽。

由此可见，虽然在炎热的夏季，大体积混凝上在降温阶段要“保温”养护。

通过计算，提出两种养护方案供施工时选择。

一种是盖一层塑料薄摸和一层3cm厚H勺防水岩棉被。

另一种是蓄水2cm—12cm养护，深度随当时混凝土内外温差增减。前者时长处是保温性

能很好，可缩小混凝土内表温差，减慢降温速度，从而有助于混凝土抗裂，但缺陷是也许因

降温速度过慢而延长养护时间：但如遇环境温度骤降导致混凝土内表温差过大时，较难采用

临时加强保温日勺措施。

实际施工中采用了第一种养护方案，养护效果很好。型料薄膜很有效地保证了混凝土表

面的潮湿，既保证了表层混凝土的强度增长，又使前3周口勺降温阶段不致出现干燥收缩，还

保证了微膨胀剂充足发挥赔偿收缩口勺作用。

岩棉被U勺效果也恰到好处，当混凝土表面温度过高，不利于降温时，局部揭开岩棉被加

紧降温。下过几场大雨后，岩棉被被水浸透，导热系数增大，使混凝土浇筑后3周的降温速

度一直很好地控制在1.3OC/d-1.5OC/d范围之内。

第5章大体积混凝土浇筑成功案例

为保证大体积混凝土施工质量，除要满足强度等级、抗渗规定，关键要严格控制混凝土

在硬化过程中水化热引起药内外温差，防止因温度应力而导致混凝土产生裂缝。以成都口勺颐

和雅居地下工程为例，该工程地下1层，地上18层，基坑面积约3500平方米，基坑深5

米，局部7米。为保证地下室大体积混凝土施工质最，重要采用了如下技术措施。

优选材料，控制混凝土浇筑温度。尽量缩短混凝土时运送时间，合理安排浇筑次序，及

时卸料•；在浇筑前，用水冲洗模板降温；泵管用麻布包裹，以防口光暴晒升温。

全面分层，采用二次振捣方案。混凝土初凝后来，不容许受到振动。混凝土尚未初凝（刚

靠近初凝再进行一次振捣，称二次振捣），这在技术上是容许的。二次振捣可克服•次振捣

的水分、气泡上升在混凝土中所导致的微孔，亦可克服一次振捣后混凝土下沉与钢筋脱离，

从而提高混凝土与钢筋的握裹力，提高混凝土的强度、密实性和抗渗性。

全面分层，二次振捣方案就是当下层混凝土靠近初凝时再进行一次振捣，使混凝土又恢

复和易性。这样，当下层混凝土一直浇完42m后，再浇上层，不致出现初凝现象。此方案虽

然技术上可行，也有助于保证混凝上质量，但需要增长人力和振动设备，与否采用应做技术

经济比较。

故为保证混凝土浇筑质量。浇筑采用“一种坡度、层层浇筑、一次到顶”口勺方针。根据

混凝土泵送时形成的坡度，在上层与下层布置两道振捣点。第一道布置在混凝土卸料点，重

要处理上部振实：第二道布置在混凝土坡角处，保证下部混凝土的密实。先振捣料口处混凝

土，以形成自然流淌坡度，然后全面振捣。为提高混凝土的I极限拉伸强度，防止因混凝土沉

落而出现裂缝，减少内部微裂，提高混凝土密实度，还采用二次振捣法。在振捣棒拨出时混

凝土仍能自行闭合而不会在混凝土中留孔洞，这时是施加二次振捣的I合适时机。由于泵送混

凝土表面水泥较厚，在浇筑两小时至6小时后，先用长刮尺按标高刮平，然后用木抹反复搓

压数遍，使其表面密实，在初凝前用铁板压光。既能很好地控制混凝土表面龟裂，又能减少

混凝土表面水分散发。

加强混凝土的养护及测温工作。为防止混凝土内外温差过大，导致温度应力不不大于同

期混凝土抗拉强度而产生裂缝，应根据当时I月施工状况和环境气温，采用了“蓄水法”进行

混凝上养护。详细做法是：先在混凝土表面覆盖双层麻袋，浇水湿润。待混凝土初凝后，在

基础周围砌挡水，蓄水深10厘米，养护28天。为及时掌握混凝土内部温度与表面温度的变

化值，在基础内埋设测温点20个，深度分别设在板中及距表面10厘米处，分别测量中心最

高温度和表面温度，测温管均露出混凝土表面12厘米。

测温工作在混凝土浇筑完毕后开始进行，测温频率按持续28天考虑。详细安排是：前

三天，每两小时测温1次；4天至8天，每4小时测温1次；9天至15天，每6小时测温1

次；16天至20天，每12小时测温1次；21天至28天，每24小时测温1次。从测温曲线

图中可以看出，基础混凝土浇筑后，中心最高温度发生在第四天，最高温度55.1摄氏度。

混凝土中心与表面温度升降基本同步上升,在前10天温差一直保持在8摄