大体积砼施工.docx

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大体积砼施工

大体积砼施工

大体积砼

定义：

我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009里规定：

混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m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，称之为大体积混凝土。

现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。

它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m.它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。

混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，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。

无明确定义美国混凝土学会（ACI）规定：

“任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂”。

大体积混凝土一般在水工建筑物里常见，类似混凝土重力坝等。

特点

结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂（一般都是地下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，如采取控制温度措施不当，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。

1、大体积砼的定义大体积砼指的是最小断面尺寸大于1m以上的砼结构，其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力并控制裂缝开展的砼结构。

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≤0.2mm。

对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0.1～0.2mm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0.2～0.3mm，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0.3mm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，但受拉力却很小，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。

产生原因

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3～5天。

2、外界气温变化大体积混凝土在施工阶段，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60～65℃，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。

配制大体积混凝土所选用的原材料应注意以下几点：

1、粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂。

2、外加剂宜采用缓凝剂、减水剂；掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等。

3、大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以降低单方混凝土的水泥用量。

4、水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。

但是，水化热低的矿渣水泥的析水性比其它水泥大，在浇筑层表面有大量水析出。

这种泌水现象，不仅影响施工速度，同时影响施工质量。

因析出的水聚集在上下两浇筑层表面间，使混凝土水灰比改变，而在掏水时又带走了一些砂浆，这样便形成了一层含水量多的夹层，破坏了混凝土的粘结力和整体性。

混凝土泌水量的大小与用水量有关，用水量多，泌水量大；且与温度高低有关，水完全析出的时间随温度的提高而缩短；此外，还与水泥的成分和细度有关。

所以，在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种，并应在混凝土中掺入减水剂，以降低用水量。

在施工中，应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处，用振捣器振实后，再继续浇筑上一层混凝土。

5、区别大体积混凝土与普通混凝土的区别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于混凝土中水泥水化要产生热量，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂。

因此判断是否属于大体积混凝土既要考虑厚度这一因素，又要考虑水泥品种、强度等级、每立方米水泥用量等因素，比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的混凝土的温升值与环境温度的差值大小来判别，一般来说，当其差值小于25℃时，其所产生的温度应力将会小于混凝土本身的抗拉强度，不会造成混凝土的开裂，当差值大于25℃时，其所产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度，造成混凝土的开裂，此时就可判定该混凝土属大体积混凝土（摘录自《地下工程防水技术规范》GB50108-2001）高层建筑的箱形基础或片筏基础都有厚度较大的钢筋砼底板，高层建筑的桩基础则常有厚大的承台，这些基础底板和桩基承台均属大体积钢筋砼结构。

还有较常见的一些厚大结构转换层楼板和大梁也属大体积钢筋砼结构。

大区别不能以截面尺寸来简单判断是否大体积砼，实际施工中，有些砼厚度达到1m，但也不属于大体积砼的范畴，有些砼虽然厚度未达到1m，但水化热却较大，不按大体积砼的技术标准施工，也会造成结构裂缝。

大体积砼与普通砼的区别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于砼中水泥水化要产生热量，大体积砼内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使砼开裂。

因此判断是否属于大体积砼既要考虑厚度这一因素，又要考虑水泥品种、强度等级、每立方米水泥用量等因素，比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的砼的温升值与环境温度的差值大小来判别，一般来说，当其差值小于25℃时，其所产生的温度应力将会小于砼本身的抗拉强度，不会造成砼的开裂，当差值大于25℃时，其所产生的温度应力在可能大于砼本身的抗拉强度，造成砼的开裂，此时就可判定该砼属大体积砼，并应按条文中规定的措施进行施工，以确保砼不致开裂，造成工程渗漏水的隐患。

有裂缝大体积砼由于其水化热产生温差形成温差应力，表面裂缝容易产生，这些裂缝对于结构正常使用一般不会有影响。

但是，工程实践中普遍采用大体积砼不允许裂缝的标准，导致保养和温度控制措施复杂，额外费用较大。

裂缝原因：

1、水泥水化热：

水泥在水化过程中要产生大量的热量，是大体积砼内部热量的主要来源。

由于大体积砼截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，使砼内部的温度升高。

砼内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3～5d，当砼的内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。

温度应力与温差成比，温差越大，温度应力也越大。

当砼的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。

这就是大体积砼容易产生裂缝的主要原因。

2、约束条件大体积钢筋砼与地基浇筑在一起，当早期温度上升时产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力。

由于砼的弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使砼与地基连接不牢固，因而压应力较小。

但当温度下降时，产生较大的拉应力，若超过砼的抗拉强度，砼就会出现垂直裂缝。

3、外界气温变化大体积砼在施工期间，外界气温的变化对大体积砼的开裂有重大影响。

砼内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和砼的散热温度三者的叠加。

外界温度越高，砼的浇筑温度也越高。

外界温度下降，尤其是骤降，大大增加外层砼与砼内部的温度梯度，产生温差应力，造成大体积砼出现裂缝。

因此控制砼表面温度与外界气温温差，也是防止裂缝的重要一环。

4、砼的收缩变形砼的拌合水中，只有约20%的水分是水泥水化所必需的，其余80%要被蒸发。

砼中多余水分的蒸发是引起砼体积收缩的主要原因之一。

这种收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，就会产生收缩应力而出现裂缝。

温度控制

大体积砼养护时的温度控制一般有两种方法：

一种是降温法，即在砼浇筑成型后，通过循环冷却水降温，从结构物的内部进行温度控制；另一种是保温法，即砼浇筑成型后，通过保温材料、碘钨灯或定时喷浇热水、蓄存热水等办法，提高砼表面及四周散热面的温度，从结构物的外部进行温度控制。

保温法基本原理是利用砼的初始温度加上水泥水化热的温升，在缓慢的散热过程中（通过人为控制），使砼获得必要的强度。

养护作用

大体积砼养护主要是保持适宜的温度和湿度条件。

保温养护作用：

1、减少砼表面的热扩散，减小砼表面的温度梯度，防止产生表面裂缝。

2、延长散热时间，充分发挥砼的潜力和材料的松弛特性。

使砼的平均总温差所产生的拉应力小于砼抗拉强度，防止产生贯穿裂缝。

保湿养护的作用：

1、刚浇筑不久的砼，尚处于凝固硬化阶段，水化的速度较快，适宜的潮湿条件可防止砼表面脱水而产生干缩裂缝。

2、砼在潮湿条件下，可使水泥的水化作用顺利进行，提高砼的极限拉伸强度。

防水混凝土的养护是至关重要的。

在浇灌后，如混凝土养护不及时，混凝土内水分将迅速蒸发，使水泥水化不完全。

而水分蒸发造成毛细管网彼此连通，形成渗水通道；同时混凝土收缩增大，出现龟裂，使混凝土抗渗性急剧下降，甚至完全丧失抗渗能力。

若养护及时，防水混凝土在潮湿的环境中或水中硬化，能使混凝土内的游离水分蒸发缓慢，水泥水化充分，水泥水化生成物堵塞毛细孔隙，因而形成不连通的毛细孔，提高了混凝土的抗渗性。

简易测温法：

大体积混凝土的简易测温法，只需要采用较简单的设备，就能直观地测得混凝土内部温度，而且精确度高，花费少。

具体做法如下：

使用φ48的脚手架钢管或其他无缝钢管，管壁厚度以2㎜为宜，内径为30～50㎜。

按量取所需长度截断，其一端用比钢管外径大10㎜的圆钢板焊牢密闭，使其不能渗水，见图1。

焊接好的钢管呈正三角形，布置于绑扎好的底板钢筋网架上，并焊牢，再用橡皮套管套于距钢管底部50㎜处，管两端用铁丝扎牢，确保水不能渗入管内。

钢管口用木块塞好。

见图2、3、4。

图2中A、B、C为钢管平面布置点，两点间距为600㎜；图3中上管底距混凝土板面150㎜，中管底距板底为1/2板厚，下管底距板底面150㎜。

混凝土浇筑后，即向钢管中装入自来水，每隔一定时间用棒式温度计伸入管中，即可知该钢管下部混凝土温度。

将不同深度管中所测温度相比较，即能得知该处混凝土上下点的温差。

从而能控制混凝土养护温度，确保底板混凝土工程质量。

另附对上述简易测温法的补充说明：

为保证棒式温度计的测温精度，应注意以下几点：

1、测温管的埋设长度宜比需测点深50～100㎜，测温管必须加塞，防止外界气温影响。

2、测温管内应灌水，灌水深度为100～150㎜；若孔内灌满水，所测得的温度接近管全长范围的平均温度3、棒式温度计读数时要快，特别在混凝土温度与气温相差较大和用酒精温度计测温时更应注意。

4、采用预留测温孔洞方法测温时，一个测温孔只能反映一个点的数据。

不应采取通过沿孔洞高度变动温度计的方法来测竖孔中不同高度位置的温度。

主要量测2个温差，一是砼中心与表面的温差，可通过同一测温点的2支不同长度测温管进行量测；二是砼表面与大气的温差，可用短的测温管与空气中的温度对比而获得。

要控制以上2个温差≯25℃，因大气温度与砼的中心温度是无法调节的，故我们只能通过覆盖或收起砼表面塑料薄膜来调节其表面温度以达到调节温差的目的，由于塑料薄膜的保温效果非常明显，故要根据测得的温度及时进行调节。

转换层的大体积砼施工与基础大体积砼施工有什么区别主要区别如下：

砼收缩的外在约束不同，基础大体积砼与地坪或垫层连在一起，这样约束较大（有时可通过柔性分隔相对减少），而转换层只有柱对它有较少的约束。

砼的环境温度不同，空中转换层由于没有地基的围护而需解决底模、侧模的保温问题。

多数地下大体积砼为抗渗防水砼，较难采用矿渣水泥，而空中转换层则不受限制，转换层还需解决竖向荷载的支撑问题。

施工技术

一、大体积混凝土主要指混凝土结构实体最小几何尺寸不小于1m，或预计会因混凝土中水泥水化引起的温度变化和收缩导致有害裂缝产生的混凝土。

二、配制大体积混凝土用材料宜符合下列规定：

1、水泥应优先选用质量稳定有利于改善混凝土抗裂性能，C3A含量较低、C2S含量相对较高的水泥。

2、细骨料宜使用级配良好的中砂，其细度模数宜大于2.3。

3、釆用非泵送施工时粗骨料的粒径可适当增大。

4、应选用缓凝型的高效减水剂。

三、大体积混凝土配合比应符合下列规定：

1、大体积混凝土配合比的设计除应符合设计强度等级、耐久性、抗渗性、体积稳定性等要求外，尚应符合大体积混凝土施工工艺特性的要求，并应符合合理使用材料、降低混凝土绝热温升值的原则。

2、混凝土拌和物在浇筑工作面的坍落度不宜大于160mm。

3、拌和水用量不宜大于170kg/m。

4、粉煤灰掺量应适当增加，但不宜超过水泥用量的40%;矿渣粉的掺量不宜超过水泥用量的50%，两种掺和料的总量不宜大于混凝土中水泥重量的50%。

5、水胶比不宜大于0.55。

8.2.4当设计有要求时，可在混凝土中填放片石（包括经破碎的大漂石）。

填放片石应符合下列规定：

（1）可埋放厚度不小于15cm的石块，埋放石块的数量不宜超过混凝土结构体积的20%。

（2）应选用无裂纹、无水锈、无铁锈、无夹层且未被烧过的、抗冻性能符合设计要求的石块，并应清洗干净。

（3）石块的抗压强度不低于混凝土的强度等级的1.5倍。

（4）石块应分布均匀，净距不小于150mm，距结构侧面和顶面的净距不小于250mm，石块不得接触钢筋和预埋件。

（5）受拉区混凝土或当气温低于0°C时，不得埋放石块。

四、大体积混凝土施工技术方案应包括下列主要内容：

1、大体积混凝土的模板和支架系统除应按国家现行标准进行强度、刚度和稳定性验算外，还应结合大体积混凝土的养护方法进行保温构造设计。

2、模板和支架系统在安装或拆除过程中，必须设置防倾覆的临时固定措施。

3、大体积混凝土结构温度应力和收缩应力的计算，参照附录D进行。

4、施工阶段温控指标和技术措施的确定。

5、原材料优选、配合比设计、制备与运输计划。

6、混凝土主要施工设备和现场总平面布置。

7、温控监测设备和测试布置图。

8、混凝土浇筑顺序和施工进度计划。

9、混凝土保温和保湿养护方法，其中保温覆盖层的厚度可根据温控指标的要求，参照附录E的方法计算。

10、主要应急保障措施。

11、岗位责任制和交接班制度，测温作业管理制度。

12、特殊部位和特殊气侯条件下的施工措施。

五、大体积混凝土结构的温度、温度应力及收缩应进行试算，预测施工阶段大体积混凝土浇筑体的温升峰值，芯部与表层温差及降温速率的控制指标，制定相应的温控技术措施。

对首个浇筑体应进行工艺试验，对初期施工的结构体进行重点温度监测。

温度监测系统宜具备自动釆集、自动记录功能。

六、大体积混凝土的浇筑应符合下列规定：

1、混凝土的入模温度（振捣后50mm〜100mm深处的温度）不宜高于28。

C。

混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不大于45。

C。

2、大体积混凝土工程的施工宜釆用分层连续浇筑施工（图a）或推移式连续浇筑施工（图b）。

应依据设计尺寸进行均匀分段、分层浇筑。

当横截面面积在200m以内时，分段不宜大于2段；当横截面面积在300m以内时，分段不宜大于3段，且每段面积不得小于50m。

每段混凝土厚度应为1.5m〜2.0m。

段与段间的竖向施工缝应平行于结构较小截面尺寸方向。

当釆用分段浇筑时，竖向施工缝应设置模板。

上、下两邻层中的竖向施工缝应互相错开。

3、当釆用泵送混凝土时，混凝土浇筑层厚度不宜大于500mm;当釆用非泵送混凝土时，混凝土浇筑层厚度不宜大于300mm。

4、大体积混凝土施工釆取分层间歇浇筑混凝土时，水平施工缝设置除应符合设计要求外，尚应根据混凝土浇筑过程中温度裂缝控制的要求、混凝土的供应能力、钢筋工程的施工、预埋管件安装等因素确定。

5、大体积混凝土在浇筑过程中，应釆取措施防止受力钢筋、定位筋、预埋件等移位和变形。

6、大体积混凝土浇筑面应及时进行二次抹压处理。

七、大体积混凝土在每次混凝土浇筑完毕后，除按普通混凝土进行常规养护外，还应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定：

1、保湿养护的持续时间，不得少于28d。

保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表层温度与环境最大温差小于20°C时，可全部拆除。

2、保湿养护过程中，应经常检查塑料薄膜或养护剂涂层的完整情况，保持混凝土表面湿润。

3、在大体积混凝土保温养护中，应对混凝土浇筑体的芯部与表层温差和降温速率进行检测，当实测结果不满足温控指标的要求时，应及时调整保温养护措施。

4、大体积混凝土拆模后应釆取预防寒流袭击、突然降温和剧烈干燥等养护措施。

八、大体积混凝土宜适当延迟拆模时间，当模板作为保温养护措施的一部分时，其拆模时间应根据温控要求确定。

九、大体积混凝土施工遇炎热、冬期、大风或者雨雪天气等特殊气候条件下时，必须釆用有效的技术措施，保证混凝土浇筑和养护质量，并应符合下列规定：

1、在炎热季节浇筑大体积混凝土时，宜将混凝土原材料进行遮盖，避免日光曝晒，并用冷却水搅拌混凝土，或釆用冷却骨料、搅拌时加冰屑等方法降低入仓温度，必要时也可釆取在混凝土内埋设冷却管通水冷却。

混凝土浇筑后应及时保湿保温养护，避免模板和混凝土受阳光直射。

条件许可时应避开高温时段浇筑混凝土。

2、冬期浇筑混凝土，宜釆用热水拌和、加热骨料等措施提高混凝土原材料温度，混凝土入模温度不宜低于5°C。

混凝土浇筑后应及时进行保温保湿养护。

3、大风天气浇筑混凝土，在作业面应釆取挡风措施，降低混凝土表面风速，并增加混凝土表面的抹压次数，及时覆盖塑料薄膜和保温材料，保持混凝土表面湿润，防止风干。

4、雨雪天不宜露天浇筑混凝土，当需施工时，应釆取有效措施，确保混凝土质量。

浇筑过程中突遇大雨或大雪天气时，应及时在结构合理部位留置施工缝，尽快中止混凝土浇筑；对已浇筑还未硬化的混凝土立即进行覆盖，严禁雨水直接冲刷新浇筑的混凝土。

十、大体积混凝土施工现场温控监测应符合下列规定：

1、大体积混凝土浇筑体内监测点的布置，应以能真实反映出混凝土浇筑体内最高温升、芯部与表层温差、降温速率及环境温度为原则。

2、监测点的布置范围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，在测试区内监测点的布置应考虑其代表性按平面分层布置；在基础平面对称轴线上，监测点不宜少于4处，布置应充分考虑结构的几何尺寸。

3、沿混凝土浇筑体厚度方向，应布置外表、底面和中心温度测点，其余测点布设间距不宜大于600mm。

4、大体积混凝土浇筑体芯部与表层温差、降温速率、环境温度及应变的测量，在混凝土浇筑后，每昼夜应不少于4次；入模温度的测量，每台班不少于2次。

5、混凝土浇筑体的表层温度，宜以混凝土表面以内50mm处的温度为准。

6、测量混凝土温度时，测温计不应受外界气温的影响，并应在测温孔内至少留置3mm。

根据工地条件，可釆用热电偶、热敏电阻等预埋式温度计检测混凝土的温度。

7、测温过程中宜及时描绘出各点的温度变化曲线和断面的温度分布曲线。