大體積混凝土溫控措施及效果課件

大體積混凝土溫控措施及效果南京市政工程行業(yè)協(xié)會施工專業(yè)委員會(一分部)會議交流在文中引用了——YG先生在網(wǎng)上發(fā)表的《大體積混凝土施工》的部分課件，在此表示感謝。高天下2013.11.29

大體積混凝土的定義

大體積混凝土含義一般是指其體積大到必須采取措施處理水化熱產(chǎn)生的溫差，合理解決溫差變形引起的應(yīng)力，并控制裂縫的產(chǎn)生或限制裂縫開展的現(xiàn)澆混凝土?！洞篌w積混凝土施工規(guī)范》（GB50496-2009）中給予大體積混凝土定義：混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小尺寸不小于lm的大體量混凝土，或預(yù)計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。規(guī)范認為：大體積混凝土的設(shè)計強度等級宜在C25～C40的范圍內(nèi)，并可利用混凝土60d或90d的強度作為混凝土配合比設(shè)計、混凝土強度評定及工程驗收的依據(jù)；規(guī)范3.0.3

大體積混凝土工程施工前，宜對施工階段大體積混凝土澆筑體的溫度、溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力進行試算，并確定施工階段大體積混凝土澆筑體的升溫峰值，里表溫差及降溫速率的控制指標，制定相應(yīng)的溫控技術(shù)措施。規(guī)范3.0.4溫控指標宜符合下列規(guī)定：1

混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上的溫升值不宜大于50℃；2

混凝土澆筑塊體的里表溫差(不含混凝土收縮的當量溫度)不宜大于25℃；3

混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2.0℃/d。4

混凝土澆筑體表面與大氣溫差不宜大于20℃。規(guī)范4.2.1

配制大體積混凝土所用水泥的選擇及其質(zhì)量，應(yīng)符合下列規(guī)定：1所用水泥應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175的有關(guān)規(guī)定，當采用其他品種時，其性能指標必須符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定；2應(yīng)選用中、低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，大體積混凝土施工所用水泥其3d天的水化熱不宜大于240kJ/kg，7d天的水化熱不宜大于270kJ/kg。3當混凝土有抗?jié)B指標要求時，所用水泥的鋁酸三鈣含量不宜大于8%；4所用水泥在攪拌站的入機溫度不應(yīng)大于60℃。大體積混凝土在規(guī)范中還有許多要求，如

所配制的混凝土拌合物，到澆筑工作面的坍落度不宜低于160mm，

拌和水用量不宜大于175kg/m3，等不在復(fù)述。(1)表面裂縫大體積混凝土澆筑初期，水泥水化熱大量產(chǎn)生，使混凝土的溫度迅速上升。但由于混凝土表面散熱條件較好，熱量可向大氣中散發(fā)，其溫度上升較少；而混凝土內(nèi)部由于散熱條件較差，熱量不易散發(fā)，其溫度上升較多?；炷羶?nèi)部溫度高、表面溫度低，則形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強度時，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。作為施工人員的主要目的是控制裂縫，可見裂縫有三類：（3）深層裂縫基礎(chǔ)約束范圍內(nèi)的混凝土，處在大面積拉應(yīng)力狀態(tài)，在這種區(qū)域若產(chǎn)生了表面裂縫，則極有可能發(fā)展為深層裂縫，甚至發(fā)展成貫穿性裂縫。深層裂縫部分切斷了結(jié)構(gòu)斷面，具有很大的危害性，施工中是不允許出現(xiàn)的。如果設(shè)法避免基礎(chǔ)約束區(qū)的表面裂縫，且混凝土內(nèi)外溫差控制適當，基本上可避免出現(xiàn)深層裂縫和貫穿裂縫?？刂拼篌w積混凝土裂縫的措施設(shè)計方面材料選用施工工藝（技術(shù)方案）施工質(zhì)量（模板、澆筑）保溫保濕養(yǎng)護大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因設(shè)計方面施工方面采用過高強度等級的混凝土（設(shè)計強度過高，水泥用量過大）忽視配置控制溫度和收縮變形的構(gòu)造鋼筋（溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力變形不能受到約束）材料選用不當施工技術(shù)準備不周密澆筑過程施工措施不當澆筑后的養(yǎng)護和監(jiān)控不完善1、對于大體積混凝土底板，應(yīng)在滿足抗彎及抗沖切計算要求的前提下，避免設(shè)計上“強度越高越好”的錯誤概念，可以利用混凝土60d或90d的后期強度，盡量采用C25-C40的混凝土，這樣可以減少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土澆筑實體的溫度升高。（《規(guī)范》P7)2、大體積混凝土除滿足承載力要求外，還應(yīng)增配承受因水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力及控制裂縫開裂的構(gòu)造鋼筋。溫度收縮鋼筋可利用原有鋼筋貫通布置，也可另行設(shè)置構(gòu)造鋼筋網(wǎng)，與原有鋼筋按受拉鋼筋的要求搭接或在周邊構(gòu)件中錨固。（《規(guī)范》P7)設(shè)計方面2.1當板的厚度大于2m時，除應(yīng)沿板的上、下表面布置縱、橫方向的鋼筋外，尚應(yīng)沿板的厚度方向間距不超過lm設(shè)置與板面平行的構(gòu)造鋼筋網(wǎng)片，其直徑宜為φl2—φl6，間距宜為100—150mm。為防止大承臺水平裂縫，四周宜加設(shè)暗梁。4?16~4?

222.2為了避免結(jié)構(gòu)突變或斷面突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，轉(zhuǎn)角和孔洞處應(yīng)增設(shè)構(gòu)造加強筋。

構(gòu)造鋼筋合理選用外加劑3.1在混凝土中加入適量的外加劑，可以改善混凝土的特性，減少水泥用量，減少混凝土的溫升。同時可降低水化熱釋放的速度，延緩溫度峰值出現(xiàn)的時間。3.2混凝土中摻入一定量的粉煤灰不僅能改善混凝土特性，而且能代替部分水泥，減少水化熱。但應(yīng)注意摻加粉煤灰后混凝土早期強度有所降低。3.3采用UEA補償收縮混凝土：在混凝土內(nèi)摻水泥用量10%~12%的U型混凝土膨脹劑，以實現(xiàn)超長結(jié)構(gòu)的無縫施工。關(guān)于材料問題:如蘇州獨墅湖大型水下城市隧道工程，針對主體結(jié)構(gòu)混凝土的防滲抗災(zāi)的關(guān)鍵技術(shù)，由東南大學(xué)教授博導(dǎo)領(lǐng)銜進行科研攻關(guān)。蘇州的獨墅隧道，全長7．37公里；其中高架橋長3．43公里，隧道長3.46公里，地面接線長0.48公里，地面輔道長2.86公里。主線采用雙向6車道，橋梁段寬26米，隧道段寬30.2米，設(shè)計車速為60公里／小時。還有一塊底板，混凝土澆完后產(chǎn)生冒氣通道，最后拆除。我認為，施工企業(yè)不是科研企業(yè)，不成熟的技術(shù)不要在工程中應(yīng)用。在高壩建設(shè)中，為解決碾壓混凝土拱壩施工期溫度應(yīng)力及防裂措施。采用誘導(dǎo)縫，增加了防裂可靠性。采用低熱水泥、低水泥用量、限制澆筑厚度和短間歇期、人工冷卻混凝土、預(yù)埋冷卻水管，保護混凝土暴露面，仍是有效溫控和防裂措施。為防止表面溫度驟降，采用外貼聚乙烯苯板等保溫板或噴涂泡沫保溫材料，采用自動上升帳篷制造人工氣候防裂。（1）高摻粉煤灰，摻用外加劑，少用水泥，以減少水化熱，縮小溫差，有利于防裂。我國膠凝材料用量一個般為140～160kg/m3,其中粉煤在90～100kg/m3。百色水泥用量僅50kg/m3。（2）減少常態(tài)混凝土用量。措施有取消墊層常態(tài)混凝土（大朝山），迎水面、廊道等孔洞采用坍落度4+cm的變態(tài)混凝土（每㎡碾壓混凝土面澆水泥漿5～10kg（合50～60l/m3）,用插入式振搗器振密。（3）增設(shè)誘導(dǎo)縫。當壩寬大于25m時，宜在壩段中部迎水面3m范圍內(nèi)增設(shè)1條有止水系統(tǒng)的誘導(dǎo)縫。迎水面高保溫板，有利于防止劈頭裂縫。（4）外加劑采用復(fù)合型緩凝減水劑或高效減水劑，使混凝土緩凝時間延長到14h以上。高溫緩凝劑在35℃以上高氣溫，緩凝時間延長到4～6h以上。通過加大引氣劑摻量克服粉煤灰吸附作用，可達F300高抗凍融要求。（5）適當提高粒徑小于0.15mm的石粉含量至18%～20%，具有較好抗分離性能，有利于碾壓混凝土層間結(jié)合。271、控制混凝土出機溫度和澆筑溫度2、預(yù)埋水管，降低最高溫升施工方面3、改進混凝土攪拌和振搗工藝可采取加冰拌和，砂石料遮陽覆蓋，泵送管道用草袋包裹灑水降溫等技術(shù)措施。4、合理選擇混凝土澆筑方案冷卻水管大多采用直徑為25mm的薄壁鋼管，按照中心距1.5~3.0m交錯排列,水管上下間距一般也為1.5~3.0m，并通過立管相連接。采用二次投料和二次振搗的新工藝，提高混凝土的強度?？刹捎梅謱舆B續(xù)澆筑或分段分層踏步式推進的澆筑方法。一般情況下，應(yīng)盡量采用分層連續(xù)澆筑。對于工程量較大，澆筑面積也大，一次連續(xù)澆筑層厚度不大，且澆筑能力不足時的混凝土工程，宜采用分段分層踏步式推進的澆筑方法。4、做好混凝土的泌水處理5、混凝土的表面處理施工方面6、加強混凝土的養(yǎng)護應(yīng)采取在側(cè)模留設(shè)孔洞等措施將澆筑混凝土過程中形成的泌水排出坑外。

7、溫度監(jiān)測先用長刮尺刮平，在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍，再用木抹子打磨壓實，以閉合收水裂縫。應(yīng)對混凝土的內(nèi)表溫度、頂面及底面溫度，室外溫度進行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對養(yǎng)護措施作出相應(yīng)的調(diào)整，確保溫控指標的要求?？刹捎迷诿總€測溫點上埋設(shè)測溫片，常用的有銅熱電阻或銅-康銅熱電偶測溫?；虿捎寐裨O(shè)鋼管的簡易測溫方法。可采用薄膜加草袋或蓄水的養(yǎng)護方法。及早回填是最好的養(yǎng)護方法。大體積混凝土裂縫主要產(chǎn)生于兩個階段：一是混凝土澆搗后的溫升階段,因混凝土內(nèi)部與表面溫差過大,致使表面產(chǎn)生較大拉應(yīng)力,使混凝土表面開裂；二是在混凝土降溫階段，因混凝土內(nèi)部降溫速率過快，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，從而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生貫穿性裂縫。施工段的劃分及澆筑順序不合理，組織安排不周密，模板使用不當，鋼筋銹蝕嚴重或運輸過程嚴重變形，以及混凝土澆筑過程中配合比、水灰比過大、養(yǎng)護不當?shù)鹊?，都可能引起大體積混凝土結(jié)構(gòu)的變形裂縫。

施工企業(yè)應(yīng)從下列幾項作手：一、商品混凝土廠家選擇。由于混凝土使用都有不同程度質(zhì)量要求，此時要求混凝土顏色統(tǒng)一，外表及質(zhì)量穩(wěn)定，必需對商品混凝土廠家進行選擇，與業(yè)主、監(jiān)理一起，選擇滿意廠家。

1、企業(yè)規(guī)模及生產(chǎn)能力，要于工程相適應(yīng)。

2、產(chǎn)品性能，要求產(chǎn)品穩(wěn)定、原材料符合要求，原材料倉儲能力好滿足工程需要。

3、管理嚴格、抽樣檢查記錄、抽查留樣記錄、等完整。二、原材料選擇采用低熱水泥、低水泥用量。粗骨料粒徑宜選用5-25mm，并且連續(xù)級配，含泥量不大于1%。選用粒徑較大、級配良好的石子配制的混凝土，和易性較好，抗壓強度較高。細骨料：采用中砂，平均粒徑大于0.5mm，含泥量不大于3%。這樣拌制的混凝土可相應(yīng)減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，并可減少混凝土收縮。三、外加劑：采用每立方米混凝土2kg，摻入減水劑可降低水化熱峰值，對混凝土收縮有補償功能，可提高混凝土的抗裂性。在混凝土中摻入超緩凝型減水劑，將混凝土初凝時間延緩至24小時，終凝時間延緩至40小時，徹底削平水化熱峰值。這些必需通過試驗驗證支撐。四、溫差控制方案通過大量的工程實踐證明：砼的溫升和溫差與表面系數(shù)有關(guān)，單面散熱的結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在75cm以上，雙面散熱的結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在100cm以上，水化熱行引起的砼內(nèi)外最大溫差預(yù)計可能超過25℃，應(yīng)按大體積砼施工。例：某筏板基礎(chǔ)為保證澆筑后的混凝土表面和內(nèi)部溫度，將溫差控制在不宜超過25度，表面溫度的控制采取保溫層保溫，內(nèi)部采用DN57*2.5鋼管通水降溫，該管網(wǎng)布置在筏板基礎(chǔ)中層鋼筋上，采用電弧焊接連接，所用管件需200米管和26個彎頭，詳見布置圖。六合古棠橋錨墩也采用混凝土內(nèi)部埋水管冷卻。覆蓋保溫用的更多。五、混凝土澆筑方案

混凝土澆筑可根據(jù)面積大小和混凝土供應(yīng)能力采取全面分層、分段分層或斜面分層連續(xù)澆筑，分層厚度300~500mm且不大于震動棒長1.25倍。分段分層多采取踏步式分層推進，一般踏步寬為1.5~2.5m。斜面分層澆灌每層厚30~35cm，坡度一般取1：6~1：7。⑴、大體積砼澆筑時，必須密切注意保護好溫度監(jiān)控點，做好醒目標志，同時進行監(jiān)測，專人檢測表面溫度及結(jié)構(gòu)中心溫度，測溫過程中如發(fā)現(xiàn)溫差大于25℃時，要采取有效措施，如加厚覆蓋保溫等。⑵、大體積砼澆筑時，易使鋼筋產(chǎn)生位移，因此澆筑砼過程中應(yīng)隨時復(fù)核鋼筋的位置，并采取措施，以保證位置正確。⑶、砼養(yǎng)護強度達到1.3Mpa后，才允許下一工序施工，并應(yīng)在砼表面覆蓋麻袋等防止施工損傷。⑷、為了減少收縮裂縫，待砼表面無水漬時，宜用電動收光機進行第二次研壓抹光。大體積混凝土施工，由于采用大流動性混凝土分層澆筑，上下層施工的間隔時間較長(一般為1.5~3h)，經(jīng)過振搗后上涌的泌水和浮漿易順混凝土坡面流到坑底。當采用泵送混凝土施工時，泌水現(xiàn)象尤為嚴重，解決的辦法是在混凝土墊層施工時，預(yù)先在橫向上做出2cm的坡度；在結(jié)構(gòu)四周側(cè)模的底部開設(shè)排水孔，使泌水從孔中自然流出；少量來不及排除的泌水，隨著混凝土澆筑向前推進被趕至基坑頂端，由頂端模板下部的預(yù)留孔排至坑外。六、混凝土的泌水處理當混凝土大坡面的坡腳接近頂端模板時，應(yīng)改變混凝土的澆筑方向，即從頂端往回澆筑，與原斜坡相交成一個集水坑，另外有意識地加強兩側(cè)模板外的混凝土澆筑強度，這樣集水坑逐步在中間縮小成小水潭，然后用軟管泵及時將泌水排除?；炷脸跄耙淮文▔夯炷两K凝前1~2h多次抹壓混凝土表面收縮裂縫處理1）蓄熱法養(yǎng)護混凝土：盛夏，混凝土終凝后立即覆蓋塑料膜和保溫層。保溫層厚度及保溫層外是否再加一層塑料膜，通過計算決定。2）當設(shè)計無特殊要求時，混凝土硬化期的實測溫度應(yīng)符合下列規(guī)定：①混凝土內(nèi)部溫差(中心與表面下100或50mm處)不大于20℃；②混凝土表面溫度(表面以下100或50mm)與混凝土表面外50mm處的溫度差不大于25℃；對補償收縮混凝土，允許介于30~35℃之間；③混凝土降溫速度不大于1.5℃/d；④撤除保溫層時混凝土表面與大氣溫差不大于20℃。3）混凝土的養(yǎng)護期限：除滿足上條規(guī)定外，混凝土的養(yǎng)護時間自混凝土澆筑開始計算，使用普通硅酸鹽水泥不少于14d，使用其他水泥不少于21d，炎熱天氣適當延長。4）養(yǎng)護期內(nèi)(含撤除保溫層后)混凝土表面應(yīng)始終保持溫熱潮濕狀態(tài)(塑料膜內(nèi)應(yīng)有凝結(jié)水)。七、混凝土的養(yǎng)護與溫控混凝土養(yǎng)護邊施工邊鋪養(yǎng)護袋1）使用普通玻璃溫度計測溫：測溫管端應(yīng)用軟木塞封堵，只允許在放置或取出溫度計時打開。溫度計應(yīng)系線繩垂吊到管底，停留不少于3min后取出迅速查看溫度。2）使用建筑電子測溫儀測溫：附著于鋼筋上的半導(dǎo)體傳感器應(yīng)與鋼筋隔離，保護測溫探頭的插頭不受污染，不受水浸，插入測溫儀前應(yīng)擦拭干凈，保持干燥以防短路。也可事先埋管，管內(nèi)插入可周轉(zhuǎn)使用的傳感器測溫。八、測溫測溫點采用測溫導(dǎo)線直接埋入底板基礎(chǔ)內(nèi)，鋼筋隱蔽驗