有关大体积混凝土的施工问题

一、大体积混凝土简述：
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，内部温升比较快。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。

二、大体积混凝土的裂缝
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。

产生裂缝的主要原因有以下几方面：

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。

三、大体积混凝土的配制
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。混凝土泌水性的大小与用水量有关，用水量多，泌水性大；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。

四、大体积混凝土的浇筑：
浇筑方案，除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，常采用的方法有以下几种：

1、 全面分层：

即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。采用这种方案，适用于结构的平面尺寸一般不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

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，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，不象第一种方案那样集中。这种方案适用于结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。

3、 斜面分层：

要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。

五、 大体积混凝土养护时的温度控制
大体积混凝土的养护，不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。

温度控制就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行人为的控制。

在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：

1． 混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃~30℃。

2． 混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。

3． 采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行，还有常见的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。

4． 保温法是在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料（如草袋、锯木、湿砂等），在缓慢的散热过程中，使混凝土获得必要的强度，以控制混凝土的内外温差小于20℃。

5． 混凝土表层布设抗裂钢筋网片，防止混凝土收缩时产生干裂。

在大体积混凝土施工时掌握住它的基本知识，并根据实际采取有较措施，会使施工质量得到很好的保证。

筏板大体积混凝土浇注方案
中原数码港一期工程II标段位于郑州市金水区花园路与东风路交叉口西南角。本工程地基采用PHC管桩复合地基。基础底板为钢筋混凝土筏板式基础，筏板基础下设C20细石混凝土保护层、4mmSBS改性沥青防水卷材，C15混凝土垫层100厚。本工程底板混凝土厚度较大，凡厚度超过1000mm的均按大体积混凝土考虑。大体积混凝土容易出现的质量问题是产生裂缝，裂缝产生的主要原因是由于混凝土内外温差产生的收缩应力和混凝土自身的收缩应力超过了混凝土本身的抗拉强度而产生的裂缝。
控制裂缝是大体积混凝土施工的关键。
控制裂缝的产生，重点控制水泥的水化热和降低混凝土内部和表面温差。
1）、混凝土原材料
1、本工程大体积混凝土采用425#矿渣硅酸盐水泥，掺加一级粉煤灰，在保证混凝土强度的前提下，减少水泥用量，降低水泥的水化热。
2、掺加一定数量的高效减水济改善和易性，推迟水化热的峰值期。
3、掺入适量的微膨胀剂，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力。
本工程采用商品混凝土及混凝土泵送技术。混凝土除满足结构设计强度外，还必须具有可泵性。
　　2）、混凝土运输和浇筑
混凝土采用混凝土泵泵送至施工地点。混凝土浇筑前应对该部位的模板、钢筋、预埋、预留管件等进行全面细致的检查，并做好隐蔽检验收记录。
浇筑混凝土应连续进行，避免泵送中断。
如遇混凝土坍落度过低，不准在受料斗加水搅拌，应在搅拌车加水泥砂浆（其水灰比与所泵混凝土相同）经搅拌均匀后卸入泵车的受料斗。
混凝土浇筑时应设专人观察模板、钢筋、预埋件等是否有变化，发现问题应立即停止该部位混凝土浇筑，检查修正后再继续浇筑。
在泵送混凝土前应润滑泵管，先泵送水60—90kg，再泵送砂浆1.5m3,砂浆的配合比1：2，砂浆接近泵完时，即可泵送混凝土。
在连续泵送混凝土过程中，接料斗中的混凝土料面应始终保持在搅拌轴的上面（约为接料斗高度的2/3），防止混凝土输送泵汲空。
浇筑方式：
从6轴线处 纵向推进浇筑，分步按斜面分层，循序推进，一次到顶的浇筑方法，作到下层混凝土初凝前浇筑覆盖上层混凝土，防止接茬部位混凝土出现冷缝。并满足施工规范中混凝土接茬的有关规定。
基础底板采用插入式振动棒振捣，输送泵软管出料口布置四台插入式振动器，两台布置在卸料点，两台布置在斜坡底口，以加强振捣质量。使用时应注意快插慢拔，插点均匀排列，逐点移动，顺序进行不得遗漏，做到均匀振实，移动间距一般为40cm。振捣上一层时，应插入下一层5～10cm，以消除两层混凝土间的接缝。
对，基础顶部，柱墙伸入基础部分已浇筑的砼在初凝前进行复振，以排除砼泌水在粗骨料、水平筋的下部生成的水分和空隙，提高砼与钢筋的握裹力，防止砼沉落而出现裂缝，减少内部微裂，增加砼密实度，提高抗裂性。但一定要掌握准复振的时间，严防过振，避免砼离析。复振恰当时间的判断方法：将运转着的振动棒以其自身的重力逐渐插入砼中进行振捣，砼仍可恢复塑性的程度是使振动棒小心拔出时砼仍能自行闭合，而不会在砼中留下孔穴，则可认为当时施加复振是适应的。
表面泌水处理：
由于商品混凝土坍落度较大，在振捣过程中会产生泌水现象。为防止泌水对混凝土外观质量产生影响，利用集水坑将多余水分集中，用水泵将其排除基坑外。
表面收平：
泵送混凝土表面水泥浆较厚，在浇筑后先按设计标高用长刮尺刮平，用木抹子抹压两遍，然后再在终凝前用木抹子抹压密实，以闭合收水裂缝，终凝后及时养护。
3）、混凝土测温：
为了掌握大体积混凝土的升温和降温的变化规律以及各种材料在各种条件的温度影响，采用电子测温仪进行测温，由专人负责进行监测。以准确反映混凝土内实际温升，采取有效措施控制混凝土内外温差不大于25℃。
①测温点布置
本工程筏板厚1000㎜，垂直方向每组测温点布置两个，测点距筏板表面和底面各300㎜。平面测温点在边缘区域和中间区域共布置10组（中间区域5组，边缘区域5组），共20个测温点。预留测温孔洞用Φ25钢管预埋在砼中，钢管下端封闭，上端塞堵严密，固定在钢筋上，以防砼灌入。测温洞钢管长分别为700㎜和300㎜。边缘区域测点距筏板边2M。测温完毕后用细石砼捣灌密实。
②测温制度：在砼温度上升阶段，每3-4小时测一次，温度下降阶段每8小时测一次。同时应测大气温度，所有测温孔均编号，由专人进行。测温记录由技术负责人阅签，作为对砼施工和质量控制的依据。
③测温工具的选用：为了及时控制砼内外两个温差，随时掌握砼温度动态，选用半导体电子温度计进行温度测量，每次测量要求同点复测，以便进行校测。测温时，将温度计测温头与外界气温做妥善隔离，在孔口四周用棉纱塞住，温度计在测温孔内留置不少于3分钟，方可读数。测温员应同时检查覆盖情况，并应了解浇筑日期、要求温度、养护期限等，若发现砼温度有过高、过低现象，应及时通知有关人员采取措施处理。
④在测温过程中，当发现温差超过25℃时，应及时加强保温或延缓拆除保温材料，以防止砼产生温差应力和裂缝。
4）、混凝土养护：
根据历年来的施工经验，矿渣水泥一般在七天前后混凝土内部温升达到最高值。大体积混凝土中心部位的最高温度在绝热条件下是混凝土浇筑温度与水泥水化热温度之和。
根据本工程进度计划，底板大体积混凝土在春季施工，养护方法考虑采用麻袋覆盖养护。
水泥采用矿渣32.5#，其每公斤水化热为335KJ/kg，水泥用量Q按348kg/m3，粉煤灰用量F=86kg/m3。
大体积混凝土内部最高温度计算
Tmax=T0+Tτ
式中Tmax：混凝土内部最高温度（℃）；
T0：混凝土入模温度，取旬平均气温（25℃）。
Tτ：混凝土的绝热升温；
Tτ=W.c/10+F/50
=35.4
W---每立方混凝土水泥用量(kq/m3)
C----混凝土的比热,取0.97KJ/KQ.K
F-----每立方混凝土粉煤灰用量(kq/m3)
Tmax=T0+Tτ=60.4
混凝土表面温度：
Tb(τ)=Tq+4/H2×h’(H-h’)△T(τ)
Tb(τ)=33.2
经计算混凝土内外温差大于25度,采用麻袋覆盖的方法保温。
以上是按经验配合比和经验公式计算，在大体积混凝土施工前，应根据混凝土施工配合比和当时天气情况重新进行验算，如有差异应及时调整，大体积混凝土养护不少于14天，养护期间经常观测混凝土内部与表面温差，如出现大于25℃，应及时采取增加养护厚度的方法降低混凝土内部与混凝土表面的温差。
5）、试块的制作
试块的数量按施工规范要求数量现场随机抽检制作，取样频率按以下规定：
①、每100m3同配合比的混凝土，取样不少于一组。
②、每次取样至少留置一组标准试件，同条件养护试件根据施工需要留置但不得少于一组．
③、混凝土抗渗试块根据混凝土浇注量留置6组，其中3组标准养护，另3组同条件养护，养护期不少于28天。
试件的制作要按施工规范要求：试模有由铸铁制成，试模内表面不平整度每100mm不超过0.05mm,邻面垂直度不应超过0.5°。
①、制作试件前将试模清擦干净，并在其内壁涂刷脱模剂。
②、试件用人工插捣，混凝土分两次入模采用长600mm,直径16mm的钢制捣棒，端部磨圆，插捣按螺旋方向由边缘向中心均匀进行。插捣底层时，捣棒达到试模底面；插捣上层时深入下层20～30mm。插捣时振捣棒应保持垂直，不得倾斜，并用抹刀沿试模内壁插入数次，插捣完毕后，刮除多余的混凝土，并用抹刀抹平。
③、混凝土试件放入20±3℃的不动水中养护，养护时间28天。水的pH值不小于7。
④、同条件养护试件，成型后立即覆养，试件的拆模时间与实际拆模时间相同，同条件养护。
试块抽检时须监理工程师现场见证。

楼上的和书里说的一样。
大体积混凝土容易开裂，所以在工程中要做好混凝土防裂工作。
首先是在混凝土的配置方面做选择，可以在允许的情况下添加外加剂，以降低水化热产生的温差。也可选用水化热较低的水泥。
其次可以在施工时选用分层施工的方法，但是要注意振捣密实且停留时间不能过长，以免降低两次浇注混凝土的粘结力。
总之在混凝土的浇注中最主要是降低由于水化热产生的内外温差，以次减少裂缝出现的几率。
举例：对于体积庞大的混凝土在浇注时可预先埋设弯管，然后浇注混凝土，浇注完毕后在管内冲如冷水，相隔一定时间后放掉管内的水，再注入新的冷水，如此反复，直到混凝土水化热基本结束。然后抽掉管子，用相同配合比的水泥填实。
该例子是某工程中的实例，由于该混凝土过大采取此法，通常不太使用。

施工缝留置位置要注意