大體積混凝土施工溫度裂縫控制技術(shù)措施

1、1 / 7 大體積混凝土施工溫度裂縫控制技術(shù)措施 摘要大體積混凝土施工時(shí)，由于水泥水化過(guò)程中釋放大量的水化熱 ，使混凝土結(jié)構(gòu)的溫度梯度 過(guò)大，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫。因此 ，計(jì)算并控制混凝土硬化過(guò)程中的溫度，進(jìn)而采取 相應(yīng)的技術(shù)措施，是保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要措施。 關(guān)鍵詞混凝土溫度裂縫控制措施 1 概述 大體積混凝土是指最小斷面尺寸大于 1m 以上的混凝土結(jié)構(gòu)。與普通鋼筋混凝土相比 ，具有結(jié)構(gòu)厚， 體形大、混凝土數(shù)量多、工程條件復(fù)雜和施工技術(shù)要求高的特點(diǎn)。 大體積混凝土在硬化期間，一方面由于水泥水化過(guò)程中將釋放出大量的水化熱 ，使結(jié)構(gòu)件具有“熱 漲”的特性；另一方面混凝土硬化時(shí)

2、又具有“收縮”的特性 ，兩者相互作用的結(jié)果將直接破壞混凝 土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因而在混凝土硬化過(guò)程中，必須采用相應(yīng)的技術(shù)措施，以控制混凝土硬 化時(shí)的溫度，保持混凝土內(nèi)部與外部的合理溫差 ，使溫度應(yīng)力可控，避免混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。 2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因 大體積混凝土墩臺(tái)身或基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的。各類裂縫產(chǎn)生的主要影響因素 如下： (1) 收縮裂縫?；炷恋氖湛s引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量 ， 用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。選用的水泥品種不同 ，其干縮、收縮的量也不同。 (2) 溫差裂縫。混凝土內(nèi)外部溫差過(guò)大會(huì)產(chǎn)生裂縫

3、。主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部 和混凝土表面的溫差過(guò)大。特別是大體積混凝土更易發(fā)生此類裂縫。 大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般要求一次性整體澆筑。澆筑后 ，水泥因水化引起水化熱，由于混凝土體積大， 聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā) ，混凝土內(nèi)部溫度將顯著升高，而其表面則散熱較快，形成了較 大的溫度差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。此時(shí)，混凝齡期短，抗拉強(qiáng)度很低。當(dāng) 溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)力超過(guò)混凝土極限抗拉強(qiáng)度 ，則會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。 (3) 材料裂縫。材料裂縫表現(xiàn)為龜裂 ，主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量過(guò)多而引起的。 3 大體積混凝土裂縫控制的理論計(jì)算 工程實(shí)例：武漢市中

4、環(huán)線南段XX標(biāo)段XX號(hào)橋墩直徑為 1.2m，混凝土及其原材料各種原始數(shù)據(jù)及 參數(shù)為： 一是 C30 混凝土采用 P.S32.5 礦渣硅酸鹽水泥，其配合比為：水：水泥：砂：石子：粉煤灰(單位 kg) =158： 298： 707: 1204： 68( 每立方米混凝土質(zhì)量比)，砂、石含水率分別為 3% 0%，混凝土 容重為 2 440kg/m3。 二是各種材料的溫度及環(huán)境氣溫 ：水 18C ,砂、石子 23C ,水泥 25C ,粉煤灰 25C ,環(huán)境氣溫 20C。 3.1 混凝土溫度計(jì)算 混凝土拌和溫度計(jì)算：公式 T0=ETimiCi/刀 miCi 可轉(zhuǎn)換為：T0=0.9 (mcTc+msTs+m

5、gTg+mfTf) +4.2Tw(mw - Psms- Pgmg) +C1 ( PsmsTs+PgmgTg) - C2( Psms+Pgng)十4.2mw+0.9(mc+ms+mg+mf) 式中：T0 為混凝土拌和溫度；mw mc ms mg mf水、水泥、砂、石子、粉煤灰單位用量 (kg); Tw Tc、Ts、Tg、Tf 水、水泥、砂、石子、煤灰的溫度 (C ) ; Ps、Pg砂、石含水率() ; C1、 C2水的比熱容(KJ/Kg?K)及溶解熱(KJ/Kg)。 當(dāng)骨料溫度 0C時(shí)，C1=4.2, C2=0; 反之 C1=2.1, C2=335 。 本實(shí)例中的混凝土拌和溫度為:T0=0.9

6、( 298 X 25+707 X 23+1204 X 23+68X 25) +4.2 X 18 ( 158 - 707X 3%) +4.2 X 3% 707X 23 - 4.2 X 158+0.9( 298+707+1204+68) =21.02 C。 混凝土出機(jī)溫度計(jì)算：按公式 T1=T0- 0.16( T0- Ti) 式中：T1 混凝土出機(jī)溫度(C ) ; T0 混凝土拌和溫度(C ) ; Ti 混凝土攪拌棚內(nèi)溫度(C ) o 本例中,T1=21.02- 0.16 X ( 21.02 - 25) =21.7 C。 混凝土澆筑溫度計(jì)算：按公式 TJ=T1- ( a ? T n+0.032n)

7、?( T1 - TQ) 式中：TJ 混凝土澆筑溫度(C ) ; T1 混凝土出機(jī)溫度(C ) ; TQ 混凝土運(yùn)送、澆筑時(shí)環(huán)境氣 溫(C) ; T n混凝土自開始運(yùn)輸至澆筑完成時(shí)間 (h) ; n 混凝土運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)。 a 溫度損失系數(shù)(/h)本例中，若T n取 1/3, n 取 1, a取 0.25,則： TJ=21.7- ( 0.25 X 1/3+0.032 X 1) X ( 21.7 -25) =22.1 C (低于 30C) 3.2 混凝土的絕熱溫升計(jì)算 Th=W0?Q0/(C?p ) 式中：W0-每立方米混凝土中的水泥用量 (kg/m3) ; Q0 每公斤水泥的累積最終熱量 (KJ/kg

8、) ; C 混凝土的比熱容取 0.97(KJ/kg?k) ; p 混凝土的質(zhì)量密度(kg/m3) Th=( 298 X 334) /( 0.97 X 2440) =42.1 C 3.3 混凝土內(nèi)部實(shí)際溫度計(jì)算 Tm=TJ+E ?Th 3 / 7 式中：Tj 混凝土澆筑溫度；Th 混凝土最終絕熱溫升；E 溫降系數(shù)查建筑施工手冊(cè) ，若混凝土 澆筑厚度 3.4m。貝 U : E 3 取 0.704, E 7 取 0.685, E 14 取 0.527, E 21 取 0.328。 本例中： Tm(3)=22.1+0.704 X 42.仁 51.7 C ;Tm =22.1+0.685 X 42.仁 5

9、0.9 C ; Tm (14)=22.1+0.527 X 42.仁 44.3 C ; Tm(21)=22.1+0.328 X 42.仁 35.9 Co 3.4 混凝土表面溫度計(jì)算 Tb( T )=Tq+4h (H- h ) T( T )/H2 式中：Tb( T )齡期 T 時(shí)混凝土表面溫度(C ) ; Tq 齡期 T時(shí)的大氣溫度(C) ; H 混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算厚度(m)。 按公式 H=h+2h計(jì)算，h混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際厚度(m); h混凝土結(jié)構(gòu)的虛厚度(m): h =K?入/ 3 K計(jì)算折減系統(tǒng)取 0.666,入一混凝土導(dǎo)熱系數(shù)取 2.33W/m?K 3 模板及保溫層傳熱系數(shù) (W/m2?K):

10、 3值按公式3 =1/(刀3 i/入 i+1/ 3 g)計(jì)算，5 i 模板及各種保溫材料厚度 (m);入 i 模板及各種 保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)(W/m?K) ; 3 g空氣層傳熱系數(shù)可取 23W/m2?K T( T )齡期T時(shí),混凝土中心溫度與外界氣溫之差 (C ): T( T )=Tm( T )- Tq, 若保護(hù)層厚度取 0.04m,混凝土灌注高度為 7m,則： 3 =1/(0.003/58+0.04/0.06+1/23)=1.41h =K?入 / 3 =0.666 X 2.33/1.41=1.1H=h+2h =7.0+2 X 1.1 =9.2(m)若 Tq 取 20 C ,則: T(3)=5

11、1.7- 20=31.7 C T(7)=50.9- 20=30.9 C T(14)=44.3- 20=24.3 C T(21)=35.9- 20=15.9 C 則:Tb(3)=20+4 X 1.1(9.2 -1.1) X 31.7/9.22=33.3 C Tb =20+4 X 1.1 ( 9.2 -1 .1) X 30.9/9.22=33.0 C Tb (14)=20+4 X 1.1 ( 9.2 -1.1) X 24.3/9.22=30.2 CTb (21)=20+4 X 1.1 ( 9.2 -1.1) X 15.9/9.22=26.7 C3.5 混凝土內(nèi)部與混凝土表面溫差計(jì)算 T( T )s

12、=Tm( T )- Tb( T ) 本工程實(shí)例中： T(3)s=51.7- 33.3=18.4( C ) Ts=50.9- 33.0=17.9( C ) T(14)s=44.3- 30.2=14.1( C ) T(21)s=35.9- 26.7=9.3( C ) 若不摻加粉煤灰，其它條件不變，為保證混凝土強(qiáng)度相同，則該配合比設(shè)計(jì)為：水：水泥：砂：石 子(單位 kg) =158: 351:707: 1204, 按上述步驟計(jì)算 ，各齡期混凝土內(nèi)表溫差為 ： T(3), s=22.1 C , T(7), s=21.5 C , T(14), s=16.0 C , T(21), s=11.2 C。4 大

13、體積混凝土施工技術(shù)措施 由于溫差的作用，裂縫的產(chǎn)生是不可避免的。根據(jù)計(jì)算可以看出，可以采用摻加粉煤灰等有效方法 ， 以降低混凝土硬化過(guò)程中混凝土內(nèi)表的溫差。因而 ，在施工中采取適宜的措施，能夠避免有害裂縫 的出現(xiàn)。 (1) 降低水泥水化熱。包括：混凝土的熱量主要來(lái)自水泥水化熱 ，因而選用低水化熱的礦渣硅酸鹽 水泥配制混凝土較好；精心設(shè)計(jì)混凝土配合比，采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術(shù) ，減少每 立方米混凝土中的水泥用量 ，以達(dá)到降低水化熱的目的；選用適宜的骨料，施工中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件盡 量選用粒徑較大，級(jí)配良好的粗骨料；選用中粗砂，改善混凝土的和易性，并充分利用混凝土的后 期強(qiáng)度，減少用水量；嚴(yán)

14、格控制混凝土的塌落度。在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專人進(jìn)行塌落度的測(cè)量 ，將混凝土的塌 落度始終控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，一般以 79cm 為最佳；夏季施工時(shí)，在混凝土內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管，通 循環(huán)冷卻水，強(qiáng)制降低混凝土水化熱溫度。冬季施工時(shí) ，采用保溫措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；如技術(shù)條件允許， 可在混凝土結(jié)構(gòu)中摻加 10%15%勺大石塊，減少混凝土的用量，以達(dá)到節(jié)省水泥和降低水化熱的目 的。 (2) 降低混凝土入模溫度。包括：澆筑大體積混凝土?xí)r應(yīng)選擇較適宜的氣溫 ，盡量避開炎熱天氣澆 筑。夏季可采用溫度較低的地下水?dāng)嚢杌炷?，或在混凝土拌和水中加入冰塊，同時(shí)對(duì)骨料進(jìn)行遮 陽(yáng)、灑水降溫，在運(yùn)輸及澆筑過(guò)程中也采用遮陽(yáng)保護(hù)、灑水降溫等措施

15、 ，以降低混凝土拌和物的入 模溫度；摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑 ；在混凝土入模時(shí)，還可以采取強(qiáng)制通風(fēng)措施 ，加速模內(nèi)熱量的 散發(fā)。 (3) 加強(qiáng)施工中的溫度控制。包括 ：在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù) ，以使混凝土 緩緩降溫，充分發(fā)揮其徐變特性，減低溫度應(yīng)力。夏季應(yīng)堅(jiān)決避免曝曬 ，注意保濕；冬季應(yīng)采取措 施保溫覆蓋，以免發(fā)生急劇的溫度梯度變化；采取長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，確定合理的拆模時(shí)間，以延緩降 溫速度，延長(zhǎng)降溫時(shí)間，充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)” ；加強(qiáng)測(cè)溫和溫度監(jiān)測(cè)?？刹捎脽崦?溫度計(jì)監(jiān)測(cè)或?qū)Ｈ硕帱c(diǎn)監(jiān)測(cè)，以隨時(shí)掌握與控制混凝土內(nèi)的溫度變化?；炷羶?nèi)外溫差應(yīng)控制在 25C以內(nèi)，基面溫差和

16、基底面溫差均控制在 20C以內(nèi)，并及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施 ，使混凝土的溫 度梯度和濕度不致過(guò)大，以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)；合理安排施工程序，混凝土在澆筑過(guò)程中應(yīng) 均勻上升，5 / 7 避免混凝土堆積高差過(guò)大。在結(jié)構(gòu)完成后及時(shí)回填土 ，避免其側(cè)面長(zhǎng)期暴露。 (4) 改善約束條件，削減溫度應(yīng)力。在大體積混凝土基礎(chǔ)與墊層之間可設(shè)置滑動(dòng)層 ，如技術(shù)條件許 可，施工時(shí)宜采用刷熱瀝青作為滑動(dòng)層，以消除嵌固作用，釋放約束應(yīng)力。 (5) 提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。包括：控制集料含泥量。砂、石含泥量過(guò)大 ，不僅增加混凝土的收縮， 而且降低混凝土的抗拉強(qiáng)度，對(duì)混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制時(shí)必須嚴(yán)格控制砂、石

17、 的含泥量，將石子含泥量控制在 1%以下，中砂含泥量控制在 2%以下，減少因砂、石含泥量過(guò)大對(duì)混 凝土抗裂的不利影響；改善混凝土施工工藝?？刹捎枚瓮读戏ā⒍握駬v法、澆筑后及時(shí)排除表 面積水和最上層泥漿等方法；加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，提高混凝土早期及相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和彈性模量 ； 在大體積混凝土基礎(chǔ)表面及內(nèi)部設(shè)置必要的溫度配筋 ，以改善應(yīng)力分布，防止裂縫的出現(xiàn)。 5 結(jié)語(yǔ) 在大體積混凝土施工時(shí)，準(zhǔn)確計(jì)算混凝土拌和溫度、混凝土出機(jī)溫度、混凝土絕熱溫升、混凝土內(nèi) 部實(shí)際溫度、混凝土表面溫度及混凝土內(nèi)部與表面溫差 ，有利于選取適宜的施工工藝、采取相應(yīng)的 降溫與養(yǎng)護(hù)措施，從而避免出現(xiàn)混凝土溫度裂縫，以保證混

18、凝土結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。 大體積泵送混凝土在高溫、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸條件下的施工實(shí)例 RSS 打印 復(fù)制鏈接 大中小 發(fā)布時(shí)間：2011-10-07 11:59:48 摘要：該文介紹浙江蕭山國(guó)際大酒店 （30 層）大型基礎(chǔ)底板泵送商品混凝土 在夏季高溫施工條件 下，通過(guò)嚴(yán)格控制混凝土溫度、降低內(nèi)外溫差、預(yù)防收縮縫、運(yùn)程 35km 的情況下減少坍落度損失、 延緩凝結(jié)時(shí)間，確保順利泵送和澆筑質(zhì)量所采取的一系列技術(shù)措施及其取得的效果 。 關(guān)鍵詞：大體積混凝土 泵送商品混凝土 1 工程概況和特點(diǎn) 蕭山國(guó)際大酒店是 1995 年竣工的中外合資四星級(jí)高級(jí)賓館，地處蕭山鬧市區(qū)西北角，建筑面積 42500m.2，主樓 2

19、8 層，為內(nèi)筒外框鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總高度 107m,裙房 34 層，地下層 2 層，主 樓地下室由 104 根 1000 鉆孔灌注樁支承，基坑挖深 8.7m，混凝土底板厚 2.6m，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等 級(jí) C30,混凝土總量 3500m.3（其中主樓底板 2700m.3），全部采用泵送商品混凝土，坍落度 12 2 cm, 要求一次連續(xù)澆筑，不留施工縫。 工程特點(diǎn)是：混凝土運(yùn)輸距離遠(yuǎn)，從杭州攪拌站到蕭山施工現(xiàn)場(chǎng)達(dá) 35km,且市區(qū)交通擁擠，道 路堵塞嚴(yán)重，在通行相對(duì)正常的情況下，混凝土運(yùn)達(dá)現(xiàn)場(chǎng)約需 1.251.5h :基礎(chǔ)混凝土澆筑按工 期和施工進(jìn)度要求，安排在 8 月上旬，正值盛暑炎熱，且當(dāng)年出

20、現(xiàn)百年一遇長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)月的持續(xù)高溫， 日最高溫度達(dá) 39C ;結(jié)構(gòu)體積大，主樓基礎(chǔ)長(zhǎng)寬各 33m,厚 2.6m，且嵌有暗梁，鋼筋密集，施工 6 / 7 技術(shù)要求高。根據(jù)這些特點(diǎn)，除必須滿足混凝土強(qiáng)度和耐久性等要求外，其關(guān)鍵是確保混凝土的可 泵性，控制混凝土的最高溫升及其內(nèi)外溫差，防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)有害裂縫。 2 施工技術(shù)措施 大體積混凝土由外荷載引起的裂縫的可能性很小，而混凝土硬化期間水化過(guò)程釋放的水化熱和 澆筑溫度所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用，由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，是導(dǎo)致結(jié) 構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要因素。因此，主要采用減少水泥用量以控制水化熱，降低混凝土出機(jī)溫度以控制 澆筑溫度，并采取保溫養(yǎng)

21、護(hù)等綜合措施來(lái)限制混凝土內(nèi)部的最高溫升及其內(nèi)外溫差，控制裂縫并確 保高溫情況下順利泵送和澆筑。 2.1 限制水泥用量降低混凝土內(nèi)部水化熱 (1) 選擇水泥。選用杭州水泥廠水化熱較低的# 425 礦渣硅酸鹽水泥。其早期的水化熱與同齡期 的普通硅酸鹽水泥相比， 3d 的水化熱約可低 30% (2) 摻加磨細(xì)粉煤灰。在每立方米混凝土中摻加粉煤灰 75kg,改善了混凝土的粘聚性和可泵性 ： 還可節(jié)約水泥 50kg。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)資料表明，每立方米混凝土的水泥用量每增減 10kg，其水化熱引 起混凝土的溫度相應(yīng)升降 11.2 C,因此可使混凝土內(nèi)部溫度降低 56C。 (3) 選用優(yōu)質(zhì)外加劑。為達(dá)到既能減水

22、緩凝，又使坍落度損失小的要求，經(jīng)比較，最后選用了上 海產(chǎn)效果明顯優(yōu)于木鈣的 E.A 2 型緩凝減水劑，可減少拌和用水 10%r 右，相應(yīng)也減少了水泥用量， 降低了混凝土水化熱。 (4) 充分利用混凝土后期強(qiáng)度。實(shí)踐證明，摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰混凝土后期強(qiáng)度較高，在一定摻量范圍 內(nèi) 60d 強(qiáng)度比 29d 約可增長(zhǎng) 20%左右。同時(shí)按粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范 大體積混凝土抗裂施工技術(shù) RSS 打印 復(fù)制鏈接 大中小 發(fā)布時(shí)間：2011-05-03 15:32:20 為確保大體積混凝土施工質(zhì)量，除要滿足強(qiáng)度等級(jí)、抗?jié)B要求，關(guān)鍵要嚴(yán)格控制混凝土在硬 化過(guò)程中水化熱引起的內(nèi)外溫差，防止因溫度應(yīng)力而造成混凝土產(chǎn)生

23、裂縫。以紹興交通銀行大廈地 下工程為例，該工程地下 1 層，地上 18 層，基坑面積約 3500 平方米，基坑深 5 米，局部 7 米。為 保證地下室大體積混凝土施工質(zhì)量，主要采取了如下技術(shù)措施。 優(yōu)選材料，控制混凝土澆筑溫度。盡量縮短混凝土的運(yùn)輸時(shí)間，合理安排澆筑順序，及時(shí)卸料； 7 / 7 在澆筑前，用水沖洗模板降溫；泵管用麻布包裹，以防日光暴曬升溫。 保證混凝土澆筑質(zhì)量。澆筑采用一個(gè)坡度、層層澆筑、一次到頂”的方針。根據(jù)混凝土泵送 時(shí)形成的坡度，在上層與下層布置兩道振搗點(diǎn)。第一道布置在混凝土卸料點(diǎn)，主要解決上部振實(shí)； 第二道布置在混凝土坡角處，確保下部混凝土的密實(shí)。先振搗料口處混凝土，以形成自然流淌坡度， 然后全面振搗。為提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)裂縫，減少內(nèi)部微裂