大體積混凝土施工中容易出現(xiàn)的問題和質量控制

1、畢業(yè)論文（設計） 題目：大體積混凝土施工中容易出現(xiàn)的問題及質量控制學 院： 姓 名： 班 級： 專 業(yè)： 學 號：二零一七年三月摘 要大體積混凝土: 混凝土結構物實體最小尺寸等于或大于1m，或預計會因水泥水化熱引起混凝土內外溫差過大而導致裂縫的混凝土。 近年來，隨著建設事業(yè)的快速發(fā)展，高層建筑工程、地下建筑工程呈現(xiàn)項目多、規(guī)模大，相應大體積鋼筋混凝土工程也越來越多地被采用。在對大體積混凝土施工管理中發(fā)現(xiàn)，大體積混凝土還處于起步發(fā)展階段，對其構造特點、所用材料特性和施工工藝要求，特別是對大體積混凝土裂縫的防治，還處于不斷探索、不斷深化的過程中。 本文系統(tǒng)地分析了大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因，在理論聯(lián)

2、系實際中探討了大體積混凝土裂縫的防治措施，總結大體積混凝土澆筑方案，從而實現(xiàn)大體積混凝土成功澆筑的案例。關鍵詞：大體積混凝土 溫差 開裂 控制目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc214247752 第1章 緒 論 PAGEREF _Toc214247752 h 1 HYPERLINK l _Toc214247753 第2章 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因 PAGEREF _Toc214247753 h 2 HYPERLINK l _Toc214247754 2.1 前言 PAGEREF _Toc214247754 h 2 HYPERLINK l _Toc21424

3、7755 2.2 大體積混凝土裂縫形成的原因 PAGEREF _Toc214247755 h 2 HYPERLINK l _Toc214247756 2.2.1溫差裂縫 PAGEREF _Toc214247756 h 2 HYPERLINK l _Toc214247757 2.2.2收縮裂縫 PAGEREF _Toc214247757 h 3 HYPERLINK l _Toc214247758 第3章 大體積混凝土裂縫防治措施 PAGEREF _Toc214247758 h 4 HYPERLINK l _Toc214247759 3.1設計措施 PAGEREF _Toc214247759 h

4、4 HYPERLINK l _Toc214247760 3.2施工措施 PAGEREF _Toc214247760 h 4 HYPERLINK l _Toc214247761 3.2.1優(yōu)選混凝土各種原材料 PAGEREF _Toc214247761 h 4 HYPERLINK l _Toc214247762 3.2.2施工控制措施 PAGEREF _Toc214247762 h 5 HYPERLINK l _Toc214247763 第4章 大體積混凝土澆筑方案 PAGEREF _Toc214247763 h 7 HYPERLINK l _Toc214247764 4.1混凝土配合比設計 P

5、AGEREF _Toc214247764 h 7 HYPERLINK l _Toc214247765 4.2混凝土的澆筑方案選用 PAGEREF _Toc214247765 h 7 HYPERLINK l _Toc214247766 4.3預測溫度、設計養(yǎng)護方案 PAGEREF _Toc214247766 h 8 HYPERLINK l _Toc214247767 4.4確定保溫材料的厚度，預測混凝土表面溫度 PAGEREF _Toc214247767 h 9 HYPERLINK l _Toc214247768 第5章 大體積混凝土澆筑成功案例 PAGEREF _Toc214247768 h

6、11 HYPERLINK l _Toc214247769 結 束 語 PAGEREF _Toc214247769 h 13 HYPERLINK l _Toc214247770 致 謝13 HYPERLINK l _Toc214247771 參 考 文 獻13第1章 緒 論從不同的國家來看，各國的規(guī)范對混凝土構筑物的裂縫都有不同的控制范圍和要求，要保證混凝土構筑物不出現(xiàn)裂縫可以說是不可能的。在我國，對在不同環(huán)境下混凝土構筑物，在不同的介質情況下，所規(guī)定的混凝土裂縫寬度也不同。所以說，對混凝土構筑物的裂縫我國規(guī)范規(guī)定在設計上有一定的允許寬度。國際上也都根據(jù)本國的特點，對混凝土的裂縫都有明確的規(guī)定，

7、說明混凝土結構的裂縫在一定范圍內是允許的，要想控制混凝土構筑物不裂縫是很難的，關鍵是怎么控制能讓在施工中盡量小產(chǎn)生裂縫和把裂縫的寬度應該控制在什么范圍內，能使我們在施工中不受經(jīng)濟損失。 在重大工程項目和高層建筑施工中，通?；炷烈淮螡仓枯^大，這種大體積混凝土的澆筑極易出現(xiàn)裂縫，如果施工中不加以控制，會產(chǎn)生許多嚴重的后果。所以，在澆筑大體積混凝土的施工，一定要認真組織施工，合理安排施工工序，才能確?；炷恋馁|量。本文對大體積混凝土施工中裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施，大體積混凝土施工方案及施工主要技術難點進行了簡要的闡述，以供討論。第2章 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因2.1 前言近年來，隨著國民經(jīng)濟和建

8、筑技術的發(fā)展，建筑規(guī)模不斷擴大，大型現(xiàn)代化技術設施或構筑物不斷增多，而混凝土結構以其材料廉價物美、施工方便、承載力大、可裝飾強的特點，日益受到人們的歡迎，于是大體積混凝土逐漸成為構成大型設施或構筑物主體的重要組成部分。所謂大體積混凝土，一般理解為尺寸較大的混凝土，美國混凝土學會給出了大體積混凝土的定義：任何現(xiàn)澆混凝土，其尺寸達到必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度的減少開裂影響的，即稱為大體積混凝土。這就提出了大體積混凝土開裂的問題，開裂問題是在工程建設中帶有一定普遍性的技術問題，裂縫一旦形成，特別是基礎貫穿或者裂縫出現(xiàn)在重要的結構部位，危害極大，它會降低結構的耐久性，削弱構件的

9、承載力，同時會可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大體積混凝土的開裂，是一個值得關注的問題。2.2 大體積混凝土裂縫形成的原因裂縫產(chǎn)生的原因可分為兩類：一是結構型裂縫，是由外荷載引起的，包括常規(guī)結構計算中的主要應力以及其他的結構次應力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應力和混凝土的收縮引起的。造成大體積混凝土開裂的主要原因是溫度應力和收縮引起的裂縫。溫差裂縫混凝土內外部溫差過大會產(chǎn)生裂縫。主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大。特別是大體積混凝土更易發(fā)生此類裂縫。大體積混凝土結構一般要求一次性整體澆筑。澆筑后，水泥因水

10、化引起水化熱，由于混凝土體積大，聚集在內部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內部溫度將顯著升高，而其表面則散熱較快，形成了較大的溫度差，使混凝土內部產(chǎn)生壓應力，表面產(chǎn)生拉應力。此時，混凝齡期短，抗拉強度很低。當溫差產(chǎn)生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度，則會在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。2.2.2收縮裂縫混凝土的收縮引起收縮裂縫。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。選用水泥品種的不同，干縮、收縮的量也不同?；炷林饾u散熱和硬化過程引起的收縮，會產(chǎn)生很大的收縮應力。如果產(chǎn)生的收縮應力超過當時的混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。在大體積混凝土

11、里，即使水灰比并不低，自身收縮量值也不大，但是它與溫度收縮疊加到一起，就要使應力增大，所以施工時早就將自身收縮作為一項性能指標進行測定和考慮。第3章 大體積混凝土裂縫防治措施3.1設計措施1) 精心設計混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設計準則，生產(chǎn)出高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。2)增配構造筋提高抗裂性能。配筋應采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應在0.3-0.5%之間3)避免結構突變產(chǎn)生應力集中，在易產(chǎn)生應力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取

12、加強措施。4)在易裂的邊緣部位設置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。5)在結構設計中應充分考慮施工時的氣候特征，合理設置后澆縫，保留時間一般不小于60天。如不能預測施工時的具體條件，也可臨時根據(jù)具體情況作設計變更。3.2施工措施優(yōu)選混凝土各種原材料a、水泥的選擇理論研究表明大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因就是水泥水化過程中釋放了大量的熱量。因此在大體積混凝土施工中應盡量使用低熱或者中熱的礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥，并盡量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的溫升，提高混凝土硬化后的體積穩(wěn)定性。為保證減少水泥用量后混凝土的強度和坍落度不受損失，可適度增加活性細摻料替代水泥。b、骨料的

13、選擇在選擇粗骨料時，可根據(jù)施工條件，盡量選用粒徑較大、質量優(yōu)良、級配良好的石子。既可以減少用水量，也可以相應減少水泥用量，還可以減小混凝土的收縮和泌水現(xiàn)象。在選擇細骨料時，采用平均粒徑較大的中粗砂，從而降低混凝土的干縮，減少水化熱量，對混凝土的裂縫控制有重要作用。c、摻加外加料和外加劑摻加適量粉煤灰，可減少水泥用量，從而達到降低水化熱的目的。但摻量不能大于30%。摻加適量的減水劑，它可有效地增加混凝土的流動性，且能提高水泥水化率，增強混凝土的強度，從而可降低水化熱，同時可明顯延緩水化熱釋放速度。3.2.2施工控制措施a、控制混凝土入模溫度入模溫度的高低，與出機溫度密切相關，另外還與運輸工具、運

14、距、轉運次數(shù)、施工氣候等有關。在溫度較高的情況下進行施工，可以在施工現(xiàn)場對堆在露天的砂石用布覆蓋，以減少陽光對其的輻射，同時對澆筑前的砂石用冷水降溫。在攪拌過程中向混凝土中添加冰水。如果是在冬季進行施工，因為要防止早期混凝土被凍問題，所以要求混凝土澆筑時應該具有較高的澆筑溫度。在澆筑混凝土以前還應該對基礎及新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預熱，對原材料應視氣溫高低進行加熱。b、嚴格控制混凝土的澆筑速度，一次澆注的混凝土不可過高、過厚，以保證混凝土溫度均勻上升。保證振搗密實，嚴格控制振搗時間，移動距離和插入深度，嚴防漏振及過振。c、砼溫度控制、監(jiān)測與養(yǎng)生1)、溫度控制、監(jiān)測為降低大體積混凝土的水化熱，在

15、混凝土的內部通入冷卻循環(huán)水，采用循環(huán)法保溫養(yǎng)護，以便加快混凝土內部的熱量散發(fā)。為能夠較準確地測量出砼內部溫度，在砼中預埋測溫管，用水銀溫度計測溫。上下層溫差控制在1520之內。根據(jù)各測點的溫度，可及時繪制出混凝土內部溫度變化曲線，對照混凝土理論計算值，分析存在的問題，有的放矢地采取相應的技術措施。2)、砼養(yǎng)護砼養(yǎng)護是大體積砼施工中一項十分關鍵的工作。主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土的內外溫差，促進砼強度的正常發(fā)展及防止裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。從砼澆筑完成到終凝這段時間的養(yǎng)護對砼而言十分重要?；炷翝仓戤吅?，在其頂面及時加以覆蓋，要求覆蓋嚴密，并經(jīng)常檢查覆蓋保濕效果。其主要作用有二：一是蓄

16、水保溫，防止表面水分蒸發(fā)和抵抗受太陽輻射與刮風時溫度驟變，二是保持內外溫差的穩(wěn)定。d、健全施工組織管理：在制訂技術措施和質量控制措施的同時，還需落實組織指揮系統(tǒng)，逐級進行技術交底，做到層層落實，確保順利實施。第4章 大體積混凝土澆筑方案4.1混凝土配合比設計對配合比設計的主要要求是：既要保證設計強度，又要大幅度降低水化熱；既要使混凝土具有良好的和易性、可泵性，又要降低水泥和水的用量。 1）選用水化熱低的32 .5 MPa礦渣水泥，水泥用量僅為340 kg/ m3. 2）大摻量I級粉煤灰（國外高達30 %）。摻量高達100 kg/ m3 ，占水泥用量的29%，占膠凝材料總量的21%.在大體積混凝

17、土中摻粉煤灰是增加可泵性、節(jié)約水泥的常用方法。礦渣水泥本身就摻有20%一70%活性或惰性摻合料，再在礦渣水泥中摻近30%的粉煤灰，而且要配制大坍落度的C40混凝土，非常少見。這個摻量巳接近GBJ 146- 9.粉煤灰混凝土應用技術規(guī)范的規(guī)定的上限。4.2混凝土的澆筑方案選用澆筑方案，除應滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實完畢外，還應考慮結構大小、鋼筋疏密、預埋管道和地腳螺栓的留設、混凝土供應情況以及水化熱等因素的影響，常采用的方法有以下幾種： 1、全面分層： 即在第一層全面澆筑全部澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時應使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。采

18、用這種方案，適用于結構的平面尺寸一般不宜太大，施工時從短邊開始，沿長邊推進比較合適。必要時可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時進行澆筑。 2、分段分層： 混凝土澆筑時，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數(shù)較多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆筑。這種方案適用于單位時間內要求供應的混凝土較少，不象第一種方案那樣集中。這種方案適用于結構物厚度不太大而面積或長度較大的工程。 3、斜面分層： 要求斜面的坡度不大于1/3，適用于結構的長度大大超過厚度3倍的情況。混凝土從澆筑層下端開始，逐漸上移。 4.3預測溫度、設計養(yǎng)

19、護方案 在約束條件和補償收縮措施確定的前提下，大體積混凝土的降溫收縮應力取決于降溫值和降溫速率。降溫值=澆筑溫度+水化熱溫升值環(huán)境溫度。在約束條件和補償收縮措施確定的前提下，大體積混凝土的降溫收縮應力取決于降溫值和降溫速率。降溫值=澆筑溫度+水化熱溫升值環(huán)境溫度。為了防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，通過計算預測了混凝土的澆筑溫度、混凝土溫升值的可能產(chǎn)生應力，并據(jù)此制定了降低澆筑溫度腔制溫升值措施，預先制定減緩降溫速率的方案和一旦出現(xiàn)意外情況的應急措施。43 .1計算混凝土內最大溫升據(jù)資料介紹，有三種計算公式，其一為理論公式：Tmax= Wc x Q x（1e- nt） x （1）另一個為經(jīng)驗公式：

20、Tmax = Wc /10+ FA/50 （2）當混凝土厚度超過3 m時，計算值與實測值偏差過大。建議把上述經(jīng)驗公式改為：Tmax =Wc x Q x 0 .83/C+FA/50 （3）公式（1）可計算各個齡期混凝土中心溫升，從而計算每個溫度區(qū)段內產(chǎn)生的應力，還可找出達到溫升峰值的齡期，從而推定采取養(yǎng)護措施的時間。但在介紹該公式的資料中并沒有詳細說明其適用范圍。該公式似乎未能把大體積混凝土的散熱條件和平面尺寸的影響因素充分考慮進去。如能根據(jù)不同情況調整m和的取值，可能會使計算值更接近實際。在該工程中，按公式（1）計算的結果與后來的實測值偏差較大，升溫峰值出現(xiàn)的時間也比實測值偏后。據(jù)了解，其它工

21、程的計算也有類似情況。公式（2）計算較簡便，在該工程中計算值較實測值偏差較小，但無法據(jù)此計算應力，也找不出升溫峰值出現(xiàn)的時間。因該工程混凝土厚度是1 .2 m，若按公式（3）計算，計算值最接近實測值。三個公式，三種結果。在考慮施工、養(yǎng)護方案時，均按最不利的情況考慮，以求穩(wěn)妥。43 .2混凝土中心溫度值T1=T2+T（t），因為T（t）計算值較高，夏季的澆筑溫度T1應采取措施降下來。如果不采取水中加冰等降溫措施，計算得：混凝土拌合溫度：Tc=Ti.Wi.。Ci/ Wi.Ci=29.1?；炷脸鰴C溫度：Tj=Tc0.16（TcTd）=30.1?；炷翝仓囟龋篢jT1+（TqT1） （A1+A2+

22、）=29 .7。這個溫度是晝夜平均澆筑溫度，如果白天最高氣溫是35，這時的澆筑溫度Tj = 31 .4。為了降低Tj，采取如下措施：料場石子進倉前用涼水沖洗，水泥在筒倉內存放15 d以上，晴天泵管用濕巖棉被覆蓋，氣溫高時拌合水中加冰降溫。其中，拌合水中加冰效果最好?？梢姡渴够炷翝仓囟认陆?，平均要使拌合水溫下降近6。要使混凝土澆筑溫度下降3，至少每m3混凝土要加0冰40 kg.無論如何，在工程中實際澆筑溫度Tj，都不能超過32。確定保溫材料的厚度，預測混凝土表面溫度據(jù)公式（3）計算，混凝土中心最大溫升達47 .3，假如澆筑溫度是30，混凝土中心溫度將達77 .3。如果環(huán)境平均溫度Tq=（

23、35 +23） /2=29。兩者平均溫差將有48 .3，這是無論如何不能允許的。解決辦法是在混凝土開始降溫時，在其表面覆蓋保溫材料，使表層混凝土溫度提高，達到減小混凝土內表溫差的目的。一般規(guī)定：混凝土內表溫差T1T225對于較厚的混凝土，此溫差值可適當放寬。由此可見，即使在炎熱的夏季，大體積混凝上在降溫階段要“保溫”養(yǎng)護。經(jīng)過計算，提出兩種養(yǎng)護方案供施工時選擇。一種是蓋一層塑料薄膜和一層3 cm厚的防水巖棉被。另一種是蓄水2cm12cm養(yǎng)護，深度隨當時混凝土內外溫差增減。前者的優(yōu)點是保溫性能較好，可縮小混凝土內表溫差，減慢降溫速度，從而有利于混凝土抗裂，但缺點是可能因降溫速度過慢而延長養(yǎng)護時間

24、；但如遇環(huán)境溫度驟降造成混凝土內表溫差過大時，較難采取臨時加強保溫的措施。實際施工中采用了第一種養(yǎng)護方案，養(yǎng)護效果很好。塑料薄膜很有效地保證了混凝土表面的潮濕，既保證了表層混凝土的強度增長，又使前3周的降溫階段不致出現(xiàn)干燥收縮，還保證了微膨脹劑充分發(fā)揮補償收縮的作用。巖棉被的效果也恰到好處，當混凝土表面溫度過高，不利于降溫時，局部揭開巖棉被加快降溫。下過幾場大雨后，巖棉被被水浸透，導熱系數(shù)增大，使混凝土澆筑后3周的降溫速度始終較好地控制在1 .3 0C/d1 .5 0C/ d范圍之內。第5章 大體積混凝土澆筑成功案例為確保大體積混凝土施工質量，除要滿足強度等級、抗?jié)B要求，關鍵要嚴格控制混凝土在

25、硬化過程中水化熱引起的內外溫差，防止因溫度應力而造成混凝土產(chǎn)生裂縫。以成都的頤和雅居地下工程為例，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量，主要采取了如下技術措施。優(yōu)選材料，控制混凝土澆筑溫度。盡量縮短混凝土的運輸時間，合理安排澆筑順序，及時卸料；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。全面分層，采取二次振搗方案?；炷脸跄院?，不允許受到振動?；炷辽形闯跄▌偨咏跄龠M行一次振搗，稱二次振搗），這在技術上是允許的。二次振搗可克服一次振搗的水分、氣泡上升在混凝土中所造成的微孔，亦可克服一次振搗后混凝土

26、下沉與鋼筋脫離，從而提高混凝土與鋼筋的握裹力，提高混凝土的強度、密實性和抗?jié)B性。全面分層，二次振搗方案就是當下層混凝土接近初凝時再進行一次振搗，使混凝土又恢復和易性。這樣，當下層混凝土一直澆完42m后，再澆上層，不致出現(xiàn)初凝現(xiàn)象。此方案雖然技術上可行，也有利于保證混凝土質量，但需要增加人力和振動設備，是否采用應做技術經(jīng)濟比較。故為保證混凝土澆筑質量。澆筑采用“一個坡度、層層澆筑、一次到頂”的方針。根據(jù)混凝土泵送時形成的坡度，在上層與下層布置兩道振搗點。第一道布置在混凝土卸料點，主要解決上部振實；第二道布置在混凝土坡角處，確保下部混凝土的密實。先振搗料口處混凝土，以形成自然流淌坡度，然后全面振搗

27、。為提高混凝土的極限拉伸強度，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)裂縫，減少內部微裂，提高混凝土密實度，還采取二次振搗法。在振搗棒撥出時混凝土仍能自行閉合而不會在混凝土中留孔洞，這時是施加二次振搗的合適時機。由于泵送混凝土表面水泥較厚，在澆筑兩小時至6小時后，先用長刮尺按標高刮平，然后用木抹反復搓壓數(shù)遍，使其表面密實，在初凝前用鐵板壓光。既能較好地控制混凝土表面龜裂，又能減少混凝土表面水分散發(fā)。 加強混凝土的養(yǎng)護及測溫工作。為防止混凝土內外溫差過大，造成溫度應力大于同期混凝土抗拉強度而產(chǎn)生裂縫，應根據(jù)當時的施工情況和環(huán)境氣溫，采用了“蓄水法”進行混凝土養(yǎng)護。具體做法是：先在混凝土表面覆蓋雙層麻袋，澆水濕潤。待混凝土初凝后，在基礎周圍砌擋水，蓄水深10厘米，養(yǎng)護28天。為及時掌握混凝土內部溫度與表面溫度的變化值，在基礎內埋設測溫點20個，深度分別設在板中及距表面10厘米處，分別測量中心最高溫度和表面溫度，測溫管均露出混凝土表面12厘米。測溫工作在混凝土澆筑完畢后開始進行，測溫頻率按持續(xù)28天考慮。具體安排是：前三