大体积混凝土施工温度裂缝控制技术措施

1、1 / 7 大体积混凝土施工温度裂缝控制技术措施 摘要大体积混凝土施工时，由于水泥水化过程中释放大量的水化热 ，使混凝土结构的温度梯度 过大，从而导致混凝土结构出现温度裂缝。因此 ，计算并控制混凝土硬化过程中的温度，进而采取 相应的技术措施，是保证大体积混凝土结构质量的重要措施。 关键词混凝土温度裂缝控制措施 1 概述 大体积混凝土是指最小断面尺寸大于 1m 以上的混凝土结构。与普通钢筋混凝土相比 ，具有结构厚， 体形大、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。 大体积混凝土在硬化期间，一方面由于水泥水化过程中将释放出大量的水化热 ，使结构件具有“热 涨”的特性；另一方面混凝土硬化时

2、又具有“收缩”的特性 ，两者相互作用的结果将直接破坏混凝 土结构，导致结构出现裂缝。因而在混凝土硬化过程中，必须采用相应的技术措施，以控制混凝土硬 化时的温度，保持混凝土内部与外部的合理温差 ，使温度应力可控，避免混凝土出现结构性裂缝。 2 大体积混凝土裂缝产生的原因 大体积混凝土墩台身或基础等结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素 如下： (1) 收缩裂缝。混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响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，混凝土的收缩就越大。选用的水泥品种不同 ，其干缩、收缩的量也不同。 (2) 温差裂缝。混凝土内外部温差过大会产生裂缝

3、。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部 和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。 大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后 ，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大， 聚集在内部的水泥水化热不易散发 ，混凝土内部温度将显著升高，而其表面则散热较快，形成了较 大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。当 温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度 ，则会在混凝土表面产生裂缝。 (3) 材料裂缝。材料裂缝表现为龟裂 ，主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多而引起的。 3 大体积混凝土裂缝控制的理论计算 工程实例：武汉市中

4、环线南段XX标段XX号桥墩直径为 1.2m，混凝土及其原材料各种原始数据及 参数为： 一是 C30 混凝土采用 P.S32.5 矿渣硅酸盐水泥，其配合比为：水：水泥：砂：石子：粉煤灰(单位 kg) =158： 298： 707: 1204： 68( 每立方米混凝土质量比)，砂、石含水率分别为 3% 0%，混凝土 容重为 2 440kg/m3。 二是各种材料的温度及环境气温 ：水 18C ,砂、石子 23C ,水泥 25C ,粉煤灰 25C ,环境气温 20C。 3.1 混凝土温度计算 混凝土拌和温度计算：公式 T0=ETimiCi/刀 miCi 可转换为：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 为混凝土拌和温度；mw mc ms mg mf水、水泥、砂、石子、粉煤灰单位用量 (kg); Tw Tc、Ts、Tg、Tf 水、水泥、砂、石子、煤灰的温度 (C ) ; Ps、Pg砂、石含水率() ; C1、 C2水的比热容(KJ/Kg?K)及溶解热(KJ/Kg)。 当骨料温度 0C时，C1=4.2, C2=0; 反之 C1=2.1, C2=335 。 本实例中的混凝土拌和温度为: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。 混凝土出机温度计算：按公式 T1=T0- 0.16( T0- Ti) 式中：T1 混凝土出机温度(C ) ; T0 混凝土拌和温度(C ) ; Ti 混凝土搅拌棚内温度(C ) o 本例中,T1=21.02- 0.16 X ( 21.02 - 25) =21.7 C。 混凝土浇筑温度计算：按公式 TJ=T1- ( a ? T n+0.032n)

7、?( T1 - TQ) 式中：TJ 混凝土浇筑温度(C ) ; T1 混凝土出机温度(C ) ; TQ 混凝土运送、浇筑时环境气 温(C) ; T n混凝土自开始运输至浇筑完成时间 (h) ; n 混凝土运转次数。 a 温度损失系数(/h)本例中，若T n取 1/3, n 取 1, a取 0.25,则： TJ=21.7- ( 0.25 X 1/3+0.032 X 1) X ( 21.7 -25) =22.1 C (低于 30C) 3.2 混凝土的绝热温升计算 Th=W0?Q0/(C?p ) 式中：W0-每立方米混凝土中的水泥用量 (kg/m3) ; Q0 每公斤水泥的累积最终热量 (KJ/kg

8、) ; C 混凝土的比热容取 0.97(KJ/kg?k) ; p 混凝土的质量密度(kg/m3) Th=( 298 X 334) /( 0.97 X 2440) =42.1 C 3.3 混凝土内部实际温度计算 Tm=TJ+E ?Th 3 / 7 式中：Tj 混凝土浇筑温度；Th 混凝土最终绝热温升；E 温降系数查建筑施工手册 ，若混凝土 浇筑厚度 3.4m。贝 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 混凝土表面温度计算 Tb( T )=Tq+4h (H- h ) T( T )/H2 式中：Tb( T )龄期 T 时混凝土表面温度(C ) ; Tq 龄期 T时的大气温度(C) ; H 混凝土结构的计算厚度(m)。 按公式 H=h+2h计算，h混凝土结构的实际厚度(m); h混凝土结构的虚厚度(m): h =K?入/ 3 K计算折减系统取 0.666,入一混凝土导热系数取 2.33W/m?K 3 模板及保温层传热系数 (W/m2?K):

10、 3值按公式3 =1/(刀3 i/入 i+1/ 3 g)计算，5 i 模板及各种保温材料厚度 (m);入 i 模板及各种 保温材料的导热系数(W/m?K) ; 3 g空气层传热系数可取 23W/m2?K T( T )龄期T时,混凝土中心温度与外界气温之差 (C ): T( T )=Tm( T )- Tq, 若保护层厚度取 0.04m,混凝土灌注高度为 7m,则： 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 ,则: 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 则: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 混凝土内部与混凝土表面温差计算 T( T )s

12、=Tm( T )- Tb( T ) 本工程实例中： 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 ) 若不掺加粉煤灰，其它条件不变，为保证混凝土强度相同，则该配合比设计为：水：水泥：砂：石 子(单位 kg) =158: 351:707: 1204, 按上述步骤计算 ，各龄期混凝土内表温差为 ： 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、体积混凝土施工技术措施 由于温差的作用，裂缝的产生是不可避免的。根据计算可以看出，可以采用掺加粉煤灰等有效方法 ， 以降低混凝土硬化过程中混凝土内表的温差。因而 ，在施工中采取适宜的措施，能够避免有害裂缝 的出现。 (1) 降低水泥水化热。包括：混凝土的热量主要来自水泥水化热 ，因而选用低水化热的矿渣硅酸盐 水泥配制混凝土较好；精心设计混凝土配合比，采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术 ，减少每 立方米混凝土中的水泥用量 ，以达到降低水化热的目的；选用适宜的骨料，施工中根据现场条件尽 量选用粒径较大，级配良好的粗骨料；选用中粗砂，改善混凝土的和易性，并充分利用混凝土的后 期强度，减少用水量；严

14、格控制混凝土的塌落度。在现场设专人进行塌落度的测量 ，将混凝土的塌 落度始终控制在设计范围内，一般以 79cm 为最佳；夏季施工时，在混凝土内部预埋冷却水管，通 循环冷却水，强制降低混凝土水化热温度。冬季施工时 ，采用保温措施进行养护；如技术条件允许， 可在混凝土结构中掺加 10%15%勺大石块，减少混凝土的用量，以达到节省水泥和降低水化热的目 的。 (2) 降低混凝土入模温度。包括：浇筑大体积混凝土时应选择较适宜的气温 ，尽量避开炎热天气浇 筑。夏季可采用温度较低的地下水搅拌混凝土 ，或在混凝土拌和水中加入冰块，同时对骨料进行遮 阳、洒水降温，在运输及浇筑过程中也采用遮阳保护、洒水降温等措施

15、 ，以降低混凝土拌和物的入 模温度；掺加相应的缓凝型减水剂 ；在混凝土入模时，还可以采取强制通风措施 ，加速模内热量的 散发。 (3) 加强施工中的温度控制。包括 ：在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护 ，以使混凝土 缓缓降温，充分发挥其徐变特性，减低温度应力。夏季应坚决避免曝晒 ，注意保湿；冬季应采取措 施保温覆盖，以免发生急剧的温度梯度变化；采取长时间的养护，确定合理的拆模时间，以延缓降 温速度，延长降温时间，充分发挥混凝土的“应力松弛效应” ；加强测温和温度监测。可采用热敏 温度计监测或专人多点监测，以随时掌握与控制混凝土内的温度变化。混凝土内外温差应控制在 25C以内，基面温差和

16、基底面温差均控制在 20C以内，并及时调整保温及养护措施 ，使混凝土的温 度梯度和湿度不致过大，以有效控制有害裂缝的出现；合理安排施工程序，混凝土在浇筑过程中应 均匀上升，5 / 7 避免混凝土堆积高差过大。在结构完成后及时回填土 ，避免其侧面长期暴露。 (4) 改善约束条件，削减温度应力。在大体积混凝土基础与垫层之间可设置滑动层 ，如技术条件许 可，施工时宜采用刷热沥青作为滑动层，以消除嵌固作用，释放约束应力。 (5) 提高混凝土的抗拉强度。包括：控制集料含泥量。砂、石含泥量过大 ，不仅增加混凝土的收缩， 而且降低混凝土的抗拉强度，对混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制时必须严格控制砂、石

17、 的含泥量，将石子含泥量控制在 1%以下，中砂含泥量控制在 2%以下，减少因砂、石含泥量过大对混 凝土抗裂的不利影响；改善混凝土施工工艺。可采用二次投料法、二次振捣法、浇筑后及时排除表 面积水和最上层泥浆等方法；加强早期养护，提高混凝土早期及相应龄期的抗拉强度和弹性模量 ； 在大体积混凝土基础表面及内部设置必要的温度配筋 ，以改善应力分布，防止裂缝的出现。 5 结语 在大体积混凝土施工时，准确计算混凝土拌和温度、混凝土出机温度、混凝土绝热温升、混凝土内 部实际温度、混凝土表面温度及混凝土内部与表面温差 ，有利于选取适宜的施工工艺、采取相应的 降温与养护措施，从而避免出现混凝土温度裂缝，以保证混

18、凝土结构的工程质量。 大体积泵送混凝土在高温、远距离运输条件下的施工实例 RSS 打印 复制链接 大中小 发布时间：2011-10-07 11:59:48 摘要：该文介绍浙江萧山国际大酒店 （30 层）大型基础底板泵送商品混凝土 在夏季高温施工条件 下，通过严格控制混凝土温度、降低内外温差、预防收缩缝、运程 35km 的情况下减少坍落度损失、 延缓凝结时间，确保顺利泵送和浇筑质量所采取的一系列技术措施及其取得的效果 。 关键词：大体积混凝土 泵送商品混凝土 1 工程概况和特点 萧山国际大酒店是 1995 年竣工的中外合资四星级高级宾馆，地处萧山闹市区西北角，建筑面积 42500m.2，主楼 2

19、8 层，为内筒外框钢筋混凝土结构，总高度 107m,裙房 34 层，地下层 2 层，主 楼地下室由 104 根 1000 钻孔灌注桩支承，基坑挖深 8.7m，混凝土底板厚 2.6m，混凝土设计强度等 级 C30,混凝土总量 3500m.3（其中主楼底板 2700m.3），全部采用泵送商品混凝土，坍落度 12 2 cm, 要求一次连续浇筑，不留施工缝。 工程特点是：混凝土运输距离远，从杭州搅拌站到萧山施工现场达 35km,且市区交通拥挤，道 路堵塞严重，在通行相对正常的情况下，混凝土运达现场约需 1.251.5h :基础混凝土浇筑按工 期和施工进度要求，安排在 8 月上旬，正值盛暑炎热，且当年出

20、现百年一遇长达两个月的持续高温， 日最高温度达 39C ;结构体积大，主楼基础长宽各 33m,厚 2.6m，且嵌有暗梁，钢筋密集，施工 6 / 7 技术要求高。根据这些特点，除必须满足混凝土强度和耐久性等要求外，其关键是确保混凝土的可 泵性，控制混凝土的最高温升及其内外温差，防止结构出现有害裂缝。 2 施工技术措施 大体积混凝土由外荷载引起的裂缝的可能性很小，而混凝土硬化期间水化过程释放的水化热和 浇筑温度所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，由此产生的温度应力和收缩应力，是导致结 构出现裂缝的主要因素。因此，主要采用减少水泥用量以控制水化热，降低混凝土出机温度以控制 浇筑温度，并采取保温养

21、护等综合措施来限制混凝土内部的最高温升及其内外温差，控制裂缝并确 保高温情况下顺利泵送和浇筑。 2.1 限制水泥用量降低混凝土内部水化热 (1) 选择水泥。选用杭州水泥厂水化热较低的# 425 矿渣硅酸盐水泥。其早期的水化热与同龄期 的普通硅酸盐水泥相比， 3d 的水化热约可低 30% (2) 掺加磨细粉煤灰。在每立方米混凝土中掺加粉煤灰 75kg,改善了混凝土的粘聚性和可泵性 ： 还可节约水泥 50kg。根据有关试验资料表明，每立方米混凝土的水泥用量每增减 10kg，其水化热引 起混凝土的温度相应升降 11.2 C,因此可使混凝土内部温度降低 56C。 (3) 选用优质外加剂。为达到既能减水

22、缓凝，又使坍落度损失小的要求，经比较，最后选用了上 海产效果明显优于木钙的 E.A 2 型缓凝减水剂，可减少拌和用水 10%r 右，相应也减少了水泥用量， 降低了混凝土水化热。 (4) 充分利用混凝土后期强度。实践证明，掺优质粉煤灰混凝土后期强度较高，在一定掺量范围 内 60d 强度比 29d 约可增长 20%左右。同时按粉煤灰混凝土应用技术规范 大体积混凝土抗裂施工技术 RSS 打印 复制链接 大中小 发布时间：2011-05-03 15:32:20 为确保大体积混凝土施工质量，除要满足强度等级、抗渗要求，关键要严格控制混凝土在硬 化过程中水化热引起的内外温差，防止因温度应力而造成混凝土产生

23、裂缝。以绍兴交通银行大厦地 下工程为例，该工程地下 1 层，地上 18 层，基坑面积约 3500 平方米，基坑深 5 米，局部 7 米。为 保证地下室大体积混凝土施工质量，主要采取了如下技术措施。 优选材料，控制混凝土浇筑温度。尽量缩短混凝土的运输时间，合理安排浇筑顺序，及时卸料； 7 / 7 在浇筑前，用水冲洗模板降温；泵管用麻布包裹，以防日光暴晒升温。 保证混凝土浇筑质量。浇筑采用一个坡度、层层浇筑、一次到顶”的方针。根据混凝土泵送 时形成的坡度，在上层与下层布置两道振捣点。第一道布置在混凝土卸料点，主要解决上部振实； 第二道布置在混凝土坡角处，确保下部混凝土的密实。先振捣料口处混凝土，以形成自然流淌坡度， 然后全面振捣。为提高混凝土的极限拉伸强度，防止因混凝土沉落而出现裂缝，减少内部微裂