大体积混凝土施工作业指导书

-230-大体积混凝土施工作业指导书1.适用范围适用于xx铁路桥梁工程大体积混凝土施工。大体积混凝土指预计会因混凝土中胶凝材料水化热引起的温度变化和收缩导致有害裂缝产生，或混凝土结构实体最小尺寸不小于3m的混凝土施工。2.作业准备2.1内业技术准备开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训，考试合格后持证上岗。2.2外业技术准备施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集。修建生活房屋，配齐生活、办公设施，满足主要管理/技术人员进场生活办公需要。3.技术要求大体积混凝土施工前必须根据施工时间、胶凝材料水化热、配合比计算混凝土的导温系数和绝热温升，对施工阶段混凝土的温度、温度应力与收缩应力进行验算，确定温度控制指标，制定温控施工的技术措施。4.施工程序与工艺流程4.1施工程序施工准备—基坑开挖及接触面处理—钢筋安装－预埋件安装－冷却水管安装－模板工程－混凝土浇筑－保温养护等。4.2工艺流程进行进行温度监控模板安装冷却水管安装保温养护浇筑混凝土钢筋安装确定温控方案预埋件安装布置测温系统基坑开挖或接触面处理配合比实验施工准备确定配合比进行温控实验图1大体积混凝土工艺流程图5.施工要求大体积混凝土的施工技术要求比较高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作，才能保证大体积混凝土顺利施工。5.1材料选择5.1.1水泥：考虑普通水泥水化热较高，特别是应用到大体积混凝土中，大量水泥水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差，混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝，因此水泥应优先选用质量稳定有利于改善混凝土抗裂性能，C3A含量较低、C2S含量相对较高的水泥。5.1.2粗骨料：采用碎石，粒径5-25mm，含泥量不大于1。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。5.1.3细骨料：采用级配良好的中砂，其细度模数宜大于2.3，平均粒径大于0.5mm，含泥量不大于2%。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。5.1.4粉煤灰：由于混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。按照规范要求，拌制大体积粉煤灰混凝土时，粉煤灰掺量应适当增加，但不宜超过水泥用量的40%；矿渣粉的掺量不宜超过水泥用量的50%，两种掺和料的总量不宜大于混凝土中水泥重量的50%；粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利，但掺加粉煤灰的混凝土早期极限抗拉值均有所降低，对混凝土抗渗抗裂不利，因此粉煤灰的掺量控制在10以内，采用外掺法，即不减少配合比中的水泥用量。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。5.1.5外加剂：采用缓凝型高效减水剂。5.2混凝土配合比5.2.1混凝土采用自建拌合站供应的混凝土，因此要求混凝土拌合站根据现场提出的技术要求，提前做好混凝土试配。5.2.2混凝土配合比应提高试配确定。按照国家现行《混凝土结构工程施工及验收规范》、《混凝土配合比设计规程》及《粉煤灰混凝土应用技术规范》中的有关技术要求进行设计。5.2.3粉煤灰采用外掺法时仅在砂料中扣除同体积的砂量。另外应考虑到水泥的供应情况，以满足施工的要求。5.3现场准备工作5.3.1有技术人员现场确定几何尺寸及边线，并且经校核无误。5.3.2施工人员、机械、材料均已进场，具备施工条件。5.3.3施工作业人员经过大体积砼施工培训，并且熟知施工中应该注意的问题，及解决方法，能在实际施工中落实大体积砼施工方案及技术交底的要求。5.3.4管理人员、施工人员、后勤人员、保卫人员等昼夜排班，坚守岗位，各负其责，保证混凝土连续浇灌的顺利进行。5.4模板工程模板采用组合钢模，工厂加工，用对拉筋及辅助支撑固定，保证足够的强度、刚度和平整度。模板用汽车起重机起吊安装，模板拼缝紧密，表面平整，支撑牢靠，表面清洁，涂刷脱模剂均匀。模板安装前应进行试拼，表面清理，涂脱模剂。模板安装就位后测量调整其中心位置及垂直度。模板安装严格按设计要求，在模板安装完毕浇注混凝土前，由测量人员对模板进行检查，包括平面位置,倾斜度。扩大基础、承台等模板直接安装在找平层上，墩身墩帽模板为厂制定型模板，进场后按照设计要求进行拼装组合，托架与墩身混凝土作刚性连接，但不允许接触墩身模板。5.5混凝土浇注混凝土的入模温度（振捣后50~100mm深处的温度）不宜高于28℃混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不大于50℃，且最高温度不得大于65℃。混凝土芯部温度与表面温度之差不得大于20℃。大体积混凝土工程的施工宜采用分层连续浇筑施工或推移式连续浇筑施工。应根据设计尺寸进行均匀分段、分层填筑。当横截面面积在200㎡以内时，分段不宜大于2段；当横截面面积在300㎡以内时，分段不宜大于3段，且每段面积不得小于50㎡。每段混凝土厚度应为1.5~2.0m。段与段间的竖向施工缝应平行与结构较小截面尺寸方向。当采用分段浇筑时，竖向施工缝应设置模板。上、下两邻层中的竖向施工缝应互相错开。当采用泵送混凝土时，混凝土浇筑层厚度不宜大于500mm；当采用非泵送混凝土浇筑时，混凝土浇筑层厚度不宜大于300mm。大体积混凝土施工采取间歇浇筑混凝土时，水平施工缝设置除应符合设计要求外，尚应根据混凝土浇筑过程中温度裂缝控制的要求、混凝土的供应能力、钢筋工程的施工、预埋件的安装等因素确定。大体积混凝土在浇筑过程中，应采取措施防止受力钢筋、定位筋、预埋件等移位和变形。大体积混凝土浇筑面应及时进行二次抹压处理。5.6混凝土养护大体积混凝土在每次混凝土浇筑完毕后，除按普通混凝土进行常规养护外，还应及时温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定：保湿养护的持续时间，不得少于28d。保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表层温度与环境最大温差小于20°C时，可全部拆除。保证混凝土芯部开始降温前不得拆模。保湿养护过程中，应经常检查塑料薄膜或养护剂涂层的完整情况，保持混凝土表面湿润。在大体积混凝土保温养护中，应对混凝土浇筑体得芯部与表层温差和降温速率进行检测，当实测结果不满足温控指标的温差不大于20°C要求时，应及时调整保温养护措施。大体积混凝土拆模后应采取预防寒流袭击突然降温和剧烈干燥等养护措施。大体积混凝土宜适当延迟拆模时间，当模板作为保温养护措施的一部分时，其拆模时间应根据温控要求确定。5.7混凝土测温由于混凝土中水泥水化要产生热量，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂。所以在大体积混凝土浇筑过程中要对浇注体内部温度进行监测及控制。5.7.1大体积混凝土浇筑体内监测点的布置，应以能真实反映出混凝土浇筑体内最高温升、芯部与表层温差、降温速率及环境温度为原则。5.7.2监测点的布置范围以所选混凝土浇筑平面图对称轴线的半条轴线为测试区，在测试区内监测点的布置应考虑其代表性按平面分层布置；在基础平面对称轴线上，监测点不宜少于4处，布置应充分考虑结构的几何尺寸。混凝土温度测设采用预埋测温管，预埋的测温管采用Φ20的薄壁钢管制作（又叫感应芯片），管长按基础深度设置，管底端用镀锌铁皮焊死，埋入混凝土内，把连接线头露出混凝土面，并与钢筋绑扎牢固，以免位移或损坏。5.7.3沿混凝土浇注体厚度方向，应布置外表、底面和中心温度测点，其余测点布设间距不宜大于600mm。测温时，将建筑电子测温仪与预埋出来的芯片连接线相连，三分钟后将温度计提离管读取温度并做记录，并按先前的测温布置图的编号依次测量做好记录。5.7.4大体积混凝土浇筑体芯部与表层温差、降温速率、环境温度及应变的测量，入模温度的测量，每工班不少于2次；在混凝土浇筑后，每昼夜应不小于4次。5.7.5混凝土浇筑体表层温度，宜以混凝土表面以内50mm处的温度为准。5.7.6测量混凝土温度时，测温计不应受外界气温的影响，并应在测温孔内至少留置3min。5.7.7混凝土初凝后，即开始测温，第一至七天每四小时测温一次，第七至十四天每八小时测温一次。测温时按编号进行测设，做好记录，根据测温结果绘制温差变化曲线，混凝土内温度连续24小时呈下降趋势并平稳时，可停止测设。一般大体积测温布置点和梁体测温布置点如下：图2一般大体积测温布置点5.8现场温度监控仿真计算仿真计算实时监控仿真计算数据处理最终成果信息反馈图3为检验施工质量和温控效果，掌握温控信息，以便及时调整和改进温控措施，做到信息化施工，需对混凝土进行温度监测。大体积混凝土的温度、应力发展一个十分复杂的问题，外界温度、湿度、施工条件、原材料变化等都会引起温度、应力的变化，只有通过温控监测，才能更准确地了解结构的质量与抗裂安全状况。5.8.1温度监测在混凝土中埋入一定数量的温度传感，测量混凝土不同部位温度变化过程，检验不同时期的温度特性和温差标准。当温控措施效果不佳，达不到温控标准时，可及时采取补救措施；当混凝土温度远低于温控标准时，则可减少温控措施，避免浪费。5.8.2监控设计⑴监测仪器及元件仪器选择依据使用可靠和经济的原则，在满足监测要求的前提下，选择操作方便、价格适宜的仪器。温度检测仪采用JGY—100型智能化数字多回路温度巡检仪，温度传感器为PN结温度传感器。JGY—100型智能化温度巡检仪可自动、手动巡回检测128点温度，并仿真计算温控措施实时监控数据处理最终成果信息反馈具有数据记录和数据掉电保护、历史记录查询、实时显示和数据报表处理等功能。该仪器测量结果可直接用计算机采集，人机界面友好，并且测温反应灵敏、迅速，测量准确，主要性能指标：①测温范围：-50℃～+150℃；②工作误差：±1℃；③分辨率：0.1℃；④巡检点数：64点；⑤显示方式：LCD（240×128）；⑥功耗：15W；⑦外形尺寸：230×130×220；⑧重量：≦1.5kg。温度传感器的主要技术性能：①测温范围：-50℃～150℃；②工作误差：±0.5℃③分辨率：0.1℃；④平均灵敏度：-2.1mv/℃。应变计和无应力计选用DI－25型差动电阻式应变计。传感器主要性能指标：①标距L（mm）=250，有效直径d(mm)=29②测量范围：拉（1×10－6），压600（1×10－6）－1000，最小读数f(106/0.01%)＜4③0℃时自由状态电阻比（E0）为0.9600～1.0400，温度测量为-25℃～60℃。经数十个大型工程应用证明，以上检测仪器及元器件性能稳定、可靠，成活率主，完全能够满足工程需要。⑵检测元件的布置测点的布置按照重点突出、兼顾全局的原则，在满足监测要求的前提下，以尽量少的测点获得所需的监测资料。5.8.3现场观测⑴监测元件的埋没参照《混凝土大坝安全监测技术规范》（SDJ336－89），并根据桥梁大体积混凝土的特点加以改进，由具有埋设技术和经验的专业人员操作。为保护导线和测点不受混凝土振捣的影响，35×35角钢及减震装置进行保护，监测元件埋设示意图见图4。图4监测元件埋设示意图⑵现场监测要求各项测试项目宜在混凝土浇筑后立即进行，连续不断。混凝土的温度监测，峰值以前每2h监测一次，峰值出现后每4h监测一次，持续5天，然后转入每天测2次，直到温度变化基本稳定。应力监测在埋设24小时内，每隔4小时观测一次，之后每天观测三次，待混凝土温度峰值出现后每天观测一次，持续10天，以后每3天观测一次，直到该部位浇完一个月，其后每周观测一次，直至基本稳定，每次观测完成后及时填写记录表。在检测混凝土温度、应力变化的同时，还应监测气温、冷却水管进出口水温、混凝土浇筑温度等。⑶温控监测流程在混凝土浇筑前完成传感器的选购及铺设工作，并将屏蔽信号线连接到测试棚，各项测试工作在砼浇筑后立即进行，连续不断。5.9混凝土裂缝防治措施为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑，结合实际采取措施。5.9.1降低水泥水化热和变形大体积混凝土施工宜采用低热水泥，水泥的水化热是其矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物成分和调整水泥粉末细度措施。5.9.2降低混凝土温度差选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气浇筑混凝土。夏季可采用以下措施：温水或冰水搅拌混凝土，可对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷。⑵对骨料进行覆盖或设置遮阳装置避免日光直晒，运输工具如具备条件也应搭设避阳设施，以降低混凝土拌合物的入模温度。⑶掺加相应的缓凝型减水剂，如木质素磺酸钙等。⑷在混凝土入模时，采取措施改善和加强模内的通风，加速模内热量的散发。5.9.3加强施工中的温度控制在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力，夏季应注意避免曝晒，注意保湿，冬期应采取措施保温覆盖，以免发生急剧的温度梯度发生。采取长时间的养护，规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。加强测温和温度监测与管理，实行信息化控制，随时控制混凝土内的温度变化，内外温差控制在20℃以内，基面温差和基底面温差均控制在15℃以内，及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不至过大，以有效控制有害裂缝的出现。合理安排施工程序，控制混凝土在浇筑过程中均匀上升，避免混凝土拌合物堆积过大高差。在结构完成后及时回填土，避免其侧面长期暴露。5.9.4改善约束条件，削减温度应力采取分层或分块浇筑大体积混凝土，合理设置水平或垂直施工缝，或在适当的位置设置施工后浇带，以放松约束程度，减少每次浇筑长度的蓄热量，防止水化热的积聚，减少温度应力。在垂直面、键槽部位设置缓冲层，如铺设30～50mm厚沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料，以消除嵌固作用，释放约束应力。5.9.5提高混凝土的极限拉伸强度选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度，减小收缩变形，保证施工质量。采取二次投料法，二次振捣法，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。在大体积混凝土基础内设置必要的温度配筋，在截面突变和转折处，底、顶板与墙转折处，孔洞转角及周边，增加斜向构造配筋，以改善应力集中，防止裂缝的出现。5.9.6预埋冷却水管根据混凝土内部温度分布特征，大体积混凝土中间各层布设层冷却水管，上下较厚层布设2层冷却水管。⑴冷却水管使用前进行压水试验，防止管道漏水、阻水；⑵混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始通水，各层混凝土峰值过后立即停止通水，通水流量应达到32L/min；⑶为防止上层混凝土浇筑后下层混凝土温度的回升，采取二次通水冷却，通水时间根据测温结果确定；⑷控制进出水温度，冷却水的进水温度以8～15℃为宜；为保证冷却水的初期降温效果，项目部应与温控单位协调配合，根据现场实际情况，优化冷却水管的管路布置，合理选择水泵，并配备检修人员，以保证冷却系统正常工作。5.9.7大体积混凝土温控标准⑴养护期间，混凝土芯部温度不宜超过60℃，最高不得大于65℃。⑵混凝土芯部温度与表面温度之差，表面温度与环境温度之差，不宜大于20℃⑶大体积混凝土施工前，应做好各项施工前准备工作，并与当地气象台、站联系，掌握近期气象情况。5.10混凝土泌水处理5.10.1影响砼泌水的因素⑴水泥原材的反应活性、细度、颗粒形貌等影响混凝土泌水。⑵随着掺和料细度的提高,混凝土的工作和易性好,泌水减少。⑶水泥用量增加或者砂率增加,水灰比一定，则混凝土中的单位用水量增大，如其他材料比例关系保持不变,用水量增加,会使混凝土中的可泌自由水量增加,泌水增大。⑷掺入引气剂的混凝土减水率可达7%～9%,可使混凝土的粘度增大,泌水显著减小。⑸掺入减水剂，使得颗粒之间相互排斥,减少絮凝作用,释放被水泥颗粒包裹的水分,⑹同时使水泥颗粒表面的吸附水层变薄,所需的润湿水量大大减少。⑺施工过程（振捣、泵送等）因素5.10.2混凝土泌水的处理方法⑴设计合理配合比混凝土本身要具有较好的保水性，防止严重的泌水导致混凝土表层水灰比过大。从配合比及组成材料的选择出发，要注意控制水灰比不宜过大、外加剂不要过掺，以及凝结时间要适宜。砂、石集料要符合国家质量要求，尤其要注意砂中0.315mm以下的颗粒含量。水泥的凝结时间不易过长，比表面积不宜过小，颗粒级配不宜过分集中。适当增加骨料用量，减少水泥浆用量,使混凝土内部形成骨架密实结构，骨料不下沉，水泥浆不上浮。减少由此造成的泌水。在保证施工性能的前提下,尽量减少单位用水量。另一方面节约了工程成本。运用最大密度法，精心设计集料配合比，使单位体积内的混凝土中集料重量最大。⑵外加剂选用选用泌水较小的减水剂，降低混凝土孔隙孔径,使其形成大量分散极细的气孔,在满足标准和使用要求的情况下,选用减水率合适的减水剂掺量,避免减水率过高造成泌水。⑶施工过程控制施工过程中防止振捣过度造成混凝土严重的离析与泌水，必须严格控制混凝土振捣时间,避免过振。在泌水过程临近结束时,可使用二次捣实的办法,使实际的水灰比降低，相应提高水泥混凝土抗折强度。⑷施工后养护施工后要注意及时养护，既要防止混凝土表面硬化之前被雨水冲刷造成混凝土表面水灰比过大，又要防止混凝土中的水分在表层建立起强度之前散失，尤其是掺有粉煤灰或矿渣的混凝土，由于其早期强度较低，表层没有足够多的水化产物来封堵表层大的毛细孔，若不注意早期充分的湿养护，混凝土表层水分散失较快较多，表层水泥得不到充分的水化，亦会导致表层混凝土强度偏低，结构松散。通常，在混凝土接近终凝时，要对混凝土进行二次抹面(或压面)，使混凝土表层结构更加致密。6.劳动组织6.1劳动力安排根据现场施工条件，按专业化组织施工的原则，合理安排施工任务，配足配强劳动力及机械设备，以满足工期要求。大体积混凝土施工配置模板工班40人、混凝土浇筑工班80人、混凝土养护工班40人、混凝土测温工班20人、混凝土施工缝处理工班40人、混凝土拌合站工班60人、混凝土外观修饰工班40人等，施工高峰期共配备劳动力320人。7.材料要求7.1根据施工设计图纸、施工规范、施工组织设计的要求，认真制定材料、机械设备总计划和采购清单。7.2严格各种材料、机械设备采购的质量过程控制。7.3严格材料、机械设备的使用和管理。8.设备机具配置8.1施工设备配置依据8.1.1根据工程特点，施工组织设计选用方案的具体情况。8.1.2以往类似工程施工经验、现场条件及气候特点。8.1.3设备投入依据“少污染、低噪音、高效率”的原则。8.1.4设备配置应功能齐全，满足施工要求。8.1.5选用先进设备，满足工期质量要求。8.1.6机械设备配套合理，最大限提高机械利用率。8.1.7调入设备确保机型先进，机况良好。8.1.8设备数量满足施工要求并略有富余。8.2主要机械数量，见表1。表1大体积混凝土施工机械设备配置计划表序号名称规格型号单位数量1砼拌合站HZS120座32布料机HGY-18台103砼输送泵HBT80C1810台64混凝土输送车HNJ5260GJB台205汽车泵/台86汽车起重机25t台67装载机ZL50C台39.质量控制及检验9.1拌制混凝土的原材料均需进行检验，合格后方可使用。同时要注意各项原材料的温度，以保证混凝土的入模温度。9.2在混凝土拌合站设专人掺入外加剂，掺量要准确。施工现场对混凝土要逐车进行检查，测定混凝土的坍落度和温度，检查混凝土量是否相符。同时严禁混凝土搅拌车在施工现场临时加水。9.3混凝土浇筑应连续进行，其间歇时间应小于前层混凝土初凝的初凝时间。9.4不同的混凝土的允许间歇时间应根据环境温度、水泥品种、水胶比和外加剂类型等条件通过试验确定。9.5试验部门设专人负责测温及保养的管理工作，发现问题应及时向项目技术负责人汇报。9.6浇筑混凝土前应将模板内的杂物清理干净。9.7加强混凝土试块制作及养护的管理，试块拆模后及时编号并送入标养室进行养护。9.8加强对施工人员的专业技术培训，健全岗位责任制，由技术熟练、经验丰富的职工从事技术复杂、难度大、精度高的工序或操作。9.9根据不同工艺特点和技术要求，选用满足施工要求的机械设备，健全各项机械管理制度，确保机械设备处于最佳使用状态。9.10各级技术人员应深入现场，对施工操作质量进行巡视检查，现场技术人员对施工全过程跟踪检查。9.11坚持预防为主的方针，积极组织各班组开展QC小组