大体积混凝土温控措施及效果

大体积混凝土温控措施及效果

大体积混凝土的定义

大体积混凝土含义一般是指其体积大到必须采取措施处理水化热产生的温差，合理解决温差变形引起的应力，并控制裂缝的产生或限制裂缝开展的现浇混凝土。《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）中给予大体积混凝土定义：混凝土结构物实体最小尺寸不小于lm的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。

近几年来，工程规模日趋扩大，结构形式日益复杂，市政工程中大体积混凝土越来越多。由于其体积大，表面小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快，当混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝和收缩变形裂缝，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。

规范认为：大体积混凝土的设计强度等级宜在C25～C40的范围内，并可利用混凝土60d或90d的强度作为混凝土配合比设计、混凝土强度评定及工程验收的依据；规范3.0.3

大体积混凝土工程施工前，宜对施工阶段大体积混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行试算，并确定施工阶段大体积混凝土浇筑体的升温峰值，里表温差及降温速率的控制指标，制定相应的温控技术措施。规范3.0.4温控指标宜符合下列规定：1

混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50℃；2

混凝土浇筑块体的里表温差(不含混凝土收缩的当量温度)不宜大于25℃；3

混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2.0℃/d。4

混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃。规范4.2.1

配制大体积混凝土所用水泥的选择及其质量，应符合下列规定：1所用水泥应符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175的有关规定，当采用其他品种时，其性能指标必须符合国家现行有关标准的规定；2应选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，大体积混凝土施工所用水泥其3d天的水化热不宜大于240kJ/kg，7d天的水化热不宜大于270kJ/kg。3当混凝土有抗渗指标要求时，所用水泥的铝酸三钙含量不宜大于8%；4所用水泥在搅拌站的入机温度不应大于60℃。规范4.2.3骨料的选择，除应符合国家现行标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52的有关规定外，尚应符合下列规定：1细骨料宜采用中砂，其细度模数宜大于2.3，含泥量不大于3%；2

粗骨料宜选用粒径5～31.5mm，并连续级配，含泥量不大于1%；3应选用非碱活性的粗骨料；4当采用非泵送施工时，粗骨料的粒径可适当增大。大体积混凝土在规范中还有许多要求，如

所配制的混凝土拌合物，到浇筑工作面的坍落度不宜低于160mm，

拌和水用量不宜大于175kg/m3，等不在复述。大体积混凝土裂缝产生的原因：(1)表面裂缝大体积混凝土浇筑初期，水泥水化热大量产生，使混凝土的温度迅速上升。但由于混凝土表面散热条件较好，热量可向大气中散发，其温度上升较少；而混凝土内部由于散热条件较差，热量不易散发，其温度上升较多。混凝土内部温度高、表面温度低，则形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。作为施工人员的主要目的是控制裂缝，可见裂缝有三类：（2）贯穿裂缝

大体积混凝土浇筑初期，混凝土处于升温阶段及塑性状态，弹性模量很小，变形变化所引起的应力很小，温度应力一般可忽略不计。

贯穿裂缝切断了结构断面，破坏了结构整体性、稳定性、耐久性、防水性等，影响正常使用。应当采取一切措施控制贯穿裂缝的开展。（3）深层裂缝基础约束范围内的混凝土，处在大面积拉应力状态，在这种区域若产生了表面裂缝，则极有可能发展为深层裂缝，甚至发展成贯穿性裂缝。深层裂缝部分切断了结构断面，具有很大的危害性，施工中是不允许出现的。如果设法避免基础约束区的表面裂缝，且混凝土内外温差控制适当，基本上可避免出现深层裂缝和贯穿裂缝。控制大体积混凝土裂缝的措施设计方面材料选用施工工艺（技术方案）施工质量（模板、浇筑）保温保湿养护大体积混凝土产生裂缝的原因设计方面施工方面采用过高强度等级的混凝土（设计强度过高，水泥用量过大）忽视配置控制温度和收缩变形的构造钢筋（温度应力和收缩应力变形不能受到约束）材料选用不当施工技术准备不周密浇筑过程施工措施不当浇筑后的养护和监控不完善1、对于大体积混凝土底板，应在满足抗弯及抗冲切计算要求的前提下，避免设计上“强度越高越好”的错误概念，可以利用混凝土60d或90d的后期强度，尽量采用C25-C40的混凝土，这样可以减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土浇筑实体的温度升高。（《规范》P7)2、大体积混凝土除满足承载力要求外，还应增配承受因水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开裂的构造钢筋。温度收缩钢筋可利用原有钢筋贯通布置，也可另行设置构造钢筋网，与原有钢筋按受拉钢筋的要求搭接或在周边构件中锚固。（《规范》P7)设计方面2.1当板的厚度大于2m时，除应沿板的上、下表面布置纵、横方向的钢筋外，尚应沿板的厚度方向间距不超过lm设置与板面平行的构造钢筋网片，其直径宜为φl2—φl6，间距宜为100—150mm。为防止大承台水平裂缝，四周宜加设暗梁。4Ø16~4Ø

222.2为了避免结构突变或断面突变产生应力集中，转角和孔洞处应增设构造加强筋。

构造钢筋1、合理选择水泥品种2、合理选用骨料选用C3S及C3A含量低的中、低热水泥。（《规范》P9）材料选用方面3、合理选用外加剂尽量选用粒径较大、级配良好的石子，以减少用水量和水泥用量、混凝土的收缩和泌水性。掺加块石。在无筋或少筋的大块混凝土中，可掺入不超过混凝土体积的25%的大块石，以减少水泥用量，降低水化热。细骨料以中、粗砂为宜。严格控制砂、石的含泥量。石子控制在小于1%，黄砂控制在小于2%。合理选用外加剂3.1在混凝土中加入适量的外加剂，可以改善混凝土的特性，减少水泥用量，减少混凝土的温升。同时可降低水化热释放的速度，延缓温度峰值出现的时间。3.2混凝土中掺入一定量的粉煤灰不仅能改善混凝土特性，而且能代替部分水泥，减少水化热。但应注意掺加粉煤灰后混凝土早期强度有所降低。3.3采用UEA补偿收缩混凝土：在混凝土内掺水泥用量10%~12%的U型混凝土膨胀剂，以实现超长结构的无缝施工。关于材料问题:如苏州独墅湖大型水下城市隧道工程，针对主体结构混凝土的防渗抗灾的关键技术，由东南大学教授博导领衔进行科研攻关。苏州的独墅隧道，全长7．37公里；其中高架桥长3．43公里，隧道长3.46公里，地面接线长0.48公里，地面辅道长2.86公里。主线采用双向6车道，桥梁段宽26米，隧道段宽30.2米，设计车速为60公里／小时。通过细致培的分析研脚究，在降敏低超长隧艳道混凝土矩干缩变形撤方面，应桂用具有高浪减水率的石聚羧酸类绵外加剂。助应用聚羧雨酸减水剂汁降低单位偏用水量和版水胶比，脊从而减少律干缩值。豆从浇筑效祸果看，墙拿体仍有开探裂。还有一块兽底板，混何凝土浇完弊后产生冒宁气通道，盗最后拆除漫。我认为伯，施工头企业不双是科研沾企业，羽不成熟缓的技术勒不要在雪工程中僻应用。在高坝氏建设中奶，为解魄决碾压辱混凝土羽拱坝施图工期温益度应力咬及防裂竹措施。墓采用诱救导缝，增加了防舌裂可靠性莫。采用低热套水泥、低层水泥用量盲、限制浇酬筑厚度和断短间歇期早、人工冷俘却混凝土劣、预埋冷催却水管，影保护混凝斯土暴露面州，仍是有鲜效温控和幕防裂措施冠。为防止梅表面温度悬骤降，采务用外贴聚制乙烯苯板克等保温板惰或喷涂泡命沫保温材胖料，采用疮自动上升惑帐篷制造包人工气候虑防裂。我国已建躬成各类碾饶压混凝土红坝近100座。碾压受混凝土重壤力坝达到200杏m级高度的骆有广西龙尸滩（216.窗5m，碾压混塞凝土量500万m3）、贵州英光照（200容.5m）。碾句压混凝岔土拱坝梯最高为促沙牌（132躬m，碾压混导凝土量50万m3）。厚高形比最小为洞甘肃高80m的龙首碾聋压混凝土慢双曲拱坝础（厚高比0.17）。三峡磨工程三期眯碾压混凝百土围堰高121m，混凝土夕量121万㎡，仓辜面积1.9万㎡，霸月最大螺浇筑强磨度47.6万㎡，龄一个枯闲水期建溜成。（1）高掺粉寸煤灰，掺镜用外加剂粮，少用水富泥，以减缴少水化热渐，缩小温前差，有利抚于防裂。桂我国胶凝董材料用量吃一个般为140～160k属g/m3,其中粉窑煤在90～100挣kg/闸m3。百色水奴泥用量仅50kg洲/m3。（2）减少常敢态混凝土苗用量。措蝴施有取消叠垫层常态鲁混凝土（亡大朝山）痒，迎水面吊、廊道等残孔洞采用爷坍落度4+cm的变态混凤凝土（每跌㎡碾压混矮凝土面浇雹水泥浆5～10kg（合50～60l/朴m3）,用插入挣式振捣梨器振密孩。（3）增设欢诱导缝牌。当坝该宽大于25m时，宜在轿坝段中部粒迎水面3m范围内拔增设1条有止水临系统的诱纺导缝。迎暗水面高保脑温板，有杜利于防止拨劈头裂缝渔。（4）外加剂堵采用复合小型缓凝减响水剂或高眯效减水剂怜，使混凝瘦土缓凝时化间延长到14h以上。僵高温缓太凝剂在35℃以上高白气温，缓挤凝时间延嗽长到4～6h以上。通励过加大引慎气剂掺量耻克服粉煤钩灰吸附作姑用，可达F30蔬0高抗冻祥融要求层。（5）适当提需高粒径小摘于0.15迅mm的石粉秧含量至18%～20%，具有较鸭好抗分离蓬性能，有蛙利于碾压赏混凝土层历间结合。261、控制混迈凝土出机嘉温度和浇避筑温度2、预埋水共管，降低举最高温升施工方面3、改进摧混凝土盾搅拌和逮振捣工真艺可采取哨加冰拌徐和，砂粪石料遮品阳覆盖妻，泵送播管道用意草袋包摇裹洒水匪降温等锣技术措其施。4、合理抄选择混巷凝土浇素筑方案冷却水管堂大多采用伪直径为2普5mm的薄壁绣钢管，虏按照中出心距1瓣.5~擦3.0m交错排列是,水管上毙下间距一壤般也为1惜.5~3刷.0m，并通过浸立管相肾连接。采用二次尘投料和二蜂次振捣的田新工艺，国提高混凝岸土的强度埋。可采用分层连续名浇筑或分段分岗层踏步辫式推进的浇氏筑方法。一般情况搭下，应尽怨量采用分净层连续浇最筑。对于澡工程量较叔大，浇筑携面积也大景，一次连辅续浇筑层袖厚度不大蠢，且浇筑再能力不足名时的混凝甲土工程，拜宜采用分迷段分层踏厕步式推进耐的浇筑方剩法。合理选择裳混凝土浇极筑方案整体分层连续浇惭筑（全面级分层）斜面分层阶梯状分伴层推移式连躁续浇筑4、做好混赤凝土的泌水姜处理5、混凝土杰的表面处面理施工方拆面6、加强混浓凝土的养护应采取在瞧侧模留设快孔洞等措顿施将浇筑盏混凝土过狂程中形成凳的泌水排年出坑外。7、温度监讯测先用长摔刮尺刮侦平，在示初凝前田用铁滚摇筒碾压务数遍，凭再用木拆抹子打昆磨压实支，以闭馆合收水财裂缝。应对混凝艰土的内表西温度、顶就面及底面稍温度，室正外温度进未行监测，盒根据监测世结果对养述护措施作兴出相应的现调整，确的保温控指碑标的要求膊。可采用罪在每个尺测温点镇上埋设恩测温片往，常用谎的有铜唤热电阻溜或铜-术康铜热爪电偶测都温。或跃采用埋属设钢管味的简易塘测温方誓法。可采用薄告膜加草袋神或蓄水的芝养护方法惹。及早回余填是最牙好的养窃护方法瞧。大体积话混凝土烦裂缝主越要产生遮于两个烫阶段：哄一是混赴凝土浇粱捣后的臂温升阶司段,因混凝土查内部与表呈面温差过红大,致使表面中产生较大告拉应力,使混凝妈土表面打开裂；亦二是在诸混凝土涉降温阶楼段，因虽混凝土合内部降歇温速率励过快，驴使混凝颠土内部弟产生较逗大拉应臂力，从荐而在混曾凝土内联部产生盯贯穿性催裂缝。施工段的食划分及浇津筑顺序不琴合理，组庙织安排不姥周密，模慰板使用不并当，钢筋锋锈蚀严重凑或运输过驶程严重变钓形，以及庄混凝土浇桥筑过程中胜配合比、插水灰比过剪大、养护姥不当等等市，都可能哄引起大体杜积混凝土震结构的变冠形裂缝。施工企业诸应从下列决几项作手硬：一、商品混凝伙土厂家选硬择。由于混纸凝土使巧用都有问不同程炼度质量要求，能此时要脊求混凝础土颜色斥统一，暗外表及质量稳跌定，必驾需对商敲品混凝胡土厂家帜进行选赵择，与薪业主、萍监理一较起，选脆择满意汉厂家。1、企业规窝模及生产雾能力，要筒于工程相锯适应。2、产品舰性能，跨要求产报品稳定未、原材鉴料符合砖要求，缸原材料谎仓储能类力好满甩足工程峰需要。3、管理汗严格、工抽样检孕查记录尽、抽查搁留样记申录、等缓完整。二、原材欲料选择采用低烘热水泥隶、低水柱泥用量贷。粗骨阔料粒径塌宜选用5-25需mm，并且连卫续级配，杜含泥量不租大于1%。选用粒嚷径较大、久级配良好汗的石子配怎制的混凝军土，和易基性较好，题抗压强度糟较高。细唐骨料：采蝴用中砂，泥平均粒径至大于0.5党mm，含泥量荡不大于3%。这样拌据制的混攀凝土可杏相应减甚少水泥扇用量，吸使水泥币水化热睛减少，悲降低混勺凝土温反升，并独可减少用混凝土怠收缩。三、外遣加剂：采用每耽立方米浙混凝土2kg，掺入减驳水剂可降受低水化热石峰值，对备混凝土收菊缩有补偿情功能，可紫提高混凝络土的抗裂殿性。在混凝土功中掺入超来缓凝型减稠水剂，将戒混凝土初寺凝时间延制缓至24小时，终龟凝时间延梅缓至40小时，锅彻底削宫平水化弱热峰值导。这些必需会通过试验捉验证支撑碧。四、温多差控制但方案通过大糖量的工榜程实践殿证明：砼的温剩升和温筋差与表氧面系数止有关，触单面散平热的结谦构断面榴最小厚腥度在75c峰m以上，双辉面散热的旦结构断面平最小厚度龟在100c妨m以上，水混化热行引份起的砼内梅外最大温签差预计可犬能超过25℃，应按大辆体积砼施溉工。例：某筏兼板基础为进保证浇筑狸后的混凝受土表面和忙内部温度县，将温差看控制在不谁宜超过25度，表面幼温度的控宵制采取保脚温层保温密，内部采仪用DN57智*2.5钢管通水吩降温，该同管网布置赴在筏板基皮础中层钢略筋上，采纠用电弧焊凡接连接，片所用管件尿需200米管和26个弯头拍，详见决布置图稀。六合古棠诸桥锚墩也落采用混凝泻土内部埋若水管冷却量。覆盖保裙温用的控更多。五、混澡凝土浇上筑方案混凝土浇束筑可根据脉面积大小滚和混凝土堡供应能力啄采取全面助分层、分罚段分层或旅斜面分层于连续浇筑绘，分层厚诸度300~尸500m悲m且不大合于震动鬼棒长1.25倍。分添段分层茅多采取仔踏步式酒分层推品进，一储般踏步闸宽为1.5~杀2.5m。斜面怕分层浇话灌每层喜厚30~盆35c雾m，坡度一涉般取1：6~1：7。⑴、大体伍积砼浇筑胖时，必须预密切注意重保护好温乎度监控点交，做好醒膏目标志，佛同时进行恩监测，专彼人检测表勾面温度及替结构中心夏温度，测袍温过程中礼如发现温辆差大于25℃时，要磨采取有隶效措施科，如加脂厚覆盖样保温等闻。⑵、大体事积砼浇筑执时，易使缩慧钢筋产生睛位移，因茄此浇筑砼明过程中应本随时复核党钢筋的位排置，并采限取措施，梁以保证位专置正确。⑶、砼蛙养护强病度达到1.3M瓜pa后，才允至许下一工练序施工，盖并应在砼孟表面覆盖途麻袋等防室止施工损摸伤。⑷、为臣了减少带收缩裂说缝，待借砼表面店无水渍屯时，宜趁用电动冈收光机雕进行第喂二次研核压抹光蜓。大体积混览凝土施工造，由于采嘴用大流动旦性混凝土蜡分层浇筑柿，上下层害施工的间发隔时间较肺长(一般为1.5~夸3h)，经过播振捣后陡上涌的横泌水和奇浮浆易史顺混凝违土坡面幼流到坑脊底。当帮采用泵程送混凝附土施工贤时，泌写水现象嚼尤为严勤重，解谦决的办雄法是在液混凝土爽垫层施冷工时，索预先在蚁横向上升做出2cm的坡度；狠在结构四叉周侧模的贼底部开设葬排水孔，朵使泌水从郊孔中自然膛流出；少神量来不及球排除的泌脉水，随着忧混凝土浇捉筑向前推疗进被赶至晌基坑顶端负，由顶端现模板下部哨的预留孔炸排至坑外寇。六、混娱凝土的尽泌水处诞理当混凝土忽大坡面的诵坡脚接近段顶端模板闲时，应改散变混凝土巨的浇筑方携向，即从疤顶端往回挤浇筑，与丽原斜坡相烂交成一个息集水坑，叨另外有意浊识地加强论两侧模板尘外的混凝疗土浇筑强诞度，这样鸦集水坑逐超步在中间讯缩小成小鹿水潭，然减后用软管绪泵及时将匙泌水排除泳。混凝土强初凝前宁一次抹坦压混凝土终绳凝前1~2拖h多次抹坊压混凝土傍表面收响缩裂缝昏处理1）蓄热法药养护混凝姑土：盛夏振，混凝土腐终凝后立校即覆盖塑别料膜和保犬温层。保密温层厚度篮及保温层想外是否再必加一层塑哗料膜，通誉过计算决悲定。2）当设计估无特殊要秃求时，混椅凝土硬化绵期的实测裂温度应符绩合下列规熟定：①混必凝土内叹部温差(中心与表扯面下100或50m孕m处)不大于20℃；②混凝皇土表面温蛛度(表面以下100或50m暂m)与混凝运土表面践外50mm处的温度钓差不大于25℃；对补偿车收缩混凝逝土，允许杨介于30~3尽5℃之间；③混凝灰土降温速坦度不大于1.5牧℃/d；④撤生除保温鬼层时混坛凝土表滋面与大岁气温差棉不大于20℃。3）混凝改土的养竞护期限琴：除满恶足上条堆规定外圈，混凝孕土的养贸护时间帖自混凝稠土浇筑钉开始计饶算，使豆用普通施硅酸盐普水泥不妹少于14d，使用其骨他水泥不思少于21d，炎热众天气适都当延长学。4）养护暗期内(含撤除保咏温层后)混凝土滑表面应遍始终保禁持温热匪潮湿状仔态(塑料膜内郊应有凝结仆水)。七、混听凝土的耕养护与雁温控混凝土渴养护边施工名边铺养延护袋1）使婆用普通玻惹璃温度计细测温：测脏温管端应临用软木塞魂封堵，只辫允许在放键置或取出崖温度计时爪打开。温灶度计应系现线绳垂吊嗽到管底，屈停留不少林于3min后取出迅鹅速查看温鼻度。2）使画用建筑电爽子测温仪墨测温：附裂着于钢筋济上的半导辩体传感器铜应与钢筋勿隔离，保愿护测温探题头的插头赔不受污染霉，不受水樱浸，插入脉测温仪前欠应擦拭干活净，保持不干燥以防亿短路。也真可事先埋哥管，管内梢插入可周南转使用的传感器僵测温。八、测潜温测温点恼采用测仆温导线悟直接埋衫入底板系基础内杀，钢筋姐隐蔽验搅收后，子将测温食导线固浆定在插尼入底板廊的钢筋押上（注抛意：为针保证测给温的准那确性，倾测温导讲线的钢公筋应在掠感应探伪头附近