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

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

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：主要由温度变形、收缩变形导致内约束引起的表面裂缝外约束引起的深层裂缝砼浇筑初期，其内部与表面温差过大砼浇筑后期，砼降温、干缩变形引起的混凝土内部收缩受到外部约束(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。通过三细致三的分三析研三究，三在降三低超三长隧三道混三凝土三干缩三变形三方面三，应三用具三有高三减水三率的三聚羧三酸类三外加三剂。三应用三聚羧三酸减三水剂三降低三单位三用水三量和三水胶三比，三从而三减少三干缩三值。三从浇三筑效三果看三，墙三体仍三有开三裂。还有三一块三底板三，混三凝土三浇完三后产三生冒三气通三道，三最后三拆除三。我认三为，三施工三企业三不是三科研三企业三，不三成熟三的技三术不三要在三工程三中应三用。在高三坝建三设中三，为三解决三碾压三混凝三土拱三坝施三工期三温度三应力三及防三裂措三施。三采用三诱导三缝，增加三了防三裂可三靠性三。采用三低热三水泥三、低三水泥三用量三、限三制浇三筑厚三度和三短间三歇期三、人三工冷三却混三凝土三、预三埋冷三却水三管，三保护三混凝三土暴三露面三，仍三是有三效温三控和三防裂三措施三。为三防止三表面三温度三骤降三，采三用外三贴聚三乙烯三苯板三等保三温板三或喷三涂泡三沫保三温材三料，三采用三自动三上升三帐篷三制造三人工三气候三防裂三。我国三已建三成各三类碾三压混三凝土三坝近10三0座。三碾压三混凝三土重三力坝三达到20三0m级高三度的三有广三西龙三滩（21三6.三5m，碾三压混三凝土三量50三0万m3）、三贵州三光照三（20三0.三5m）。三碾压三混凝三土拱三坝最三高为三沙牌三（13三2m，碾三压混三凝土三量50万m3）。三厚高三比最三小为三甘肃三高80三m的龙三首碾三压混三凝土三双曲三拱坝三（厚三高比0.三17）。三三峡三工程三三期三碾压三混凝三土围三堰高12三1m，混三凝土三量12三1万㎡三，仓三面积1.三9万㎡三，月三最大三浇筑三强度47三.6万㎡三，一三个枯三水期三建成三。（1）高三掺粉三煤灰三，掺三用外三加剂三，少三用水三泥，三以减三少水三化热三，缩三小温三差，三有利三于防三裂。三我国三胶凝三材料三用量三一个三般为14三0～16三0k三g/三m3,其中三粉煤三在90～10三0k三g/三m3。百三色水三泥用三量仅50三kg三/三m3。（2）减三少常三态混三凝土三用量三。措三施有三取消三垫层三常态三混凝三土（三大朝三山）三，迎三水面三、廊三道等三孔洞三采用三坍落三度4+cm的变三态混三凝土三（每三㎡碾三压混三凝土三面浇三水泥三浆5～10三kg（合50～60三l/三m3）,用插三入式三振捣三器振三密。（3）增三设诱三导缝三。当三坝宽三大于25三m时，三宜在三坝段三中部三迎水三面3m范围三内增三设1条有三止水三系统三的诱三导缝三。迎三水面三高保三温板三，有三利于三防止三劈头三裂缝三。（4）外三加剂三采用三复合三型缓三凝减三水剂三或高三效减三水剂三，使三混凝三土缓三凝时三间延三长到14三h以上三。高三温缓三凝剂三在35℃以三上高三气温三，缓三凝时三间延三长到4～6h以上三。通三过加三大引三气剂三掺量三克服三粉煤三灰吸三附作三用，三可达F3三00高抗三冻融三要求三。（5）适三当提三高粒三径小三于0.三15三mm的石三粉含三量至18三%～20三%，具三有较三好抗三分离三性能三，有三利于三碾压三混凝三土层三间结三合。261、控三制混三凝土三出机三温度三和浇三筑温三度2、预三埋水三管，三降低三最高三温升施工三方面3、改三进混三凝土三搅拌三和振三捣工三艺可采三取加三冰拌三和，三砂石三料遮三阳覆三盖，三泵送三管道三用草三袋包三裹洒三水降三温等三技术三措施三。4、合三理选三择混三凝土三浇筑三方案冷却三水管三大多三采用三直径三为2三5mm的薄三壁钢三管，三按照三中心三距1三.5三~3三.0m交错三排列三,水三管上三下间三距一三般也三为1三.5三~3三.0m，并通三过立三管相三连接三。采用三二次三投料三和二三次振三捣的三新工三艺，三提高三混凝三土的三强度三。可采三用分层三连续三浇筑或分段三分层三踏步三式推进三的浇三筑方三法。一般三情况三下，三应尽三量采三用分三层连三续浇三筑。三对于三工程三量较三大，三浇筑三面积三也大三，一三次连三续浇三筑层三厚度三不大三，且三浇筑三能力三不足三时的三混凝三土工三程，三宜采三用分三段分三层踏三步式三推进三的浇三筑方三法。合理三选择三混凝三土浇三筑方三案整体三分层连续三浇筑（全三面分三层）斜面三分层阶梯三状分三层推移三式连三续浇筑4、做三好混三凝土的泌三水处三理5、混三凝土三的表面三处理施工三方面6、加三强混三凝土的养三护应采三取在三侧模三留设三孔洞三等措三施将三浇筑三混凝三土过三程中三形成三的泌三水排三出坑三外。7、温三度监三测先用三长刮三尺刮三平，三在初三凝前三用铁三滚筒三碾压三数遍三，再三用木三抹子三打磨三压实三，以三闭合三收水三裂缝三。应对三混凝三土的三内表三温度三、顶三面及三底面三温度三，室三外温三度进三行监三测，三根据三监测三结果三对养三护措三施作三出相三应的三调整三，确三保温三控指三标的三要求三。可采三用在三每个三测温三点上三埋设三测温三片，三常用三的有三铜热三电阻三或铜三-康三铜热三电偶三测温三。或三采用三埋设三钢管三的简三易测三温方三法。可采三用薄三膜加三草袋三或蓄三水的三养护三方法三。及早三回填三是最三好的三养护三方法三。大体三积混三凝土三裂缝三主要三产生三于两三个阶三段：三一是三混凝三土浇三捣后三的温三升阶三段,因混三凝土三内部三与表三面温三差过三大,致使三表面三产生三较大三拉应三力,使混三凝土三表面三开裂三；二三是在三混凝三土降三温阶三段，三因混三凝土三内部三降温三速率三过快三，使三混凝三土内三部产三生较三大拉三应力三，从三而在三混凝三土内三部产三生贯三穿性三裂缝三。施工三段的三划分三及浇三筑顺三序不三合理三，组三织安三排不三周密三，模三板使三用不三当，三钢筋三锈蚀三严重三或运三输过三程严三重变三形，三以及三混凝三土浇三筑过三程中三配合三比、三水灰三比过三大、三养护三不当三等等三，都三可能三引起三大体三积混三凝土三结构三的变三形裂三缝。施工三企业三应从三下列三几项三作手三：一、商品三混凝三土厂三家选三择。由于三混凝三土使三用都三有不三同程三度质量要求三，此三时要三求混三凝土三颜色三统一三，外三表及质量三稳定三，必三需对三商品三混凝三土厂三家进三行选三择，三与业三主、三监理三一起三，选三择满三意厂三家。1、企三业规三模及三生产三能力三，要三于工三程相三适应三。2、产三品性三能，三要求三产品三稳定三、原三材料三符合三要求三，原三材料三仓储三能力三好满三足工三程需三要。3、管三理严三格、三抽样三检查三记录三、抽三查留三样记三录、三等完三整。二、三原材三料选三择采用三低热三水泥三、低三水泥三用量三。粗三骨料三粒径三宜选三用5-三25三mm，并三且连三续级三配，三含泥三量不三大于1%。选三用粒三径较三大、三级配三良好三的石三子配三制的三混凝三土，三和易三性较三好，三抗压三强度三较高三。细三骨料三：采三用中三砂，三平均三粒径三大于0.三5m三m，含三泥量三不大三于3%。这样三拌制三的混三凝土三可相三应减三少水三泥用三量，三使水三泥水三化热三减少三，降三低混三凝土三温升三，并三可减三少混三凝土三收缩三。三、三外加三剂：采用三每立三方米三混凝三土2k三g，掺三入减三水剂三可降三低水三化热三峰值三，对三混凝三土收三缩有三补偿三功能三，可三提高三混凝三土的三抗裂三性。在混三凝土三中掺三入超三缓凝三型减三水剂三，将三混凝三土初三凝时三间延三缓至24小时三，终三凝时三间延三缓至40小时三，彻三底削三平水三化热三峰值三。这些三必需三通过三试验三验证三支撑三。四、三温差三控制三方案通过三大量三的工三程实三践证三明：砼的三温升三和温三差与三表面三系数三有关三，单三面散三热的三结构三断面三最小三厚度三在75三cm以上三，双三面散三热的三结构三断面三最小三厚度三在10三0c三m以上三，水三化热三行引三起的三砼内三外最三大温三差预三计可三能超三过25三℃，应三按大三体积三砼施三工。例：三某筏三板基三础为三保证三浇筑三后的三混凝三土表三面和三内部三温度三，将三温差三控制三在不三宜超三过25度，三表面三温度三的控三制采三取保三温层三保温三，内三部采三用DN三57三*2三.5钢管三通水三降温三，该三管网三布置三在筏三板基三础中三层钢三筋上三，采三用电三弧焊三接连三接，三所用三管件三需20三0米管三和26个弯三头，三详见三布置三图。六合三古棠三桥锚三墩也三采用三混凝三土内三部埋三水管三冷却三。覆盖三保温三用的三更多三。五、三混凝三土浇三筑方三案混凝三土浇三筑可三根据三面积三大小三和混三凝土三供应三能力三采取三全面三分层三、分三段分三层或三斜面三分层三连续三浇筑三，分三层厚三度30三0~三50三0m三m且不三大于三震动三棒长1.三25倍。三分段三分层三多采三取踏三步式三分层三推进三，一三般踏三步宽三为1.三5~三2.三5m。斜三面分三层浇三灌每三层厚30三~3三5c三m，坡三度一三般取1：6三~1：7。⑴、三大体三积砼三浇筑三时，三必须三密切三注意三保护三好温三度监三控点三，做三好醒三目标三志，三同时三进行三监测三，专三人检三测表三面温三度及三结构三中心三温度三，测三温过三程中三如发三现温三差大三于25三℃时，三要采三取有三效措三施，三如加三厚覆三盖保三温等三。⑵、三大体三积砼三浇筑三时，三易使三钢筋三产生三位移三，因三此浇三筑砼三过程三中应三随时三复核三钢筋三的位三置，三并采三取措三施，三以保三证位三置正三确。⑶、三砼养三护强三度达三到1.三3M三pa后，三才允三许下三一工三序施三工，三并应三在砼三表面三覆盖三麻袋三等防三止施三工损三伤。⑷、三为了三减少三收缩三裂缝三，待三砼表三面无三水渍三时，三宜用三电动三收光三机进三行第三二次三研压三抹光三。大体三积混三凝土三施工三，由三于采三用大三流动三性混三凝土三分层三浇筑三，上三下层三施工三的间三隔时三间较三长(一般三为1.三5~三3h三)，经三过振三捣后三上涌三的泌三水和三浮浆三易顺三混凝三土坡三面流三到坑三底。三当采三用泵三送混三凝土三施工三时，三泌水三现象三尤为三严重三，解三决的三办法三是在三混凝三土垫三层施三工时三，预三先在三横向三上做三出2c三m的坡三度；三在结三构四三周侧三模的三底部三开设三排水三孔，三使泌三水从三孔中三自然三流出三；少三量来三不及三排除三的泌三水，三随着三混凝三土浇三筑向三前推三进被三赶至三基坑三顶端三，由三顶端三模板三下部三的预三留孔三排至三坑外三。六、三混凝三土的三泌水三处理当混三凝土三大坡三面的三坡脚三接近三顶端三模板三时，三应改三变混三凝土三的浇三筑方三向，三即从三顶端三往回三浇筑三，与三原斜三坡相三交成三一个三集水三坑，三另外三有意三识地三加强三两侧三模板三外的三混凝三土浇三筑强三度，三这样三集水三坑逐三步在三中间三缩小三成小三水潭三，然三后用三软管三泵及三时将三泌水三排除三。混凝三土初三凝前三一次三抹压混凝三土终三凝前1~三2h多次三抹压混凝三土表三面收三缩裂三缝处三理1）蓄三热法三养护三混凝三土：三盛夏三，混三凝土三终凝三后立三即覆三盖塑三料膜三和保三温层三。保三温层三厚度三及保三温层三外是三否再三加一三层塑三料膜三，通三过计三算决三定。2）当三设计三无特三殊要三求时三，混三凝土三硬化三期的三实测三温度三应符三合下三列规三定：①三混凝三土内三部温三差(中心三与表三面下10三0或50三mm处)不大三于20三℃；②三混凝三土表三面温三度(表面三以下10三0或50三mm三)与混三凝土三表面三外50三mm处的三温度三差不三大于25三℃；对三补偿三收缩三混凝三土，三允许三介于30三~3三5℃之间三；③三混凝三土降三温速三度不三大于1.三5℃三/d；④三撤除三保温三层时三混凝三土表三面与三大气三温差三不大三于20三℃。3）混三凝土三的养三护期三限：三除满三足上三条规三定外三，混三凝土三的养三护时三间自三混凝三土浇三筑开三始计三算，三使用三普通三硅酸三盐水三泥不三少于14三d，使三用其三他水三泥不三少于21三d，炎三热天三气适三当延三长。4）养三护期三内(含撤三除保三温层三后)混凝三土表三面应三始终三保持三温热三潮湿三状态(塑料三膜内三应有三凝结三水)。七、三混凝三土的三养护三与温三控混凝三土养三护边施三工边三铺养三护袋1）三使三用普三通玻三璃温三度计三测温三：测三温管三端应三用软三木塞三封堵三，只三允许三在放三置或三取出三温度三计时三打开三。温三度计三应系三线绳三垂吊三到管三底，三停留三不少三于3m三in后取三出迅三速查三看温三度。2）三使三用建三筑电三子测三温仪三测温三：附三着于三钢筋三上的三半导三体传三感器三应与三钢筋三隔离三，保三护测三温探三头的三插头三不受三污染三，不三受水三浸，三插入三测温三仪前三应擦三拭干三净，三保持三干燥三以防三短路三。也三可事三先埋三管，三管内三插入三可周三转使三用的传感三器测三温。八、三测温测温三点采三用测三温导三线直三接埋三入底三板基三础内三，钢三筋隐三蔽验三收后三，将三测温三导线三固定三在插三入底三板的三钢筋三上（三注意三：为三保证三测温三的准三确性三，测三温导三线的三钢筋三应在三感应三探头三附近三用胶三布缠三绕使三之彻三底与