大体积混凝土施工技术研究系统设计毕业论文设计40论文41.docx

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大体积混凝土施工技术研究系统设计毕业论文设计40论文41

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成人高等学历教育毕业设计（论文）

大体积混凝土施工技术研究系统设计

学生姓名：

学号：

2

指导教师：

年级专业：

土木工程

XX大学继续教育学院

二O一二年十一月

GraduationDesign（Thesis）ofadultofChongqingUniversity

DesignofLargevolumeconcreteconstructiontechnologyresearchsystemdesignSystem

Undergraduate:

Wang,ming.peng

StudentNumber:

201105071

Supervisor:

Major:

CivilEngineering

CollegeofContinuingEducationofChonqingUniversity

November2011

摘要

随着世界发展领域的发展，大体积混凝土工程规模越来越大，基础结构形式日趋复杂，技术水平越来越复杂，高层建筑箱型基础或筏板基础都是具有较大的钢筋混凝土底板，还经常会出现较大的深梁等。

因此，大体积混凝土在现代建筑中有着广泛的应用。

混凝土定义为混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m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。

由于大体积混凝土截面面积大、水泥用量大、混凝土浇筑时间过长，内外温差大，温度易受缩而产生裂缝，施工难度较大。

因此，本文首先是对温度产生的裂缝进行分析，然后对大体积混凝土二次振捣，接着分析了养护方法及效果分析，后浇带的留置与处理和混凝土的温度监测，研究了细石混凝土填补，最后对施工质量通病进行了分析。

本文虽然文字简短，对初学者关于大体积混凝土都有个深远的了解，因此本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用。

关键词：

大体积混凝土、裂缝、预防、控制

ABSTRACT

Alongwiththeworlddevelopmentinthefieldofdevelopment,largevolumeconcreteprojectscaleismoreandmorebig,infrastructureformarecomplexwitheachpassingday,technicallevelismoreandmorecomplex,tallbuildingboxfoundationandraftfoundationarelargereinforcedconcretefloor,theyoftenmodernconstruction1moflargevolumeofconcrete,orexpectedforconcretecementitiousmaterialcausedbytemperaturevariationandshrinkagecracksofconcreteandlead.Becauseofthelargevolumeconcretecrosssectionarea,largeconsumptionofcement,concretepouringtimeistoolong,thetemperaturedifferencebetweeninsideandoutside,easytemperaturecontractioncrack,difficultiesinconstruction.Therefore,thispaperistoanalyzethetemperaturecracksoflargevolumeconcrete,andthenthetwovibrator,thenanalyzedthemaintenancemethodandeffectanalysisofafter-pouringzone,withprocessingandconcretetemperaturemonitoring,studythefinestoneconcretefilled,finallythecommonconstructionqualityproblemsareanalyzed.Inthispaper,althoughthecharacterisbrief,forbeginnersofbigvolumeconcrete.

Keywords：

Largevolumeconcrete,Crack,Prevention,Control

中文摘要I

英文摘要II

1绪论1

1.1大体积混凝土1

1.1.1大体积混凝土定义1

1.1.2大体积混凝土的特点2

2大体积混凝土裂缝产生与防治3

2.1大体积混凝土裂缝产生的原因3

2.1.l水泥水化热3

2.1.2外界气温变化4

2.1.3混凝土的收缩4

2.2大体积混凝土裂缝的防治措施5

3大体积混凝土二次振捣6

3.11二次振捣的优点6

3.12二次振捣的时间和方法6

4大体积混凝土养护7

…4.11大体积混凝土养护要求7

4.12大体积混凝土养护措施7

5.后浇带的设置处理8

6.混凝土温度监测9

6..1混凝土温度监测管理9

6..2混凝土温度监测方法9

6..3混凝土温度监测的控制措施9

7.细石混凝土填补10

8.大体积混凝土质量通病及处理措施10

8.1大体积混凝土施工中的质量通病10

8.2针对质量通病的控制措施11

9.结论12

参考文献13

1绪论

1.1大体积混凝土的定义

什么是大体积混凝土，目前国内尚无统一的定义。

只有《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000中认为“混凝土结构物中实体最小尺寸大于或等于lm的部位所用的混凝土简称大体积混凝土”，这种提法不够科学准确，因为很多独立基础的最小尺寸大于lm，却不是大体积，也有很多结构最小尺寸小于lm，但体积较大，水化热引起的变形也较大，应列入大体积混凝土之列。

美国混凝土学会认为，大体积混凝土是“现场浇筑的混凝土，尽寸大到需要采取措施降低水化热和水化热引起的体积变化。

以最大限度地减少混凝土的开裂。

”美国混凝土学会还认为应考虑水化热引起体积变化与开裂问题。

日本建筑学会标准（JASS-5）规定:

“结构断面最小厚度在80cm以上,同时水化热引起的混凝土内部最高温度与环境温度之差预计超过25℃的混凝土,称为大体积混凝土。

国际预应力混凝土协会《海工混凝土设计与施工建议》规定“凡是混凝土一次浇筑最小尺寸大于0.6m，特别是水泥用量大于400kg1m3时，应考虑采用水化

放热慢的水泥或采取其他降温散热措施”。

国外对大体积砼的定义，即考虑了混凝土结构的几何尺寸，同时也考虑了水泥水化热引起体积变化与裂缝问题。

参照国外的标准，结合实际的工作经验，笔者认为，大体积混凝土的定义为:

现场浇筑混凝土结构的几何尺寸较大，且必须采取技术措施以避免水泥水化热及体积变化引起的裂缝，这类结构称为大体积混凝土。

而我认为所谓大体积混凝土,是指其结构尺寸已经大到必须采取相应的技术措施,妥善处理温度差值、合理解决温度应力、避免水泥水化热及体积变化引起裂缝的结构，需按裂缝开展进行处理及控制的混凝土

1.2大体积混凝土的特点

80年代以来随着我国基础设施的大规模建设，大体积混凝土得到了广泛应用，大体积混凝土主要由于建筑大体积混凝土由于工程规模的大小、结构形式、混凝土特点、配筋构造及受荷情况都与水利水电类建筑物差异很大。

建筑工程大体积混凝土相比于一般混凝土块体较薄，一般实体最小尺寸大于或等于1m。

它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快，混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，很容易影响结构安全和正常使用。

连续性整体浇筑要求较高；结构构筑物多属于地下、半地下或室内，受外界条件变化影响较小。

此外，在混凝土温度及温度应力的计算方法和采取的措施上，两者也有很多差异。

大体积混凝土还具有结构厚大、浇筑量大，工程条件复杂，且多为现浇超静定结构混凝土，混凝土设计强度较高，单方水泥用量较多，水化热引起的混凝土内部温度较一般混凝土要大的多；结构断面内配筋较多，但要求抗渗性能较高施工技术和质量要求高等特点。

因此，除了必须具有足够的强度、刚度、稳定性以外，还应满足结构物的整体性和耐久性要求。

尤其是大体积混凝土裂缝是指大体量混凝土水泥水化热所产生的温度、收缩变形导致的裂缝，而必须予以控制这种裂缝现浇混凝土结构。

大体积混凝土浇筑需采用一次整体浇注混凝土的方法和“综合温控”施工技术，有利于提高结构的整体性、抗渗性、同时提高了结构的抗震能力。

大体积混凝土的施工工艺复杂，只有减少了施工工序之间的交叉，取消了各种施工缝的处理工作，简化了施工程序，才能加快了施工进度。

80年代以来，在全国一些大城市相继建造了一批高层建筑和高耸构筑物。

这些建筑物的基础，都采用了大体积混凝土，通过这些工程的实践，促进了大体积混凝土施工技术的发展。

对大体积混凝土工程的研究，取得不少成就，主要是：

（1）在设计上，为改善大体积混凝土的内外约束条件以及结构薄弱环节的补强，提出了行之有效的措施。

（2）在施工技术上，从选料，配合比设计、施工方法，施工季节的选定和测温养护等，采取一些综合性的措施，有效地克服了大体积混凝土的裂缝。

（3）在施工组织管理上，为了解决大体积混凝土一次浇筑量大的问题，在精心组织、协调指挥下采用了集中搅拌、罐车运输、泵送混凝土等技术。

……

……

2.大体积混凝土裂缝产生与防治

2.1大体积混凝土裂缝形成的原因

大体积混凝土裂缝是大体积施工中必须控制的一道重要工序，裂缝产生的原因可分为两类：

一是结构型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。

二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。

本文主要探讨材料型裂缝。

温度，作为一种变形作用，在混凝土结构中引起的裂缝有表面裂缝和贯穿裂缝两种。

这两种裂缝在不同程度上都属于有害裂缝。

由于高层建筑、高耸结构物和大型设备基础的出现，大体积混凝土也被广泛采用，大体积混凝土结构的温度裂缝日益成为建筑工程技术人员面临的技术难题。

大体积混凝土的质量问题是混凝土结构产生裂缝。

造成结构裂缝的原因是复杂的，综合性的。

目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。

温差可分为以下三种：

混凝土浇注初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝；另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生；当混凝土内部达到最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值就是内部温差；这三种温差都会产生温度裂缝。

在这三种温差中，较为主要是由水化热引起的内外温差，大体积混凝土从浇筑时起，到达设计强度止，即施工期间产生的结构裂缝主要是水泥水化热引起的温度变化造成的。

大体积混凝土产生温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。

矛盾的一方面是混凝土由于内外温差而产生的应力和应变，另一方面是外部约束和混凝土各质点间的约束，要阻止这种应变。

一旦温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。

这是导致混凝土产生裂缝的主要原因，现将产生裂缝的主要原因分述如下:

2.1.l水泥水化热

水泥水化过程中要放出一定的热量。

而大体积混凝土结构物一般断面较厚，水泥放出的热量聚集在结构物内部不易散发。

通过实测，水泥水化热引起的温升，在水利工程中一般为15～25"C，而在建筑工程中一般为20～30"C，甚至更高。

水泥水化热引起的绝热温升，是与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期（时间）按指数关系增长，一般在10～12天接近于最终绝热温升。

但由于结构物有一个自然散热条件，实际上混凝土内部的最高温度，多数发生在混凝土浇筑后的最初3～5天。

由于混凝土的导热性能差，浇筑初期混凝土的强度和弹性模量都很低，对水化热引起的急剧温升约束不大，相应的温度应力也较小。

随着混凝土龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以至产生很大的拉应力。

当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝。

2.1.2外界气温变化

大体积混凝土在施工阶段，外界气温的变化影响是显而易见的，因为外界气温愈高。

混凝土的浇筑温度也愈高；而外界温度下降，又增加混凝土的降温幅度，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土是极为不利的。

混凝土内部的温度是水化熟的绝热温度，浇注温度和结构物的散热降温等各种温度叠加，而温度应力则是由温差引起的温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。

同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般在60～65"C，并且有较大的连续时间（与结构尺寸和浇筑块体厚度有关）。

在这种情况下，研究合理的温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的过大温度应力，就显得更为重要。

2.1.3混凝土的收缩变形

收缩有很多种，包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。

这里主要介绍干燥收缩和塑性收缩。

在水泥活性大、混凝土温度较高，或在水灰比较低的条件下会加剧引起开裂。

因为这时混凝土的泌水明显减少，表面蒸发的水分不能及时得到补充，这时混凝土尚处于塑性状态，稍微受到一点拉力，混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝，出现裂缝以后，混凝土体内的水分蒸发进一步加大，于是裂缝进一步扩展。

混凝土中80％的水分要蒸发，约20％的水分是水泥硬化所必须的。

混凝土水化作用产生的体积变形，称为“自身体积变形”，该变形主要取决于胶凝材料的性质，对于普通水泥混凝土来说，大多数为收缩变形，少数为膨胀变形，一般在-50~+50xl0-6旷范围内。

如果以混凝土温度线膨胀系数为10x0-6℃计，当混凝土的自身体积变形从-0xl0-6击变至50xl0-6时，即相当于温度变化10℃引起的变形，这一数值是相当可观。

目前，补偿收缩混凝土的研究和发展逐渐认识到，如果有意识地控制和利用混凝土的自身体积膨胀，有可能大大改善某些混凝土的抗裂性。

但对于普通水泥混凝土，由于大部分属于收缩的自身体积变形，数量级较小，一般在计算中忽略不计.

如前指出，在混凝土中尚有80％的游离水分需要蒸发。

多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩（干缩），这种收缩变形不受约束条件的影响。

若有约束，即可引起混凝土的开裂，并随龄期的增长而发展。

混凝土的收缩机理比较复杂，其最大的原因，可能是内部孔隙水蒸发变化时引起的毛细管引力。

收缩在很大程度上是有可逆现象的。

如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积．干湿交替将引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。

此外，影响混凝土收缩的因素很多，主要是水泥品种和混合材、混凝土的配合成分，化学外加剂以及施工工艺，特别是养护条件等。

2.2大体积混凝土裂缝防治的措施

（1）合理选择混凝土的配合比，尽量选用水化热低和安定性好的水泥，并在满足设计强度要求的前提下，尽可能减少水泥用量，以减少水泥的水化热。

从实践经验看，水泥用量控制在450kgm3是可以防止裂缝出现的。

（2）控制石子、砂子的含泥量不超过1%和3%。

（3）根据施工季节的不同，可分别采用降温法和保温法施工。

夏季主要用降温法施工，即在搅拌混凝土时掺入冰水，一般温度可控制在5~10ºC，在浇筑混凝土后采用冰水养护降温，但要注意水温和混凝土温度之差不超过20ºC，或采用覆盖材料养护。

冬季可以采用保温法施工，利用保温模板和保温材料防止冷空气侵袭，以达到减小混凝土内外温差的目的。

（4）采用分层分段法浇筑混凝土。

分层振捣密实以使混凝土的水化热能尽快散失。

还可采用二次振捣的方法，增加混凝土的密实度，提高抗裂能力，使上下两层混凝土在初凝前结良好。

也可采用在下层混凝土面上预留沟槽，以加强上下层混凝土的连接。

（5）作好测温工作，控制混凝土的内部温度与表面温度，以及表面温度与环境温度之差不超过25ºC。

（6）在混凝土中掺加少量磨细的粉煤灰和减水剂，以减少水泥用量。

也可掺加缓凝剂，推迟水化热的峰值期。

（7）掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力。

（8）改善约束条件。

根据工程特点，可以采取某些措施，降低外约束力。

例如在大体积混凝土下设置滑动的垫层，通常作法是在垫层混凝土上，先铺一层低强度水泥砂浆，以降低新旧混凝土之间的约束力。

为了防止护坡桩对混凝土的约束力，还可在大体积混凝土四周与护坡桩之间砌筑隔离墙，既作为模板，又减小了大体积混凝土的外约束力。

（9）设置后浇缝。

当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外约束力和温度应力，同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度。

（10）当分层浇筑时，为了保证每个浇筑层上下均有温度筋，可建议设计者将温度筋作适当调整。

温度筋宜细密，一般用Ø8钢筋，间距15㎝，双向布筋，这样可以增强抵抗温度应力的能力。

上层钢筋的绑扎，应力争在浇筑下层混凝土后进行，这样便于混凝土的保温覆盖和保持钢筋的整洁。

对于一次绑扎成形的钢筋网架，混凝土下料高度过大时，应采用溜槽或串筒下料，防止混凝土离析。

（11）混凝土中掺加一定数量的毛石。

这样可以减少水泥用量，同时毛石还可吸收混凝土中一定的水化热，这是防止大体积混凝土产生裂缝的良好措施。

3.大体积混凝土二次振捣

3.1二次振捣的优点

现场试验证明，对浇筑后未初凝的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋之间的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小混凝土内部微裂，增加混凝土的密实度，使混凝土的抗压强度提高10％～20％，从而可提高混凝土的抗裂性。

3.2二次振捣的时间及方法

高频振动棒要垂直插入，快插慢拔，插点交错均匀布置，在振动上一层混凝土时，要在下层混凝土初凝前进行，且应插入下一层50mm，以消除两层间的接缝，震动器在每一插点的振动延续时间，以混凝土上表面水平并出现水泥浆及不再出现气泡、不再明显沉落为度，混凝土不易振实，振捣时间过长，会引起离析。

在混凝土浇筑45min后进行二次振捣。

4.大体积混凝土养护

4.1大体积混凝土的养护要求

防止水泥水化热引起结构物开裂，在温控工艺上一般有两大类。

第一类是降温法，即在混凝土浇筑成型后，通过循环冷却水进行降温，以减少混凝土内外温差；第二类保温法（又称蓄热法），即在混凝土浇筑成型后，通过保温材料、碘钨灯或定时喷浇水等方法，提高砼表面及四周散热面的温度。

降温法由于它的实用性和灵活性，以及能控制整个结构物内部的温度，所以在国内外水利工程中得到广泛应用。

但其耗钢量大，造价高，在建筑工程中很少用。

建筑工程中常采用保温法。

这种方法施工方便，价格低廉。

保温法所用的保温材料种类较多。

养护过程中需注意以下几点:

1.在大体积混凝土保温养护过程中，应对混凝土浇筑块体的里外温差和降温速度进行监测，现场实测是控制大体积混凝土施工中是一重要环节：

根据现场实测结果可随时掌握与温控施工控制数据有关的数据（里外温差、最高温升及降温速度等），可根据这些实测结果调整保温养护措施以满足温控指标的要求。

2.保温养护的时间，应根据温度应力（包括混凝土收缩产生的应力）加以控制确定，如何时开始覆盖保温材料对保温最有利呢?

目前施工单位大都在混凝土表层终凝后就开始覆盖保温层，这无疑偏早，合理的保温时间应从混凝土降温时开始，这是因为：

1）混凝土在升温阶段基本上处于受压状态（表面拉应力非常小），混凝土出现裂缝的机会非常小；2）如果在升温阶段开始保温，这实际上是进行混凝土蓄热，势必提高了混凝土的最高温升，根据多年经验，混凝土保温开始至少在混凝土浇筑3d以后进行；3）大体积混凝土的养护期不得少于28天，保温层覆盖层的拆除应分层逐步进行。

3.保温养护过程中，应保持混凝土表面湿润。

保湿可以提高混凝土的表面抗裂能力。

有资料表明，潮湿养护时，混凝土极限拉伸值比干燥养护时要大20％—50％。

4.具有保温性能良好的材料可以用于混凝土的保温养护中。

在大体积混凝土施工中可因地制宜地采用保温性能好，又便宜的材料作为大体积混凝土的保温养护，如塑料薄膜、草袋等。

5.在大体积混凝土养护过程中，不得采用强制、不均匀的降温措施。

否则，易使大体积混凝土产生裂缝。

6.在大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧裂干燥等措施。

当采用木模板，而且木模板又作为保温养护措施的一部份时，木模板的拆除时间应根据保温养护的要求确定。

4.2.2大体积混凝土的养护措施

1.蓄水养护。

混凝土终凝后，在其表面蓄存一定深度的水，采取蓄水养护是一种较好的方法。

我国许多工程曾经采用，并取得良好的效果。

水的导热系数为0．58w（m•K），具有一定的隔热保温作用。

这样可以延缓混凝土内部水化热的降温速率，缩小混凝土中心和表面的温度差值，从而可防止混凝土的裂缝开展。

2.表面保温层养护。

在混凝土的表面铺设各种保温材料，可以有效地防止混凝土表面的热量散失，降低新浇筑混凝土的表面与内部之间的温差，延缓混凝土的降温速率。

3.尽快回填土。

在大体积混凝土结构拆模后，宜尽快回填土，用土体保温避免气温骤变时产生有害影响，亦可延缓降温速率，避免产生裂缝。

我国有的大体积混凝土结构工程就因为拆模后未回填土而长期暴露在外，结果引起裂缝。

5.后浇带的留置与处理

5.1后浇带的留置优点

大体积混凝土施工中，合理分缝分块，不仅可以减轻约束作用，缩小约束范围；同时也可利用浇筑块的层面进行散热，降低混凝土内部的温度。

另外，尚可满足绑扎钢筋、预埋螺栓等工序的操作需要，但接缝的处理必须满足防止渗漏水的要求。

5.2后浇带的留置要求与处理方法

后浇带的设置和处理如设计无规定时，其间距一般为20m～30m，缝宽1m，可在后浇带形成40d后封闭，冬期可适当延长。

封闭前，应仔细凿毛，并将钢筋按设计要求连接好，再用补偿收缩混凝土（亦可在普通混凝土中掺入膨胀剂）将缝灌注密实。

后浇带施工缝处宜用钢筋网或木模板作堵头侧模，对地下室较厚的底板、大梁等属于大体积混凝土的后浇带，两侧堵头板应按钢筋间距上下设置专用模板及支撑，以防止混凝土漏浆而造成后浇带底部剥离不开。

（特别要注意基础下反梁必须及时清除漏浆，初凝后及时排除支撑和堵头模板），对有防水抗渗要求的还应

设置止水带或其它止水材料，以防后浇带处渗水。

6大体积混凝土的温度监测

6.1大体积混凝土的温度监测管理

混凝土温度的监测主要是指混凝土的出罐温度、入模温度、混凝土内部温度的监测，为检查混凝土块体温度是否满足温控标准，温控措施是否有效，就必须进行温度临测与管理，并做详细记录，实行情报信息化施工。

温度监测就是在混凝土中埋入一定量的测温仪器，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。

6.2大体积混凝土的温度监测方法

混凝土在浇筑过程中每隔4小时测量一次原材料温度，每隔2小时测量一次出罐温度和入模温度，控制其入模温度不超过16℃