大体积混凝土施工方案.docx

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大体积混凝土施工方案

混凝土施工作业指导书

金坛建工集团有限公司

编制：

年月日

审核：

年月日

批准：

年月日

一、工程概况

二、施工准备工作

三、大体积混凝土温度和温度应力

四、大体积混凝土施工

五、主要管理措施

六、大体积混凝土施工中的裂缝防治

七、底板混凝土抗裂安全度计算

八、质量标准和保证措施

九、环境保护措施

大体积混凝土施工方案

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，才能保证基础底板大体积混凝土顺利施工。

一、工程概况:

中广核密山临河风电场位于黑龙江省密山市蜂蜜山林场境内，拟安装24台单机容量2000kW的风电机组及1台1800kW的风电机组，装机容量49.8MW。

风电场距密山市公路距离约20km，场区地面高程125m～600m。

本项目风电机组基础为圆台大体积现浇钢筋混凝土基础，圆直径为18.8m、18.4m，基础埋深3.2m，基础环直径为4.814米，基础环高度为2.3米、嵌入基础内1.75米，属于大体积砼施工范畴。

二、施工准备工作:

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，才能保证基础底板大体积混凝土顺利施工。

1、     材料选择

本工程采用商品混凝土浇筑。

对主要材料要求如下：

（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，便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，因此确定采用水化热比较低的水泥，标号为425#，通过掺加合适的外加剂可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗渗能力。

（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。

（3）细骨料：

采用中砂，平均粒径大于0.5mm，含泥量不大于5%。

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。

（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，采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时，其粉煤灰取代水泥的最大限量为25%。

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）外加剂：

设计无具体要求，通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验，减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。

具体外加剂的用量及使用性能，试验室将出示配合比数据相应的外加剂掺量。

。

2、混凝土配合比

（1）混凝土采用搅拌站集中供应混凝土，因此要求混凝土搅拌站根据现场提出的技术要求，提前做好混凝土试配。

（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》、《普通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。

（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。

3、现场准备工作

（1）基础底板钢筋施工完毕，并进行隐蔽工程验收。

（2）基础底板采用组合钢模板，模板已支设完毕并报验。

（3）将基础底板上表面标高抄测在模板上，并作明显标记，供浇筑混凝土时找平用。

（4）浇筑混凝土时预埋的测温管及保温随需的塑料薄膜、草席等应提前准备好。

（5）项目经理部应与建设单位联系好施工用电，以保证混凝土振捣及施工照明用。

（6）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。

三、大体积混凝土温度和温度应力

根据设计要求，对基础底板混凝土进行温度检测；基础底板混凝土中部中心点的温升高峰值，该温升值一般略小于绝热温升值。

一般在混凝土浇筑后3d左右产生，以后趋于稳定不在升温，并且开始逐步降温。

规范规定，对大体积混凝土养护，应根据气候条件采取控温措施，并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围内;当设计无具体，要求时，温差不宜超过25度;本工程设计无具体要求，即按规范执行。

表面温度的控制可采取调整保温层的厚度。

四、大体积混凝土施工

1、浇筑布置

现场设1台汽车混凝土输送泵车，混凝土总量约为500立方米，计划完成浇筑时间10小时。

2、混凝土浇筑

（1）混凝土采用预拌混凝土，有两台1000HS的搅拌机同时供料，每小时出砼量为100立方米，用混凝土运输车运到现场，现场基础浇筑配备9台9立方米的运输车。

由于本工程基坑距离搅拌站平均运距为7KM,运输车按每小时30KM计算，浇筑时间为50立方米每小时，现场完全能满足砼浇筑的连续性要求。

（2）混凝土浇筑时应采用“分区定点、一个坡度、循序推进、分次到顶”的浇筑工艺。

泵车布料杆的混凝土形成扇形向前流动，然后在其坡面上连续浇筑，循序推进。

确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。

同时可解决频繁移动泵管的间题，也便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。

（3）混凝土浇筑时在每台泵车的出灰口处配置1～2台振捣器，因为混凝土的坍落度比较大，在1.5米厚的底板内可斜向流淌1米远左右，2台振捣器主要负责下部斜坡流淌处振捣密实，另外2台振捣器主要负责顶部混凝土振捣。

（4）由于混凝土坍落度比较大，会在表面钢筋下部产生水分，或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。

为了防止出现这种裂缝，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。

（5）现场按每浇筑100立方米（或一个台班）制作3组试块，1组压同条件强度，1组压28d强度归技术档案资料用;l组作为14d强度备用。

5、混凝土测温

（1）基础底板混凝土浇筑时应设专人配合预埋测温管。

测温管的长度分部为两种规格，测温线应按测温平面布置图进行预埋，预埋时测温管与钢筋绑扎牢固，以免位移或损坏。

每组测温线有2根（即不同长度的测温线）在线的上断用胶带做上标记，便于区分深度。

测温线用塑料带罩好，绑扎牢固，不准将测温端头受潮。

测温线位置用保护木框作为标志，便于保温后查找。

（2）配备专职测温人员，按两班考虑。

对测温人员要进行培训和技术交底。

测温人员要认真负责，按时按孔测温，不得遗漏或弄虚作假。

测温记录要填写清楚、整洁，换班时要进行交底。

（3）测温工作应连续进行，每测一次，持续测温及混凝土强度达到时间，强度并经技术部门同意后方可停止测温。

（4）测温时发现混凝土内部最高温度与部门温度之差达到25度或温度异常，应及时通知技术部门和项目技术负责人，以便及时采取措施。

6、混凝土养护

（1）混凝土浇筑及二次抹面压实后应立即覆盖保温，先在混凝土表面覆盖二层草席，然后在上面覆一层塑料薄膜。

（2）新浇筑的混凝土水化速度比较快，盖上塑料薄膜后可进行保温保养，防止混凝土表面因脱水而产生干缩裂缝，同时可避免草席因吸水受潮而降低保温性能。

（3）停止测温的部位经技术部门和项目技术负责人同意后，可将保温层及塑料薄膜逐层掀掉，使混凝土散热。

五、主要管理措施

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与理论计算基本相近。

2、在混凝土搅拌站设专人掺入外加剂，掺量要准确。

3、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。

4、混凝土浇筑应连续进行，间歇时间不得超过3～5h，同时已浇筑的混凝土表面温度在未被新浇筑的混凝土覆盖前不得低于相关规定。

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。

6、浇筑混凝土前应将基槽内的杂物清理干净。

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

六、大体积混凝土施工中的裂缝防治

体积混凝土施工主要特点是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1米。

它的表面系数较小，水泥水化热释放较集中，内部温升较快。

混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。

大体积混凝土的施工技术要求较高，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、技术措施等有关环节做好充分的准备工作。

本文以我们施工的一个大体积混凝土项目为例，论述裂缝产生的原因及其防治。

　　产生裂缝的主要原因

　　1.水泥水化热

　　水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。

这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。

单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。

由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。

　　2.外界气温变化

　　大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。

特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差。

应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

　　3.混凝土的收缩

　　混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。

干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。

　　浇筑前的准备工作

影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等。

1.材料选择

本工程采用预拌混凝土浇筑。

对主要材料要求如下：

（1）水泥：

考虑有些水泥水化热较高，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，便混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。

因此确定采用水化热较低的水泥，标号为425号，通过掺加合适的外加剂以改善混凝土的性能，提高其抗渗能力。

（2）粗骨料：

采用碎石，粒径5～25毫米，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。

　　（3）细骨料：

采用中砂，平均粒径大于0.5毫米，含泥量不大于5%。

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。

　　（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。

粉煤灰的掺量控制在10%以内。

　　（5）外加剂：

每立方米混凝土≤10公斤减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。

　　2.混凝土配合比

（1）混凝土采用搅拌站供应的商品混凝土，要求混凝土搅拌站提前做好混凝土试配。

（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》、《普通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。

　　（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。

　　浇筑时采取的措施

　　浇筑方案，除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，常用方法有以下几种：

　　1.全面分层。

即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。

采用这种方案，适用于结构平面尺寸一般不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。

必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

　　2.分段分层。

混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。

由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。

这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。

　　3.斜面分层。

要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度超过厚度3倍的情况。

混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。

　　养护阶段注意事项

大体积混凝土养护时要注意温度控制。

不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。

　　混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：

　　1.混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃～30℃。

　　2.混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。

其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。

　　3.采用内部降温法来降低混凝土内外温差。

　　4.保温法是在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料，在缓慢的散热过程中，使混凝土获得必要的强度，以控制混凝土的内外温差小于20℃。

　　5.混凝土表层布设抗裂钢筋网片，防止混凝土收缩时产生干裂。

在大体积混凝土施工时掌握住它的基本知识，并根据实际采取有效措施，会使施工质量得到很好的保证。

七、底板混凝土抗裂安全度计算

　　本工程底板混凝土工程量350-500m3，底板采用普通水泥。

计划施工时间2013年7月1日至8月20日，密山地区该时段平均气温为26℃。

属于夏季大体积混凝土施工。

底板混凝土强度等级c40，配比如下：

　材料名称  重量wkg/m3  比热c wxc  材料温度t1，℃  t1xwxc

　　水                192     4.2    806  15  12090

　　水泥           419    0.84  352  25  8800

　　中砂           648    0.84  544  28  15232

　　石            1153  0.84  969  25  24225

　砂石含水量  31      4.2    130  25  3250

　　抗渗剂       45      0.84    38  25  950

　　合计      2839    64547

混凝土拌合温度tc：

　　tc=（∑t1xwxc）/（∑wxc）=64547/2839=22.74℃

混凝土出罐温度tі：

　　在封闭的搅拌站内搅拌，棚内温度td取环境温度tq=26℃，

　　tі=tc-0.16（tc-td）=22.74-0.16（22.74-26）=23.26℃

混凝土浇注温度tj：

　　混凝土由搅拌机倒入罐车经运输至工地倒入泵车泵至浇注点，经装卸2次，浇注耗时15min（不包括运输时间），运输耗时30min。

　　tj=tc+（td–tc）x∑ai=22.74+（26-22.74）x（0.032x2+0.0042x30+0.003vx12）=23.48℃

　混凝土绝热温升tτ：

　　仅计算水泥最大水化热即3d量，p.o42.5水泥发热量q=461kj/kg；

　　tτ=wxqx（1-e-mτ）/cxρ=419x461x（1-2.718-0.377312x3）/0.97x2400=56.21℃

　　上式中：

c为混凝土比热，0.97；ρ为混凝土密度2400；e为常数2.718；τ为龄期3d；

　　m为系数，根据《高层建筑施工手册》p577表5-7-3，利用插入法求得m=0.377312；

混凝土内部实际最高温度tmax：

　　tmax=tj+tτxξ=23.48+56.21x0.49=51.02℃

　　上式中ξ为降温系数，根据《高层建筑施工手册》p579表5-7-6，查得ξ=0.49；

混凝土表面温度tb（τ）：

　　tb（τ）=tq+4xh，x（h-h，）xδtτ/h2

　　上式中tq为环境温度26℃；

　　h为混凝土平均厚度1.5m；

　　h，为混凝土虚厚度，h，=kλ/β，k为计算折减系数0.666，λ混凝土导热系数2.33，β模板及保温层传热系数，浇注完毕覆盖30mm厚草帘被保温，

β=0.14/0.03+1.6/1.5=5.7；h，=0.666x2.33/5.7=0.27；

h为混凝土计算厚度，h=h+2xh，=1.5+2x0.27=2.04；

　　δtτ=51.02-26=25.02

　　tb（τ）=tq+4xh，x（h-h，）xδtτ/h2=26+4x0.27x（2.04-0.27）x25.02/2.042=37.49℃；

　结论：

（1）混凝土中心tmax=51.02℃与其表面温度tb（τ）=37.49℃之差为13.53℃，小于25℃；

（2）混凝土表面温度tb（τ）=37.49℃与环境温度tq=26℃之差为11.49℃，小于25℃；

　　综上述两条结论：

本工程底板大体积混凝土施工需采取30mm厚草帘被覆盖浇水养护、保温措施，即可保证施工质量。

抗裂验算：

　　水泥水化热：

ｑ=461j/㎏；混凝土密度：

δ=2400㎏/m3；混凝土比热：

c=0.97

　　常数：

e=2.718，m=0.3；标准状态下最终收缩值：

ε0y=3.24×10-4

　　混凝土线膨胀系数：

a=10×10-5；混凝土最终弹性模量：

e0=3.0×10-4

　　混凝土外约束系数：

r=0.32；泊松比：

v=0.15；混凝土稳定时温度：

th=25℃

　　验算时间：

3d、7d、28d、60d

　　混凝土的水化热绝热温升值：

th=（w×ｑ）÷（c×δ）（1－e-m）

　　底板混凝土浇筑厚度：

l=1.5m；其中t——期龄（d）

     t（3）=38.0℃    δt=t（3）－t（0）=38.0℃

     t（7）=56.0℃    δt=t（7）－t（3）=18.0℃

     t（28）=64.1℃   δt=t（28）－t（7）=8.2℃

     t（60）=64.2℃   δt=t（60）－t（28）=0.1℃

　　（3）各期龄混凝土收缩变形值计算：

　　εy（t）=ε0y（l－e-0.01t）×m1×m2×…m10

　　m1=1.25，m2=m3=m5=m9=1，m4=1.3，m6=1.1，m7=0.54，m8=1.43，m10=0.76

　　εy（3）=0.1×10-4；εy（7）=0.221×10-4；εy（28）=0.799×10-4；εy（60）=1.475×10-4；

　　（4）各龄期混凝土收缩当量温差计算：

　　t（y）=—εy（t）/a；ty（3）=—1.0℃；ty（7）=—2.21℃；ty（28）=—7.99℃；ty（60）=—14.75℃

　　（5）各期龄混凝土弹性模量计算：

　　计算公式：

e（t）=e0（1－e－0.009t）

　　e（3）=0.71×104n/㎜2；e（7）=1.402×104n/㎜2

　　e（28）=2.759×104n/㎜2；e（60）=2.986×104n/㎜2；

　　e（t）=1.976×104n/㎜2；

　　（6）混凝土最大综合温差（℃）

　　δt（t）=t0＋2/3tt＋ty（t）－th；t0=22℃，th=25℃

　　δt（3）=21.3℃；δt（7）=32.1℃；δt（28）=31.7℃；δt（60）=25.1℃

　　（7）混凝土松弛系数计算：

　　h（3）=0.59；h（7）=0.536；h（28）=0.355；h（60）=0.29

　　（8）混凝土收缩应力计算：

δ（t）=e（t）×a×δt（t）×h（t）×r（1-v），

　　δ（3）=0.335n/㎜2；δ（7）=0.906n/㎜2；δ（28）=1.167n/㎜2；δ（60）=0.837n/㎜2

　　（9）最大拉应力计算：

取a=1.0×10-5，v=0.15，bx=0.02n/㎜2

　　取底板厚度l=1.5，d=85m

　　根据公式计算各阶温差引起的应力：

　　ß（3）=（a/1－v）×（1－1/cosh×ß×l/2）=0.22

　　同样由计算得：

ß（7）=0.334；ß（28）=0.229；ß（60）=0.149

　　则ßmax=ß（3）＋ß（7）＋（28）＋（60）=0.22＋0.334＋0.229＋0.149=0.934n/㎜2

　　（10）安全度验算：

　　混凝土抗拉强度设计值取1.1n/㎜2，则抗裂安全度：

k=1.1/0.934=1.178＞1.05

　　故，不会出现裂缝。

八、质量标准和保证措施

混凝土质量标准

　混凝土试块按规定取样、制作、养护和试验，其强度评定应符合《混凝土强度检验评定标准》要求。

　　混凝土的强度等级全部达到设计要求，振捣密实，接茬处应平整，不得有孔洞、漏筋、缝隙夹渣等缺陷。

　保证措施

　　检查混凝土在浇筑地点的坍落度，混凝土坍落度损失控制在允许范围内。

　　工人要挂牌操作，严格控制下料的厚度，一次混凝土下料不能过厚，避免形成欠振，混凝土浇筑时，每层下料厚度小于500mm，要按顺序振捣，以防少振或漏振钢筋数量多的部位，派专人监控振捣。

　　模板必须及时涂刷脱模剂，要严格控制拆模时间，拆模不宜过早，以防止出现粘模现象而影响混凝土表面观感质量。

混凝土外观质量标准如下表

　　混凝土结构允许偏差表（mm）

　　项次  项目  允许偏差（mm）  检查方法

　　1  轴线位置  基础尺量

　　2  标高  层高：

±5；全高：

±30  水准仪、尺量

　　3  截面尺寸  基础：

±5；；柱、墙、梁：

±2  尺量

　　4  垂直度  层高：

5；全高：

h/1000且≯30  经纬仪、吊线、尺量

　　5  表面平整度  3  2m靠尺、塞尺

　　6  角、线顺直  3  线尺

　　7 预埋件、管中心线位置  3  拉线、尺量

本工程以预控为主，施工过程中采用三检制和挂牌制，主管工长和质检员进行过程监控，杜绝不合格品，

　主要施工措施

文明安全施工

各种原材料、机械设备挂标识牌。

原材料堆放场地要硬化。

浇筑的落地灰要及时清理。

混凝土浇筑在夜间施工时，振捣混凝土时，不准触动钢筋或模板，以减少噪音对周边居民的影响。

泵送设备的主要安全措施：

　　泵手持有效上岗证，严禁无证操作。

　　泵手不得疲劳作业，最长操作时间不得超过12小时，以免发生危险。

　　对磨损严重及局部穿孔现象的泵管不得使用，以防爆管伤人。

　　泵管架设的支架要牢固，在拐弯处必设井字式固定架，泵管转弯宜缓，接头密封严。

　　浇筑结束前用压力水压泵，泵管前面严禁站人。

安全防护：

　　基坑临边防护采用φ48×3.5钢管（架子管），立杆采用埋设2000mm长架子管，间距2