大体积砼施工工艺修改版.docx

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大体积砼施工工艺修改版

大体积混凝土施工工法

浙江中兴电建公司王建雄

前言：

大体积混凝土指的是最小断面尺寸大于1m以上，同时水化热引起砼内部的最高温度与外界气温之差预计超出250C的砼。

其同普通钢筋混凝土相比，具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。

随着高层建筑、高耸结构物以及大型设备基础大量的出现，大体积混凝土在工程施工中受到广泛使用。

大体积混凝土给施工带来的问题是，当这类大体积混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥将发出大量的水化热，对表层混凝土来说，这些热量容易散发，而内部热量由于混凝土是非良导体则难于散发，由此形成内部温差，此温差必然引起混凝土内外体积变化的差异。

当此差异大到足以使混凝土的内部应力不能保持平衡时，则混凝土将出现裂缝，裂缝的产生可能在升温阶段，也可能出现在冷却阶段，在升温阶段多为混凝土表层出现不规划开裂，在冷却阶段则常是由于外界条件的约束至使砼内部出现大的长裂缝。

工法特点：

砼采用保湿、保温养护：

在潮湿的条件下防止了砼表面脱水产生干缩裂缝，使水泥顺利进行水化，提高砼的极限拉伸值，同时使砼的水化热降温速率延缓，减小结构内外温差，防止产生过大的温度应力和产生温度裂缝。

养护材料厚度计算简单，草包养护操作简单易行且经济实用。

测温设备技术先进，操作简便，精度高，可很好反映出温度随时间变化的规律。

机具设备投入不大，一般施工均能做到按需设定。

工艺原理：

处理大体积混凝土施工问题，就是要采取措施以防止裂缝的产生或将其限制在最小的范围之内。

一般如能将温差限制在250C的范围内，即可控制结构裂缝的产生，原则上从两个方面采取措施：

其一是限制内部混凝土温度过分升高；其二是限制表层混凝土热量的散发。

另外，为确保砼浇筑过程中不出现施工冷缝，应充分考虑砼生产能力和输送能力。

适用范围：

大中型火力发电厂大型设备基础、基础底板和烟囱基础等大体积砼结构工程。

工艺流程及操作要点：

下面从施工准备工作、材料要求、配合比设计、大体积热工计算、混凝土供应能力和设备检验、施工工艺等六个方面谈谈大体积混凝土的施工过程。

一、充分做好施工前准备工作

大体积混凝土施工前准备工作，除按一般混凝土施工前必须进

行的物质准备、机具准备、技术准备和现场准备外，还要根据其施工的特殊性，做好附属材料和辅助设备的准备工作，尤其要做好施工方案（或作业指导书）编制工作，其编制的原则和主要内容如下：

1、编制原则

（1）在保证结构整体性的原则下，采用分层分块浇筑时，尽量减少浇筑块在硬化过程中的内外约束，分层的时间间隔既做到有利于散热，又考虑到底层对上层的约束。

（2）控制内外温差，加强养护，防止产生贯通裂缝和其他有害裂缝。

2、编制的主要内容

（1）根据减少约束的要求，确定分层分块的尺寸及层间、块间的结合措施。

（2）确定热工计算，控制混凝土入模温度以及必要时对材料降温措施。

（3）确定混凝土搅拌、运输和浇筑的方案。

（4）制订混凝土的保温方案。

（5）明确对混凝土的测温方案。

（6）有关保证工程质量（如砼供应能力、砼浇筑要求、砼养护措施等），安全施工等措施的制订。

二、提出砼原材料要求

1、水泥

（1）在满足强度和耐久性等要求的前提下，优先考虑选用低热或中热的矿渣水泥、火山灰水泥。

（2）由于大体积混凝土工程量大，水泥用量多，水泥供应一般现场难以做到按施工要求的品种标号一次进场，因此水泥进场必须有出厂合格证并加强水泥进场的检验和做好跟踪记录工作。

2、骨料

（1）粗骨料。

其含泥量应≤1%，粗骨料粒径宜选用较大规格，当为泵送砼时做到最大粒径一般不大于40mm。

（2）细骨料：

选用粗砂或中砂，含泥量应≤2%。

（3）粉煤灰：

为了减少水泥水化热，有条件时可掺入水泥用量10~20%粉煤灰取代水泥。

（4）外加剂：

为了满足和易性和减缓水泥早期水化热发量的要求，可在砼中掺入适量的缓凝型减水剂（如NF-1，木质素磺酸钙等），掺量按产品技术要求和实验室试配确定。

三、申请设计配合比

1、基本要求

（1）在征得设计单位的同意和满足施工荷载的要求前提下，设计配合比尽量利用混凝土60天或90天的后期强度，以满足减少水泥用量的要求。

（2）水灰比应≤0.6，坍落度根据配合比要求严加控制，泵送砼坍落度控制在10~14cm为宜。

四、通过大体积砼热工计算初定砼养护计划措施

（1）大体积砼热工计算一般按经验公式Tmax=Tq+KQ/10计算砼内部最高温升值Tmax（公式引自同济大学出版社《高层建筑施工手册》91版）

Tmax——砼内部最高温升值

Tq——浇筑温度（取近期气象预测气温），

Q——每立方砼水泥用量

K——经验系数（采用525#水泥时，一般取1.2；采用425#水泥时，一般取1.0）

（2）砼表面温度按公式Tb=Tq+4/H2×h1（H-h1）×（Tmax-Tq）计算:

Tmax——砼内部最高温升值

Tq—浇筑温度（取近期气象预测气温）

砼虚铺厚度h1=kλ/β

其中k计算折减系数

λ砼导热系数

传热系数β=1/（Σδi/λi+1/βa）

其中：

δi各种保温材料厚度

λi保温材料导热系数

βa空气传热系数，

砼计算厚度H=h+2h1（大体积砼厚度h）

（3）砼侧表面温度Tb（t）计算按公式Tb（t）=Tq（t）+4/H2h1（H-h1）（Tmax（t）-Tq（t））计算，其中：

其中β=1/（Σδ1/λi+1/βa）

砼内部与侧表面温差为：

Tmax（t）-Tq（t）

通过计算砼内部与砼表面温差（Tmax-Tb），砼表面与大气温差（Tb-Tq），砼内部与侧表面温差Tmax（t）-Tq（t）等是否均小于规范规定温差控制在250C内的要求，若满足，则表明保温措施理论可行，同时通过现场实际测温结果，及时监控或调整保养措施，并加强观察，做好气温陡降时的防护措施。

五、确定砼供应能力

砼供应能力分析及设备检验的目的是为了保证砼连续供应避免大体积砼冷缝产生。

保证砼连续供应，砼层间结合不超过初凝时间。

若：

以长兴电厂烟囱基础为例，该基础为圆板基础，基础底板外径33米,厚2.6~3.0米,砼方量2500立方,砼供应由搅拌站和施工现场搅拌机供应，搅拌站设HZS50C搅拌楼一台（理论产量50m3/h，实际产量是35m3/h），JZL750L搅拌机3台（单台理论产量22.5m3/h，实际产量约15m3/h，其中1台备用）。

实际产量达65m3/h。

按泵送砼自然坡度1：

6，浇筑高度3m计，经近似计算，砼浇捣摊铺最大面积（大体积砼结构表面积）为560.5m2，采用分层浇筑，分层厚0.3m计算，V=560.5×0.3=168.15m3≤65×3=195m3（砼初凝时间约3~4h），现有设备完全可以满足砼的正常浇捣要求。

六、施工工艺

1、大体积混凝土的施工，最好在低温条件下进行，即最高气温小于30℃时为宜。

气温大于30℃时，先周密分析和计算温度（包括收缩）应力，并采取相应降低温差和减少温度应力的措施。

2、混凝土的配置，严格掌握各种原材料配合比，其重量允许误差为：

水泥、外掺合料±2%，粗细骨料±3%，水、外加剂溶液±2%。

雨季施工期间，经常检测粗细骨料含水量，并随时调整用水量和粗细骨料用量。

冬季施工必须采取冬季施工技术措施。

3、搅拌后的砼，及时运至浇筑地点，入模浇筑。

在运送过程中，要防止混凝土离析、灰浆流失、坍落度变化等现象。

4、砼浇筑要点如下：

（1）大体积砼的浇筑，根据整体连续浇筑的要求，结合结构尺寸的大小，钢筋疏密，混凝土供应条件具体情况，选用以下方法：

1全面分层：

即将整个结构浇筑层分为数层浇筑，当已浇筑的下层混凝土尚未凝结时，即开始浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇自由式完成。

这种方法适用于结构平面尺寸不太大的工程。

一般长方形底板从短边开始，沿长边推进浇筑，亦可从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

2分段（块）分层：

适用于厚度较薄而面积或长度较大的工程。

施工时从底层一端开始浇筑砼，进行到一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其它各层。

3斜面分层：

适用于结构的长度超过厚度三倍的工程，振捣工作从浇筑层的底层开始，逐渐上移，以保证分层混凝土之间的施工质量。

（2）当基础底板厚度超过1.3m时，应采取分层浇筑，分层厚度根据砼供应和输送能力确定，一般为0.3~1.0m。

对于大块底板，在平面上分成若干块施工（一般分块最大尺寸宜为30m左右）。

（3）为了加强分层浇筑层间的结合，可采取在下层混凝土表面设置键槽的办法。

（条件允许情况下）键槽可用100mm×100mm的木方每隔1m左右留设。

（4）暑期施工时，采取有效措施降低混凝土内部的实际温度：

1降低混凝土入模浇筑温度，如拌合水中加入冰屑、使用冷却水作拌合用水，砂石采取遮阳措施和喷冷水降温等。

2掺入适量的粉煤灰。

（5）为了防止混凝土发生离析，当砼自由倾落高度超过2m时，采用串桶溜槽（砼管弯头）下落。

串桶和漏斗的布置根据浇筑面积、浇筑速度和铺平混凝土的能力确定，一般其间距不得大于3m。

（6）砼采用机械振捣，振捣棒的操作要做到“快插慢拔”，在振捣过程中，将振动棒上下略有抽动，以使上下振动均匀。

每点振捣时间一般以20~30S为宜，但还应视砼表面呈水平不再显著下沉，不再出现气泡，表面泛出灰浆为准。

分层浇筑时，振动棒应插入下层5cm左右，以消除两层间接缝。

振捣时要防止振动模板，并应尽量避免碰撞钢筋、管道、预埋件等。

每浇捣完一段，应随即用铁揪摊平拍实。

（7）混凝土养护

1养护时间：

为了保证新浇筑的砼有适宜的硬化条件，防止在早期由于干缩而产生裂缝，大体积混凝土浇筑过程或完毕后，对已初凝进行二次抹面后的砼及时覆盖薄膜及保温材料。

2养护方法：

大体积砼养护方法采用保温法两种,即在混凝土成型后，使用保温材料覆盖养护（如塑料薄膜、草袋等）及薄膜养生液养护，可视具体条件选用。

（8）砼测温

为了掌握大体积砼的温升和降温的变化规律以及各种材料在各种条件下温度影响和理论计算温度同实际温度差异，必须对砼进行温度监测控制。

1测温点的布置—具有代表性和可比性。

沿浇筑的高度，应布置在底部、中部和表面，垂直测点间距一般为500~800mm；平面则应布置在边缘与中间，平面测点间距一般为3.5~5m。

采用预留测温孔洞方法测温，测温孔采用Φ48×3.5普通钢管设置，测温工具可采用MPF-24路电子温度巡检仪和热电藕（并埋入导线）。

一个测温孔只能反映一个点的数据。

不应采取通过沿孔洞高度变动温度计的方法来测竖孔中不同高度设置的温度。

2测温要求：

在砼温度上升阶段每2~4h测一次，温度下降阶段每8h测一次，同时应测大气温度所有测温孔均应编号，进行砼内部不同深度和表面温度的测量。

测温时间视结构砼内部温度同外界气温差大小而定,一般为10~15天。

测温工作应由经过培训，责任心强的专人进行。

测温记录，应交技术负责人阅签，并作为对砼施工和质量的控制依据。

在测温过程中，当发现温差超过250C时，及时采取保温措施控制温差（如增加覆盖层，提高周边外界温度等），以防止砼产生温差应力和裂缝。

5、施工中注意的问题

（1）泌水和浮浆问题

大体积砼施工，由于砼采取分层浇筑，上下层施工的间隔时间

较长（一般为1.5~3h），因此各浇筑层易产生泌水层，解决办法是：

可在结构四周侧模的底部开设排水孔，使多余的水分从孔中自然排走。

（2）模板工程

大体积砼施工时，模板承受着砼侧压力及振捣砼的振动力，此必须保证模板及其支撑体系的可靠性，防止模板产生过大的变形。

对于大体积砼模板，不能完全套用一般常规方法进行配置，而应根据实际受力情况，对模板、立柱、拉杆以及支撑系统的所有构件，都要进行设计计算，并取足够的安全储备。

由于大体积砼对模板刚度要求较高，一般使用钢模板。

（3）在大体积砼基础内设置必要温度配筋，以细而密为宜，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。

（4）水泥浆的处理

大体积砼表面水泥浆较厚，在浇捣结束后认真进行处理：

在初凝前用木括尺、木蟹初次括平，初凝后用铁板二次刮面闭合收缩裂缝，表面处理后及时覆盖一层薄膜及两层草包（草包层数可通过计算确定），对于地下大体积砼为了尽早拆模及时回填，并同时具备保温效果，宜在砼四周即模板内侧设置3~5CM厚塑料泡沫板（可通过热工计算确定）。

材料：

中低水化热水泥、5~40mm碎石、河砂（中、粗）、外加剂、钢模板、泡沫塑料、草包、薄膜等。

机具设备：

搅拌楼、搅拌机及砼输送工具按需要设定，MPF-24路电子温度巡检仪设备或热电藕设备1套等。

劳动力组织及安排（/台班）：

以长兴电厂烟囱基础为例，该基础为圆板基础，基础底板外径33米,厚2.6~3.0米,砼方量2500立方,砼供应由搅拌站和施工现场搅拌机供应，搅拌站设HZS50C搅拌楼一台（理论产量50m3/h，实际产量是35m3/h），JZL750L搅拌机3台（单台理论产量22.5m3/h，实际产量约15m3/h，其中1台备用），计划每小时浇捣55立方，50小时连续浇捣。

前台：

一般振捣10人，平仓（泥工）8人，接砼泵管10人，架子工值班2人，木工值班2人，电工值班1人，机修1人，砼输送车驾驶员8人，卸料6人，开泵3人，总负责1人，技术总负责1人；

后台：

搅拌楼及操作工8人，装载机驾驶员3人，普工2人，机修工1人，电工1人

质量要求：

1、加强对水泥质量的控制：

　　在满足强度和耐久性等要求的前提下，优先考虑选用低热或中热的矿渣水泥、火山灰水泥，严禁使用安定性不合格的水泥。

由于大体积混凝土工程量大，水泥用量多，水泥供应难以做到按施工要求的品种标号一次进场，因此要加强水泥进场的检验。

２、加强砂石质量检验

　　粗骨料：

其含泥量应≤1%，粗骨料粒径宜选用较大粒径，但必须满足泵送砼泵管输送要求（一般不大于40mm）。

细骨料：

选用粗砂或中砂，含泥量应≤2%。

粉煤灰：

为了降低水泥水化热，减少水泥用量，有条件时可掺入水泥用量10~20%粉煤灰取代水泥。

3、外加剂：

为了满足和易性和减缓水泥早期水化热发量的要求，在砼中掺入的适量缓凝型减水剂。

4、及时二次压面

5、加强养护和隔热保温

6、设置测温点进行温度监测

7、分层分段合理

8、保温层不得过早揭去

效益分析：

1、控制了有害裂缝的产生，确保了工程质量，为上部结构正常施工奠定了基础。

2保证了砼温控指标在规定以内加快施工进度，缩短保温养护期，验证了施工工艺的可操作性。

3由于采取测温和控制,及时准确了解砼内部温度变化情况,验证了理论温升计算结果和工艺实施效果.

4掌握了大体积砼内部温度变化规律,为进一步改进施工技术积累了资料.

5根据大体积砼特点,合理掺用高效减水剂,不仅提高了砼强度,而且节约了水泥.

6采用合理的配合比,比同标号非大体积砼节约了水泥,收到很好经济效果.

应用实例：

1、长兴电厂四期（技改）工程烟囱工程，其基础为圆板基础，基础底板外径33米，厚2.6~3米,砼方量2500立方,设计标号C30.

2、长兴电厂四期（技改）工程#1、#2汽轮发电机基础底板，其形状为长方体，，基础底板长33.55米，宽11.84米,厚3.3米,砼方量（每台机组）1331立方,设计标号C30.

3、温州电厂二期工程#1、#2汽轮发电机基础底板，其形状为长方体，，基础底板长33.45米，宽11.84米,厚3.3米,砼方量（每台机组）1311立方,设计标号C30.

4、温州电厂二期工程烟囱工程，其基础为圆板基础，基础底板外径35.6米，厚2.5~3米,砼方量2650立方,设计标号C30.