大体积混凝土施工工艺.docx
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大体积混凝土施工工艺
大体积混凝土施工工艺标准
1适用范围
本工艺标准适用于工业与民用建筑中大型设备基础、高层建筑箱基底板等超厚大体积混凝土结构施工。
说明：
本工艺相关计算摘自江正荣第二版，计算时进行相关参数查阅）
2施工准备
原材料的要求
水泥：
优先采用水化热低的矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥，水泥应有出厂合格证及进场试验报告。
砂：
优先选用中砂或粗砂，为增加混凝土的抗裂性，含泥量严格控制在2%以内。
石子：
选用自然连续级配的卵石或碎石，粒径5～40mm，为增加混凝土的抗裂性含泥量严格控制在1%以内,为减少水泥用量，在满足施工的条件下尽可能选用大粒径石子，施工条件（设计允许）具备时可采用毛石混凝土。
水：
宜采用饮用水。
如采用其它水，其水质必须符合《混凝土拌合用水标准》（JGJ63一89）的规定。
外加剂：
其掺量应根据施工需要通过试验确定，质量及应用技术应符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB8076、《混凝土外加及应用技术》GB50119等和有关环境保护的规定。
主要工机具
混凝土上料搅拌设备：
混凝土自动计量设备、混凝土搅拌机、装载机、水箱、水泵。
混凝土运输设备：
混凝土搅拌罐车、混凝土泵车、布料机、串筒、溜槽等。
混凝土振捣设备：
插入式振捣器、平板振动器。
混凝土测温设备：
电阻型测温仪、热电偶测温仪、玻璃温度计、湿度仪。
作业条件
图纸会审、大体积混凝土浇筑专项施工方案已完成，对裂缝控制已进行详细的相关计算，并针对不同的计算结果采取了相对应的裂缝控制措施；对流水分段划分、浇筑程序、原材料运输、混凝土配料、输送、浇筑顺序、浇筑方式、捣固方法以及设备移动、施工平面布置、测温平面图等已确定。
准备好混凝土搅拌、运输和浇筑机具设备，并进行一次全面检修，按施工平面布置图进行安装就位和试运转，施工需要工具已按数量做好准备，放在规定地点备用，具体连续作业的条件。
模析、钢筋、支架、预埋件、测温设备、预埋管道等按设计要求安装完毕，并经隐蔽验收检查。
混凝土供应充分，能满足混凝土连续浇筑的需要；试验室混凝土配合已确定，满足水化热、泌水率、可泵性等对大体积混凝土控制裂缝所需的技术参数的要求。
劳动力安排要满足连续施工作业。
施工人员应经过专业安全和技术培训，并接受了专项施工技术交底。
3工艺流程
配合比设计→裂缝控制计算→（配合比调整）→混凝土制作运输→混凝土搅拌→混凝土浇筑→混凝土振捣→混凝土养护、测温
4、操作要点
混凝土的配合比控制原则
选用中低热水泥，掺加粉煤灰，掺加高效缓凝型减水剂，均可以延迟水化热释放速度，降低热峰值。
掺入适量的U型混凝土膨胀剂，防止或减少混凝土收缩开裂，并使混凝土致密化，使混凝土抗渗型提高。
在满足混凝土泵送的条件下，尽量选用粒径较大、级配良好的石子；尽量降低砂率，一般宜控制在42-45%之间。
控制混凝土的出机温度和浇筑温度，冬季在不冻结的前提下，采用冷骨料、冷水搅拌混凝土。
夏季如当时气温较高，还应对砂石进行保温，砂石料场设简易遮阳装置，必要时向骨料喷冷水。
掺入减水剂，尽量减少水泥用量，降低混凝土泌水量。
大体积砼裂缝控制施工计算
自约束裂缝控制施工计算
浇筑大体积砼时，由于水化热的作用，中心温度过高，与外界接触的表面温度低，当混凝土受外界气温影响急剧冷缩时，外部混凝土质点与混凝土内部各质点之间相互约束，使表面产生拉应力，内部降温慢受到自约束产生压应力，由温差产生的最大拉应力和压应力由下式计算：
σt=2/3·E（T）αΔT1/1-v
σc=1/3·E（T）αΔT1/1-v
式中σt、σc——分别为砼的抗拉强度和压应力（N/MM2）
E（T）——弹性模量（N/MM2）
α——土的热膨胀系数（1/°C）
ΔT1——混凝土截面中心与表面之间的温差（°C）
V——土的泊松比，取由上式计算的σt如果小于该龄期混凝土的抗拉强度，则不会出现表面裂缝，否则则有可能出现裂缝。
同时由上式可知采取措施控制温差ΔT1就可有效地控制表面裂缝的出现。
外约束裂缝控制施工计算
混凝土浇筑前的裂缝计算
在大体积砼浇筑前，根据施工拟采取的施工方法，裂缝控制技术措施和已知施工条件，先计算混凝土的最大水泥水化热温升值、收缩变形值、收缩当量温差和弹性模量，然后通过计算，估量混凝土浇筑后可能产生的最大温度收缩应力，如小于混凝土的抗拉强度，则表示所采取的裂缝控制措施能有效地控制裂缝的出现；如超过混凝土的允许抗拉强度，则应改善施工操作工艺和性能，提高混凝土极限拉伸强度或改善约束措施，重新进行计算，以达到预防温度收缩裂缝出现的目的。
计算步骤如下：
（1）计算混凝土的绝热温升值
混凝土的水化热绝热温升值，一般按下式计算：
T（t）=mcQ/Cρ（1-e-mt）
T（t）——浇筑完一段时间t，混凝土的绝热温升（°C）
mc每立方米混凝土水泥用量（kg/m3）
Q——每千克水泥水化热量（J/kg）
C——混凝土的比热容在之间，一般取（kg·k）；
ρ——混凝土的质量密度，取2400kg/m3
e——常数，为
t——龄期（d）
m——与水泥品种比表面、浇捣时温度有关的经验系数，一般取——混凝土最大水化热温升值，即最终温升值。
（2）计算各龄期混凝土收缩变形值
各龄期混凝土的收缩变形值εУ（t）=ε0У（1-e-bt）·M1·M2·M3·Mn
εУ（t）非标准状态下混凝土任意龄期（d）的收缩变形值
ε0У标准状态下的最终收缩值（即极限收缩值），取*10-4
e——常数，
b——经验系数，取
t——混凝土浇筑后至计算时的天数
M——考虑各种非标准条件，与水泥品质、骨料、水灰比养护条件等有关的修正系数
（3）计算混凝土的收缩当量温差
混凝土收缩变形会在混凝土内引起相当大的应力，在温度应力计算时应把收缩变形这个因素考虑进去，为计算方便，把混凝土收缩变形合并在温度应力之中，换成“当量温差”按下式计算
Ty（t）=-εУ（t）/α
Ty（t）——任意龄期（d）混凝土收缩当量温差（°C）,负号表示降温
εУ（t）——各龄期（d）混凝土的收缩相对变形
α——混凝土的线膨胀系数，取*10-5
（4）混凝土的弹性模量
变形变化引起的应力状态随弹性模量的上升而显著增加，计算温度应力应考虑弹性模量的变化，各龄期混凝土弹性模量可按下式进行计算
E（t）=Ec
E（t）——混凝土从浇筑后至计算时的弹性模量，计算温度应力时一般取平均值
Ec——混凝土的最终弹性模量，可近似取28天的弹性模量
（5）计算混凝土的温度收缩应力
大体积混凝土基础或结构（厚度大于1m）贯穿性或深进的裂缝，主要是由平均降温差和收缩差引起过大的温度收缩应力而造成的，混凝土因外约束引起的温度应力，一般用约束系数法来计算约束应力，按以下简化公示计算。
σ=-（E（T）αΔT/1-VC）·S（T）R
ΔT=T0+2/3T（t）+Ty（t）-Th
σ——混凝土温度应力
E（t）混凝土从浇筑至计算时的弹性模量
α——混凝土的线膨胀系数，取*10-5
ΔT——混凝土的最大温差绝对值，如为降温取负值，当大体积砼基础长期裸露在室外，且未回填土时，ΔT值按混凝土水化热最高温升值与当月平均最低温差进行计算，计算结果未负值，则表示降温。
T0——混凝土的入模温度
Th————混凝土浇筑完后达到温度时的温度
S（T）考虑徐变影响的松弛系数
R——混凝土的外约束系数党委岩石地基时R=1，当为可滑动垫层时R=0,一般土地基取——混凝土的泊松比
混凝土浇筑后裂缝控制施工计算
大体积混凝土浇筑后，根据实测温度值和绘制的温度升降曲线，分别计算各降温阶段产生的混凝土收缩拉应力，其累计总拉应力值，如不超过同龄期的混凝土抗拉强度，则表示所采取的防裂措施能有效地预防裂缝的出现，不至于引起结构的贯穿性裂缝，如超过该阶段是的混凝土抗拉强度，则应采取加强养护和保温措施，使缓慢降温和收缩，提高该龄期混凝土的抗拉强度、弹性模量、会发生余变特性等，以控制裂缝的出现，计算步骤和方法如下：
（1）混凝土绝热温升值
绝热状态下混凝土的水化热绝热温升值按下式计算
T（t）=mcQ/Cρ（1-e-mt）
符号意义同上
（2）求混凝土最高温升值
根据各龄期的实际温升后的降温值和升降温曲线，按下式求各龄期实际水化热最高温升值
Td=Tn-T0
Td——各龄期混凝土实际水化热最高温升值
Tn——各龄期实测温度值
T0——混凝土入模温度
（3）计算混凝土水化热平均温度
按下式进行计算
T（t）=T1+2/3T4
T1——保温养护下混凝土表面温度
T2——实测基础中心最高温度
（4）计算混凝土基础或结构截面上任意深度温差
按下式进行计算
Ty=T1+（1-4y2/d2）T4
Ty——基础或结构截面上任意深度处的温度
d——基础或结构厚度
y——基础截面上任一点离开中心轴的距离
其它符号同上
（5）计算各龄期混凝土收缩变形值、收缩当量温差及弹性模量
混凝土收缩变形值、收缩当量温差及弹性模量的计算同混凝土浇筑前裂缝控制的施工计算
（6）计算各龄期的综合温差及总温差
各龄期混凝土的综合温差按下式计算
T（t）=Tx（t）+Ty（t）
T（t）——各龄期混凝土的综合温差
Tx（t）——各龄期水化热平均温差
Ty（t）——各龄期混凝土收缩当量温差
总温差为混凝土各龄期综合温差之和
即：
T=T1+T2+T3+T（n）
（7）计算各龄期混凝土松弛系数
混凝土松弛程度同加荷时混凝土的龄期有关，龄期越早，徐变引起的松弛亦越大，其次同应力作用时间的长短有关，时间越长，则松弛亦越大，混凝土考虑龄期及荷载持续时间影响下的应力松弛系数S（t）见下表
混凝土考虑龄期及荷载持续时间的应力松弛系数
时间t（d）
3
6
9
12
15
18
21
27
30
S（t）
（8）计算最大温度应力
弹性地基上大体积混凝土基础或结构各降温阶段的综合最大收缩拉应力，按下式进行计
降温时，混凝土的抗裂安全度应满足下式要求：
K=ft/σ（t）≥
式中：
σ（t）——各龄期混凝土基础所承受的温度应力
V——混凝土泊松比，当为双向受力时，取
Ei（t）——各龄期混凝土的弹性模量
ΔTi（t）——各龄期综合温差，均以负值代入
Si（t）——各龄期混凝土松弛系数
Cosh——双曲余弦函数，可由附表查的
β——约束状态影响系数，按下式进行计算
β=CX/H·E（t）
H——大体积混凝土基础式结构的厚度
Cx——地基水平阻力系数
L——基础或结构底板长度
K——抗裂安全度，取
ft凝土抗拉强度设计值
结论：
通过以上计算，混凝土抗裂度满足要求后，按照计算时的配合比配置混凝土，如不满足要求，可重新调整配合比后重新计算或采用内循环水、保温保湿养护（覆盖厚度通过计算确定）来控制混凝土裂缝的发生。
.混凝土制备与运输操：
混凝土的制备量与运输能力满足混凝土浇筑工艺的要求，并应用具有生产资质的预拌混凝土生产单位，其质量应符合国家现行标准《预拌混凝土》GB/T14902的有关规定，并应满足施工工艺对坍落度损失、入模坍落度、入模温度等的技术要求。
多厂家制备预拌混凝土的工程，应符合原材料、配合比、材料计量等级相同，以及制备工艺和质量检验水平基本相同的原则。
搅拌运输过程中需补充外加剂或调整拌合物质量时，宜符合下列规定：
1）当运输过程中出现离析或使用外加剂进行调整时，搅拌运输车应进行快速搅拌，搅拌时间应不小于120s；
2）运输过程中严禁向拌合物中加水
运输过程中，坍落度损失或离析严重，经补充外加剂或快速搅拌已无法恢复混凝土拌和物的工艺性能时，不得浇筑入模。
混凝土浇筑：
一般规定
大体积砼的施工宜采用整体分层连续浇筑施工或推移式连续浇筑施工。
大体积混凝土施工设置水平施工缝时，除应符合设计要求外，尚应根据混凝土浇筑过程中温度裂缝控制的要求、混凝土的供应能力、钢筋工程的施工、预埋管件安装等因素确定其间隙时间。
超长大体积混凝土施工可通过设置变形缝、后浇带或采用跳仓法来控制结构部出现裂缝。
混凝土浇筑层厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定，整体连续浇筑时宜为300～500mm.
整体分层连续浇筑或推移式连续浇筑，应缩短间歇时间，并应在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕。
层间最长的间歇时间不应大于混凝土的初凝时间。
混凝土的初凝时间应通过试验确定。
当层间间歇时间超过混凝土的初凝时间时，层面应按施工缝处理。
混凝土浇筑宜从低处开始，沿长边方向自一端向另一端进行。
当混凝土供应量有保证时，亦可多点同时浇筑。
混凝土浇筑宜采用二次振捣工艺
大体积混凝土施工采取分层间歇浇筑混凝土时，水平施工缝的处理应符合下列规定：
1在已硬化的混凝土表面，应清楚表面的浮浆、松动的石子及软弱混凝土层；
2在上层混凝土浇筑前，应用清水冲洗混凝土表面的污物，并应充分润湿，但不得有积水；
3混凝土应振捣密实，并应使新旧混凝土紧密结合。
大体积混凝土底板与侧墙相连接的施工缝，当有防水要求时，应采取钢板止水带处理措施。
在大体积混凝土浇筑过程中，应采取防止受力钢筋、定位筋、预埋件等移位和变形的措施，并应及时清楚混凝土表面的泌水。
大体积混凝土浇筑面应及时进行二次抹压处理。
大体积混凝土养护和和温度控制：
大体积混凝土应进行保温保湿养护，在每次混凝土浇筑完毕后，除应按普通混凝土进行常规养护外，尚应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定：
1应专人负责保温养护工作，同时应做好测试记录；
2保温养护的持续时间不得少于14d，并应经常检查塑料薄膜或养护剂涂层的完整情况，保持混凝土表面湿润；
3保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表面温度与环境最大温差小于20℃时，可全部拆除。
在混凝土浇筑完毕初凝前，宜立即进行喷雾养护工作。
塑料薄膜、麻袋、阻燃保温被等，可作为保温材料覆盖混凝土和模板，必要时，可搭设挡风保温棚或遮阳降温棚。
在保温养护中，应对混凝土浇筑体的里表温差和降温速率进行现场监测，当实测结果不满足温控指标的要求时，应及时调整保温养护措施。
高层建筑转换层的大体积混凝土施工，应加强养护，其侧模、底模的保温构造应在支模设计时确定。
大体积混凝土拆模后，地下结构应及时回填土；地上结构应尽早进行装饰，不宜长期暴露在自然环境中。
大体积混凝土养护时的温度控制
大体积混凝土的养护，不仅要满足强度增长的需要，同时要防止因温度变形引起混凝土的开裂。
通过计算，混凝土浇筑后抗裂度满足抗裂要求时，可按一般混凝土施工工艺进行常规保温保湿养护。
当计算混凝土不满足抗裂度要求时，除通过优化配合比外，还须通过人工的温度控制、保温保湿养护来防止混凝土的开裂。
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℃。
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。
当混凝土由于温差产生的最大拉应力和压应力大于混凝土该龄期的抗拉强度时，可通过采用内部降温法来降低混凝土内外温差。
内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。
冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行，在条件具备时可采用投毛石法，均可以有效地控制混凝土内外温差，从而控制混凝土开裂。
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（如草袋、锯木、湿砂等），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℃。
保温材料所需厚度可按下式计算：
式中：
δi——保温材料所需厚度（m）
H——结构厚度
λi——保温材料的导热系数w/（m·k）
λ——混凝土的导热系数，取w/（m·k）
TMAX——混凝土中心最高温度（°C），可按浇筑后3-5d取用。
Tb——混凝土表面温度（℃），可按浇筑后3-5d取用
Ta——混凝土浇筑后3-5d空气平均温度。
——指中心温度向边界散热的距离，为结构厚度的一半。
K——传热系数的修正，即透风系数。
对易于透风的保温材料组成取或；对不易透风的保温材料取或；对混凝土表面用一层不易透风的材料，上面采用容易透风的保温材料组成，取或.
蓄水养护法是在混凝土终凝后，在结构表面蓄以一定高度的水，由于水具有一定的隔热保温效果（导热系数为w/（m·k）），因而可在一定时间（7-10d）内，控制混凝土表面与内部中心温度的差值在20°C内,使混凝土在预订时间内具有一定的抗裂度，从而达到裂控的目的。
具体计算如下：
混凝土表面所需要的热阻系数R:
R——混凝土表面的热阻系数（K/W）
X——混凝土维持到预定温度的延续时间（h）
M——混凝土结构的表面系数（1/m）
Tmax——混凝土的中心温度（°C）
Tb——混凝土的表面温度（°C）
K传热系数修正值,可取
700——混凝土的热容量，即比热与密度之乘积（KJ/M3·K）
T0——混凝土浇筑、振捣完毕开始养护时的温度（°C）
Mc——每立方米混凝土的水泥用量（Kg/M3）
Q（t）混凝土在规定龄期内水泥的水化热（KJ/Kg）
按上式求得R值，即可按下式计算混凝土的表面蓄水深度：
hw=R·λw
式中hw——混凝土表面的蓄水深度（m）
R——混凝土表面的热阻系数（K/W），由上式计算求得
λw——水的导热系数，取（m·K）
上式中是令Tmax-Tb=20°C进行计算。
如施工通过测温，中心温度与表面温度之差大于20℃时，可采取提高水温或调整水深度进行处理。
蓄水深度，可根据不同水温按下式计算调整：
式中，hw´-调整后的蓄水深度
hw——按Tj-Tb=20℃时计算的蓄水深度
Tb´——需要蓄水养护温度（℃），即Tb´=T0-20
Ta——大气平均温度
大体积混凝土的测温
大体积混凝土浇筑体里表温差、降温速率及环境温度的测试，在混凝土浇筑后，每昼夜不应少于4次；入模温度的测量，每台班不应少于2次。
大体积混凝土浇筑体内监测点的布置，应真实地反映出混凝土浇筑体内最高温升、里表温差、降温速率及环境温度，测温点严格按照施工方案中测温点平面布置图进行布置。
发现温控数值异常应及时报警，并应采取相应的措施。
特殊气候条件下的施工
大体积混凝土施工遇炎热、冬期、大风或雨雪天气时，必须采用保证混凝土浇筑质量的技术措施。
炎热天气浇筑混凝土时，宜采用遮盖、洒水、拌冰等降低混凝土原材料温度的措施，混凝土入模温度宜控制在30℃以下。
混凝土浇筑后，应及时进行保湿保温养护；条件许可时，应避开高温时段浇筑混凝土。
冬期浇筑混凝土时，宜采用热水拌合、加热骨科等提高混凝土原材料温度的措施，混凝土入模温度不宜低于53℃。
混凝土浇筑后，应及时进行保温保湿养护。
大风天气浇筑混凝土时，在作业面应采取挡风措施，并应增加混凝土表面的抹压次数，应及时覆盖塑料薄膜和保温材料。
雨雪天不宜露天浇筑混凝土，当需施工时，应采取确保混凝土质量的措施。
浇筑过程中突遇大雨或大雪天气时，应及时在结构合理部位留置施工缝，并应尽快中止混凝土浇筑；对已浇筑还未硬化的混凝土应立即进行覆盖，严禁雨水直接冲刷新浇筑的混凝土。
5、质量标准
大体积混凝土质量标准应符合混凝土结构工程施工质量验收规范中混凝土分项工程质量相关规定。
6、成品保护
安装模板和浇筑混凝土时，应注意保护钢筋，不得攀踩钢筋。
钢筋的混凝土保护层厚度一般不小于50mm.其钢筋垫块不得遗漏。
冬期施工应覆盖保温材料，防止混凝土受冻。
拆模时应避免重撬、硬砸，以免损伤混凝土和钢模板。
冬期施工在已浇的模板上覆盖时，要在铺的脚手板上操作，尽量不踏脚印。
混凝土浇筑工程应保护好预埋的降温管，测温设备等设施。
7、职业健康安全与环境管理
施工过程危害辨识及控制措施
施工过程危害辨识及控制措施
序号
作业活动
危险源
控制措施
1
搭设、拆除脚手架
高处坠落
安全技术逐级交底，持证人员负责架设；穿戴安全帽、安全带，穿防滑鞋；不准穿凉鞋，拖鞋；脚手板不得有探头板，应绑钉牢固可靠
2
机械设备操作
机械伤害
施工机具应由专人负责使用和维护，大、中型机械特殊机具需执证上岗，操作者须经培训后，执有效的合格证书方可操作；施工机具要定期进行维护和保养，不得带病运转和超负荷作业；非施工人员，不得进入，施工机具运转时，施工人员严禁靠近触摸，防止伤人；雨、雪天施工时，应注意对带电施工机具的保护。
防止受潮、短路，必要时应搭设防雨棚等
3
施工用电
触电
施工用电，要认真执行三相五线用电制，每台用电设备，要做到“一机、一闸、一漏”的保护原则，严禁“一闸多用”；作业时应按规定穿戴绝缘鞋、绝缘手套及其它防护用品；现场施工用电要定期进行检查，检查主要包括施工用电缆、闸箱等，防止电缆老化、脱皮、闸箱漏雨、开关破损等安全隐患的存在，对有问题的电缆配电箱、开关等应及时进行更换和维护
4
混凝土振捣
触电
使用前检查电缆，电缆延长线采用具有漏电开关的电缆盘；戴绝缘手套、穿绝缘鞋
5
冬季施工
火灾
配置现场灭火器，指定专人管理；对每位施工人员进行三懂三会的教育；确认周围有否易燃物，采取隔离措施
注：
表中内容仅供参考，现场应根据实际情况重新辩识。
环境因素辨识及控制措施
环境因素辨识及控制措施
序号
作业活动
环境因素
控制措施
1
砂石料进场
垃圾出场
扬尘
砂石运输车辆表面覆盖；建筑垃圾运输车辆表面覆盖；每天清洁路面泥土
2
混凝土搅拌
污水的排放
设沉淀池，清污分流
3
袋装水泥使用
固体废物
设置分类垃圾箱及时清运建筑垃圾
4
混凝土振捣
噪声
办理夜间施工许可证；合理安排施工时间
注：
表中内容仅供参考，现场应根据实际情况重新辩识。
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