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大体积混凝土施工方案模板

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2020年4月19日
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大致积混凝土施工方案
一、 编制说明
大致积混凝土的施工是一项综合性的系统工程，不但需要结构上科学的设计，混凝土材料方面科学的制备、现场科学的施工，而且需要设计、材料制备及施工三个方面密切的配合以寻求最佳的综合效果。高强大致积混凝土等一些还有其它特殊要求的大致积混凝土，更需要三个方面的密切配合，仅靠哪一个方面的努力都难以取得好的效果。
大致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上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作，才能保证大致积混凝土顺利施工。
二、 编制依据
《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-
《大致积混凝土施工规范》GB50496-
《混凝土强度检验评定标准》GB/T50107-
《混凝土质量控制标准》GB50164-
《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-
《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-
《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-
《混凝土用水标准标准》JGJ63-
《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》GB/T14684-
《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10-
《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-
三、商品混凝土的制备可采取的技术措施
商品混凝土的制备能够从两方面考虑：一是从混凝土配合比上考虑，如何减少混凝土的放热量；二是从生产控制上考虑，如何控制混凝土的入仓温度。
对于大致积混凝土来说，混凝土结构的内外温差来自于混凝土所放出的热量，因此，控制混凝土放热量是从内因上解决大致积混凝土的温控防裂问题，因而也是从根本上解决大致积混凝土问题的技术措施。从减少混凝土放热量考虑，在混凝土配合比上可采取以下的技术措施。
1、尽可能地减少混凝土的用水量以减少胶凝材料用量
混凝土作为一种结构材料，必须满足力学性能的要求。混凝土的力学性能主要取决于水胶比，要达到一定的力学性能的要求，必须控制一定的水胶比。然而混凝土的放热量来自于胶凝材料。在一定的水胶比下，减少混凝土的用水量能够减少混凝土中胶凝材料的用量，从面减少混凝土的放热量。
（1）改进集料的级配，在混凝土中方，集料起到骨架作用，对于混凝土的性能有着较大的贡献，告别是对混凝土的力学性能有着较大的贡献，这种贡献是没有热量放出的，因此充分利用集料对混凝土力学性能的贡献，是在保证混凝土力学性能前提下减少混凝土放热量地有效途径，集料需要胶凝材料来胶结，集料中的空隙需要胶凝材料来填充，因此胶凝材料也是混凝土中不可缺少的组分，集料的级配对空隙率有非常大的影响。改进集料的级配可降低其空隙率，减少填充这些空隙所必须的水泥浆体数量。
（2）尽可能采用较大的集料最大粒径，在集料粒径较小地情况下，不同粒径集料之间的相互填充作用是有限的。因此即便级配非常好，其空隙率依然较大，但当集料最大粒径较大时，一些小的集料能够更好的填充在大集料的空隙中，使的集料的空隙率进一步降低，在级配较好的情况下，集料最大粒径越大，空隙率越小。对于卵石，当最大粒径为10mm时，无论级配如何调整，集料所能达到地最低空隙率为37%，当最大粒径为20mm时，集料的最低空隙率可达到34%，当最大粒径为40mm时，集料所能达到的最低空隙率可小于30%。
在混凝土中，集料的这些空隙需用水泥浆来填充。空隙率越高所需的水泥浆量也就越多。另一方面，大集料比表面积较小，润湿集料表面所需的水泥浆量也越少，，由于这两方面的原因，增大集料的最大粒径能够显著的减少混凝土的水泥浆量。在保持混凝土流动性不变的情况下，集料最大粒径从10mm增大到60mm时， 每立方米混凝土的用水量可减少50kg。如果以0.5水灰比考虑的话，大约可减少100kg胶凝材料，这一作用大约可使混凝土的水化热温升降低80C。
集料的最大粒径并不是能够无限增大的，它受到一些因素的限制，这些限制主要有以下几方面：
1）布筋的限制；2）强度的限制；3）施工方式的限制；
（3）外加剂的选用
在混凝土中掺入一些适宜的外加料，能够便混凝土获得所需要的特性，特别在泵送混凝土中更为突出。泵送性能良好的混凝土拌和物应具备三种特性：
1）、在输送管壁形成水泥浆或水泥砂浆的润滑层，便混凝土拌和物具有在管道中顺利滑动的流动性；
2）、为了能在各种形状和尺寸的输送管内顺利输送，混凝土拌合物要具备适应输送管形状和尺寸的变化的变形性；
3）、为在泵送混凝土施工过程中不产生离析而造成堵塞，拌和物应具备压力变化和位置变动的抗分离性。
由于影响泵送混凝土性能的因素很多，如砂石的种类、品质和级配、用量、砂率、坍落度、外掺料等。因此，为了满足混凝土具有良好的泵送性，在进行混凝土配合比的设计中，不能用单纯增加单位用水量方法。这样不但会增加水泥用量，增大混凝土的收缩，而且还会使水化热升高，更容易引起裂缝。
工程实践证明，在施工中优化混凝土级配、掺加适宜的外加料，以改进混凝土的特性，是大致积混凝土施工中的一项重要技术措施。混凝土中常见的外加料主要是外掺剂和外掺料
（4）掺加外掺剂
大致积混凝土中掺加外掺剂主要是木质素磺酸钙(简称木钙)，一般用作减水剂，属于阴离子表面活性剂，对水泥颗粒有明显的分散效应，并能使水的表面张力降低而引起加气作用，因此，在混凝土中掺入水泥用量约0.25%的木钙减水剂，不但能使混凝土的和易性有明显的改进，同时又减少了10%左右的拌和水，节约了10%左右的水泥，从而降低了水化热。从表4-16的例子可看出，混凝土中掺入木钙减水剂后，7d 的水化热略有增大，但可减小水泥用量 l0%左右，因此水化热还是降低的，而且能够延迟水化热释放的速度。这样不但能够减小温度应力，而且还能够使初凝和终凝的时间相应延缓5～8h，可大大减少大致积混凝土施工过程中出现温度裂缝的可能性。

（5）普通硅酸盐水泥配制的砂浆或混凝土在干燥时会产生收缩，砂浆的收缩率为 0.1%～0.2%，混凝土的收缩率为 0.04%～0.06%，而一般混凝土的极限拉伸仅为 0.0l%～0.02%，其结果导致混凝土开裂，从而破坏了结构的整体性，降低了抗渗性能。因此，在混凝土中适当地掺入膨胀剂(AEA：矾土水泥、天然明矾石、硬石膏；UEA：烧结明矾石、天然明矾石、硬石膏等)置换相同质量的水泥，使其吸收部分水后发生化学反应，在混凝土中产生0.2～0.7MPa 的膨胀自应力，从而使混凝土处于受压状态，抵消由于干缩而产生的拉应力，避免裂缝的发生和发展，同时大大提高了混凝土的抗渗性能和后期抗压强度,达到混凝土结构本身抗裂防水的目的。在施工中，合理使用补偿收缩混凝土，在结构自防水的同时能够实行无缝设计、无缝施工，对节约成本、缩短工期有一定的现实意义。
另一方面，由于膨胀剂 AEA、UEA 在混凝土中形成膨胀物钙矾石时需吸收水，在预拌混凝土中，掺入膨胀剂会增加混凝土坍落度的损失，影响混凝土的泵送施工，因此，在使用时须考虑膨胀剂与泵送剂的双掺。
（6）掺加外掺料
粉煤灰是泵送混凝土的重要组成部分，它能有效地提高混凝土的抗渗性能，显著改进混凝土拌料的工作性能，并具有减水作用。由于粉煤灰的火山灰活性效应及微珠效应，使具有优良性质的粉煤灰(不低于二级)在一定掺入量下(水泥质量的15%～20%)的强度还会有所增加，包括早期强度；同时，粉煤灰的掺入能够使混凝土密实度增加，收缩变形有所减少，泌水量下降，坍落度损失减小。经过预配试验，可取得降低水灰比、减少水泥浆用量、提高混凝土可泵性等良好的效果，特别是能够明显地延缓水化热峰值的出现，降低温度峰值，并能改进混凝土的后期强度。
大致积混凝土掺入粉煤灰分为“等量取代法”和“超量取代法”两种。前者是用等体积的粉煤灰取代水泥的方法；但其早期强度(28d以内)也会随掺入量增加而下降，因此对早期抗裂要求较高的工程，取代量应非常慎重。后者是一部分粉煤灰取代等体积水泥，超量部分粉煤灰则取代等体积砂子，它不但可获得强度增加效应，而且能够补偿粉煤灰取代水泥所降低的早期强度，从而保持粉煤灰掺入前后的混凝土强度等效。
（7）骨料的选择
大致积混凝土砂石料的重量约占混凝土总重量的85％左右，正确选用砂石料对保证混凝土质量、节约水泥用量、降低水化热数量、降低工程成本是非常重要的。骨料的选用应根据就地取材的原则，首先考虑选用生产成本低、质量优良的天然砂石料。
1）、粗骨料的选择
为了达到预定的要求，同时又要发挥水泥最有效的作用，粗骨料有一个最佳的最大粒径。但对于结构工程的大致积混凝土，粗骨料的规格往往与结构物的配筋间距、模板形状以及混凝土的浇筑工艺等因素有关。
结构工程的大致积混凝土，宜优先采用以自然连续级配的粗骨料配制。这种用连续级配粗骨料配制的混凝土，具有较好的和易性、较少的用水量和水泥用量，以及较高的抗压强度。在选择粗骨料粒径时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、级配良好的石子。根据有关试验结果证明，采用5～40mm石子比采用5～25石子，每立方米混凝土可减少水量15kg左右，在相同水灰比的情况下，水泥用量可节约20kg左右，混凝土温升可降低2℃。
2）、2、细骨料的选择
大致积混凝土中的细骨料，以采用中、粗砂为宜，细度模数宜在2.6～2.9范围内。根据有关试验资料证明，当采用细度模数为2.79；平均粒径为0.381的中粗砂，比采用细度模数为2.12、平均粒径为0.336的细砂，每立方米混凝土可减少水泥用量28～35kg，减少用水量20～25kg，这样就降低了混凝土的温升和减小了混凝土的收缩。
泵送混凝土的输送管道形式较多，既有直管又有锥形管、弯管和软管；当经过锥形管和弯管时，混凝土颗粒间的相对位置就会发生变化；此时如果混凝土中的砂浆量不足，便会产生堵管现象。因此，在级配设计时可适当提高砂率；但若砂率过大，将对混凝土的强度产生不利影响。因此，在满足可泵性的前提下，尽可能降低砂率。
3）、骨料质量的要求
骨料的质量如何，直接关系到混凝土的质量，因此，骨料中不应含有超量的粘土、淤泥、粉屑、有机物及其它有害物质，其含量不能超过规定的数值。混凝土试验表明，骨料中的含泥量是影响混凝土质量的最主要因素，它对混凝土的强度、干缩、徐变、抗渗、抗冻融、抗磨损及和易性等性能都产生不利的影响，特别会增加混凝土的收缩，引起混凝土的抗拉强度的降低，对混凝土的抗裂更是十分不利。因此，在大致积混凝土施工中，石子的含泥量控制在不大于1％，砂的含泥量控制在不大于2％。
2、外部环境的影响
1）、加强混凝土浇筑与振捣
改进混凝土的搅拌工艺对改进混凝土的配合比、减少水化热、提高极限拉伸有着重要的意义。为了进一步提高混凝土质量，采用二次投料的砂浆裹石或净浆裹石搅拌新工艺，可有效地防止水分向石子与水泥砂浆的界面集中，使硬化后界面过渡层的结构致密，粘结加强，从而使混凝土的强度提高 10%左右，也提高了混凝土的抗拉强度和极限拉伸值；当混凝土的强度基本相同时，可减少 7%左右的水泥用量。
混凝土二次振捣的恰当时间是指混凝土经振捣后还能恢复到塑性状态的时间，一般称为振动界限，在实际工程中应由试验确定。
2）控制混凝土浇筑温度
混凝土从搅拌机出料后，经过运输、泵送、浇筑、振捣等工序后的温度称为混凝土的浇筑温度。由于浇筑温度过高会引起较大的干缩，因此应适当地限制混凝土的浇筑温度，一般情况下，建议混凝土的最高浇筑温度应控制在40℃以下。
3）、控制混凝土出机温度
为了降低大致积混凝土总温升和减小结构的内外温差，控制出机温度是很重要的。在混凝土的原材料中，石子的比热较小，但其在每立方米混凝土中所占的质量较大。水的比热最大，但它在混凝土中占的质量却最小。因此，对混凝土的出机温度影响最大的是石子和水的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响最小。针对以上的情况，在施工中，为了降低混凝土的出机温度，应采取有效的方法降低石子的温度。在气温较高时，为了防止太阳的直接照射，可在砂、石子堆场搭设简易遮阳装置，必要时，须向骨料喷射水雾或使用冷水冲洗骨料。
4）、加强混凝土养护
地下室外墙浇筑以后，为了减少升温阶段的内外温差，防止因混凝土表面脱水而产生干缩裂缝，应对混凝土进行适当的潮湿养护；为了使水泥顺利进行水化，提高混凝土的极限拉伸和延缓混凝土的水化热降温速度，防止产生过大的温度应力和温度裂缝，应加强对混凝土进行保湿和保温养护。另外，施工中采取合理的技术措施很重要，例如采用带模养护、推迟拆模时间等方法都对控制裂缝起很大的作用。
潮湿养护是在混凝土浇筑后，在其表面不断地补给水分，其方法有淋水，铺设湿砂层、湿麻袋或草袋等，并最好在表面盖一层塑料薄膜。潮湿养护的时间是越长越好，但考虑到工期因素，一般不少于半个月，重要结构不少于 1 个月。混凝土浇筑后数月内，即使养护完毕，也不宜长期直接暴露在风吹日晒的条件下。对地下室墙体这一类的结构，也可采用自动喷淋管(塑料管带有细孔)进行自动给水养护，用长墙上的水平淋水管长期连续对墙体进行淋水养护，效果是比较好的。如使用养护剂涂层进行养护时，必须注意养护剂的质量及必要的涂层厚度，同时还应提供一定的潮湿养护条件，覆盖一层塑料薄膜。
保温养护时，可采用 2～3 层的草袋或草垫之类的保温材料进行覆盖养护。
四、大致积混凝土施工中控制裂缝的综合措施
大致积混凝土结构在土木工程中常见，如工业建筑中的设备基础；在高层建筑中地下室底板、结构转换层；各类结构的厚大桩承台或基础底板以及桥梁的墩台等。其上有巨大的荷载，整体性要求高，往往不允许留施工缝，要求一切连续浇筑完毕。另外，大致积混凝土结构在浇筑后水泥的水化热量大，由于体积大，水化热聚积在内部不易散发，浇筑初期混凝土内部温度显著升高，而表面散热较快，这样形成较大的内外温差，混凝土内部产生压应力，而表面产生拉应力，如温差过大则易于在混凝土表面产生裂纹。一般混凝土的硬化过程会产生体积收缩，而且在浇筑后期，混凝土内部逐渐冷却也产生收缩，由于受到基底或已浇筑的混凝土的约束，接触处将产生很大的剪应力，在混凝土正截面形成拉应力。当拉应力超过混凝土当时龄期的极限抗拉强度时，便会产生裂缝，甚至会贯穿整个混凝土断面，由此带来严重的危害。在大致积混凝土结构的浇筑中，上述两种裂缝都应设法防止。
　　1、大致积混凝土产生裂缝的种类、形态
　　1）、表面裂缝
　　这种裂缝在混凝土升温阶段和降温阶段都有可能发生，在混凝土热量经过表面向周围环境散发过程中，表面温度低于内部温度，形成内外温差。当这种温差沿着厚度方向呈非线性分布时，引起混凝土的非均匀变形。起初混凝土处于塑性状态，凝结硬化过程中，其弹性模量随强度不断增长，当温差产生的拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土表面产生裂缝。
　　2）、贯穿裂缝
　　这种裂缝一般发生在降温阶段，大致积混凝土基础呈降渐收缩状态，降温收缩受到基底及自身约束作用，产生很大的收缩应力（拉应力），当拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土中产生收缩裂缝。这种收缩裂缝有时会贯穿全断面，成为结构裂缝。基底及自身构造约束作用越强，平均温度峰值越高，贯穿裂缝出现的可能性越大。降温阶段经历时间较长，大约从3d～5d开始，延续1个月或更长时间。降温收缩与混凝土硬化收缩呈叠加趋势，硬化收缩会大幅度加剧裂缝出现的可能性与程度。
　　3）、深层裂缝
　　深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性。
　　2、大致积混凝土产生裂缝的原因
　　1）、水泥水化热引起的温度应力和温度变形
　　2）、内外约束条件的影响
　　3）、外界气温变化的影响
　　3、砼的收缩变形
　　（1）砼的塑性收缩变形
　　塑性收缩裂缝发生在砼硬化之前，砼仍处于塑性状态，它的产生主要是上部砼的均匀沉降受到了限制，如遇到钢筋或大的砼骨料，或者平面面积较大的砼，其水平方向的减缩比垂直方向更难时，这样会形成不规则的深裂缝。这种裂缝不但发生在大致积砼之中，一般平面尺寸较大，厚度较薄的结构构件也会出现这种裂缝，防止这种裂缝的最好办法是，连续浇筑与修整抹面，并立即养护，保护砼免受风吹日晒。
　　（2）砼的体积变形
　　砼终凝以后会发生体积变化，既可能收缩也可能膨胀，其变化幅度介于40×10-6和100×10-6之间，温度较高，水泥用量较多，自身体积变形将趋于增大。
　　（3）干燥收缩
　　（4）砼匀质性的影响
　　3、质量控制要点
　　1）、施工方案的编制应做到科学合理，内容包括以下六个方面措施：
　　（1）材料要求和配合比设计；
　　（2）分层分块浇捣措施；
　　（3）混凝土的搅拌、运输和浇筑方案；
　　（4）混凝土降温措施；
　　（5）混凝土的测温措施；
　　（6）养护措施

4、商品混凝土的制备质量控制措施
　　1、材料控制
　　（1）水泥：优先采用低强度水泥，水泥含碱量应小于0.6%，另外，应进行水化热检验，7d水化热不宜大于250KJ/Kg。
　　（2）骨料：粗骨料应采取连续级配或合理的掺配比例，含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.25%；细骨料选用粗砂或中砂，含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.5%。
　　（3）掺合料：优先采用粉煤灰更具耐久性，更有效降低每立方米砼中的水泥用量。
　　（4）膨胀剂：掺入适量膨胀剂，它能对砼起补偿收缩作用，减少砼的温度应力，但含碱量不应大于0.75%。
　　（5）外加剂：选用低收缩率的外加剂，应有7d、28d收缩率试验报告，任何龄期砼的收缩率均不得大于基准砼的收缩率、外加剂每立方米砼带入碱量不得超过1Kg，选用高效的缓凝剂和减水剂，减少水泥用量，推迟水化热的峰值期。
　　2、优化混凝土配合比
　　（1）现场砼坍落度：泵送宜为80～140mm，坍落度允许偏差±15mm，到达现场坍落度损失不应大于30mm/h，总损失不应大于60mm。
　　（2）尽可能降低砼的干缩与温差收缩，由于砼最高纯热值温升Tmax与每m3砼内的水泥用量成线性正比关系，应根据选用的原材料不同、水泥试验的富余标号不同，进行各种试配，最后确定最佳配合比。
3、浇筑与振捣
　　（1）全面分层：即在第一层全面浇筑完毕后，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。采用这种方法，适用于结构的平面尺寸不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。
　　（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它各层。由于总的层数较多，因此浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初疑，又能够从第二段依次分层浇筑。这种方法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，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，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土浇筑层下端开始逐渐上移。混凝土的振捣也要适用斜面分层浇筑工艺，一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处，保证上部混凝土的捣实；下面的一道振动器布置在近坡脚处，确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进，振动器也相应跟上。
　　（4）厚1.0mm内砼宜采用平推浇筑法，同一坡度，薄层循序推进依次浇筑到顶，厚1.0mm以上宜分层浇筑，每一浇筑层采用平推浇筑法，厚度超过2m时，可考虑留置水平施工缝。
　　（5）设置后浇缝，当大致积砼平面尺寸过大时，可适当设置后浇缝，以减少外约束力和温度应力，同时利于散热，降低砼内部温度。
　　4、混凝土养护措施
　　（1）养护是大致积混凝土施工中一项十分关键的工作。
　　为保证新浇砼有适宜的硬化条件，防止早期干缩产生裂缝，大致积砼浇筑完毕后，要加以覆盖和浇水养护，普通硅酸盐水泥拌制的砼不得少于14天；其它水泥不少于21天。养护方法分降温法和保温法，夏季施工时一般可使用草袋覆盖、洒水、蓄水养护或喷刷养生液养护；冬季施工时，由于环境气温较低，一般可利用保温材料提高新浇筑砼表面和四周温度，减少砼的内外温差。
　　（2）在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点
　　1）为了掌握大致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的温度影响，需要对砼进行温度监测控制。大致积砼的温度变化在1～72h变化最大，这段时间要每2h测量一次，4～7d每4h测量一次，其后为8h一次，整个测量过程时间不少于20d，并作详细记录，整理绘制温度曲线。测温可采用埋钢管和采用测温装置等方法。
　　2）经测温如观测到砼内部最高温度与大气温度之差超过规定极限值时，要立即采取降温措施，降低砼内部温度，控制砼内部裂缝的产生，常见的方法有导温管加冷却水循环方法来降低砼内部温度。
　　五、结语
　　大致积混凝土施工中的裂缝控制是一个系统工程，在工程实践中要根据具体的要求进行控制，不可盲目地严格要求从而带来大量的浪费。同时，要从设计、施工、材料等各个方面综合采取措施，来控制裂缝的产生和开展，只有这样才能取得预期的效果。