大体积混凝土综合控温抗裂施工

1、前言目前对于大体积混凝土的定义：最小断面任何一个方向尺寸大于0.8ｍ以上的混凝土结构，其尺寸已大到必须采取相应的技术措施降低其温差，控制温度应力与裂缝开展的混凝土。也就是说现代建筑中涉及到的大体积混凝土施工，其主要的特点就是体积大，水化热高，内外温差大，容易产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。随着现代施工技术的突飞猛进，大体积混凝土在工程中的应用越来越多，且向高性能、高强度、高复合、高稳定性发展，对施工技术提出了更高的要求。大体积混凝土是涉及工程计算、结构构造、材料组成、物理力学性能、施工工艺、工程检测等各方面的综合性问题，为有效控制大体积混凝土温度收缩裂缝，本工程从原材料质量和配合比优化、施工组织和浇筑养护、测温控制等各个环节提出技术要求，采取温控措施，确保大体积混凝土的工程质量。中天建设集团天津公司通过对三个项目大体积混凝土基础底板的成功运用，证明采用这种工艺能有效控制大体积混凝土有害裂缝的产生，取得很好的效果。

1、前言

目前对于大体积混凝土的定义：最小断面任何一个方向尺寸大于0.8ｍ以上的混凝土结构，其尺寸已大到必须采取相应的技术措施降低其温差，控制温度应力与裂缝开展的混凝土。也就是说现代建筑中涉及到的大体积混凝土施工，其主要的特点就是体积大，水化热高，内外温差大，容易产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。随着现代施工技术的突飞猛进，大体积混凝土在工程中的应用越来越多，且向高性能、高强度、高复合、高稳定性发展，对施工技术提出了更高的要求。大体积混凝土是涉及工程计算、结构构造、材料组成、物理力学性能、施工工艺、工程检测等各方面的综合性问题，为有效控制大体积混凝土温度收缩裂缝，本工程从原材料质量和配合比优化、施工组织和浇筑养护、测温控制等各个环节提出技术要求，采取温控措施，确保大体积混凝土的工程质量。中天建设集团天津公司通过对三个项目大体积混凝土基础底板的成功运用，证明采用这种工艺能有效控制大体积混凝土有害裂缝的产生，取得很好的效果。

2、施工方法特点

2.0.1 通用性：本工程大体积混凝土采用内散外蓄的综合温控措施，适用于各种超厚大体积混凝土施工。

2.0.2 综合性：施工方法从原材料质量和配合比优化、施工组织和浇筑养护、测温控制等各个环节提出技术要求，采取综合温控措施，从而避免有害裂缝的产生，其控制手段和措施是综合性的，不是单一的。

2.0.3 采用一次整体浇注混凝土的方法（不含设计要求沉降后浇带）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。

2.0.4 大体积混凝土的施工工艺，减少了施工工序之间的交叉，连续性好，简化施工程序，加快施工进度。

3、适用范围

本工法适用于工业与民用建筑高层建筑箱基底板、中大型设备基础等超厚大体积混凝土结构施工。

4、工艺原理

采用优化材料配合比；选择大面积斜面分层一次浇筑到顶的浇筑方法；混凝土内埋设冷却循环水管；表面采用蓄水保温保湿养护；通过以上综合温控措施降低水泥水化热，从而减小温度应力的作用，保证大体积混凝土施工无有害裂缝的产生。

5、工艺流程操作要点

5.1 工艺流程

配置混凝土→混凝土搅拌、运输→开启冷却循环水管→浇筑混凝土→振捣→二次振捣与泌水处理→表面处理→养护→测温监控。

5.2 操作要点

5.2.1 配置混凝土

1、优先选择中低热水泥，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。

2、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，并使混凝土密实，使混凝土抗渗能力提高。

3、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。

4、尽量降低砂率，一般宜控制在42-45%之间。

5、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，向骨料喷冷水，在水内掺加干冰等。入模温度不应大于25°C。

5.2.2 混凝土搅拌、运输

1、混凝土搅拌要按配合比严格计量，要求车车过磅；装料顺序：石子→水泥→砂子；如有添加剂时，应与水泥一并加入；粉沫状的外加剂同水泥一并加入，液体状的与水同时加入。为使混凝土搅拌均匀，搅拌时间不得少于90秒钟，当冬季施工或加有添加剂时，应延长30秒钟。

2、混凝土自搅拌机卸出后应及时运送到浇筑地点；在运输过程中，要防止混凝土的“离析”，水泥浆流失、坍落度变化和产生初凝等现象，如有发生应立即报告技术部门采取措施。混凝土从搅拌机中卸出后到浇筑完毕的延续时间，不超过《规范》规定的时间。混凝土水平运输采用混凝土搅拌罐车，垂直运输采用混凝土泵车。

3、布置混凝土泵：选择适合工程特点的浇筑顺序确定混凝土泵的布置位置，根据工程 3 面积、工程量大小、搅拌站供应能力、浇筑时间等选择泵和搅拌运输车的数量。以保证混凝土浇筑的连续性。

5.2.3 冷却循环水管在绑扎底板钢筋时，布置冷却循环水管

选择?50冷却循环钢管，水管距混凝土边缘0.8—1.0m，间距2.0m梅花型交错布置（如图 5.2.3-1、图 5.2.3-2所示），对于电梯坑范围内根据体积增设。混凝土浇筑前对冷却水循环系统进行通水试验，确保通水过程中无堵塞、渗漏。利用电梯基坑作为冷却系统循环水箱，由潜水泵、出入水管、电梯基坑形成循环水系统。养护过程中对进出水管水温进行测定，由出水管温度控制进水管温度和流速，出水管温度与混凝土内部温差不大于25°C，进水管温度控制在5—10°C，管中水流速一般为0.6m/s。

图 5.2.3-1 冷却管循环轴测示意图

图 5.2.3-2 冷却管水循环剖面

5.2.4 大体积混凝土浇筑

1、泵送砂浆、润管：先使用清水进行输送，再使用同结构底板配比的无石子砂浆泵送，以充分湿润泵管。需要注意首次泵送的砂浆有较多水泥浆在泵送过程中被泵管吸附，末端泵送出的较多为缺失泥浆的砂浆，这一部分要使用容器接受后运出浇筑地点。

2、浇筑顺序先深后浅，先浇筑集水坑、电梯井处，再浇筑主楼混凝土，采取全面分层的浇筑方案。混凝土浇筑采用“分段定点，循序推进、一个坡度、一次到顶”的方法——自然流淌形成斜坡混凝土的浇筑方法，能较好地适应泵送工艺，提高泵送效率，简化混凝土的泌水处理，保证了上下层混凝土不超过初凝时间，一次连续完成。当混凝土大坡面的坡角接近端部模板时，改变混凝土的浇筑方向，即从顶端往回浇筑。

3、浇筑方法采用一个坡度(1:6左右)，分层浇筑厚度控制在50cm，由一边向另一边、斜面分层浇捣浇筑方法浇筑。根据混凝土泵送时自然坡度，在每个浇筑带的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土的卸料点，解决上部混凝土的捣实，第二道布置在混凝土的坡脚处，确保下部混凝土密实，浇筑方向由前往后退浇，振动器也相应跟上，以确保整个混凝土的浇筑质量。

4、振捣在浇筑过程中正确控制间歇时间，上层混凝土应在下层混凝土初凝之前浇筑完毕，避免造成冷缝，并在振捣上层混凝土时，振捣棒下插5cm，使上下层混凝土之间更好的结合。在振捣过程中，振捣棒略上下抽动，使混凝土振捣密实，插点要均匀，插点之间距离控制在50cm，离开模板距离为20cm。振捣时间控制在20～30s 之间，直至混凝土表面泛浆，不出现气泡，混凝土不再下沉为止。

5、二次振捣和泌水处理底板混凝土表层进行二次振捣，以确保混凝土表面密实度。待第一层混凝土振捣完成20-30min 并已浇筑出一定面积后，在混凝土初凝前再进行二次振捣。混凝土经二次振捣后，可以提高水平钢筋的握裹力，竖向钢筋的抗拔力，增大水密性和提高抗压强度。两次振捣时间隔宜控制在2小时左右。当分层浇筑混凝土时，振捣棒插入前次振捣的混凝土上表面3～ 5cm 深处，可破坏层间冷缝，形成整体连接。混凝土振捣后，表面有大量的浮浆，浮浆一般顺混凝土浇筑坡面下流到坑底，大部分泌水流至低洼处用泥浆泵抽出。在抽出泌水浮浆同时，在混凝土表面撒上粒径5～25mm 利用清水清洗过的石子，厚度约50—100mm。再次振捣后，进行混凝土表面处理。

6、表面裂缝控制施工混凝土在初凝前，闭合混凝土的收水裂缝。首先根据标高线，用工具拖板铺摊均匀，长刮尺刮平，再用铁抹子抹压密实，最后利用收面机进行压光打磨，以闭合混凝土收水裂缝。加强成品保护，除具体施工人员外不得在大体积混凝土面层上行走，收浆完成同时覆盖一层 5 塑料薄膜保湿、一层毛毡进行保温处理。初凝完成后，进行养护。

5.2.5 养护混凝土采用表面蓄水 （如图5.2.5-1、5.2.5-2），内部布设循环水管的综合降温法进行养护。蓄水深度由计算确定，减小外界温度对混凝土表面温度的影响。

1、在混凝土结构内部有代表性的部位设置测温点，测温点布置应在边缘与中间，按梅花型布置，间距为3—5m（如图5.2.6-1）,沿浇筑高度应布置在底部、中间和表面，测点距离底板四周边缘1—1.5 米，电梯井、高低跨部位要增设。通过测温全面掌握混凝土养护期间其内部的温度分布状况及温度梯度变化情况，以便定量、定性地指导控制降温速率。

2、测温可以采用信息化预埋传感器先进测温方法，也可以采用埋设测温管、玻璃棒温度计测温方法。测温从混凝土浇筑后12h 开始,温升阶段每2h 测温一次,降温阶段每4h 测温一次,7d后每天一次,共测温14d。测温的主要内容为：大气温度、混凝土内部温度、蓄水温度、进出循环水管温度。监测过程中，当内外温差大于25℃时，对混凝土表面增加覆盖或增加蓄水厚度，调整水温变化。密切注意测定温度，采取措施确保温差控制在25℃以内。并绘制测温曲线图（如图 5.2.6-2）

6、效益分析

10.0.1 经济效益分析

大体积凝土综合控温抗裂施工工法在浇筑、抹面完成后及时进行蓄水养护，14 天养护期结束之后未发现裂纹，达到了有效控制内外温差，减小变形，防止有害裂缝的发生和发展的效果．经热工计算后，平均节省了保温材料2000m2，每平米按6元计算，共节省成本费用12000元。采用优化配合比的方法，平均节约水泥用量60Kg/m3，按6000m3计算，共节省成本费用10万元，累计节约成本11.2万元，取得了较好的经济效益。

10.0.2 管理效益分析施工方法

施工难易程度、施工周期、劳动力、材料、质量跳仓法施工缝处理、清除垃圾、扎筋、支模有一定的难度技术停歇时间长、工序环节交叉多，工期长增加施工缝人工处理等大量人工因施工缝处理质量难以保证结构整体性、抗渗性、抗震性较差伸缩缝方法施工缝设置有一定难度需结构分段施工和技术停歇时间增加伸缩缝结构处理大量人工增加伸缩缝处理部分的钢筋混凝土结构构造较复杂，防渗无保证分层分块方法施工缝处理清除垃圾、扎筋、支模有一定的难度技术停歇时间长、工序环节交叉多，工期长重复施工及施工缝处理等大量人工分层新老混凝土需增加构造钢筋因施工缝处理质量难以保证结构整体性、抗渗性、抗震性较差连续浇注可以连续浇筑，施工较为方便工序环节交叉少，连续均衡施工，工期短后浇带处理需人工后浇部分需提高混凝土强度等级筋确保质量无裂缝，结构整体性好，提高结构抗渗能力与抗震能力。