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1、大体积混凝土施工作业指导书一、大体积混凝土的定义及特点1、定义混凝土结构物中实体最小尺寸1m的部位所用的混凝土，称为大体积混凝土。2、特点（1）结构厚实，体积大。如：基础、墩台、框架等。（2）由于体积大，水泥水化热高，积聚内部热量不易散发，温度峰值常在4555，而表面散热较快，使内外产生较大温差，受混凝土自约束，内部产生压应力，外部产生拉应力，易使混凝土产生表面温度裂缝（当内外温差产生的附加应力超过混凝土允许应力时，混凝土即发生开裂）；在混凝土降温阶段，混凝土逐渐冷却，加上混凝土本身的收缩，当受到外部（岩基、厚混凝土垫层及周围结构等）的约束，亦会产生裂缝，有的甚至贯穿整个截面。二、大体积混凝土
2、裂缝控制根据大体积混凝土的特点，浇灌混凝土前，应采取有效的防裂技术措施和必要的混凝土裂缝控制的施工计算，以控制裂缝的出现。（一）大体积混凝土防裂技术措施1、降低水泥水化热温度。措施如下：（1）选用水化热低的大坝水泥、矿渣水泥、火山灰质水泥、粉煤灰水泥或低强度水泥。（2）掺加混合料（如粉煤灰，其作用是改善和易性、降低水化热、减少水泥用量）、外加剂（如FDN高效复合型减水剂、缓凝剂、UEA复合膨胀剂），改善和易性，降低水灰比，控制坍落度，减少水泥用量，降低水化热量。（3）改善骨料级配，减少水泥用量，使水化热相应降低。（4）在混凝土内埋设循环冷却管，通入循环冷水，降低混凝土水化热温度。（5）在厚大无
3、筋或稀筋的大体积混凝土中，当设计有要求时，可在混凝土中掺加25%以下的厚度不少于15cm、强度不低于MU40及1.5倍砼强度等级的片石（包括经破碎的大漂石）吸热，并节省混凝土。掺加片石应符合下列规定：a）片石的最大尺寸，不应大于结构尺寸的1/4；b）片石在掺加前应用水冲净；c）片石应均匀分布，安放稳妥。片石间净距不得小于15cm，片石与模板的间距不宜小于25 cm，且不得与钢筋接触；d）上层片石顶面应覆盖25 cm以上混凝土层。2、降低混凝土浇灌入模温度。措施如下：（1）选择室外气温较低时浇筑，浇筑温度（振捣后50100mm深处的温度）不宜高于28，避开热天浇筑混凝土。（2）夏季采用低温水或冰
4、水拌制混凝土；对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷；或对骨料进行护盖或设置遮阳装置；运输工具加盖防止日晒，降低混凝土拌合物温度。（3）掺加缓凝型减水剂，采取薄层浇灌，每层厚度2030cm，减缓浇灌速度，利用浇灌面散热。（4）在基础内设通风和加强通风，以加速热量散发。3、加强施工过程中的温度控制。措施如下：（1）做好混凝土的保温保湿养护，缓慢降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力；夏季避免暴晒，冬季采取保温覆盖，以免发生急剧的温度梯度。（2）采取长时间养护，规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松驰效应”。养护时间可按表1采用。表1 大体积混凝土养护时间水 泥 品 种养护时间（d）
5、备 注硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥14夏季施工应提前养护，且养护时间不应小于28d。火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐大坝水泥、低热微膨胀水泥21在现场掺粉煤灰的水泥（3）对大体积混凝土的养护，应根据气候条件采取控温措施（如循环水冷却、蓄热保温措施等），并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将内外温差控制在设计要求的范围内，当设计无要求时温差不宜超过25。混凝土测温元件可采用铜-康铜热电偶，首先将热电偶固定在6.5mm的钢筋棒上，然后再将钢筋棒固定在结构钢筋上。在浇灌混凝土时，应特别小心，不可使热电偶移位。测温点一般布置在混凝土上表面、中心及下部位置，数量根据设计或实际需要而定。
6、混凝土终凝后开始测温，前几天每2h测1次，同一时间读取数据，24h不间断，以后根据温差发展情况，测温间隔时间作适当的延长调整。若温差大于25，则采取一定的保温措施，对于基础可采用回填的办法，一定要将温差控制在25以内。（4）合理安排施工程序，控制混凝土均匀上升，避免过大高差；对于基础，及时回填土，避免结构侧面长期暴露。4、改善约束条件，削减温度应力。措施如下：采取分层分块浇灌，合理设置水平或垂直施工缝，或在适当位置设置后浇缝，以放松约束程度，减少每次浇灌长度和蓄热量，增加散热面，防止水化热的过大积聚，减少温度应力。5、提高混凝土的极限抗拉强度。措施如下：（1）选择良好级配的粗骨料，严格控制其含
7、泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度，减少收缩，保证施工质量。（2）采用二次投料法；二次振捣法；浇灌后及时排除表面泌水，以提高混凝土强度。（3）设置必要的温度配筋，在截面突然变化、转折部位，增加斜向构造配筋，以改善应力集中。（4）在基础与墙、地坑等接缝部位，适当增大配筋率，设暗梁，以减轻边缘效应，提高抗拉伸强度，控制裂缝开展。（5）加强混凝土的早期养护，提高早期相应龄期的抗拉强度和弹性模量。（二）大体积混凝土裂缝控制的施工计算在大体积混凝土浇灌前，根据施工拟采取的防裂措施和已知施工条件，先计算混凝土的水泥水化热绝热温升值、各龄期收缩变形值、收缩当量温差和弹性模量，然后通过计算，估
8、计可能产生的最大温度收缩应力，如不超过混凝土的抗拉强度，则表示所采取的防裂措施能有效控制、预防裂缝出现；如超过混凝土的抗拉强度，则可采取调整混凝土的浇灌温度、减少水化热温升值、降低内外温差、改善施工操作工艺和混凝土性能、提高抗拉强度或改善约束等技术措施重新计算，直至计算的应力在允许范围以内为止。1、混凝土的水化热绝热温升值混凝土的水化热绝热温升值，一般按下式计算： 式中：T（t）浇完一段时间t，混凝土的绝热温升值（）；C每立方米混凝土水泥用量（kg）；Q每千克水泥水化热量（J/kg），可由表2查得；cJ/kg.K，一般为0.921.00，取0.96（J/kg.K）；混凝土的质量密度，取2400
9、（kg/m3）；e常数，为2.718；m与水泥品种、浇捣时温度有关的经验系数，一般为0.20.4；t混凝土浇捣后至计算时的天数（d）。实际结构外表是散热的，计算值偏于安全。2、各龄期混凝土收缩变形值各龄期混凝土的收缩变形值y（t）随许多具体条件和因素的差异而变化，一般可按下列指数函数表达式计算：式中：0y标准状态下的最终收缩值（即极限收缩值），取3.2410-4;M1、M2、M3Mn考虑各种非标准条件的修正系数，按表3取用；e、t同上。 3、各龄期混凝土收缩当量温差 混凝土的收缩变形换成“当量温差”（当量温差是将混凝土收缩产生的变形，换成相当于引起同样变形所需要的温度，以便按温差计算温度应力）
10、按下式计算： 式中Ty（t）各龄期（d）混凝土收缩当量温差（），负号表示降温； y（t）各龄期（d）混凝土的收缩相对变形量； a混凝土的线膨胀系数，取1.010-5； 4、各龄期混凝土弹性模量 各龄期弹性模量按下式计算： 式中：E（t）混凝土从浇灌后至计算时的弹性模量（N/mm2），计算温度应力时，一般取平均值； E0混凝土的最终弹性模量（N/mm2），可近似取28d的弹性模量，按表4取用。 5、混凝土的温度收缩应力 大体积结构（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引起过大温度收缩应力造成的。混凝土因外约束引起的温度（包括收缩）应力（二维时）可按以下简化公式计算： 式中：
11、混凝土的温度（包括收缩）应力（N/mm2）； T混凝土的最大综合温差（），如为负值则为降温； T0混凝土的入模温度（）； Th混凝土浇筑后达到稳定时的温度，一般根据历年气象资料取当年平均气温（）；当大体积结构长期裸露在室外且未回填时，T值按混凝土水化热最高温升值（包括浇灌入模温度）与当地月平均最低温度之差进行计算； S（t）考虑徐变影响的松驰系数，一般取0.30.5； R混凝土的外约束系数，当为岩石地基时，R=1；当为可滑动的垫层时，R=0；一般地基取0.250.50； 混凝土的泊松比，可采用0.150.20。每 千 克 水 泥 水 化 热 量 Q 表2品 种水 化 热 量 Q （J/kg）2
12、25号275号325号425号525号普 通 水 泥201243289377461矿 渣 水 泥188205247335混凝土收缩变形不同条件影响系数 表3-1水泥品种矿渣水泥快硬水泥低热水泥石灰矿渣水泥普通水泥火山灰水泥抗硫酸盐水泥M11.251.121.101.01.01.00.78混凝土收缩变形不同条件影响系数 表3-2水泥细度1500200030004000500060007000M20.900.931.001.131.351.682.05 混凝土收缩变形不同条件影响系数 表3-3骨 料砂岩砾砂无粗骨料玄武岩、花岗岩石灰岩白云岩石英岩M31.91.01.01.01.00.950.8混凝
13、土收缩变形不同条件影响系数 表3-4水灰比0.20.30.40.50.60.70.8M40.650.851.001.211.421.621.82混凝土收缩变形不同条件影响系数 表3-5水泥浆量(%)15202530354045M50.901.001.201.451.752.102.55混凝土收缩变形不同条件影响系数 表3-6t(d)1234571014180M6混凝土收缩变形不同条件影响系数 表3-7W(%)2530405060708090M71.251.181.101.000.880.77混凝土收缩变形不同条件影响系数 表3-80.00.10.20.30.40.50.60.7M8混凝土收缩变
14、形不同条件影响系数 表3-9操作方法机械振捣手工捣固蒸气养护高压釜处理M91.001.100.850.54混凝土收缩变形不同条件影响系数 表3-100.000.050.100.150.200.25M101.000.850.760.680.610.55注：分子为自然状态下硬化；分母为加热状态下硬化； t混凝土浇灌后初期养护时间（d）； W环境相对湿度（%）； 水力半径的倒数（cm-1），为构件截面周长（L），与截面积（A）之比，=L/A； EaAa/ EbAb配筋率； Ea钢筋的弹性模量（N/mm2）； Aa钢筋的截面积（mm2）； Eb混凝土的弹性模量（N/mm2）； Ab混凝土的截面积（mm
15、2）。混 凝 土 的 弹 性 模 量 E0 表4项次混凝土强度等级（N/mm2）弹性模量（N/mm2）项次混凝土强度等级（N/mm2）弹性模量（N/mm2）1C7.51.451047C353.151042C101.751048C403.251043C152.201049C453.35104项次混凝土强度等级（N/mm2）弹性模量（N/mm2）项次混凝土强度等级（N/mm2）弹性模量（N/mm2）4C202.5510410C503.451045C252.8010411C553.551046C303.010412C603.60104三、大体积混凝土的浇筑方案及施工要求（一）大体积混凝土的整体性要求
16、高，一般要求混凝土连续浇筑，一气呵成。施工工艺上应做到分层（30cm）浇筑、分层捣实，但又必须保证上下层混凝土在初凝之前结合好，不致形成施工缝。1、在特殊的情况下可以留有后浇带，即在大体积混凝土中预留有一条后浇的施工缝，将整块大体积混凝土分成两块或若干块浇筑，待所浇筑的混凝土经一段时间的养护干缩后，再在预留的后浇带中浇筑补偿收缩混凝土，使分块的混凝土连成一个整体。后浇带的浇筑，考虑到补偿收缩混凝土的膨胀效应。要求混凝土振捣密实，防止漏振，也避免过振。混凝土浇筑后，在硬化（终凝）前12h，应抹压，以防沉降裂缝的产生。2、桥墩台等大体积混凝土，当结构截面大于100cm2，在前层混凝土初凝前不能及时
17、灌筑次层混凝土时，可适当分段、分层浇筑，但应符合下列规定：（1）分段数目宜减少。当横截面面积在200cm2以内时不宜大于2段，在300cm2以内时不宜大于3段，且每段面积不得小于50cm2。（2）段与段间的竖向接缝应平行于结构较小截面尺寸方向。（3）上、下邻层混凝土间的竖向接缝，应错开位置做成企口，并按施工缝处理。（4）每段混凝土厚度应为1.52.0m，不宜超过2m。（二）浇筑方案应根据整体性要求、结构大小、钢筋疏密、混凝土供应等具体情况，一般选用以下三种方法（上述的特殊情况除外）：1、全面分层：如图1（a）所示，即在第一层浇筑完毕后，再回头浇第二层，此时，应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连
18、续浇筑，直至完工为止。采用这种方案时，结构平面尺寸一般不宜太大，施工时从短边开始，沿长边方向进行较好。必要时亦可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行。2、分段分层：如图1（b）所示，适用于厚度不太大而面积或长度较大的结构。混凝土从底层开始浇筑，进行23m后就回头浇第二层，再同样依次浇筑以上各层。由于总层数不多，所以浇到底后，第一层混凝土末端的混凝土还未初凝，又可从第二层依次分层浇筑。这种方案，单位时间内要求供应的混凝土量较少，不像第一方案那样集中。3、斜面分层：如图1（c）所示，适用于结构的长度超过厚度的3倍，要求斜的坡度不大于1/3。振捣工作应从浇捣层的下端开始，逐渐上移，以保证混凝土施工质量。分层的厚度决定于振动器的棒长和振动力的大小，也要考虑混凝土的供应量大小和可能浇筑量的多少，一般为2030cm。（三）浇筑混凝土所采用的方法，应使混凝土在浇筑时不发生离析现象。混凝土自高处自由倾落超过2m时，应沿串筒、溜槽、溜管等下落，以保证混凝土不致发生离析现象。串筒布置应适应浇筑面积、浇筑速度和摊平混凝土堆的能力，但其间距不得大于3m，布置方式为交错式或行列式。（四）雨季施工时，应采取搭设雨篷或分段搭雨篷的办法进行浇筑，一般均要事先做好防雨措施。（五）混凝土浇筑及养护时，严格按已制定的大体积混凝土施工方案（特别是防裂技术措施）施工，以控制裂缝的出现。
