大体积混凝土
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大体积混凝土在现代建筑工程中,大体积混凝土的应用越来越广泛。
从大型桥梁的桥墩到高层建筑的基础,从大型水坝到大型设备的基础,大体积混凝土都扮演着至关重要的角色。
那么,究竟什么是大体积混凝土呢?简单来说,大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m 的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。
大体积混凝土的特点十分显著。
首先,由于其体积大,混凝土在浇筑后内部产生的水化热难以迅速散发出去,从而导致混凝土内部温度升高。
这种温度差会在混凝土内部产生较大的温度应力,如果处理不当,就容易产生裂缝,影响混凝土结构的耐久性和安全性。
其次,大体积混凝土的浇筑量通常很大,施工过程中需要连续作业,对施工组织和施工技术都提出了很高的要求。
此外,大体积混凝土一般需要使用大量的水泥,而水泥的水化反应会消耗大量的水,容易导致混凝土的干缩,进一步增加了裂缝产生的可能性。
为了保证大体积混凝土的质量,在施工前需要进行精心的设计和准备。
材料的选择至关重要。
水泥应优先选用水化热低的品种,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。
骨料要选用级配良好、粒径较大的石子和中粗砂,这样可以减少水泥用量,降低水化热。
同时,还需要添加适量的外加剂,如缓凝剂、减水剂等,以改善混凝土的性能。
在配合比设计方面,要根据工程的具体要求和原材料的性能,通过试验确定合理的配合比。
既要保证混凝土的强度和耐久性,又要尽量降低水泥用量,减少水化热。
水胶比一般不宜大于 055,坍落度应根据施工工艺和施工条件确定。
大体积混凝土的施工过程是一个复杂而关键的环节。
首先是浇筑,浇筑方法通常有分层浇筑、分段浇筑和斜面分层浇筑等。
分层浇筑是将混凝土分成若干层进行浇筑,每层的厚度不宜超过 500mm,相邻两层浇筑的时间间隔不宜超过混凝土的初凝时间。
分段浇筑是将混凝土分成若干段进行浇筑,每段的长度不宜超过 30m。
斜面分层浇筑则适用于结构长度超过厚度 3 倍的情况,从浇筑层下端开始,逐渐上移。
大体积混凝土混凝土是一种常见的建筑材料,其优点包括强度高、耐久性好以及施工方便等。
然而,在某些特殊情况下,需要使用更大体积的混凝土,以满足工程项目的需求。
本文将探讨大体积混凝土的相关内容。
一、大体积混凝土的定义与特点大体积混凝土通常指的是超过传统混凝土结构的尺寸和体积。
其特点主要体现在以下几个方面:1. 高强度:大体积混凝土通常通过使用高性能混凝土和控制水胶比来提高混凝土的强度。
这样可以减少结构中的钢筋用量,提高整体的抗震性能。
2. 全部浇筑:大体积混凝土要求一次性完成浇筑,以确保整体的一致性和完整性。
这需要合理的施工组织和专业的技术人员。
3. 温度控制:大体积混凝土内部的温度变化较大,容易发生温度裂缝。
因此,在施工过程中需要控制混凝土的温升速率,采取适当的降温措施,以防止产生不可修复的质量问题。
二、大体积混凝土的应用领域大体积混凝土广泛应用于以下几个领域:1. 水坝和堤防:水坝和堤防是大体积混凝土的典型应用。
大坝通常需要承受巨大的水压力,因此需要使用大体积混凝土以确保结构的稳定性和耐久性。
2. 航道和港口:航道和港口工程中经常需要使用大体积混凝土来建造海堤、防波堤、码头等。
这些结构需要承受来自海洋的冲击力和波浪侵蚀,因此对混凝土的强度和耐久性要求较高。
3. 隧道和地下结构:隧道和地下结构也是大体积混凝土的重要应用领域。
对于地铁、地下停车场等工程,使用大体积混凝土可以提高结构的稳定性和防水性能。
三、大体积混凝土施工的注意事项在进行大体积混凝土施工时,需要注意以下几个方面:1. 材料的选择:选择符合规范要求的高性能混凝土材料,确保混凝土的抗压强度和耐久性。
2. 浇筑方式:采用连续浇筑的方式,避免出现冷接缝和裂缝。
可以使用泵车来提高浇筑效率和施工质量。
3. 温度控制:通过降温剂、冷却水等措施控制混凝土的温升速率,避免产生温度裂缝。
可以在施工中使用散热管或冷却剂进行降温。
4. 施工组织:合理组织施工人员和设备,确保施工进度和施工质量。
什么是大体积混凝土?施工、抽检该如何进行?
1、何为大体积混凝土?
GB50496-2018《大体积混凝土施工标准》中明确定义:①混凝土结构物实体尺寸不小于1米的大体量混凝土;②预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。
一般情况,大体积混凝土会用于高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。
2、大体积混凝土施工注意事项
1)浇筑前应有详实、可行的施工专项方案
2)浇筑前技术准备
①:大体积混凝土施工应在模板、支架、钢筋、预埋件等工作完成并验收合
格后进行;
②确认施工现场供水、供电、商混站供料是否充足;察看确保场内道路是否畅通;确认是否办理夜间施工许可证;预防极端大风、大雨天气物质准备充分;
③人员、机械设备准备到位;测温设备、温控措施应俱全;
3)其他事项
浇筑、养护、温控应严格按照现行施工规范、设计要求、施工方案执行。
3、大体积混凝土抽样要求
GB50496-2018《大体积混凝土施工标准》中5.7内容明确规定:
①:一次连续浇筑量≤1000m³,取样数量≥10组;
②:1000m³<一次连续浇筑量≤5000m³,超出1000m³,每500m³取样≥1组;
③:一次连续浇筑量>5000m³,超出5000m³,每1000m³取样≥1组;。
1、什么叫大体积混凝土?我国有的规范认为,当基础边长大于20m,厚度大于1m,体积大于400m3时称大体积混凝土。
一般认为当基础尺寸大到必须采取措施,妥善处理所发生的温差,合理解决变形变化所引起的应力,力图控制裂缝开展到最小程度,这种混凝土才称得上大体积混凝土。
因为我国没有界定大体积混凝土的标准和规范,只能参考其它资料,日本建筑学会标准(JASS5)规定:“结构断面最小厚度在80cm以上,同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土,称为大体积混凝土”。
美国混凝土学会(ACI)规定:“任何就地浇筑的大体积混凝土,其尺寸之大,必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题,以最大限度减少开裂”。
注意:结构断面最小厚度是指内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土所有构件,例如筏板,梁,柱等构件.2、有关大体积混凝土施工:依据大体积混凝土绝热公式,大体积混凝土与水泥用量和粉煤灰的掺入量有直接关系,大体积混凝土越厚,浇注量越大水泥掺入量就越大,标号高.水泥掺入量越多,标号大,水化热就大,大体积混凝土浇筑完毕3-6小时混凝土内部受水化热等因素影响,受热膨胀产生压应力,而随浇筑时间,浇注外界气候,浇筑时外界温度,大体积混凝土游离水蒸发,等等外界条件.使大体积混凝土外部散热过快,大体积混凝土表面收缩产生拉应力,当大体积混凝土内部压应力大于外部拉应力时,大体积混凝土内会出现裂缝,按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。
为避免大体积混凝产生裂缝我国标准规定了混凝土浇筑温度温差不得大于25°基于以上理解,应注意:设计要选择大体积混凝外加剂的类型,要合理的选择后浇带,变形缝的位置,抗渗混凝土的等级,厚度大于2M的大体积混凝内设置水平钢筋,其它要求等.与参建各方在大体积混凝浇筑前做好充分的沟通,必要时要做设计交底.1.选择大体积混凝的配合比,外加剂的剂种和掺入量,多做几组试配.2.注意测温,尤其是在浇筑完毕的头3天内,随时掌握大体积混凝内外部温差,浇筑前编制大体积混凝测温方案3.注意浇筑方向,顺序,和分层浇筑,注意大体积混凝施工缝的留置,尤其是变形缝处一定要施工仔细,因为大体积混凝一般都是抗渗混凝土,还要牵扯地下防水问题.4.选择适宜的混凝土外加剂是大体积混凝质量保证的关键.5.选择大体积混凝浇筑的季节,气候,外界温度,运输.交通路线等6.注意大体积混凝浇筑完毕的后期养护,事前要有专项养护方案,大体积混凝养护也是大体积混凝质量保证的关键.7.注意大体积混凝的试块留置,资料,安全方面的问题.8.编制大体积混凝各项预防,紧急预案.高炉热风炉基础工程大体积混凝土浇筑施工方案大纲一、大体积混凝土配合比及材料二、混凝土浇灌速度理论计算三、现场施工平面布置四、大型机械设备配备五、小型机具和施工用料配备六、劳动力安排七、管理人员值班安排八、混凝土浇灌过程控制九、块体温度测量十、养护措施一、大体积混凝土配合比及材料实践证明,大体积混凝土释放的水化热,会产生较大的温度变化和收缩作用,因而产生的温度和收缩应力是导致混凝土出现裂缝的主要因素。
大体积混凝土,指最小断面尺寸大于1米以上的混凝土结构构件(一般规定厚度超过1米、面积也超过1平方米),其尺寸已经大到必须采取相应的技术措施妥善处理温度差值,合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。
大体积混凝土有如下特点:⑴混凝土强度高,水泥用量大,因而收缩变形大;⑵几何尺寸大,内部热量积聚迅速,升温快,而外部却散热快,易形成高温差;⑶工程量大,施工连续性强,不易控制。
1、大体积混凝土裂缝产生原因分析混凝土结构裂缝产生原因一般有三种:一是由外荷载引起,即按照常规计算的主要应力引起;二是结构次应力引起,即由实际工作状态与假设模型不符所致;三是由变形应力引起,这是由于温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起的结构变形。
大体积混凝土裂缝主要产生原因属于第三种。
1.1温差的形成及其影响在混凝土结构中,引起温度变化的热量主要源于水泥的水化热。
大体积混凝土强度级别较高,水泥用量大,因此混凝土在初凝过程中会有大量水化热产生。
混凝土是热的不良导体,又由于几何尺寸巨大,这些热量不易及时排出而积聚,导致了其内部温度迅速升高(最高时可达70~80℃)。
相反,在构件表面,则由于散热条件良好,温度保持较低水平,这样就出现了内外温差。
这种相对的“内胀外缩”对混凝土表面产生拉应力,当它超过混凝土拉伸极限,裂缝就产生了。
1.2混凝土收缩变形及其影响1.2.1化学收缩:混凝土硬化过程中,水泥要发生一系列化学变化,称之为水化,但水化生成物体积比反应前物质总体积要小,这种收缩,我们称之为化学收缩;1.2.2混凝土的干收缩:干收缩是由于混凝土内部吸附水蒸发,引起凝胶体失水产生紧缩,混凝土的干收缩取决于周围环境的湿度变化。
在大体积混凝土中,当这种收缩由于内外环境不一致而使混凝土构件表面拉应力超过其拉伸极限时,导致了裂缝的产生。
1.3地基的不均匀沉降及其影响基础设计的主要依据是工程地质勘察报告。
任何一个地质勘察,其结果都是近似的。
当设计假设模型与地质实际不符等情况出现时,都很可能出现不均匀沉降。
大体积混凝土主要是根据厚度定义的,国际上一般采用0.8m~1m作为界限。
自80年代以后大体积混凝土的定义有了新的概念:“任意体量的混凝土,其尺寸(厚度和平面)大到足以必须采取措施减小由于体积变形引起的裂缝,统称为大体积混凝土”,由此可见,即便是很薄的结构,虽然水化热很低,但是其收缩很大,控制收缩裂缝的要求比过去任何时候都显得非常重要。
因此,泵送混凝土的薄壁结构也应当按照大体积混凝土的要求采取措施控制混凝土的收缩裂缝。
混凝土收缩主要来自于水和水泥,自由收缩的混凝土不会出现开裂,只有收缩遇到约束,从而产生的约束应力大到超出混凝土的抗拉强度的时候才会开裂。
一、开裂形式一般有:(1).早期塑性开裂:(2).塑性沉降收缩(3).表面失水收缩(4).温差应力收缩(5)。
自收缩。
2.硬化后开裂:化学收缩干燥收缩炭化收缩膨胀开裂(碱集料反应)荷载作用开裂二、影响混凝土开裂的主要因素1、原材料:水泥(细度、矿物成分含量)掺和料(品种;质量;掺量)骨料(吸水性、粒形、热膨胀性、比例)外加剂(相容性、保塑性、缓凝性及技术夸大性)2、配合比:水泥用量(胶凝材料总量)总用水量砂率保证强度的同时必须考虑耐久性3.混凝土和易性:计量准确性搅拌质量搅拌时间4、施工性:克服无所谓的概念浇筑振捣正确性(分层、段的合理及位置时间)正确把握初凝时间的面层处理(贯入阻力时间和收水时间)测温与养护技术的关系(浇水保湿和各阶段温度控制)施工进度(拆模时间、降温速率)5、设计:材料指定弊病(膨胀剂、防水剂)构造筋配置的合理性6、减小混凝土开裂倾向的对策降低混凝土拌合物浇筑温度延缓混凝土的凝结时间,硬化后的早期强度发展不要过快低热水泥用粉煤灰部分取代水泥用低热膨胀(收缩)系数的骨料少量稳定引气成分选择水泥要以耐久性为基础,不能只注意强度三、厚度大体积混凝土裂缝控制初凝前产生的裂缝(可处理)与温度产生的裂缝(不可处理)1、初凝前产生的裂缝:(1)表现形式一般为塑性收缩开裂。
无论是沉降收缩还是失水干燥收缩裂缝,一般均可通过振捣、滚压、搓面工序可予以避免。
一般大体积混凝土的坍落流动度较大,常会因为混凝土和易性问题,使混凝土出现离析泌水,当沉降遇到上层钢筋的阻力时,就会产生沉降开裂,又会因泌水过快,而易使失水开裂增多。
(2)处理形式主要在面层处理工序中。
混凝土浇注振捣露出结构上表面后:①先用铁锨将混凝土摊平并振捣;②刮杠刮平表面;③用滚杠滚压表面,并将多余浮水排走;④再用刮杠或木抹将表面处理;⑤当混凝土收水时,进行木抹搓抹第一遍,搓抹采用后退式施工方法,边搓抹边覆盖塑料布,以减少表面水分蒸发;⑥第二遍搓抹时间掌握在人踩在混凝土表面有沉陷脚印,拌合物可操作性强,同时有裂纹出现。
此到工序仍然采用,后退式边搓抹边覆盖塑料布的施工方法,对已出现的裂缝,采用来回搓揉的方法将其搓合严;⑦第三遍搓面时间掌握最重要,一定要在混凝土初凝前(混凝土初凝时间的确定是:时间与力交点的坐标值3.5Mpa,(一般人踏在混凝土表面远远小于此值)进行第三遍搓抹,同时必须将后出现的裂缝全部搓合,并覆盖严塑料布。
2、温度产生的裂缝:水泥水化产生很多的热量,使混凝土内部温度值很高,形成内部受压外部受拉,规范规定当受压温度与受拉温度超出25℃时,会产生温差应力,其累计值过大就易使混凝土温差层开裂。
升温过程也是应力产生的过程,升温速度越快,应力产生越大。
如果降温时的速率大于升温时,形成降温温度梯度过大产生应力,也会使混凝土的内部出现开裂。
以上两种开裂的表现形式是很难见的,一般只有依靠测温记录的数值来判断。
所以测温的重要性就在于此。
针对测温出现的问题,主要处理形式:降低最高温度(1)降低温升值:选用低热水泥;⌝或选用低标号水泥;⌝尽量降低水泥用量;⌝掺加低收缩掺合料。
⌝(2)降低浇筑温度值:使用低温水;⌝砂石冷却;⌝混凝土罐车保温或水冲降温;⌝遮阳或覆盖。
⌝(3)掺加缓凝剂延缓峰值时间。
(4)基础混凝土内掺加大块石料(吸收部分热量)。
(5)放慢浇筑速度:根据环境条件充分利用混凝土的初凝时间,使热量逐步释放达到降低最高温度值的目的。
升温阶段混凝土终凝后开始硬化并产生热,中心温度不断上升并往四面扩散,建议此时仅覆盖塑料布即可,不要进行保温处理,以免造成温度积蓄过多,会延长降温阶段的时间。
降温阶段混凝土温度达到峰值并持续一段时间后开始降温,这个阶段是大体积混凝土关键阶段。
(1)温度差一般测温点平面以5-8米的间距布置在结构有代表性的位置,垂直基准点布置在混凝土上表面往下(表层)和下底面往上(底层)50-100mm处,与之相邻点间距小于一米为宜。
控制指标以相邻两点的层温度差值不大于25℃,这个指标是观察结构层用的。
表层点值与混凝土表面(塑料布与混凝土间)的温度差不大于25℃,是控制混凝土表层与表面不出现开裂。
由于混凝土块体在升温及降温阶段都处在塑料布覆盖的条件下,与大气环境不产生介质交换,所以大气温度与块体内部温度不产生利害关系,不考虑控制指标。
但可以考虑与表面的温度差。
由于降温是一个缓慢的阶段,随时观察测温结果对混凝土块体进行适宜的保温养护是非常重要的,从经验中总结出,当温度差连续12小时(4h*3)超标时就应考虑加强保温处理。
当温度差连续24小时小于15℃时,可采取白天掀开部分保温层降温,这样有利于整体施工进度。
(2)降温速率如前所说,控制降温速率是很重要的工序,过快的降温速度会使混凝土应力松弛过快出现开裂。
有关规范要求降温速率在1.5℃/d,从经验中总结降温速率可控制在2.0-3.0℃/d,因为这个速率对于膨胀剂的7天潮湿养护是可以达到的,同时施工一般也能满足。
对于施工放线要视温度及温差的具体情况来定,一般可采取:不撤保温,定主要基准点和白天气温好逐步掀开保温层放线(10:00-16:00)。
3、养护:混凝土养护是必须的。
大体积混凝土的养护应该达到两种目的:保持充分潮湿和控制温差。
采用何种养护方式主要看施工季节和混凝土内部的最高温升值来确定,但最终都必须保证混凝土不因内外温差过大而开裂。
一般讲夏季施工常采用降温养护的方法,冬季施工宜采用保温养护的方法;混凝土内部最高温升值大,大气温度值低尽量采用保温养护的方法,反之采用降温方式;一次浇筑厚度厚、强度等级高的应采用保温养护的方法,较薄的、强度等级低的可以采用降温的方法;施工工期较长的、工期不紧的,采用保温养护要比降温养护控制温差更有好处。
总之采用何种养护形式,必须根据具体情况来确定,无论是保温养护还是降温养护,保湿(足够的潮湿)都是必须的、最重要的、缺不了的。
所以塑料布覆盖混凝土表面既是最基本的要求也是最重要的工序。
通常对大体积混凝土到底采用什么方法使用什么材料养护主要在计算混凝土最高温度值时,如何控制两个温差不超出25℃而选定的。
保温与降温并不是绝对,两者之间互相联系又互相补充,有时单独使用,有时穿插使用。
大体积混凝土基础进行养护所使用的材料很多。
采用固体材料(塑料布、岩棉被、草廉、聚笨板、泡抹、---)易操作,可随混凝土基础内外温差变化随时调整(掀和盖),同时材料还可重复使用。
这些材料的养护方法适用于混凝土基础几何尺寸、形状简单的工程。
采用液体材料养护比较经济、合算,适用于环境条件好(排水)、施工工期不紧的、在夏季施工的、几何尺寸较为复杂的混凝土基础。
由于大体积混凝土内部的温度值受大气温度影响较大,而蓄水的的厚度和温度要随着温差的变化来调整和控制。
此种养护方法操作比较麻烦(放水与蓄水),同时混凝土基础与上部结构的连接钢筋很多,蓄水对钢筋根部有一定锈蚀影响,如处理不当会破坏结构安全度,所以一般少用。
大体积混凝土基础养护的方法和材料还有其他形式如:黏土、砂等粉状物等。
综合考虑在混凝土基础内部最高温度值在60℃以内时,采用一至两层塑料布进行覆盖养护是完全可以也是较可靠的。
由于基础表面的不平(相对),使得塑料布与混凝土基础表面之间存有10-20毫米的水。
随着水分的不断蒸发,应注意保持塑料布下的水分。
在补充水分时不要用水管直接对混凝土基础进行长时间的冲浇,避免混凝土基础出现局部温差过大,而使混凝土表面开裂。
由于混凝土内的温度在不断的释放,同时降温速率也在控制,所以混凝土在一定时间内不会降至受冻破坏的程度。
大体积混凝土由于内部温度高,强度增长很快。
一般内部同温养护的试件强度,要高出标准养护试件强度20%以上,所以实际强度满足设计要求很容易达到。
撤养护可根据层温差不大于25℃确定。
但塑料布不能撤,还应保持混凝土表面一段时间潮湿。
四、配合比:大体积混凝土配合比设计不能仅以强度来考虑,要以耐久性和控制温差综合设计。
1、水泥应优先选用低热、低强度等级,不能使用早强型;2、用量要少,混凝土的强度保证要与掺合料的作用综合考虑,同时水胶比不要太低(0.45),因为过低的水胶比会增加自收缩;3、必须掺加掺合料,粉煤灰具有抑制收缩的作用应优先选用,但不要过多;4、膨胀剂或防水剂,理论上这两种外加剂对混凝土早期硬化时,可产生微膨胀,以抵消部分后期的收缩。
但使用条件是严格的,是必须要满足的,否则适得其反,即:充分潮湿养护不得少于7天。
5、减水剂是泵送混凝土必须的组分,不但要考虑减水效果保证强度,同时要考虑与水泥的相容性和凝结时间以及早期强度增长。
长的凝结时间对混凝土水化峰值延缓有好处,不要过快的强度增长,能减少约束应力的破坏。
6、用水量影响强度和收缩,总用水量越多水泥水化越充分,温升值也越大,同时自由水也多,蒸发后的收缩就越大。
所以控制总水量很重要。
7、骨料(1)大体积混凝土使用粗骨料尽量选用粒径大的、压碎值小的、低活性石子,严格控制含泥(块)量;(2)细骨料的砂率以保证和易性为原则。
因为过大的砂率虽然对泵送性有好处,但会增大收缩,同时含泥对早期开裂影响也很大。
现在人工砂已有验收标准,由于人工砂粒形不好,需水大,石粉也多,容易加大混凝土的收缩,对控制裂缝不利,尤其是高强度等级的混凝土。
8、纤维:随着有机合成纤维在混凝土工程中的不断应用,其作用也日益显著。
以乱向分布掺入一定量在混凝土中的有机合成纤维,能将混凝土内部的有害裂缝,分解成多向、细小的无害裂纹,达到降低渗水高度,提高抗渗等级的作用(氯离子环境下使用慎重),其优点是可满足抗渗等级要求,无须过严的潮湿养护。
使用工艺简单仅需适量延长搅拌时间。
五、测温测温的主要目的是指导养护工作,避免混凝土块体出现温差应力裂缝。
测温形式可采用玻璃温度计、热电偶、铜热电阻、电子传感器等方法。
1.玻璃温度计:采用玻璃温度计不能按构件测温的方法进行。
由于温度计在基础不同深度处放置,当每次提起温度计到表面观察检测记录时,读取不到稳定准确的数据,所以需将玻璃温度计放置在一直径10-20 mm内装稀释机油的管中,这种测温方法操作简单,成本较低。