31大体积混凝土

大体积混凝土配合比优化设计与施工质量控制成果展示系列之=•基本概念•存在问题•配合比优化设计•施工工艺的关键技术控制•测温技术•工程应用提纲大体积混凝土定义美国混凝土学会规定：“任何就地浇筑的大体积混凝土，必须要求采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度地减少开裂。”日本建筑学会标准的定义是：“结构断面最小尺寸在80cm以上，同时水化热引起的混凝土内最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称之为大体积混凝土。”我国《混凝土结构工程施工及验收规范》认为，建筑物的基础最小边尺寸在1～3m范围内就属大体积混凝土[1]基本概念大体积混凝土特点结构厚，体积大，钢筋密，一次浇筑量大。大体积混凝土工程一次性连续浇注混凝土几百方至几千方，施工时间长，工程条件复杂，施工工艺要求高,受环境影响大，要求混凝土具有良好的工作性（流动性好，塌落度经时损失小，凝结时间长，不离析、泌水）.水化热高，温度场梯度大，极易产生裂缝。大体积混凝土硬化期间，由于水泥水化过程释放的水化热所产生的温度变化和混凝土的收缩共同作用，由此而产生的温度应力和收缩应力，往往导致混凝土结构出现有害裂缝。采取合理措施降低水化热，控制混凝土内外温差防止过大干缩是施工和管理质量控制工作的重点.基本概念大体积混凝土施工过程中，由于混凝土中水泥的水化作用是放热反应，而大体积混凝土自身又具有一定的保温性能，因此其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多，而在混凝土升温峰值过后的降温过程中，内部降温速度又比其表层慢得多，在这些过程中，混凝土各部分的热涨冷缩(称为温度变形)及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的应力(称为温度应力)，是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值（劈裂抗拉强度）时，混凝土就会出现裂缝[2]。存在问题根据施工规范，水泥用量较高，从而导致混凝土水化热过高，产生温度应力导致混凝土开裂；混凝土浇注后的保温和降温技术没有很好掌握，从而导致混凝土开裂；混凝土养护不到位，脱模时间过早，造成大体积混凝土表面出现微裂纹；配合比优化设计水泥：宜选低水化热水泥，如矿渣水泥(P.S)、火山灰水泥(P.P)、粉煤灰水泥(P.F)、复合水泥(P.C)、普硅水泥(P.O)；掺合料：S95级矿粉，Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰，磷渣粉，钢渣粉(500m2/kg);粗集料：5～25mm、5～31.5mm连续级配碎石，压碎值＜10MPa；细集料：宜选中粗砂，细度模数2.4～3.0；外加剂：缓凝高效减水剂;原材料优选：大体积混凝土要求具有较低的水化热、良好的工作性和体积稳定性。大体积混凝土配合比设计的确定，必须通过试验优选。大体积混凝土配合比确定原则是：在保证混凝土强度等级前提下，尽量少用水泥，多用掺合料，尽可能降低水胶比。经设计单位同意，可利用60d强度作为混凝土强度评定及混凝土配合比设计的依据；在保证混凝土和易性、泵送性的前提下，尽量降低砂率，提高石子用量。砂率宜为37%～40%；在保证可泵性前提下，尽量降低混凝土用水量，缓凝时间一般控制在20h以上；配合比优化设计配合比优化设计根据多年的经验，我们使用P.O42.5水泥设计C30混凝土时，在满足设计强度要求的前提下，尽可能的减少水泥用量，其用量控制在160（kg/m3）以内为宜，以减少水泥的水化热产生，降低混凝土的温升；虽然P.O42.5水泥用量较低，但是在混凝土中掺入S95级矿粉140（kg/m3），实际上等同于使用P.S32.5矿渣水泥300（kg/m3），满足《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000要求，并能提高混凝土的耐久性。水泥用量控制技术编号各组分用量（kg/m3）初凝时间（h）坍落度（cm）抗压强度（MPa）抗渗等级水水泥粉煤灰矿粉砂石减水剂0h1h7d28d116525515574811227.792022182841.2P14216016014014073811078.342519163046P16编号3d7d14d28d56d90d180d10.420.541.322.013.063.634.0120.150.431.271.962.833.433.86编号Cl-渗透系数（×10-13m2/s）钢筋锈蚀失重率碳化深度111.50．02％3mm28.80．01%2mm表1C30大体积混凝土配合比表2C30大体积混凝土的收缩率（×10-4）表3C30大体积混凝土耐久性能测试东沙承台大体积混凝土配合比及性能温控计算施工工艺关键技术控制应根据混凝土的水化热、入仓温度、气候条件、构筑物的平面尺寸、浇筑高度、基础约束条件以及混凝土的热学、力学性能计算浇筑后大体积混凝土内部“温度—应力”变化情况，并据此设计大体积混凝土施工温度控制方案。在确保温度应力小于混凝土抗拉强度的基础上，确定以下具体方案：确定入仓混凝土温度，及保证措施。确定合理的分层浇筑厚度。制定冷却水管及测温元件的布置方案。制定混凝土养护方案。制定详细的施工技术方案。温度控制标准根据计算成果，为保证承台在施工期内不出现有害温度裂缝，应采取如下温控标准：混凝土浇筑温度不超过28℃；混凝土在浇筑温度基础上的最大水化热温升不超过30℃；混凝土内表温差不超过25℃；冷却水进水口水温与大体积混凝土内部最高温度之差值不得超过25℃。混凝土降温速率不超过2.0℃/d。冷却水管的布设(1)冷却水管及其布设根据混凝土内部温度分布特征，总共埋设多层冷却水管，冷却水管采用一定直径的薄壁钢管，其水平间距为1m左右，每根冷却水管长度不宜超过150m，冷却水管进、出水口应集中布置，以利于统一管理。(2)冷却水管使用及其控制冷却水管使用前应压水试验，防止管道漏水、阻水；砼浇筑到各层冷却水管标高后即开始通水，可直接采用江水冷却，通水流量应大于30L/min；冷却水进水口水温与大体积混凝土内部最高温度之差值不得超过25℃。待冷却水管通水全部结束并养生完成后，应采用30＃水泥砂浆封堵冷却水管。保温及养护北方地区：大体积混凝土初凝后用5cm厚草袋进行保温，并用冷却水管出水进行养护，保证表面潮湿。若遇气温急剧下降应进一步加强表面保温工作。南方地区：大体积混凝土表面整平后应立即覆盖塑料薄膜或麻袋进行保温保湿养护，待混凝土初凝后进行蓄水保温保湿养护。混凝土浇筑温度的控制混凝土出搅拌机后，经泵送、平仓、振捣等过程后距离表面5－10cm处的温度为浇筑温度，应控制混凝土浇筑温度不超过280C。若浇筑温度超出控制要求，则应采取如下措施：混凝土泵管外用草袋覆盖，并经常洒江水降温；砂、石料避免太阳曝晒；提高混凝土浇筑强度，尽量缩短已浇混凝土的暴露时间；温控施工的现场监测1.温度测试内容为做到信息化施工，真实反映大体积混凝土的温控效果，以便出现异常情况及时调整温控措施，应在混凝土中布设温度测点。在检测混凝土温度变化的同时，还应监测气温、冷却水管进出口水温、砼浇筑温度等。2.现场测试要求在混凝土浇筑完成传感器的埋设及保护工作，并将电缆引到测试房。各项测试项目宜在混凝土浇筑后立即进行，连续不断。混凝土的温度测试，峰值以前每2h监测一次，峰值出现后每4h监测一次，持续5天，然后转入每天测2次，直到温度变化基本稳定。3．监测所用仪器。温度传感器为PN结温度传感器，温度检测仪采用PN-4C型数字多路自动巡回检测控制仪。温度传感器主要技术性能：测温范围-50℃～+150℃；工作误差+0.5℃；分辨率0.1℃；平均灵敏度-2.1（mv/℃）。工程应用及获奖阳逻长江大桥锚锭、承台天兴洲长江大桥承台黄埔大桥锚锭、承台重庆云阳长江大桥承台、塔柱、实心段巴东长江大桥承台武汉长江三桥主塔承台谢谢！