1、1 / 7 大體積混凝土施工溫度裂縫控制技術措施 摘要大體積混凝土施工時，由于水泥水化過程中釋放大量的水化熱 ，使混凝土結構的溫度梯度 過大，從而導致混凝土結構出現溫度裂縫。因此 ，計算并控制混凝土硬化過程中的溫度，進而采取 相應的技術措施，是保證大體積混凝土結構質量的重要措施。 關鍵詞混凝土溫度裂縫控制措施 1 概述 大體積混凝土是指最小斷面尺寸大于 1m 以上的混凝土結構。與普通鋼筋混凝土相比 ，具有結構厚， 體形大、混凝土數量多、工程條件復雜和施工技術要求高的特點。 大體積混凝土在硬化期間，一方面由于水泥水化過程中將釋放出大量的水化熱 ，使結構件具有“熱 漲”的特性；另一方面混凝土硬化時

2、又具有“收縮”的特性 ，兩者相互作用的結果將直接破壞混凝 土結構，導致結構出現裂縫。因而在混凝土硬化過程中，必須采用相應的技術措施，以控制混凝土硬 化時的溫度，保持混凝土內部與外部的合理溫差 ，使溫度應力可控，避免混凝土出現結構性裂縫。 2 大體積混凝土裂縫產生的原因 大體積混凝土墩臺身或基礎等結構裂縫的發生是由多種因素引起的。各類裂縫產生的主要影響因素 如下： (1) 收縮裂縫。混凝土的收縮引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量 ， 用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。選用的水泥品種不同 ，其干縮、收縮的量也不同。 (2) 溫差裂縫。混凝土內外部溫差過大會產生裂縫

3、。主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內部 和混凝土表面的溫差過大。特別是大體積混凝土更易發生此類裂縫。 大體積混凝土結構一般要求一次性整體澆筑。澆筑后 ，水泥因水化引起水化熱，由于混凝土體積大， 聚集在內部的水泥水化熱不易散發 ，混凝土內部溫度將顯著升高，而其表面則散熱較快，形成了較 大的溫度差，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力。此時，混凝齡期短，抗拉強度很低。當 溫差產生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度 ，則會在混凝土表面產生裂縫。 (3) 材料裂縫。材料裂縫表現為龜裂 ，主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量過多而引起的。 3 大體積混凝土裂縫控制的理論計算 工程實例：武漢市中

4、環線南段XX標段XX號橋墩直徑為 1.2m，混凝土及其原材料各種原始數據及 參數為： 一是 C30 混凝土采用 P.S32.5 礦渣硅酸鹽水泥，其配合比為：水：水泥：砂：石子：粉煤灰(單位 kg) =158： 298： 707: 1204： 68( 每立方米混凝土質量比)，砂、石含水率分別為 3% 0%，混凝土 容重為 2 440kg/m3。 二是各種材料的溫度及環境氣溫 ：水 18C ,砂、石子 23C ,水泥 25C ,粉煤灰 25C ,環境氣溫 20C。 3.1 混凝土溫度計算 混凝土拌和溫度計算：公式 T0=ETimiCi/刀 miCi 可轉換為：T0=0.9 (mcTc+msTs+m

5、gTg+mfTf) +4.2Tw(mw - Psms- Pgmg) +C1 ( PsmsTs+PgmgTg) - C2( Psms+Pgng)十4.2mw+0.9(mc+ms+mg+mf) 式中：T0 為混凝土拌和溫度；mw mc ms mg mf水、水泥、砂、石子、粉煤灰單位用量 (kg); Tw Tc、Ts、Tg、Tf 水、水泥、砂、石子、煤灰的溫度 (C ) ; Ps、Pg砂、石含水率() ; C1、 C2水的比熱容(KJ/Kg?K)及溶解熱(KJ/Kg)。 當骨料溫度 0C時，C1=4.2, C2=0; 反之 C1=2.1, C2=335 。 本實例中的混凝土拌和溫度為:T0=0.9

6、( 298 X 25+707 X 23+1204 X 23+68X 25) +4.2 X 18 ( 158 - 707X 3%) +4.2 X 3% 707X 23 - 4.2 X 158+0.9( 298+707+1204+68) =21.02 C。 混凝土出機溫度計算：按公式 T1=T0- 0.16( T0- Ti) 式中：T1 混凝土出機溫度(C ) ; T0 混凝土拌和溫度(C ) ; Ti 混凝土攪拌棚內溫度(C ) o 本例中,T1=21.02- 0.16 X ( 21.02 - 25) =21.7 C。 混凝土澆筑溫度計算：按公式 TJ=T1- ( a ? T n+0.032n)

7、?( T1 - TQ) 式中：TJ 混凝土澆筑溫度(C ) ; T1 混凝土出機溫度(C ) ; TQ 混凝土運送、澆筑時環境氣 溫(C) ; T n混凝土自開始運輸至澆筑完成時間 (h) ; n 混凝土運轉次數。 a 溫度損失系數(/h)本例中，若T n取 1/3, n 取 1, a取 0.25,則： TJ=21.7- ( 0.25 X 1/3+0.032 X 1) X ( 21.7 -25) =22.1 C (低于 30C) 3.2 混凝土的絕熱溫升計算 Th=W0?Q0/(C?p ) 式中：W0-每立方米混凝土中的水泥用量 (kg/m3) ; Q0 每公斤水泥的累積最終熱量 (KJ/kg

8、) ; C 混凝土的比熱容取 0.97(KJ/kg?k) ; p 混凝土的質量密度(kg/m3) Th=( 298 X 334) /( 0.97 X 2440) =42.1 C 3.3 混凝土內部實際溫度計算 Tm=TJ+E ?Th 3 / 7 式中：Tj 混凝土澆筑溫度；Th 混凝土最終絕熱溫升；E 溫降系數查建筑施工手冊 ，若混凝土 澆筑厚度 3.4m。貝 U : E 3 取 0.704, E 7 取 0.685, E 14 取 0.527, E 21 取 0.328。 本例中： Tm(3)=22.1+0.704 X 42.仁 51.7 C ;Tm =22.1+0.685 X 42.仁 5

9、0.9 C ; Tm (14)=22.1+0.527 X 42.仁 44.3 C ; Tm(21)=22.1+0.328 X 42.仁 35.9 Co 3.4 混凝土表面溫度計算 Tb( T )=Tq+4h (H- h ) T( T )/H2 式中：Tb( T )齡期 T 時混凝土表面溫度(C ) ; Tq 齡期 T時的大氣溫度(C) ; H 混凝土結構的計算厚度(m)。 按公式 H=h+2h計算，h混凝土結構的實際厚度(m); h混凝土結構的虛厚度(m): h =K?入/ 3 K計算折減系統取 0.666,入一混凝土導熱系數取 2.33W/m?K 3 模板及保溫層傳熱系數 (W/m2?K):

10、 3值按公式3 =1/(刀3 i/入 i+1/ 3 g)計算，5 i 模板及各種保溫材料厚度 (m);入 i 模板及各種 保溫材料的導熱系數(W/m?K) ; 3 g空氣層傳熱系數可取 23W/m2?K T( T )齡期T時,混凝土中心溫度與外界氣溫之差 (C ): T( T )=Tm( T )- Tq, 若保護層厚度取 0.04m,混凝土灌注高度為 7m,則： 3 =1/(0.003/58+0.04/0.06+1/23)=1.41h =K?入 / 3 =0.666 X 2.33/1.41=1.1H=h+2h =7.0+2 X 1.1 =9.2(m)若 Tq 取 20 C ,則: T(3)=5

11、1.7- 20=31.7 C T(7)=50.9- 20=30.9 C T(14)=44.3- 20=24.3 C T(21)=35.9- 20=15.9 C 則:Tb(3)=20+4 X 1.1(9.2 -1.1) X 31.7/9.22=33.3 C Tb =20+4 X 1.1 ( 9.2 -1 .1) X 30.9/9.22=33.0 C Tb (14)=20+4 X 1.1 ( 9.2 -1.1) X 24.3/9.22=30.2 CTb (21)=20+4 X 1.1 ( 9.2 -1.1) X 15.9/9.22=26.7 C3.5 混凝土內部與混凝土表面溫差計算 T( T )s

12、=Tm( T )- Tb( T ) 本工程實例中： T(3)s=51.7- 33.3=18.4( C ) Ts=50.9- 33.0=17.9( C ) T(14)s=44.3- 30.2=14.1( C ) T(21)s=35.9- 26.7=9.3( C ) 若不摻加粉煤灰，其它條件不變，為保證混凝土強度相同，則該配合比設計為：水：水泥：砂：石 子(單位 kg) =158: 351:707: 1204, 按上述步驟計算 ，各齡期混凝土內表溫差為 ： T(3), s=22.1 C , T(7), s=21.5 C , T(14), s=16.0 C , T(21), s=11.2 C。4 大

13、體積混凝土施工技術措施 由于溫差的作用，裂縫的產生是不可避免的。根據計算可以看出，可以采用摻加粉煤灰等有效方法 ， 以降低混凝土硬化過程中混凝土內表的溫差。因而 ，在施工中采取適宜的措施，能夠避免有害裂縫 的出現。 (1) 降低水泥水化熱。包括：混凝土的熱量主要來自水泥水化熱 ，因而選用低水化熱的礦渣硅酸鹽 水泥配制混凝土較好；精心設計混凝土配合比，采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術 ，減少每 立方米混凝土中的水泥用量 ，以達到降低水化熱的目的；選用適宜的骨料，施工中根據現場條件盡 量選用粒徑較大，級配良好的粗骨料；選用中粗砂，改善混凝土的和易性，并充分利用混凝土的后 期強度，減少用水量；嚴

14、格控制混凝土的塌落度。在現場設專人進行塌落度的測量 ，將混凝土的塌 落度始終控制在設計范圍內，一般以 79cm 為最佳；夏季施工時，在混凝土內部預埋冷卻水管，通 循環冷卻水，強制降低混凝土水化熱溫度。冬季施工時 ，采用保溫措施進行養護；如技術條件允許， 可在混凝土結構中摻加 10%15%勺大石塊，減少混凝土的用量，以達到節省水泥和降低水化熱的目 的。 (2) 降低混凝土入模溫度。包括：澆筑大體積混凝土時應選擇較適宜的氣溫 ，盡量避開炎熱天氣澆 筑。夏季可采用溫度較低的地下水攪拌混凝土 ，或在混凝土拌和水中加入冰塊，同時對骨料進行遮 陽、灑水降溫，在運輸及澆筑過程中也采用遮陽保護、灑水降溫等措施

15、 ，以降低混凝土拌和物的入 模溫度；摻加相應的緩凝型減水劑 ；在混凝土入模時，還可以采取強制通風措施 ，加速模內熱量的 散發。 (3) 加強施工中的溫度控制。包括 ：在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養護 ，以使混凝土 緩緩降溫，充分發揮其徐變特性，減低溫度應力。夏季應堅決避免曝曬 ，注意保濕；冬季應采取措 施保溫覆蓋，以免發生急劇的溫度梯度變化；采取長時間的養護，確定合理的拆模時間，以延緩降 溫速度，延長降溫時間，充分發揮混凝土的“應力松弛效應” ；加強測溫和溫度監測。可采用熱敏 溫度計監測或專人多點監測，以隨時掌握與控制混凝土內的溫度變化。混凝土內外溫差應控制在 25C以內，基面溫差和

16、基底面溫差均控制在 20C以內，并及時調整保溫及養護措施 ，使混凝土的溫 度梯度和濕度不致過大，以有效控制有害裂縫的出現；合理安排施工程序，混凝土在澆筑過程中應 均勻上升，5 / 7 避免混凝土堆積高差過大。在結構完成后及時回填土 ，避免其側面長期暴露。 (4) 改善約束條件，削減溫度應力。在大體積混凝土基礎與墊層之間可設置滑動層 ，如技術條件許 可，施工時宜采用刷熱瀝青作為滑動層，以消除嵌固作用，釋放約束應力。 (5) 提高混凝土的抗拉強度。包括：控制集料含泥量。砂、石含泥量過大 ，不僅增加混凝土的收縮， 而且降低混凝土的抗拉強度，對混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制時必須嚴格控制砂、石

17、 的含泥量，將石子含泥量控制在 1%以下，中砂含泥量控制在 2%以下，減少因砂、石含泥量過大對混 凝土抗裂的不利影響；改善混凝土施工工藝。可采用二次投料法、二次振搗法、澆筑后及時排除表 面積水和最上層泥漿等方法；加強早期養護，提高混凝土早期及相應齡期的抗拉強度和彈性模量 ； 在大體積混凝土基礎表面及內部設置必要的溫度配筋 ，以改善應力分布，防止裂縫的出現。 5 結語 在大體積混凝土施工時，準確計算混凝土拌和溫度、混凝土出機溫度、混凝土絕熱溫升、混凝土內 部實際溫度、混凝土表面溫度及混凝土內部與表面溫差 ，有利于選取適宜的施工工藝、采取相應的 降溫與養護措施，從而避免出現混凝土溫度裂縫，以保證混

18、凝土結構的工程質量。 大體積泵送混凝土在高溫、遠距離運輸條件下的施工實例 RSS 打印 復制鏈接 大中小 發布時間：2011-10-07 11:59:48 摘要：該文介紹浙江蕭山國際大酒店 （30 層）大型基礎底板泵送商品混凝土 在夏季高溫施工條件 下，通過嚴格控制混凝土溫度、降低內外溫差、預防收縮縫、運程 35km 的情況下減少坍落度損失、 延緩凝結時間，確保順利泵送和澆筑質量所采取的一系列技術措施及其取得的效果 。 關鍵詞：大體積混凝土 泵送商品混凝土 1 工程概況和特點 蕭山國際大酒店是 1995 年竣工的中外合資四星級高級賓館，地處蕭山鬧市區西北角，建筑面積 42500m.2，主樓 2

19、8 層，為內筒外框鋼筋混凝土結構，總高度 107m,裙房 34 層，地下層 2 層，主 樓地下室由 104 根 1000 鉆孔灌注樁支承，基坑挖深 8.7m，混凝土底板厚 2.6m，混凝土設計強度等 級 C30,混凝土總量 3500m.3（其中主樓底板 2700m.3），全部采用泵送商品混凝土，坍落度 12 2 cm, 要求一次連續澆筑，不留施工縫。 工程特點是：混凝土運輸距離遠，從杭州攪拌站到蕭山施工現場達 35km,且市區交通擁擠，道 路堵塞嚴重，在通行相對正常的情況下，混凝土運達現場約需 1.251.5h :基礎混凝土澆筑按工 期和施工進度要求，安排在 8 月上旬，正值盛暑炎熱，且當年出

20、現百年一遇長達兩個月的持續高溫， 日最高溫度達 39C ;結構體積大，主樓基礎長寬各 33m,厚 2.6m，且嵌有暗梁，鋼筋密集，施工 6 / 7 技術要求高。根據這些特點，除必須滿足混凝土強度和耐久性等要求外，其關鍵是確保混凝土的可 泵性，控制混凝土的最高溫升及其內外溫差，防止結構出現有害裂縫。 2 施工技術措施 大體積混凝土由外荷載引起的裂縫的可能性很小，而混凝土硬化期間水化過程釋放的水化熱和 澆筑溫度所產生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用，由此產生的溫度應力和收縮應力，是導致結 構出現裂縫的主要因素。因此，主要采用減少水泥用量以控制水化熱，降低混凝土出機溫度以控制 澆筑溫度，并采取保溫養

21、護等綜合措施來限制混凝土內部的最高溫升及其內外溫差，控制裂縫并確 保高溫情況下順利泵送和澆筑。 2.1 限制水泥用量降低混凝土內部水化熱 (1) 選擇水泥。選用杭州水泥廠水化熱較低的# 425 礦渣硅酸鹽水泥。其早期的水化熱與同齡期 的普通硅酸鹽水泥相比， 3d 的水化熱約可低 30% (2) 摻加磨細粉煤灰。在每立方米混凝土中摻加粉煤灰 75kg,改善了混凝土的粘聚性和可泵性 ： 還可節約水泥 50kg。根據有關試驗資料表明，每立方米混凝土的水泥用量每增減 10kg，其水化熱引 起混凝土的溫度相應升降 11.2 C,因此可使混凝土內部溫度降低 56C。 (3) 選用優質外加劑。為達到既能減水

22、緩凝，又使坍落度損失小的要求，經比較，最后選用了上 海產效果明顯優于木鈣的 E.A 2 型緩凝減水劑，可減少拌和用水 10%r 右，相應也減少了水泥用量， 降低了混凝土水化熱。 (4) 充分利用混凝土后期強度。實踐證明，摻優質粉煤灰混凝土后期強度較高，在一定摻量范圍 內 60d 強度比 29d 約可增長 20%左右。同時按粉煤灰混凝土應用技術規范 大體積混凝土抗裂施工技術 RSS 打印 復制鏈接 大中小 發布時間：2011-05-03 15:32:20 為確保大體積混凝土施工質量，除要滿足強度等級、抗滲要求，關鍵要嚴格控制混凝土在硬 化過程中水化熱引起的內外溫差，防止因溫度應力而造成混凝土產生

23、裂縫。以紹興交通銀行大廈地 下工程為例，該工程地下 1 層，地上 18 層，基坑面積約 3500 平方米，基坑深 5 米，局部 7 米。為 保證地下室大體積混凝土施工質量，主要采取了如下技術措施。 優選材料，控制混凝土澆筑溫度。盡量縮短混凝土的運輸時間，合理安排澆筑順序，及時卸料； 7 / 7 在澆筑前，用水沖洗模板降溫；泵管用麻布包裹，以防日光暴曬升溫。 保證混凝土澆筑質量。澆筑采用一個坡度、層層澆筑、一次到頂”的方針。根據混凝土泵送 時形成的坡度，在上層與下層布置兩道振搗點。第一道布置在混凝土卸料點，主要解決上部振實； 第二道布置在混凝土坡角處，確保下部混凝土的密實。先振搗料口處混凝土，以形成自然流淌坡度， 然后全面振搗。為提高混凝土的極限拉伸強度，防止因混凝土沉落而出現裂縫，減少內部微裂