大体积混凝土配合比设计

南昌生米大桥

大体积混凝土

配合比设计、浇筑及养护

中铁一局南昌生米大桥

第三合同段项目经理部

2005.2.5

大体积混凝土的配合比设计首先要分析大体积混凝土问题所在，才能更好的进行下一步工作。

一、大体积混凝土最大的难题是开裂，即贯穿开裂和表面开裂，治标先要治本，所以首先要谈混凝土的开裂。

混凝土的开裂有三种，自身收缩、干燥收缩和塑性收缩。自身收缩和干燥收缩都是水的迁移造成的，但自身收缩不是水份蒸发了，是水泥水化时消耗了水份，产生自干燥作用，混凝土的相对湿度降低，体积减小。水灰比对自身收缩和干燥收缩的影响正相反，水灰比减小干燥收缩减小，自身收缩增大，但水灰比减小到一定程度时，对干燥收缩和自身收缩的影响就各半了。

自身收缩和干燥收缩在混凝土内部是均匀发生的，低水灰比的混凝土自身收缩集中发生在混凝土浇注后的初龄期，因为在这以后，由于混凝土体内的自干燥作用，水化就基本停止，也就是说在拆模前，混凝土的自身收缩就已经大部分完成，不象干燥收缩，除了未覆盖且暴露面积很大的地方外，许多构件干缩都发生在拆模以后。

塑性收缩是混凝土水灰比较小，外界环境温度较高，混凝土表面蒸发的水分得不到补充，受到外力的情况下，产生裂缝，混凝土内部水份蒸发加快，于是裂缝迅速扩展。

从以上可以得知混凝土的养护很关键，尤其是干燥收缩和塑性，养护是关键。

这三种收缩中干燥收缩和自身收缩是混凝土开裂的主要因素。但在大体积混凝土的施工中，自身收缩和干燥收缩，它们和温度叠加时就会产生温度应力和约束应力，它才是产生裂缝的元凶。

大体积混凝土的最高温度是由水泥水化热、混凝土浇注温度和混凝土的散热速度决定的。在这三部分中水泥水化热而引起的的绝热温升是主要因素，我们要降低绝热温生，实际就是降减小大体积混凝土内胀外缩的应力，我们所要做的只能是降低绝热温升，并且控制内外温差不大于25度。

而控制温度又有不利因素存在，㈠混凝土超厚；㈡因承台标号高，不得不采用42.5级水泥。在这些不利因素综合作用下，存在产生裂缝的危险，我们就要降低温度应力和提高混凝土早期抗拉强度入手，以下各项措施都围绕这两点来完成的。

二、大体积混凝土配合比的设计及材料的选择及设计

在进行配合比时应以以下几个方面考虑：①用中低热水泥。②尽量减低水泥用量/③降低水灰比及单位用水量④降低砂率⑤选用优质缓凝减水剂⑥掺入粉煤灰⑦尽可能选择粒径大一些的骨料。

水泥水化热虽然可以迅速提高混凝土早期的强度，但它是造成大体积混凝土绝热温升和温度应力的主要因素，所以我们要推迟温峰的出现，并且要降低水化热。

配合比的设计首先要考虑的是降低温度，所以首先要有一个较低的水灰比，降低水灰比最佳途径就是一个好的减水剂，考虑推迟温峰的出现，应该采用缓凝高效减水剂。水泥要采用低热水泥，首选无疑是矿渣水泥。为了最大限度的降低水泥水化热影响，在合理的范围内，最大限度的掺入粉煤灰。

考虑混凝土的可泵性、保证强度还有提高混凝土的抗拉强度，粗集料应该采用碎石。

混凝土掺入粉煤灰后，和易性粘聚性会大幅度提高，而且粉煤灰混凝土的塌落度在T=15 c m时，完全可以满足施工的需要，并且可以达到良好的可泵性，这样既降低水灰比，又可以降低混凝土的泌水问题。

由于南昌没有碎石及低热水泥，如果从外地运输必将大幅度提高成本，我们本着质量、经济的原则，在数家采石场精挑细选，以数据指标为准则，最后选定一家5~31.5连续继配的卵石，水泥确定为洋房42.5。

经过多次试配，强度、缓凝时间的验证，最终确定浙江虎强HQ303超缓泵送剂，水泥用量降低为310kg的配比。

混凝土的浇筑与养护

1、混凝土的浇筑方法可采用分层连续浇筑或推移式连续浇筑（如图1所示，图中的数字为浇筑先后次序），不得随意留施工缝，并符合下列规格：

⑴混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定。当采用泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度宜不大于600mm ；当采用非泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于400mm ；

⑵分层连续浇筑或推移式连续浇筑，其层间的间隔时间应尽量缩短，必须在前层混凝土初凝之前，将其次层混凝土浇筑完毕。层间最长的时间间隔应不大于混凝土的初凝时间。混凝土的初凝时间应通过试验确定。

当层间间隔时间超过混凝土的初凝时间时，层面应按施工缝处

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（a ） （b ）

图1混凝土浇筑方法

（a ）分层连续浇筑；（b ）推移式浇筑

对于工程量较大、浇筑面积也大、一次连续浇筑层厚度不大（一般不超过3m ），且浇筑能力不足时的混凝土工程，宜采用推移式连续浇筑法。分层连续浇筑法是目前大体积混凝土施工中普遍采用的方法。分层连续浇筑一是便于振捣，易保证混凝土的浇筑质量；二是可利用混凝土层面散热。对降低大体积混凝土浇筑块的温升有利。另外。对分层浇筑的层面间隔时间作了规定，防止因间隔时间过长产生“冷缝”。层间的间隔时间是以混凝土的初凝时间为准的。关于混凝土的

初凝时间，在国际上是以贯入阻力法测定，以贯入阻力值为 3.5MPa 时为混凝土的初凝，所以应经试验确定，试验方法可见《液压滑动模板施工技术规范》（GBJ113-87）附录。同时考虑到与《钢筋混凝土施工及验收规范》（GBJ204-83）协调，故也允许按GBJ204-83规定确定层面间隔时间。当由于意外情况层面间隔时间超过混凝土初凝时间时，应按施工缝处理。

2、大体积混凝土施工采取分层浇筑混凝土时，水平施工缝的处理应符合下列规定：

⑴清除浇筑表面的浮浆、软弱混凝土层及松动的石子，并均匀的露出粗骨料；

⑵在上层混凝土浇筑前，应用压力水冲洗混凝土表面的污物，充分湿润，但不得有积水；

⑶对非泵送及低流动度混凝土，在浇筑上长层混凝土时，应采取接浆措施。

3、混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求，并应符合下列规定：

⑴当炎热季节浇筑大体积混凝土时，混凝土搅拌场、站宜对砂、石骨料采取遮阳、降温措施；

⑵当采用自备搅拌站时，搅拌站应尽量靠近混凝土浇筑地点，以缩短水平运输距离；

⑶当采用在、泵送混凝土施工时，混凝土的运输宜采用混凝土搅拌运输车。混凝土搅拌运输车的数量应满足混凝土连续浇筑的要求。