混凝土方案

大体积混凝土施工技术

1.工程概况

本工程位于洋湖垸片区，由长沙蓝光和骏置业有限公司投资建设，中航规划建设长沙设计研究院有限公司设计，湖南省勘测设计研究院，湖南省华顺建设项目管理有限公司监理，湖南省第六工程有限公司承建。

本工程地下室共一层,层高为4m；长 231.5m，宽81m。本工程主体采用钢筋混凝土框架剪力墙结构。主体结构设计使用年限为50年；地下室防水等级为一级；人防等级为甲类核六级；地下室底板板底标高为30.4；抗浮水头为3.40米，抗浮稳定系数为1.05。

底板砼设计强度等级为C35，抗渗等级为P6。该混凝土为大体积混凝土，为避免混凝土产生有害结构裂缝，本工程采用筏板内部埋设循环水管降温系统的降温方案。不仅如此，在原材料选用与配合比设计、混凝土供应与浇筑以及混凝土内部温度监测与表面养护等方面采取有效的控制措施，从而来保证了混凝土工程的施工质量和工程的预期效益。

2.混凝土裂缝成因

混凝土结构物的裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝。微观裂缝主要有三种，一是骨料与水泥石粘合面上的裂缝，称为粘着裂缝；二是水泥石中自然的裂缝，称为水泥石裂缝；三是骨料本身裂缝，称为骨料裂缝。

混凝土结构的宏观裂缝产生的原因主要有三种，一是由外荷载引起的，即按常规计算的主要应力引起的；二是结构次应力引起的裂缝，这是由于砼结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的；三是变形应力引起的裂缝，这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形，当变形受到约束应力时便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。

当混凝土结构截面较厚时，其内部温度和湿度分布不均匀，引起内部不同部位的变形相互约束，这样的约束称之为内约束；当一个结构物的变形受到其他结构的阻碍所受到的约束称为外约束。建筑工程中的大体积混凝土结构所承受的变形，主要是因内约束而产生的。

建筑工程中的大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此变形的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上，都属于有害裂缝。

3.施工情况介绍

筏板混凝土强度高，厚度和体积大，施工时为秋季天气多变，突出难度如下：

降低大体积混凝土内部最高温度和控制混凝土内外温度差在规定限值(25℃)以内，存

在3个极不利因素：①筏板混凝土超厚，要一次性浇筑，混凝土内部温度不易散发；②混凝土强度等级高（强度为C35 ，P6）；③大气温度变化大，环境温度温差大，混凝土内表温差大；④砼降温期间温差难以控制。在这些因素综合作用下，混凝土内部则会形成较高的温度梯度，存在着产生结构裂缝的危险。为防止混凝土结构产生裂缝(表面裂缝和贯穿裂缝)，就必须从降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能这两方面综合考虑。为此，把超厚大体积混凝土工程施工列为本项目的工作重点并作为课题进行研究攻关。

4.混凝土的温控计算及温控措施

4.1 C35大体积混凝土配合比设计及试配。

为降低C35大体积混凝土的最高温度，最主要的措施是降低混凝土的水化热。因此，必须做好混凝土配合比设计及试配工作。

4.1.1原材料选用

水泥：选用坪塘南方PO42.5普通硅酸盐水泥，长沙电厂二级粉煤灰、长沙青峰新型聚酸高效减水剂、湘江二区中砂、湘江5-31.5卵石，武汉三源HEA膨胀剂。（详见附表）粗骨料：在可泵送情况下，选用粒径5-31.5连续级配石子，以减少水泥用量和混凝土收缩变形。

含泥量：在大体积混凝土中，粗细骨料的含泥量是要害问题，若骨料中含泥量偏多，不仅增加了混凝土的收缩变形，又严重降低了混凝土的抗拉强度，对抗裂的危害性很大。因此骨料必须现场取样实测，石子的含泥量控制在1％以内，砂的含泥量控制在2％以内。

掺合料：采用添加超细粉技术。项目部根据试验选定采用，在混凝土中掺用的超细粉不仅能够节约水泥，降低水化热，增加混凝土和易性，而且能够大幅度提高混凝土后期强度，大大降低了混凝土前3天的水化热。

外加剂：采用外加膨胀剂（DBC-1）技术。在混凝土中添加占胶凝材料11％的DBC-1。试验表明，在混凝土添加了DBC-1之后，混凝土内部产生的膨胀应力可以抵消一部分混凝土的收缩应力，从而提高了提高混凝土抗裂强度和抗渗性能。

4.1.2试配及施工配合比确定

根据试验室配合比设计试配，确定每立方米混凝土配合比为P.042.5级水泥339kg，砂（中砂）729kg、连续级配碎石(粒径5—31.5mm)1093kg，粉煤灰41kg，外加剂8.25kg，膨胀剂33kg、水165kg，坍落度180mm。

4.2混凝土温度验算

假若承台周边没有任何散热和热损失条件（现场为砖胎模且在砼施工时周边分层回填夯实），水化热全部转化成温升后的温度值，在混凝土表面覆盖一层麻袋一层塑料布作为保温层，则混凝土水化热绝热温升值为（混凝土在3-3.5d的水化热为峰值，则取3d砼温度）：计算参数：混凝土为C35 P6、水泥为P.042.5

mc=437.75 kg /m3（按每立方砼水泥339 kg，外加剂8.25kg考虑）、Q=461KJ/kg（见表1）、c=0.91 KJ/kg.K、β=2400 kg/m3、混凝土浇筑温度按34℃考虑。

混凝土温度计算：

4.2.13d最大水化热绝热温升值

Tmax= mc.Q/(c.β)=437.75×461/（0.91×2400）=92.4℃

4.2.2 3d混凝土内部实际最高温度

Tmax=T O+T（t）ξ

注：T1为厚度为H的大体积混凝土地板上表面单向完全散热状态时的核心温升值，T h 为厚度为H的大体积混凝土地板上表面单向完全绝热状态时的核心温升值。

查表2，得ξ=0.65

3d水化热温升：T（3）ξ=92.4×0.65=60.06 ℃

混凝土内部最高温度为：

T3=T O+T（3）ξ=34+60.06=94.06 ℃

4.2.3 混凝土表面温度

Tb(t)=Ta+（4/H2）h’(H- h’)△T（t）

混凝土表面采用麻袋保温养护，则

传热系数β=1/[δ/λ+1/βa]=1/[0.005/0.14+1/23]=12.7

混凝土导热系数λ取2.33W/m.k

K取0.666

h’=Kλ/β=0.666×2.33/12.7=0.12

混凝土计算高度H=h+2 h’=2.5+2×0.12=2.74m

大气平均温度Ta按32℃考虑

△T（t）= T3- Ta=94.06-32=62.06℃

混凝土表面温度为：

Tb(3)=32+（4/2.742）×0.12×（2.74-0.12）62.06=42.39℃

4.2.4温度差计算

混凝土内部温度与表面温度之差：

Tmax -Tb=94.06-42.39=51.67>25℃

混凝土表面温度与大气温度之差：

Tb- T O=42.39-32=10.39<25℃

虽表面温差能满足要求，但混凝土梯度不能满足防裂要求，因此内部混凝土温度需要采取有效降温措施。

4.3经反复论证及翻阅有关资料，确定降温措施采用循环水降温

4.3.1

根据上述计算，在砼内部预埋降温钢管（降温管间距为Φ48@1200），1.5m筏板内单层布置管间距1.2m。则对其砼降温后进行计算砼温度,验算参数：钢管厚度为0.002、水厚取0.044

（1）混凝土最大水化热温度

Tmax=T O+T（t）ξ

查表，得ξ=0.36