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=15cm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，层面应按施工缝处理。１481217161152371510614913（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。4、在混凝土浇筑过程中，应及时清除混凝土表面的泌水。在大体积混凝土浇筑过程中，由于混凝土表面泌水现象普遍存在，为保证混凝土的浇筑质量，要及时清除混凝土表面泌水的清除工作，因为泵送混凝土的水灰比一般比较大，泌水现象也比较严重。不及时清除，将会降低结构混凝土的质量。5、在每次混凝土浇筑完毕后，应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定：⑴保温养护措施，应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足控制指标的要求；⑵保温养护的持续时间，应根据温度应力（包括混凝土收缩产生的应力）加以控制、确定，但不得少于15天。保温覆盖的拆除应分层逐步进行。⑶保温养护识大体积混凝土施工的关键环节。保温养护的目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的里外温差值以降低混凝土块体的自约束力，其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受外约束力时的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的，同时，在养护的过程中保持良好的湿度和防风条件，使混凝土在良好的环境下养护，施工人员应根据事先确定的温控指标的要求，来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。6、塑料薄膜、草袋可作为保温材料覆盖混凝土和模板，在寒冷季节可搭设挡风保温棚，覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算。具有保温性能良好的材料可以用于混凝土的保温养护中，在大体积混凝土施工时，可因地制宜地采用保温性能好而又便宜的材料用作大体积混凝土的保温养护中。关于保温养护的计算，一般是根据固体的放热系数，保温材料的热阻系数，把保温层厚度虚拟成混凝土的厚度进行计算，以下给出了虚拟厚度的计算方法，可作为参考。混凝土浇筑后4~6小时内可能在表面出现塑性裂缝，可采取二次压光或二次浇灌层处理。7、在大体积混凝土保温养护过程中，应对混凝土浇筑块体的里外温差和降温速度进行监测，现场实测在高炉大体积混凝土施工中是一重要环节，根据现场实测结果可随时掌握与温控施工控制数据有关的数据（里外温差、最高温升及降温速度等），可根据这些实测结果调整保温养护措施以满足温控指标的要求。8、在大体积混凝土养护过程中，不得采用强制、不均匀的降温措施。否则，易使大体积混凝土产生裂缝。大体积混凝土施工时，主要采用两种模板，即钢模和木模。当采用钢模时，根据保温养护的需要，钢模外业应采取保温措施。而采用木模时，都把木模作为保温材料考虑，无论钢模、木模在模板拆除后，都应根据大体积混凝土浇筑块体内部实际的温度场情况，按温控指标的要求采取必要的保温措施。9、标高位于±0.000以下的部位，应及时回填；±0.000以上部位应及时加以覆盖，不宜长期暴露在风吹日晒的环境中。10、体积混凝土拆模后，应采用取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等措施。当采用木模板，而且木模板又作为保温养护措施的一部分时，木模板的拆除时间根据保温养护的要求确定。