CN103073240A - 一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土及其施工的施工工艺，大体积混凝土各组分的重量配比为水泥：粗骨料：细骨料：水为1:3~3.5:2~2.3:0.45~0.55；施工方法①试配；②进行混凝土立方抗压强度测试；③测试合格后按照试配选取的材料及配比中的组分进行混凝土原料的混合；④混凝土采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的浇筑方法，并采取二次振捣法；在每层混凝土的前中后布置三道振动气砼进行振捣；⑤在混凝土终凝后覆盖塑料薄膜和/或覆盖一层1cm厚的麻袋和/或浇水养护，养护时间不得少于14天；⑥在混凝土浇筑垂直高度、表面的边缘与中间分别布置测温点并采用热电偶温度计测温。本发明具有时间可控、高抗裂的优点。

Description

一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土及其施工工艺

技术领域

    本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土及其施工工艺。

背景技术

随着土木工程建设的迅猛发展，混凝土已经成为当今世界上用量最大、用途最广的工程材料。混凝土在使用过程中，受土壤中、水中及空气中有害介质的侵蚀，以及混凝土材料本身有害成分的物理、化学作用，会出现开裂、剥落等，会进一步加剧其他危害的发生与发展。如何减缓、减少混凝土的开裂现象，对混凝土结构的安全性、适用性、耐久性非常重要。混凝土结构的过早劣化开裂与破坏，也是资源和能源的巨大浪费。因此，混凝土开裂的问题，深受国内外相关科研与工程技术人员的重视。

发明内容

本发明目的是克服现有技术缺陷，提供一种高抗裂的大体积混凝土及应用所述有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土施工且施工过程中温度易于控制的施工工艺。

本发明公开了如下技术方案：

本发明公开了一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土，其特征在于：所述大体积混凝土的组分包括水泥、粗骨料、细骨料、水，其中各组分的重量配比为水泥：粗骨料：细骨料：水为1:3~3.5:2~2.3:0.45~0.55。

所述组分的重量配比为水泥：粗骨料：细骨料：水为1:3.23:2.1:0.5。

所述组分的重量配比为水泥：粗骨料：细骨料：水为1:3.1:2.3:0.45。

所述水泥为矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥中的任意一种；所述粗骨料为粒径为5~40mm的连续级配石子；所述细骨料为级配良好的中砂；所述水为不含影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质、油脂、糖类或游离酸类中的任意一种或任意几种的水。

所述水泥中的氧化镁重量百分含量小于等于5%，三氧化硫重量百分含量小于等于3.5%，碱重量百分含量小于等于0.6%，烧失量小于等于5%，用筛孔尺寸为80um的方孔筛的筛余小于等于10%，水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h；所述粗骨料含泥重量百分含量＜1%，含泥块重量百分含量＜0.5%，含针状和/或片状颗粒重量百分含量＜10%，空隙率小于40%，压碎指标不大于7%，吸水率不大于2%；所述细骨料含泥重量百分含量为1%~1.5%，含泥块重量百分含量小于等于1%，细度模数为2.8，平均粒径为0.38mm；所述水硫酸盐含量小于2.7mg/cm³。

所述粗骨料含针和/或片状颗粒重量百分含量小于5%，粗骨料粒径为20mm。

所述混凝土组分还包括粉煤灰和外加剂，其中粉煤灰的掺入质量是水泥质量的20%，外加剂的掺入质量是水泥质量的1%。

一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土的施工工艺，其特征在于：所述施工方法包括如下步骤①混凝土试配：根据具体施工对象，选取权利要求5~7中所述的任意一种大体积混凝土组分进行试配，首先按照配比将选取的细骨料、水泥投入搅拌机搅拌均匀后，再加入相应配比的水，待砂浆充分搅拌后再投入粗骨料并继续搅拌至均匀；②混凝土强度测试：将上述搅拌均匀的混凝土进行混凝土立方抗压强度测试；③混凝土原料的混合：混凝土强度测试合格后按照试配选取的材料及配比中的组分，并采用步骤①中的方法进行混凝土原料的混合；④混凝土浇筑：a、混凝土的浇筑方法：采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法，每层浇筑的厚度小于500mm，且下一层混凝土初凝之前浇筑上一层混凝土，并采取二次振捣法，以消除两层之间的间隙；b、混凝土的振捣：根据混凝土泵送时自然形成的坡度，在每层混凝土的前中后布置三道振动气砼进行振捣，振动气砼的振捣要快插慢拔；⑤混凝土养护：在混凝土终凝后覆盖塑料薄膜和/或覆盖一层1cm厚的麻袋和/或浇水养护，混凝土养护的持续时间不得少于14天；⑥混凝土的测温及保温：在混凝土浇筑垂直高度范围上的底部、中部和表面分别布置垂直测温点，垂直测温点间距一般为500~800mm；在混凝土表面的边缘与中间分别布置平面测温点，平面测温点间距为2.5~5m；测温设备采用热电偶温度计，插入混凝土的深度不小于热电偶外径的6~10倍。

所述步骤①中首先按照配比将选取的细骨料、水泥、粉煤灰、外加剂投入搅拌机搅拌均匀，再加入相应配比的水，待砂浆充分搅拌后再投入粗骨料并继续搅拌至均匀，其中每一阶段的搅拌时间不少于30s，总搅拌时间为2min~3min；所述步骤④中采取二次振捣法时，振动气砼应插入下层未初凝的混凝土50mm深处，同时振捣时相邻两棒搭接大于100mm，振捣气砼的插点方式为行列式或边格式，砼浇筑过程中混凝土表面的泌水需及时排除，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施；所述步骤⑤中在混凝土终凝后先覆盖塑料薄膜，同时覆盖一层1cm厚的麻袋，然后浇水养护，混凝土养护时需保持混凝土里表温差控制在25℃以内，通过增减麻袋对混凝土内外温差进行调节；所述步骤⑥中对每个测温点进行编号，进行混凝土内部不同深度和表面温度的测量，混凝土温度上升阶段每2~4h测温一次，温度下降阶段每8h测温一次，同时测大气温度。

良好的级配是指粗颗粒的空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充，如此逐级填充使砂形成最密致的堆积状态，空隙率达到最小值，堆积密度达最大值。

烧失量即将在105~110℃烘干的原料在1000~1100℃灼烧后失去的重量百分比。  

筛余是粉状物料细度的表示方法，是指一定质量的粉状物料在标准筛上筛分后留在筛上部分的质量比（％）。  

空隙率是指路面混凝土中集料之间的孔隙体积占混凝土总体积的百分率。  

压碎指标表示石子抵抗压碎的能力，以间接的推测其相应的强度。  

细度模数表示砂颗粒粗细程度的一种指标，用砂的标准筛筛析结果。  

矿物掺合料是在制造水泥或拌制混凝土和砂浆时，为改善性能、节省水泥、降低成本而掺加的矿物质粉状材料，如粉煤灰。

外加剂为改善和调节混凝土或砂浆的功能，在拌制时掺加的有机、无机或复合的化合物，混凝土外加剂主要是萘系高效减水剂、聚羧酸高效减水剂和脂肪族高效减水剂。  

“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”中“一个坡度”是指分层浇筑时，第一次浇筑混凝土的坡度和后面浇筑混凝土的坡度一样；“薄层浇筑”是指分层浇筑的厚度，30厘米到50厘米；“循序推进”是指在最早浇筑的混凝土在初凝时间未达到之前，向前浇筑混凝土；“一次到顶”是指当浇筑混凝土浇筑到设计标高时，浇筑的混凝土厚度不要小于30厘米，不要大于50厘米。

本发明施工工艺具体步骤②中混凝土强度测试按照《普通混凝土力学性能试验方法标准 GB/T 50081-2002》的方法进行混凝土立方抗压强度测试。

本发明一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土可以有效解决大体积混凝土容易出现裂缝的问题，经实践证明，使用本原料及配合比混合出的混凝土，且配合使用本发明中所述的施工工艺，验收后的大型项目均未产生收缩裂缝，取得了显著的经济效益，有效的减少了日后修缮处理的费用；另外本发明混凝土施工过程中温度易于控制，也可以有效的解决收缩裂缝的问题。

具体实施方式

     实施例1

一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土中各组分水泥：粗骨料：细骨料：水的重量配比为1:3.23:2.1:0.5；其中水泥为火山灰水泥，具体指标为氧化镁重量百分含量小于等于5%，三氧化硫重量百分含量小于等于3.5%，碱重量百分含量小于等于0.6%，烧失量小于等于5%，用筛孔尺寸为80um的方孔筛的筛余小于等于10%，水泥初凝时间不早于45min，终凝时间不迟于10h；粗骨料为粒径为20mm的连续级配石子，含泥重量百分含量＜1%，含泥块重量百分含量＜0.5%，含针状和/或片状颗粒重量百分含量＜10%，空隙率小于40%，压碎指标不大于7%，吸水率不大于2%；所述细骨料为级配良好的中砂，含泥重量百分含量为1%~1.5%，含泥块重量百分含量小于等于1%，细度模数为2.8，平均粒径为0.38mm。

上述混凝土的施工方法为：①混凝土试配：按照上述配比将选取的细骨料、水泥投入搅拌机搅拌均匀后，再加入相应配比的水，待砂浆充分搅拌后再投入粗骨料并继续搅拌至均匀，其中每一阶段的搅拌时间不少于30s，总搅拌时间为2min~3min；②混凝土强度测试：将上述搅拌均匀的混凝土进行混凝土立方抗压强度测试；③混凝土原料的混合：混凝土强度测试合格后按照步骤①中的方法开始大量混合混凝土；④混凝土浇筑：混凝土的浇筑方法采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法，每层浇筑的厚度小于500mm，且下一层混凝土初凝之前浇筑上一层混凝土，并采取二次振捣法，以消除两层之间的间隙，采取二次振捣法时，振动气砼应插入下层未初凝的混凝土50mm深处，同时振捣时相邻两棒搭接大于100mm，振捣气砼的插点方式为行列式或边格式，砼浇筑过程中混凝土表面的泌水需及时排除，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施；混凝土的振捣根据混凝土泵送时自然形成的坡度，在每层混凝土的前中后布置三道振动气砼进行振捣，振动气砼的振捣要快插慢拔；⑤混凝土养护：在混凝土终凝后立即覆盖塑料薄膜，同时覆盖一层1cm厚的麻袋，然后浇水养护，混凝土保湿养护的持续时间14天，混凝土养护时需保持混凝土里表温差控制在25℃以内，并通过增减麻袋对混凝土内外温差进行调节；⑥混凝土的测温及保温：在混凝土浇筑垂直高度范围上的底部、中部和表面分别布置垂直测温点，垂直测温点间距一般为500~800mm；在混凝土表面的边缘与中间分别布置平面测温点，平面测温点间距为2.5~5m；测温设备采用热电偶温度计，插入混凝土的深度不小于热电偶外径的6~10倍，对每个测温点进行编号，进行混凝土内部不同深度和表面温度的测量，混凝土温度上升阶段每2~4h测温一次，温度下降阶段每8h测温一次，同时测大气温度。

实施例2

一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土中各组分水泥：粗骨料：细骨料：水的重量配比为1:3.1:2.3:0.45；其中水泥为矿渣水泥，具体指标为氧化镁重量百分含量小于等于5%，三氧化硫重量百分含量小于等于3.5%，碱重量百分含量小于等于0.6%，烧失量小于等于5%，用筛孔尺寸为80um的方孔筛的筛余小于等于10%，水泥初凝时间不早于45min，终凝时间不迟于10h，其它组分指标与实施例1中相同。

实施例1和实施例2中混凝土的组分还可以掺入粉煤灰及外加剂，所述粉煤灰的掺入质量为组分中水泥质量的20%，所述外加剂的掺入质量为组分中水泥质量的1%；掺入了粉煤灰及外加剂的混凝土抗裂效果更好。

如下为本发明一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土及其施工工艺具体应用例，用于证明本发明可以有效控制温度、并且可以有效减少收缩裂缝的技术效果：

试验例1

南宁市某商贸物流大楼，地下5层，地上50层，建筑高度231.95m，主塔楼核心筒下承台板最小厚度3.35m，最大厚度7.8m，混凝土强度等级C40，浇筑方量9000m³，属于大体积混凝土施工。

1）、混凝土的混合配比

在混凝土浇筑前首先甄选材料种类，水泥型号为P.O 42.5，粗骨料选用5-31.5mm粒径，含泥量≤0.5%的花岗岩，细骨料采用平均粒径0.5mm左右，含泥量≤1%的中砂，并掺入一级粉煤灰。所述组分的重量配比为水泥：粗骨料：细骨料：水：粉煤灰为1:3.23:2.1:0.5:0.2。

2）、混凝土的浇筑

在基坑的南侧路及西侧路上布置共4台混凝土泵，混凝土由东向西斜面浇捣，每50cm为一浇捣层，采用插入式振捣棒跟随浇捣。

混凝土浇筑时采用“分区定点、一个坡度、循序推进、一次到顶”的浇筑工艺。浇筑时先在一个部位进行，直至达到设计标高，混凝土形成扇形向前流动，然后在其坡面上连续浇筑，循序推进。振捣时相邻两棒搭接不小于10cm，上层振捣时棒插入下层约50mm，通过标尺杆进行控制。

3）混凝土的养护及测温、保温

养护主要是通过控制混凝土内外温差和温度陡降来防止混凝土发生温度裂缝。本工程大体积混凝土养护采取塑料薄膜上面覆盖一层麻袋，蓄水保温。根据预埋的测温孔测量，保证内外温差值≤25℃，通过覆盖或收起表面塑料薄膜来调节其表面温度以达到调节温差的目的。 

4）实施效果

经过14天的养护，在清理完养护材料及其他杂物后，本工程底板没有发现一处超过0.2mm的裂缝，顺利通过业主和监理单位联合验收，取得了显著的社会效益。

试验例2：

南宁某住宅楼地下2层，地上25层，基础为1.4m厚的筏板基础，混凝土强度等级C30，浇筑方量1700m³，属于大体积混凝土施工。

1）、混凝土的混合配比

混凝土原材料中水泥型号为P.O 42.5，粗骨料选用5-31.5mm粒径，含泥量≤0.5%的碎石，细骨料采用平均粒径不小于0.5mm，含泥量≤1%的中砂，并掺入一级粉煤灰，砂率控制在35%～45%，灰砂比控制在1:2～1:2.5，水灰比不大于0.55。所述组分的重量配比为水泥：粗骨料：细骨料：水：粉煤灰为1:3.1:2.3:0.45：0.2 。

2）混凝土的浇筑

将混凝土输送泵就位，按照底板混凝土浇筑线路，布置输送管走向，输送管布置尽量缩短管线长度，少用弯管和软管，减少混凝土浇筑热量散发。采用斜面分层施工工艺浇筑浇捣，分层厚度在500mm左右；由2台输送泵遵循“同步浇捣，同时后退，分层堆累，一次到顶，循序渐进”的施工工艺直接泵送到位，顺长度方向浇筑；每一层面混凝土振捣在混凝土自然形成的坡面上、中、下三个部位进行。

3）混凝土的养护、测温及保温

根据工程情况及覆盖材料的选择进行计算，本工程采用蓄水100mm的方式养护。通过增减蓄水深度，保证内外侧温差≤25℃，降温速度≤3℃/d。

4）实施效果

经过14天的养护及测温，整体控制良好，放完水后观察底板无显著的裂缝，整体观感效果良好。

由此可见，本发明一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土的抗裂性能非常显著，其施工工艺中温度控制方法简单，易于掌握。

Claims (9)

1.一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土，其特征在于：所述大体积混凝土的组分包括水泥、粗骨料、细骨料、水，其中各组分的重量配比为水泥：粗骨料：细骨料：水为1:3~3.5:2~2.3:0.45~0.55。

2.根据权利要求1所述的一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土，其特征在于：所述组分的重量配比为水泥：粗骨料：细骨料：水为1:3.23:2.1:0.5。

3.根据权利要求1所述的一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土，其特征在于：所述组分的重量配比为水泥：粗骨料：细骨料：水为1:3.1:2.3:0.45。

4.根据权利要求1~3所述的任意一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土，其特征在于：所述水泥为矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥中的任意一种；所述粗骨料为粒径为5~40mm的连续级配石子；所述细骨料为级配良好的中砂；所述水为不含影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质、油脂、糖类或游离酸类中的任意一种或任意几种的水。

5.根据权利要求4所述的一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土，其特征在于：所述水泥中的氧化镁重量百分含量小于等于5%，三氧化硫重量百分含量小于等于3.5%，碱重量百分含量小于等于0.6%，烧失量小于等于5%，用筛孔尺寸为80um的方孔筛的筛余小于等于10%，水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h；所述粗骨料含泥重量百分含量＜1%，含泥块重量百分含量＜0.5%，含针状和/或片状颗粒重量百分含量＜10%，空隙率小于40%，压碎指标不大于7%，吸水率不大于2%；所述细骨料含泥重量百分含量为1%~1.5%，含泥块重量百分含量小于等于1%，细度模数为2.8，平均粒径为0.38mm；所述水硫酸盐含量小于2.7mg/cm³。

6.根据权利要求5所述的一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土，其特征在于：所述粗骨料含针和/或片状颗粒重量百分含量小于5%，粗骨料粒径为20mm。

7.根据权利要求5所述的一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土，其特征在于：所述混凝土组分还包括粉煤灰和外加剂，其中粉煤灰的掺入质量是水泥质量的20%，外加剂的掺入质量是水泥质量的1%。

8.使用权利要求5~7所述的任意一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土的施工工艺，其特征在于：所述施工方法包括如下步骤

①混凝土试配：根据具体施工对象，选取权利要求5~7中所述的任意一种大体积混凝土组分进行试配，首先按照配比将选取的细骨料、水泥投入搅拌机搅拌均匀后，再加入相应配比的水，待砂浆充分搅拌后再投入粗骨料并继续搅拌至均匀；

②混凝土强度测试：将上述搅拌均匀的混凝土进行混凝土立方抗压强度测试；

③混凝土原料的混合：混凝土强度测试合格后按照试配选取的材料及配比中的组分，并采用步骤①中的方法进行混凝土原料的混合；

④混凝土浇筑：a、混凝土的浇筑方法：采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法，每层浇筑的厚度小于500mm，且下一层混凝土初凝之前浇筑上一层混凝土，并采取二次振捣法，以消除两层之间的间隙；b、混凝土的振捣：根据混凝土泵送时自然形成的坡度，在每层混凝土的前中后布置三道振动气砼进行振捣，振动气砼的振捣要快插慢拔；

⑤混凝土养护：在混凝土终凝后覆盖塑料薄膜和/或覆盖一层1cm厚的麻袋和/或浇水养护，混凝土养护的持续时间不得少于14天；

⑥混凝土的测温及保温：在混凝土浇筑垂直高度范围上的底部、中部和表面分别布置垂直测温点，垂直测温点间距一般为500~800mm；在混凝土表面的边缘与中间分别布置平面测温点，平面测温点间距为2.5~5m；测温设备采用热电偶温度计，插入混凝土的深度不小于热电偶外径的6~10倍。

9.根据权利要求8所述的一种有利于控制温度和收缩裂缝的大体积混凝土的施工工艺，其特征在于：所述步骤①中首先按照配比将选取的细骨料、水泥、粉煤灰、外加剂投入搅拌机搅拌均匀，再加入相应配比的水，待砂浆充分搅拌后再投入粗骨料并继续搅拌至均匀，其中每一阶段的搅拌时间不少于30s，总搅拌时间为2min~3min；所述步骤④中采取二次振捣法时，振动气砼应插入下层未初凝的混凝土50mm深处，同时振捣时相邻两棒搭接大于100mm，振捣气砼的插点方式为行列式或边格式，砼浇筑过程中混凝土表面的泌水需及时排除，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施；所述步骤⑤中在混凝土终凝后先覆盖塑料薄膜，同时覆盖一层1cm厚的麻袋，然后浇水养护，混凝土养护时需保持混凝土里表温差控制在25℃以内，通过增减麻袋对混凝土内外温差进行调节；所述步骤⑥中对每个测温点进行编号，进行混凝土内部不同深度和表面温度的测量，混凝土温度上升阶段每2~4h测温一次，温度下降阶段每8h测温一次，同时测大气温度。