CN106836808A - 自密实大体积混凝土施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自密实大体积混凝土施工方法，其包括自密实混凝土的配制、自密实混凝土的运输、自密实混凝土的浇筑、自密实混凝土的养护以及温度控制等过程。所述自密实混凝土组分包括：水泥、骨料、粉煤灰、外加剂、硅灰、复合型WK膨胀纤维抗裂剂。本发明通过对自密实混凝土的配比以及施工工艺两方面进行改进，保证了混凝土同时具有高流动性，高抗分离性、高间隙通过性和填充性，并且提高了结构的力学性能与耐久性能。

Description

自密实大体积混凝土施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种自密实大体积混凝土的施工方法。

背景技术

混凝土应用于工程建设中已有170多年的历史，随着混凝土原材料品种不断增多，混凝土制作工艺不断丰富、发展，以及高效外加剂、活性掺加料应用，混凝土得到复合化、高强化、高性能化的发展，特种混凝土应用越来越广泛，在工程建设中地位越来越重要。

自密实混凝土依靠自重即可充满复杂性模型、能够通过密集的钢筋，并在这一过程中保持自身的均匀性，并且在同条件养护和标准养护条件下其各种力学性能和耐久性能均达到普通混凝土的要求，故其必须具有高流动性，高抗分离性、高间隙通过性和填充性，然而上述各性能相互之间存在一定的矛盾，比如高流动性和抗分离性的矛盾，且自密实混凝土较高的工作性能与其力学性能、耐久性能也存在的一定的矛盾，影响结构的质量。目前尚无平衡上述各性能相互关系及矛盾的可靠途径，比如现在国内配制免振自密实混凝土主要依靠掺加高效减水剂以达到高流动性的目的，但高效减水剂对水泥粒子产生强烈的分散作用，并阻止分散粒子凝聚，影响抗分离性。另外，对于大体积混凝土来说，碱集料反应、混凝土凝结过程中水泥散出大量水化热以及温差效应，会导致结构开裂，影响耐久性。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种能够平衡自密实混凝土各特性之间的相互关系、提高密实度、且能有效防止裂缝产生、提高结构耐久性的自密实大体积混凝施工方法。

为达到上述目的，本发明自密实大体积混凝土施工包括以下步骤及措施：

一、自密实混凝土的配制

为了提高结构自密实混凝土本身的特性，混凝土配制时需要考虑以下方面：

1、控制碱集料反应

由于来自水泥、外加剂和环境中的碱金属离子与砂石集料中活性组成部分发生化学反应，会导致在混凝土过渡区界面生成白色凝结物质，这种物质与水接触或处于潮湿环境中吸水膨胀，从而造成混凝土结构从内部开始膨胀，为了控制碱集料反应，重点在于配制时要选择适用的低碱水泥及混凝土外加剂、砂石料、粉煤灰等，通过试验确定配合比，预防碱集料反应的发生，满足混凝土强度、防裂抗渗要求，保证混凝土安全，延长结构使用寿命，包括： a、自密实防水混凝土配制时优先选用低碱活性集料以及优选低碱水泥(碱含当量0.6%以下)、掺加矿粉掺合料及低碱、无碱外加剂。其混凝土中总碱量不得大于3.0Kg/m3。掺加低碱混凝土外加剂，要求外加剂既能达到限制的膨胀率，含碱量较低，又能保持体积稳定性；b、用粉煤灰取代部分（20%左右）重量的水泥，降低水泥用量，从而减少混凝土中碱的最大来源，同时，由于粉煤灰中碱溶出率低，（溶出率不到0.1%），这样粉煤灰引入的碱量微乎其微。另外，粉煤灰有较大的比表面，可以吸附碱金属离子，从而降低混凝土孔隙中碱的浓度，起抑制碱集料反应的作用。

2、 防止水化热导致的开裂

浇筑基础底板混凝土施工时，由于凝结过程中水泥散出大量水化热，因而形成内外温度差较大，易使混凝土产生裂缝，为防止裂缝的产生，在混凝土配制时可采取以下措施：a、选用级配良好的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土的密实度和抗拉强度，减小收缩变形；b、掺加掺合料提高密实度、或掺加相应的缓凝型减水剂、改善和易性、降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的目的；

本发明的自密实混凝土，配制时优选包括以下组分：

（1）水泥：水泥品种及用量直接影响水化热高低，同时为了解决碱-骨料反应对混凝土工程的潜在危害、保证混凝土结构的耐久性的和整体性，选用水化热低的矿渣硅酸盐水泥，而不宜采用水化热大的硅酸盐水泥和普通水泥，水泥水化热测定按现行国家标准《水泥水化热试验方法（直接法）》测定，要求配制混凝土所用水泥7d的水化热不大于250j/kg。

（2）骨料：粗骨料采用最大粒径不超过20mm的碎石，含泥量小于1%，泥块含量小于0.5%，细骨料采用中粗砂，细度模数应大于2.3，含泥量小于3%，泥块含量小于1%，在单位体积用水量为180kg。其它指标符合JGJ52-92《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》要求，在混凝土搅拌之前提前要对粗、细骨料进行清以及晾干，保证骨料的含水率小于1%。

（3）粉煤灰：采用Ⅱ级磨细粉煤灰代替部分水泥，有“滚珠效应”起润滑作用，能改善混凝土的粘塑性，可补充泵送混凝土要求粒径0.315mm以下细骨料应占20%左右的这部分的细骨料，从而改善了混凝土的可泵性，降低混凝土的水化热。

（4）外加剂：外加剂包括TC-2聚羧酸盐缓凝高效减水剂以及缓凝剂；混凝土中减水剂占胶凝材料的2.3%，减水剂不仅使混凝土工作性能有了明显的改善，同时又减少拌和用水，节约水泥，从而降低了水化热。缓凝剂不仅推迟水泥水化反应，使混凝土较长时间保持塑性、方便浇筑，提高施工效率，而对后期强度无明显影响；

（5）硅灰：既能够填充水泥颗粒间的孔隙，又能与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体。在水泥基的砼、砂浆与耐火材料浇注料中，掺入适量的硅灰，可起到如下作用： 1、显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。 2、具有保水、防止离析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用。 3、显著延长砼的使用寿命。特别是在氯盐污染侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下，可使砼的耐久性提高一倍甚至数倍。硅灰含量一般为胶凝材料总重的5%。

（6）复合型WK膨胀纤维抗裂剂：是将高强阻裂纤维，抗裂组分，膨胀组分等经过先进的生产工艺复合而成。阻裂纤维以巨大数量在混凝土中均匀分布，构成一种乱向支撑体系，抑制新拌混凝土中骨料的下沉，降低混凝土的泌水性，抗裂组分能有效延缓微裂纹扩展的速率，显著提高混凝土的抗裂性能，膨胀组分中的膨胀源水化反应生成的凝胶物质，有效填充和阻断混凝土的毛细通道，提高混凝土的密实度，大大提高了混凝土的防水性能。在矿物掺合料中加入胶凝材料总重的6%-8%的复合型WK膨胀纤维抗裂剂。

为了进一步提高密实性，在配制时还可以加入（7）掺合料：所述掺合料包括铝碱盐酸玻璃微珠、SiO₂、Al₂O₃，其中铝硅酸盐玻璃微珠，可填充水泥浆体孔隙，提高密实性，减少干缩，SiO₂、Al₂O₃与水泥水化物反应生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，与石膏反应生成水化硫铝酸钙，降低了混凝土的孔隙率，改善了孔结构，且可提高混凝土的密实性。

生产自密实混凝土与生产普通混凝土相比要适当延长搅拌时间。投料顺序要先投入细骨料、水泥及粉煤灰搅拌20s后，再投入2/3的用水量和粗骨料搅拌30s以上，然后加入剩余水量和其它组分搅拌30s以上。

二、自密实混凝土的运输

为保证连续浇筑，应要求商品混凝土搅拌站根据每次浇筑混凝土量和时间确定车数及每车间隔时间，保证施工现场停留至少一辆混凝土罐车，最大间隔时间不得超过40min；运输车从开始接料到卸料的时间不宜大于120分钟；运输车在接料前要将车内残余的其他品种的混凝土清洗干净，并将车内积水排尽；运输过程中严禁向车内的混凝土加水；卸料前搅拌车应高速旋转1min以上方可卸料。

三、自密实混凝土浇筑

自密实混凝土采用汽车泵进行浇筑或者采用混凝土地泵接泵管进行浇筑；为了保证混凝土填充密实，保证结构质量，浇筑过程采取以下措施：

1）对于地面、楼面、池底等水平构件，浇筑时采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法进行浇筑。对于墙面、池壁等竖向构件，浇筑时由一点向两边分层浇筑，每次浇筑的分层厚度不大于500mm。

2）下料时，混凝土应自然流淌，采用一个坡度（1：6左右）斜向分层浇筑，厚度控制在450mm（振动棒作用半径的1.5倍）左右，浇筑点位置布置在两个节点核心区之间。当混凝土浇筑到垭口上表面时，要停止浇筑，避免混凝土从模板处溢出。

3）竖向构件浇筑混凝土时，下料的高度控制在500mm，下料部位应避开垭口薄弱部位，振捣时钢筋密集的部位采用型号为ZX-30插入式振捣器振捣，并在构件外侧进行振捣，使混凝土中气泡能顺利排出。

4）混凝土标高、平整度控制：预先用水平仪抄平，抄出底板结构面+500mm控制线，用红油漆标注在四周柱筋上。混凝土浇筑时将所标注点拉线控制标高，拉线点与点间不宜超过10m，并应在每柱跨内对角拉线，以此线为准用刮杠找平，再用木抹子提浆二遍，反复抹压数遍，使混凝土表面平整、密实，终凝前再用木抹子搓压一遍，闭合收缩裂缝。

5）采用两次投料法，两次振捣法，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量，混凝土龄期采用60天温度。

6）为防止基础表面混凝土假凝（结硬壳），要求混凝土初凝后立即覆盖塑料布一层，抹压时揭开，抹压后再及时覆盖养护。

四、自密实混凝土的养护

为了防止结构出现裂缝，混凝土浇筑完毕，要及时进行降温养护，养护时间不少于28d，养护采取以下措施： 混凝土终凝后，先在表面铺一层塑料布防止水份过快散失，同时加盖一层麻袋保湿；混凝土降温速率为2度/天；对于蓄水结构比如水池，其基础底板采用蓄水养护的方法，配合机电专业利用最近的水井对底板进行蓄水，蓄水厚度为25cm，蓄水之前对水体进行测温，保证水温与大气温度的温差控制在25度以里。

五、施工及养护中的温度控制

自密实混凝土施工中，温度控制不好将会产生温差裂缝，故必须加强施工中的温度控制。在混凝土浇筑和养护过程中，作好测温工作，控制混凝土的内部温度与表面温度、表面温度与环境温度之差均不超过25℃，混凝土测温采用JDC-2便携式电子测温仪，测试元件的测温误差不应大于0.3℃，绝缘电阻应大于500MΩ。安装前必须在水下一米处浸泡24小时无损坏，安装时位置应准确，固定牢固，采用电线专用绑扎带进行绑扎固定，具体包括以下要点：

1）测温点布置：绘制测温点布置图，埋设测温线。对于基础底板、路面等水平构件，在水平方向上每6-10米设置一个测温点，在垂直方向上沿浇筑的高度，布置在构件的底部、中部和表面，垂直测温点间距为600mm。

2)测温制度：根据大体积混凝土的温度变化规律，混凝土自入模并接触到传感器开始测温并以此作为各测温区的入模起始时间。

3）测温时间：混凝土浇筑完后每昼夜不应少于4次，入模温度的测量每台班不少于2次，内外温差控制在25℃以内，及时做好原始记录。

4）每天由测温人员做好大气温度记录，每隔6小时测量一次，测温时间为每天的02：00、08：00、14：00、20：00时，同时记录当天的最高、最低温。

5）严格控制混凝土的出罐温度和浇筑温度，在混凝土搅拌前，由搅拌站控制混凝土原材料入罐前温度，冷水搅拌等措施降低混凝土搅拌物的温度。

六、混凝土防裂措施

混凝土浇筑施工时，由于凝结过程中水泥散出大量水化热，因而形成内外温度差较大，易使混凝土产生裂缝，因此，必须采取措施降低水化热，结合实际具体措施如下：

1）降低水泥水化热

根据与搅拌站协商，采用以下两种方法，降低部分水泥水化热：

①充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量。

②使用粗骨料，尽量选用级配良好的粗骨料；掺加粉煤灰等掺合料、或掺加相应的缓凝型减水剂、改善和易性、降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。

2）加强施工中的温度控制，采取相应的保温措施减小混凝土内外温差。

①严格控制混凝土的出罐温度和浇筑温度，在混凝土搅拌前，由搅拌站控制混凝土原材料入罐前温度，冷水搅拌等措施降低混凝土搅拌物的温度。

②合理安排施工顺序，控制混凝土在浇筑过程中均匀浇筑，避免混凝土拌合物堆积高差过大。

③加强测温和温度监测与管理，随时控制混凝土内的温度变化，内外温差控制在25℃以内，并根据所测温差，及时调整保温及养护措施。

3）提高混凝土极限拉伸强度

①选用良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土的密实度和抗拉强度，减小收缩变形，保证施工质量。

②采用两次投料法，两次振捣法，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量，混凝土龄期采用60天温度。

本发明的有益效果：通过对混凝土组分进行合理配置以及通过对施工工艺的优化，本发明施工大体积自密实混凝土结构能够有效防止裂缝产生、提高结构耐久性。

具体实施方式

一种自密实大体积混凝土施工方法，其依次包括以下步骤：

一、自密实混凝土的配制

所述自密实混凝土包括以下组分：水泥、骨料、粉煤灰、外加剂、硅灰、复合型WK膨胀纤维抗裂剂以及掺和料；所述水泥采用矿渣硅酸盐水泥；所述骨料包括粗骨料和细骨料，所述粗骨料采用最大粒径不超过20mm的碎石，含泥量小于1%，泥块含量小于0.5%，细骨料采用中粗砂，细度模数大于2.3，含泥量小于3%，泥块含量小于1%；； 所述外加剂包括聚羧酸盐缓凝高效减水剂以及缓凝剂；所述掺合料包括铝碱盐酸玻璃微珠、SiO₂、Al₂O₃；混凝土在配制时，其投料顺序为先投入细骨料、水泥及粉煤灰搅拌20s后，再投入2/3的用水量和粗骨料搅拌30s以上，然后加入剩余水量和其它组分搅拌30s以上。

二、自密实混凝土的运输

为保证连续浇筑，应要求商品混凝土搅拌站根据每次浇筑混凝土量和时间确定车数及每车间隔时间，保证施工现场停留至少一辆混凝土罐车，最大间隔时间不得超过40min；运输车从开始接料到卸料的时间不宜大于120分钟；运输车在接料前要将车内残余的其他品种的混凝土清洗干净，并将车内积水排尽；运输过程中严禁向车内的混凝土加水；卸料前搅拌车应高速旋转1min以上方可卸料。

三、自密实混凝土的浇筑

自密实混凝土采用汽车泵进行浇筑或者采用混凝土地泵接泵管进行浇筑；为了保证混凝土填充密实，保证结构质量，浇筑过程采取以下措施：

1）对于水平构件，浇筑时采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法进行浇筑。对于竖向构件，浇筑时由一点向两边分层浇筑，每次浇筑的分层厚度不大于500mm。

2）下料时，混凝土应自然流淌，采用一个坡度（1：6左右）斜向分层浇筑，厚度控制在450mm（振动棒作用半径的1.5倍）左右，浇筑点位置布置在两个节点核心区之间。当混凝土浇筑到垭口上表面时，要停止浇筑，避免混凝土从模板处溢出。

3）竖向构件浇筑混凝土时，下料的高度控制在500mm，下料部位应避开垭口薄弱部位，振捣时钢筋密集的部位采用型号为ZX-30插入式振捣器振捣，并在构件外侧进行振捣，使混凝土中气泡能顺利排出。

4）混凝土标高、平整度控制：预先用水平仪抄平，抄出底板结构面+500mm控制线，用红油漆标注在四周柱筋上。混凝土浇筑时将所标注点拉线控制标高，拉线点与点间不宜超过10m，并应在每柱跨内对角拉线，以此线为准用刮杠找平，再用木抹子提浆二遍，反复抹压数遍，使混凝土表面平整、密实，终凝前再用木抹子搓压一遍，闭合收缩裂缝。

5）采用两次投料法，两次振捣法，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量，混凝土龄期采用60天温度。

四、自密实混凝土的养护

混凝土浇筑完毕，及时进行降温养护，养护时间不少于28d， 混凝土终凝后，在表面铺一层塑料布，同时加盖一层麻袋保湿；混凝土降温速率为2度/天；对于可蓄水结构，基础底板采用蓄水养护，蓄水厚度为25cm，蓄水之前对水体进行测温，保证水温与大气温度的温差控制在25摄氏度以内。

在自密实混凝土的浇筑及养护过程中要进行温度控制，控制混凝土的内部温度与表面温度、表面温度与环境温度之差均不超过25℃，混凝土测温采用便携式电子测温仪，所述电子测温仪的测温误差不应大于0.3℃，绝缘电阻应大于500MΩ，安装前必须在水下一米处浸泡24小时无损坏，安装时位置应准确，固定牢固，采用电线专用绑扎带进行绑扎固定。测温工作采取以下措施：

1）测温点布置：绘制测温点布置图，埋设测温线，对于水平构件，在水平方向上每6-10米设置一个测温点，在垂直方向上沿浇筑的高度，布置在构件的底部、中部和表面，垂直测温点间距为600mm；

2）测温时间：混凝土浇筑完后每昼夜测温次数不应少于4次，入模温度的测量每台班不少于2次，内外温差控制在25℃以内，及时做好原始记录；

3）每天由测温人员做好大气温度记录，每隔6小时测量一次，测温时间为每天的02：00、08：00、14：00、20：00时，同时记录当天的最高、最低温。

4）严格控制混凝土的出罐温度和浇筑温度，在混凝土搅拌前，由搅拌站控制混凝土原材料入罐前温度，采用冷水搅拌等措施降低混凝土搅拌物的温度。

Claims (5)

1.一种自密实大体积混凝土施工方法，其特征在于依次包括以下步骤：

一、自密实混凝土的配制

所述自密实混凝土包括以下组分：水泥、骨料、粉煤灰、外加剂、硅灰、复合型WK膨胀纤维抗裂剂；所述骨料包括粗骨料和细骨料；所述外加剂包括聚羧酸盐缓凝高效减水剂以及缓凝剂；

二、自密实混凝土的运输

为保证连续浇筑，商品混凝土搅拌站应根据每次浇筑混凝土量和时间确定车数及每车间隔时间，保证施工现场停留至少一辆混凝土罐车，最大间隔时间不得超过40min；运输车从开始接料到卸料的时间不大于120分钟；运输过程中严禁向车内混凝土加水；卸料前搅拌车应高速旋转1min以上方可卸料；

三、自密实混凝土的浇筑

自密实混凝土采用汽车泵进行浇筑或者采用混凝土地泵接泵管进行浇筑；对于水平构件，浇筑时采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法进行浇筑；对于竖向构件，浇筑时由一点向两边分层浇筑；

四、自密实混凝土的养护

混凝土浇筑完毕，及时进行降温养护，养护时间不少于28d，混凝土终凝后，在表面铺一层塑料布，同时加盖一层麻袋保湿；混凝土降温速率为2摄氏度/天；对于可蓄水结构，基础底板采用蓄水养护，蓄水深度为25cm，蓄水之前对水体进行测温，保证水温与大气温度的温差控制在25摄氏度以内。

2.根据权利要1所述的自密实大体积混凝土施工方法，其特征在于：所述自密实混凝土的组分中还包括掺合料，所述掺合料包括铝碱盐酸玻璃微珠、SiO₂以及Al₂O₃；所述水泥采用矿渣硅酸盐水泥；所述粗骨料采用最大粒径不超过20mm的碎石，含泥量小于1%，泥块含量小于0.5%，细骨料采用中粗砂，细度模数大于2.3，含泥量小于3%，泥块含量小于1%；混凝土在配制时，其投料顺序为先投入细骨料、水泥及粉煤灰搅拌20s后，再投入2/3的用水量和粗骨料搅拌30s以上，然后加入剩余水量和其它组分搅拌30s以上。

3.根据权利要1所述的自密实大体积混凝土施工方法，其特征在于所述自密实混凝土的浇筑过程中还采取以下措施：

1）下料时，混凝土应自然流淌，采用1：6的坡度斜向分层浇筑，厚度控制在振动棒作用半径的1.5倍，浇筑点位置布置在两个节点核心区之间，当混凝土浇筑到垭口上表面时，要停止浇筑；

2）竖向构件浇筑混凝土时，下料的高度控制在500mm，下料部位避开垭口薄弱部位，振捣时钢筋密集的部位采用插入式振捣器振捣，并在构件外侧进行振捣，使混凝土中气泡能顺利排出；

3）混凝土标高、平整度控制：预先用水平仪抄平，抄出底板结构面+500mm控制线，用红油漆标注在四周柱筋上，混凝土浇筑时将所标注点拉线控制标高，拉线点与点间不宜超过10m，以此线为准用刮杠找平，再用木抹子提浆二遍，反复抹压数遍，使混凝土表面平整、密实，终凝前再用木抹子搓压一遍，闭合收缩裂缝。

4.根据权利要1所述的自密实大体积混凝土施工方法，其特征在于在自密实混凝土的浇筑及养护过程中要进行温度控制，控制混凝土的内部温度与表面温度、表面温度与环境温度之差均不超过25℃，混凝土测温采用便携式电子测温仪，所述电子测温仪的测温误差不应大于0.3℃，绝缘电阻应大于500MΩ，安装前必须在水下一米处浸泡24小时无损坏，安装时位置应准确，固定牢固，采用电线专用绑扎带进行绑扎固定。

5.根据权利要4所述的自密实大体积混凝土施工方法，其特征在于，测温工作采取以下措施：

1）测温点布置：绘制测温点布置图，埋设测温线，对于水平构件，在水平方向上每6-10米设置一个测温点，在垂直方向上沿浇筑的高度，布置在构件的底部、中部和表面，垂直测温点间距为600mm；

2）测温时间：混凝土浇筑完后每昼夜测温次数不应少于4次，入模温度的测量每台班不少于2次，内外温差控制在25℃以内，及时做好原始记录；

3）每天由测温人员做好大气温度记录，每隔6小时测量一次，测温时间为每天的02：00、08：00、14：00、20：00时，同时记录当天的最高、最低温；

4）严格控制混凝土的出罐温度和浇筑温度，在混凝土搅拌前，由搅拌站控制混凝土原材料入罐前温度，采用冷水搅拌等措施降低混凝土搅拌物的温度。