泵送混凝土施工技术研究_开题报告

一、选题依据 ：

 （一）国内研究现状

近年来，随着国内基础设施建设以及高层和超高层房屋建筑的大力发展， 大体积混凝土在各类建设中的运用越来越多， 广泛使用在大中型桥梁的基础及桩基承台、高层和超高层建筑的基础底板及结构转换层、 大型设备基础、 水坝等结构 上。其特点为混凝土体积大、设计强度高，单方水泥用量较多，水化热引起的混凝土内部温度较一般混凝土要大得多，结构断面内配筋较多，整体性要求较高。 

（二）国外混凝土发展史 ：

20世纪90年代初美国提出高性能混凝土（HPC）概念，是新型超塑化剂与混凝土材料科学相结合的成功范例。1971-1973年，德国首选将塑化剂研制成功流态混凝凝土，混凝土垂直泵送高度达到310m。目前的发展方向是HPC及使用复合超塑化剂（CSP）的研究，实现HPC配合比全计算法设计和CSP配方设计。早期我国对高强高性能混凝土研制开发重视不够， 当时只将混凝土施工规范作为一本技术性文件，职能单一，与发达资本主义国家的先进技术还有一些差距，随着我国经济实力不断增强，加大对四新技术的不断研发。 我国研制的高强高性能混凝土以位居世界前列。

大体积混凝土简述

大体积砼的意义

1.大体积砼指的是最小断面尺寸大于 1m以上的砼结构，其尺寸已经大到必须 采用相应的技术措施妥善处理温度差值， 合理解决温度应力并控制裂缝开展的砼结构。根据目前我国全国科学技术名词审定委员会审定公布的科技名词定义为： “大体积混凝土一般为一次浇筑量大于 1000 m3或混凝土结构实体最小尺寸等于或大于 2 m，且混凝土浇筑需研究温度控制措施的混凝土”。

2.一般的，由于混凝土的温升和温降与表面系数有关， 根据大量的施工实际案例分析，可以简单界定为：“单面散热的结构断面最小厚度在 75cm以上，双面 散热在 100cm以上，水化热引起的混凝土内外最高温差预计超过 25℃的混凝土结构，可按大体积混凝土施工”。

大体积砼的特点

大体积混凝土结构厚实， 混凝土量大， 工程条件复杂 （一般都是地下现浇钢筋混凝土结构），施工技术要求高，水泥水化热较大（预计超过 25 度），易使 结构物产生温度变形。 大体混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外， 对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度力也愈大，如采取控制温度措施不当， 温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时， 则易产生裂缝。

大体积砼和普通砼的区别

1.不能以截面尺寸来简单判断是否大体积砼，实际施工中，有些砼厚度达到1m，但也不属于大体积砼的范畴，有些砼虽然厚度未达到 1m，但水化热却较大，不按大体积砼的技术标准施工，也会造成结构裂缝。

2.大体积混凝土与普通混凝土的区别表面上看是厚度不同， 但其实质的区别是由于混凝土中水泥水化要产生热量， 大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散 失得快， 造成内外温差过大， 其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂。 因此判断是否属于大体积混凝土既要考虑厚度这一因素， 又要考虑水泥品种、 强度等级、 每立方米水泥用量等因素， 比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的混凝土的温升值与环境温度的差值大小来判别，一般来说，当其差值小于 25℃时， 其所产生的温度应力将会小于混凝土本身的抗拉强度，不会造成混凝土的开裂，当差值大于 25℃时，其所产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度，造成混凝土的开裂，此时就可判定该混凝土属大体积混凝土。

大体积砼裂缝的研究

大体积砼的裂缝

大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同， 分为贯穿裂缝、 深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。 它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面， 也有一定危害性； 表面裂缝一般危害性较小。 但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全， 它都有一个最大允许值。 处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤ 0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构件 最大裂缝宽度≤ 0.2mm。

对于地下或半地下结构， 混凝土的裂缝主要影响其防水性能。 一般当裂缝宽度在 0.1 ～ 0.2mm时，虽然早期有轻微渗水， 但经过一段时间后， 裂缝可以自愈。 如超过 0.2 ～0.3mm，则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中应尽量避免超过 0.3mm贯穿全断面的裂缝。 如出现这种裂缝， 将大大 影响结构的使用，必须进行化学灌浆加固处理。

大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝， 一方面是混凝土内部因素： 由于 内外温差而产生的； 另一方面是混凝土的外部因素： 结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但受拉力却很小， 所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时， 即会出现裂缝。 这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制。

产生裂缝的主要原因有以下几方面：

水泥水化热

水泥在水化过程中产生大量的热量，每克水泥放出的热量达 502.42J/g ，因 而使混凝土内部的温度升高。

大体积混凝土结构断面较厚， 表面系数相对较小， 所以水泥发生的热量聚集 在结构内部不易散失。 这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去， 以至于越积越高，使内外温差增大。 单位时间混凝土释放的水泥水化热， 与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关， 并随混凝土的龄期而增长。 由于混凝土结构表面可 以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初 3-5 天。

当砼的内部与表面温差过大时， 就会产生温度应力和温度变形。 温度应力与温差成比，温差越大，温度应力也越大。当砼的抗拉强度及混凝土内部所配的钢筋的约束不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。这 就是大体积砼容易产生裂缝的主要原因。

约束条件

大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，当早期温度上升时产生的膨胀变形 受到下部地基的约束而形成压应力。 由于砼的弹性模量小， 徐变和应力松弛度大，使砼与地基连接不牢固， 因而压应力较小。 但当温度下降时， 产生较大的拉应力， 若超过混凝土的抗拉强度，砼就会出现垂直裂缝。混凝土内部由于水泥的水化热而形成中心温度高，热膨胀大，因而在中心产生压应力， 在表产生拉应力。 当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束作用时，同样会产生裂缝。 

外界气温变化

大体积混凝土在施工阶段， 它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。 特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。

温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同 时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60-65 ℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

大体积砼在施工期间， 外界气温的变化对大体积砼的开裂有重大影响。 砼内部温度是由浇筑温度、 水泥水化热的绝热温度和砼的散热温度三者的叠加。 外界 温度越高，砼的浇筑温度也越高。外界温度下降，尤其是骤降，大大增加外层砼与砼内部的温度梯度， 产生温差应力， 造成大体积砼出现裂缝。 因此控制砼表面 温度与外界气温温差，也是防止裂缝的重要一环。

砼的收缩

混凝土中约 20℅的水分是水泥硬化所必须的，而约 80℅的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。 混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。 如果混凝土收缩后， 再处于水饱和状态， 还可以恢复膨胀并几乎 达到原有的体积。 干湿交替会引起混凝土体积的交替变化， 这对混凝土是很不利的。这种收缩变形若存在约束，就会产生收缩应力而出现裂缝。

影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺等。

控制大体积混凝土裂缝的技术措施

在设计许可的情况下，采用混凝土 60d 强度作为设计强度；

采用低热或中热水泥，掺加粉煤灰、磨细矿渣粉等掺合料；

掺入减水剂、缓凝剂、膨胀剂等外加剂；

在炎热季节施工时，采取降低原材料温度、减少混凝土运输时吸 收外界热量等降温措施；

混凝土内部预埋管道，进行水冷散热；

采取保温保湿养护。混凝土中心温度与表面温度的差值不应大于25℃，混凝土表面温度与大气温度的差值不应大于 25℃。养护时间不应少 于 14d。

大体积混凝土的浇筑应合理分段分层进行，使混凝土沿高度均匀 上升；浇筑应在室外气温较低时进行， 混凝土浇筑温度不宜超过 28℃。 （混凝土浇筑温度系指混凝土振捣后，在混凝土 50 ㎜～ 100 ㎜深处的温度）。

对大体积混凝土的养护，应根据气候条件采取控温措施，并按需 要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围以内；当设计无具体要求时，温度不宜超过 25℃。

四、混凝土外加剂的发展方向

（一）高效减水剂：奈系及三聚氰胺系高效减水剂的改性、聚丙烯酸盐超塑化剂、聚丙烯酸接支共聚物超塑化剂、氨基磺酸盐超塑化剂、磺化酮醛缩聚物、木质素磺酸盐高效化、工业废料生产超塑化剂。

（二）符合外加剂：低碱低掺量液体复合外加剂、复合超塑化剂及其配方设计、低碱低掺量液体防冻剂、微膨胀多功能防水剂、液体膨胀剂、液体速凝剂、超缓凝剂。

（三）其他外加剂：减缩剂、碱骨料反应抑制剂、表面硬化剂、高效脱模剂。

五、混凝土高效减水剂的作用

（一）在不改变各种原材料配比的情况下，添加混凝土高效减水剂，不会改变混凝土强度，同时可以大幅提高混凝土的流变性及可塑性，使得混凝土施工可以采用自流、泵送、无需振动等方式进行施工，提高施工速度、降低施工能耗。

（二）在不改变各种原材料配比（除水）及混凝土塌落度的情况下，减少水泥用量，可以大大提高混凝土的强度，早强和后期强度分别比不加减水剂的混凝土提高60%级20%以上，通过减水，可以实现浇筑C100标号的高强混凝土。

（三）在不改变各种原材料配比（除水泥）及混凝土强度的情况下，可以减少水泥用量，掺加水泥质量0.2%-0.5%的混凝土减水剂，可以节省水泥量的15-30%以上。

（四）掺加混凝土高效减水剂，可以提高混凝土的寿命一倍以上，即使建筑物的正常使用寿命延长一倍以上。

六、生产需求状况

当前我国正在进行大规模的基础设施建设，诸多的高层以及超高层建筑正在建设施工阶段，这就需要更加耐久性以及高强度的建筑材料得以应用。超高强性能混凝土的研究对实际的应用有着很大的推动作用。文章主要就超高强度性能混凝凝土的相关问题进行研究，并对其应用的现状加以探究。希望能够对实际起到一定的指导作用。

七、 选题目的、意义 

目前大体积混凝土得到广泛应用，混凝土的施工技术与质量通病防治措施是本次选题的目的，在快速高效地应用高济效益双赢的目的。

熟练掌握大体积砼施工技术，能正确反映客观实际，符合建设单位和设计单位的要求，并且在施工过程中认真地贯彻执行，就可以保证拟建工程施工的顺利进行，取得好、快、省和安全的效果，早日发挥基本建设投资的经济效益和社会效益。

八、^文档设计的主要内容 ：

一、大体积混凝土简述

（一）大体积混凝土的定义 

（二）大体积混凝土的特点 

（三）大体积混凝土和普通混凝土的区别

二、大体积混凝土的裂缝研究

（一）大体积混凝土的裂缝  

（二）产生裂缝的主要原因

（三）控制大体积混凝土裂缝的技术措施  

三、大体积混凝土的施工技术 

  （一）大体积混凝土的配制 

（二）大体积混凝土的拌合和运输

  （三）大体积混凝土的浇筑和振捣 

四、大体积混凝土施工时防止裂缝产生的有关技术措施 

五、大体积混凝土的养护 

六、大体积混凝土的温度控制

七、大体积混凝土的裂缝检查与处理

主要参考文献

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