大体积混凝土基础施工方法.doc

题 目： 专 业： 学 号： 姓 名： 指导教师： 学习中心： 西 南 交 通 大 学 网 络 教 育 学 院年 月 日院系 专 业 年级 学 号 姓 名 学习中心 指导教师 题目 指导教师评 语 是否同意答辩 过程分(满分20) 指导教师 (签章) 评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩组组长 (签章) 年 月 日 毕 业 论 文 任 务 书班 级 学生姓名 学 号 开题日期： 年 月 日 完成日期： 年 月 日题 目 1、 本论文的目的、意义 2、 学生应完成的任务 3、 论文各部分内容及时间分配：（共 周）第一部分 ( 周) 第二部分 ( 周) 第三部分 ( 周) 第 部分 ( 周) 第 部分 ( 周) 评阅或答辩 ( 周)4、 参考文献 备 注 指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日诚信承诺一、 本论文是本人独立完成；二、 本论文没有任何抄袭行为；三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩（评阅）资格。承诺人（钢笔填写）： 年月日目 录摘要( I )第一章绪论( 1 )1.1课题的提出( 1 )1.1.1选题理由和研究价值( 1 )1.1.2研究思路和方法( 1 )1.1.3创新点( 2 )1.2国内外研究现状( 2 )1.2.1国内相关文献及理论成果( 2 )1.2.2国外相关文献及理论成果( 3 )第2章 应用于施工中的混凝土特性研究( 4 )2.1混凝土及大体积混凝土定义( 4 )2.2混凝土特点和工艺要求( 4 )2.2.1混凝土设计中原材料及外加剂要求( 5 )2.2.2混凝土施工中涉及中技术指标要求( 5 )2.2.3混凝土的和易性问题( 6 )第3章 大体积混凝土应用于施工时的注意事项( 7 )3.1大体积混凝土的特殊性能( 7 )3.1.1工程量大，用料多( 7 )3.1.2工程条件复杂，施工要求高( 7 )3.1.3防止变形和裂缝产生( 7 )3.1.4施工组织管理( 7 )3.2大体积混凝土应用于施工时的注意事项( 8 )3.2.1材料要求( 8 )3.2.2混凝土水灰比设计( 8 )3.2.3施工过程中的具体要求( 9 )第4章 施工过程中大体积混凝土裂缝的产生和防范措施( 11)4.1裂缝产生的原因( 11 )4.1.1温度应力变化引起的裂缝( 11 )4.1.2收缩引起的裂缝( 11 )4.2如何防止裂缝的产生( 12 )4.2.1水泥质量控制( 12 )4.2.2水和外加剂质量控制( 12 )4.2.3合理选择混凝土的配合比( 12 )4.2.4综合采用各种温差控制方法( 13 )4.2.5做好混凝土浇筑工作( 13 )4.2.6做好后期养护工作( 14 )第5章 案例分析( 16 )5.1施工对象分析( 16 )5.1.1自然条件和周边环境分析( 16 )5.1.2施工技术条件和组织情况分析( 16 )5.2如何进行具体施工( 16 )5.2.1分析施工情况，合理设置施工方案( 16 )5.2.2对施工中的混凝土及其工艺设置进行严格把关( 17 )第6章 结语( 19 )致谢( 20 )参考文献( 21 )摘 要混凝土是土木工程中使用量最大、用途最广泛的建筑材料之一，其历史悠久，已经经历了数千年的发展历程。现代混凝土及其理论在20世纪得到了迅猛发展，取得了良好的实践效果。混凝土结构在建筑施工和土木工程中的作用极为重要，直接影响着建筑的安全性和寿命，因此必须对混凝土的质量及施工过程进行严格管控，研究更科学的施工方法以确保建筑的质量。混凝土技术经历多年发展，已经极为成熟，但随着时代发展和科技进步，人们对混凝土材料的要求也日益提高，这极大地促进了混凝土技术研究的步伐，新工艺不断涌现。但是目前在该领域仍有一些问题值得关注，如大体积混凝土基础施工方法问题、混凝土质量控制、放裂缝产生等。本文立足于对大体积混凝土进行全面探讨，指出其特征和注意事项，并结合具体案例，分析了其基础施工方法问题，最后收束全文，得出了自己的结论。关键词：大体积混凝土，施工，质量第1章 绪论1.1课题的提出1.1.1选题理由和研究价值混凝土是土木工程中使用量最大、用途最广泛的建筑材料之一，而且它直接影响着建筑的安全性和寿命，因此必须对混凝土的质量及施工过程进行严格管控，研究更科学的施工方法以确保建筑的质量。大体积混凝土，目前学界尚未有统一定义，一些理论问题也没有得到完全解决，其中很多问题值得人们进行深入思考，这是本文写作的出发点。而且由于大体积混凝土一般都应用在建筑和工程的重要部位，所以施工中必须保证其质量合格，一旦出现质量问题，其造成的损失往往是巨大的，这要求我们对大体积混凝土进行更深入的研究，了解其本质情况和质量影响因素，对施工过程进行有效监控。大体积混凝土的质量问题长期以来是困扰学界的重大问题之一，其中因各种因素导致的变形和开裂有是最重要最复杂的问题。因此我们认为对大体积混凝土进行更全面的研究和探讨，摸清其规律，从而改善变形和开裂问题是有重大意义的，这也是本文写作的宗旨所在。1.1.2研究思路和方法在研究思路方面本文通过对大体积混凝土及其相关理论问题进行研究，得出了关于它的思考和结论，实现了对其性质和特点的全面把握，并结合对案例的分析，针对长期以来困扰业界的开裂问题和质量问题等提出了自己的建议。本文采用的研究方法如下：第一.文献研究法在论文写作的前期阶段，笔者进行了充分的准备工作，收集、整理和研读有关理论、实践情况、学术界争论的话题以及对相关理论问题的说明和阐述等方面的著作和论文，并将其中的理论成就作为本文研究的支撑点。第二，定性与定量相结合的研究方法定性研究法：重在解决大体积混凝土及质量方面的理论问题，比如对大体积混凝土概念的界定、特征的分析、质量的优劣以及对其前途的预测等。结合有关理论，对选定的对象进行考察，论证其研究价值和现实意义。定量研究法：通过对所选案例的详细考察和分析，指出其施工中应注意事项和涉及的理论问题，并通过提供的数据实现了对大体积混凝土在施工方面的要求，并通过对该企业建筑现状的分析，指出其存在的问题并提出相应的建议。第三，系统分析法通过相关文献资料和实际实践情况的全面考察和分析，指出其理论上的具体要求，在此基础上考本文所举的案例的实践情况和存在的一些问题，并提出自己的意见。1.1.3创新点对大体积混凝土及其相关理论问题进行全面的探讨和分析研究，得出了自己的思考和结论，实现了对其性质和特点的全面把握，并结合对案例的分析，针对一些问题提出了切实可行的建议。1.2国内外研究现状1.2.1国内相关文献及理论成果在大体积混凝土的施工方面，我国有过一些实践，如上世纪60年代刘家峡水电站进行的真空汽化预冷骨料试验，这是我国开始重视大体积混凝土表面裂缝产生及防范的开始，而且提出了双重控温来防止变形和裂缝产生的理论，对以后的大体积混凝土研究有指导性意义。70年代葛洲坝水电站大规模采用人工预冷骨料技术，进一步改良了相关技术。而最有意义的是20世纪90年代我国采用块长超过50m的通仓浇筑，己基本达到世界先进水平。进入21世纪以后，我国一些高校和研究机构继续对大体积混凝土的施工与裂缝控制进行深入的研究。采用实验方法，优化混凝土材料及配合比方案，改善混凝土的变形性，并并配合实际工程背景，对裂缝进行研究，得出了一些关于大体积混凝土裂缝控制的有效方法，对实践具有重要意义。总的来说。50年代以后随着我国筑坝工程和水电站建设的推进，对其中涉及的大体积混凝土结构的裂缝控制问题也作了大量的研究，取得了很大的成就。但是国内研究还存在可进步之处，表现在在对浇筑厚度的温降修正系数采用经验值，很难确切地反映实际施工过程中的温度场变化的规律，有时不能准确地反映出混凝土的应力场，因此应该加以改革。目前一些学者在已有的理论基础上现代技术和科技，综合多学科的基本理论，全面考虑混凝土的入模温度、混凝土的弹性模量的变化、水泥水化热散热规律、外界气温变化、养护措施等规律，使很多理论问题得到解决，对混凝土质量和裂缝控制也有很大意义。1.2.2国外相关文献及理论成果20世纪初水灰比理论的提出，标志着现代混凝土技术及相关研究的开端，但在相当长的时间内，人们对大体积混凝土的相关理论问题还没有进行过透彻研究，对温度变化过程及其后果也不甚了解，因此在设计和施工中对此也缺少应有的注意。后来随着实践的发展，人们逐渐注意到裂缝问题及内外温差变化带来的影响，并开始认识到大体积混凝土出现裂缝的原因是之一在于温度应力大于混凝土的抗拉强度。于是学界开始进行有关温度变化问题、温度应力问题和控制温度及温度应力的措施等问题面的研究。国际上在这方面的系统性研究，始于20世纪30年代中期美国修建鲍尔德坝的实践。30年代初期，美国所修建的几座混凝土大坝都出现了裂缝问题，所以美国商务局在修建鲍尔德坝之前，进行了系统的内外温差及温度应力的研究，提出了一些有效的降温措施，从而防止了危害性裂缝的形成。这种研究成果至今仍有一定的影响力。随着科技进步，40年代美国陆军工程师团又发展了预冷骨料，通仓浇筑方法，60年代又采取了泡沫塑料坝面保温等措施来防止表面裂缝。以上这一系列措施基本上都是从控制大体积混凝土中浇筑块温度变化幅度着眼的，一直沿用至今，行之有效。从实际设计和施工水平方面看，自40年代至今，各国(如美国、俄罗斯、巴西和中国等)对大体积棍凝土的裂缝问题的研究都做了深入的探讨，并提出了一些防裂措施。经过几十年的研究和实践，现代技术在防范大体积混凝土变形以及裂缝方面已经探讨出了行之有效的方法，这是值得肯定的。第2章 应用于施工中的混凝土特性研究2.1混凝土及大体积混凝土定义混凝土，学名“砼”，是指由凝胶材料将集料胶合在一起的复合过程材料的简称，日常生活中应用最广泛的的混凝土通常是以水泥作为凝胶材料，以砂石作为集料，并按照一定比例进行配合，经搅拌成型后应用于土木工程和建筑施工。但是对于大体积混凝土的定义，学界尚未形成统一意见。我国于2011年发布的普通混凝土配合比设计规程（以下简称规程）对涉及的理论方面的问题作了相关规定，其中上文指出的混凝土，是普通混凝土的简称，在建筑行业和土木工程中，通常指水泥混凝土。同时其还指出，普通混凝土由水泥、砂石、矿物掺合材料、外加剂和水调配而成，这些材料之间的配合比直接影响着混凝土的质量、强度以及寿命长短。对于大体积混凝土，规程也给出了定义，认为其是指“混凝土结构物中实体最小尺寸大于或等于lm的部位所用的混凝土简称大体积混凝土”，但是这种定义还有可商榷之处。因为在实践中，我们不难发现，有很多实体最小尺寸不足lm，但是其体积较大，水热及内外温差变化也较大，这些混凝土实体是否该被视为大体积混凝土还需要进一步的讨论。而关于大体积混凝土问题，国外一些学术机构也提出了自己的意见。美国混凝土协会在对其进行定义时，对体积没有下简单的要求，而是认为其尺寸大到需要采取措施进行因水热变化和内外温差引起的体积变化的防范即可视为大体积混凝土，同时该协会还认为，大体积混凝土更应该考虑开裂问题。而国际混凝土协会提出的意见则是一次浇筑出的混凝土实体的最小尺寸大于0.6m，且水泥用量大于400kg/m3,而且必须考虑施工中采用的材料以达到降低温差，防止开裂的目的。因此我们可以看到，这两种定义，不仅考虑了混凝土结构的尺寸和体积问题，而且同时也考虑到了水热变化和温差引起的体积变化和开裂问题，相比我国规程中的定义，更全面更科学。在此基础上，我们认为，大体积混凝土应该是指一次浇筑的混凝土实体尺寸较大（一般不要低于0.6m），且必须采取有效措施防范裂缝的产生，符合这两条标准的即可被视为大体积混凝土。2.2混凝土特点和工艺要求作为一种应用极为广泛的建筑材料，混凝土有着自己的特点和特殊工艺要求，这些都集中体现在其原材料和配合比等方面，下面进行具体分析。2.2.1混凝土设计中原材料及外加剂要求普通混凝土的原材料主要包括水泥、砂石和其它矿物掺合材料，外加剂则包括各种天然以及化学材料。在实际应用中，普通混凝土又称水泥混凝土，正是因为水泥在其中起到的决定性作用，在其成型时，按照一定比例将水泥和水调配和混合成水泥浆，包裹在砂石和其它原材料的表面并渗透到材料的空隙中间形成可供使用的混凝土材料。而混凝土中外加剂的考虑主要是出于对混凝土性能的要求，要实现对混凝土的特殊性能要求，必须使用有针对性的高性能外加剂，这也使得外加剂在工程中的应用逐渐广泛化。外加剂的使用可以起到有效提高混凝土性能的作用，但是对外加剂的选择和添加方法，我们应该给予更高的关注，应该对其进行分类研究和对比分析，更加工程中的具体要求选择合适的外加剂。这方面，规程中也给出了一些指导性意见，有关单位可以进行借鉴。2.2.2混凝土施工中涉及中技术指标要求混凝土在施工中涉及的技术指标方面的要求主要包括强度、变形以及耐久性，这写都是影响最终混凝土性能以及工程结果的重要因素，也是施工中考虑的主要方面之一。混凝土的强度是指混凝土硬化之后的抗负荷能力，反映的是其在抵抗荷载方面的能力，具体包括抗压、抗弯、抗拉、抗折等方面。混凝土强度主要取决了其使用的材料以及水灰比、外加剂、湿度和外部环境等。由于混凝土的强度很大程度上影响着它的寿命，使用学界对该问题的研究也比较丰富，规程以及混凝土结构设计规范、普通混凝土力学性能试验方法标注等国家相关文件中都对涉及的理论问题做出了说明和规定，构成单位可进行一定参考。混凝土的变形问题是业界最关心的问题之一，也是决定混凝土质量的关键因素。混凝土变形包括荷载作用引起的变形以及非荷载作用引起的变形，前者主要由外力引起，较易进行控制，后者主要由温度变化、湿度变化以及化学作用等，进行有效控制比较难。混凝土的变形以及进一步引发的裂缝问题一直是困扰业界的难题，我们认为必须在施工前具考虑到具体的环境以及施工因素，对可能引发变形的外因进行管控，对水灰比也进行严格把关，双管齐下共同达到控制混凝土变形的目的。混凝土的寿命主要是指其耐久性，也就是在混凝土交付之后，在以后的使用过程中其抵抗各种外界破坏力量，保持抗负荷和性能完整的作用。具体来说，混凝土的抗变形能力、抗腐蚀能力、抗氧化能力以及抗冻、抗渗透等都影响着混凝土的寿命。具有良好耐久性的混凝土可以保证其在规定的使用年限内，有效抵抗各种外力因素的侵蚀而无需额外投入费用进行维修。为确保混凝土的耐久性，必须对其使用的材料以及工艺进行掌控，确保其材料符合标准，性能良好，最终达到增加混凝土及建筑寿命的目的。2.2.3混凝土的和易性问题混凝土的和易性指的是混凝土在拌合成型时，根据具体的施工条件和搅拌、浇灌、捣实等操作过程从而获得均衡密实抗压力强的性能。和易性又称工作性，是关系混凝土性能和寿命的综合性技术指标，又包括流动性、保水性和粘聚性，在现行施工工艺和技术条件下，通常是这三者的有机结合和矛盾统一。而关于混凝土的和易性，目前学界尚未有简单而全面的测定方法，在实践中，通常采用坍落性试验来测定流动性，用目测和直观经验相结合的方式来评定保水度和粘聚性，各施工单位可根据自己的要求灵活选择。第3章 大体积混凝土应用于施工时的注意事项3.1大体积混凝土的特殊性能3.1.1工程量大，用料多大体积混凝土通常结构物中实体的尺寸比较大，体积比较庞大，所以用料也比较多。具体到实践中就是混凝土结构厚实，使用的水泥、砂石以及其它矿物掺合材料相对较多，为保证其性能，还要配合采用适当外加剂。3.1.2工程条件复杂，施工要求高大体积混凝土广泛用于各种自然条件下，其外部条件非常复杂，地下钢筋水泥混凝土结构在其中占了很大比例，这些都对施工技术提出了更高要求。由于大体积混凝土体积庞大，所以结构内的配筋也较多，配筋质量也要达到一定安全生产标准。而且大体积混凝土面临的外部环境更恶劣，更容易因温湿等的变化而引起变形，所以其对内外温差控制也有很高要求。对于那些置埋于地下的混凝土结构来说，其虽受外界温度变化的影响要小，但由于地下条件复杂，湿度高，所以抗渗透性要求更高。因此如何提高大体积混凝土结构的抗渗性、抗压性和抗侵蚀能力，控制其温差和变形是建筑施工中最关键的问题之一。3.1.3防止变形和裂缝产生控制混凝土的内外温差和温度变形而造成的裂缝，提高混凝土的抗渗、抗裂和抗侵蚀性能，是建筑工程大体积混凝土施工中的一个关键问题。大体积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。其裂缝的类型一是结构型裂缝，由外荷载引起，此种情形在图纸设计时大多可避免；二是材料型裂缝，主要由温度应力和混凝土的收缩引起的，目前控制和解决的重点应是由温度应力引起的裂缝。要确保混凝土的性能和建筑质量，必须对裂缝进行控制，至于采取的措施我们放在第四部分再进行讨论。3.1.4施工组织管理大体积混凝土要求的工艺较复杂，相对而言对施工人员的素质要求也更高。混凝土施工中对人员的要求应该是全方面的，从管理人员到施工人员，都必须按照要求开展自己的活动，项目部施工工长、质检员管理必须到位，其次施工班组人员技术必须熟练，要有一定的责任心，通过工作质量保证工程质量。在施工过程中，要明确各岗位人员的职责，凡参与施工的操作人员，技术管理和质量管理人员均应进行技术培训，设备操作人员均须经考核合格后持证上岗，质检人员必须按照要求逐个检查材料和设备的外观质量，以确保混凝土性能和建筑质量。3.2大体积混凝土应用于施工时的注意事项3.2.1材料要求要获得性能更好的混凝土，必须从原料上就对其进行严格把关，而对于普通混凝土来说，主要是对水泥和骨料进行把关。在水泥的选择上，首先应该考虑其强度和耐久性、防渗透性等要求，为实现这些要求，应该尽量选择矿渣水泥和火山灰水泥等，严禁使用安全性能不合格的劣质水泥。而且大体积混凝土体积庞大，用料多，所使用的水泥量也很多，这种情况下，还是必须保证水泥的质量，而不能因为要降低成本而采用价格低但质量差的水泥。水泥在进入工地和投入生产前都必须进行检查，要对其质量进行严格把关。在骨料的选择上，要分粗细骨料两种进行筛选。对于细骨料来说，应该对其含泥量进行管控，最好在3%以内，其细度模数应在2.62.8之间，同时应该控制细砂以0.3筛孔的通过率为1530%；0.15筛孔的通过率为510%。而对粗骨料来说，情况有所差别，由于粗骨料主要在混凝土中起骨架和和支撑作用，所以其颗粒较大，实践中一般由卵石和碎石两种组成，应该对其在掺配比例方面进行把握，最大颗粒 小于钢筋最小间距的3/4。同时为了提高混凝土的进泵效率和减少水泥浪费，粗骨料中的有机杂质必须得到严格控制，含泥量必须1%。具体实践中应该按照水工混凝土施工规范等国家在这方面的规定进行质量把关，确保最终成型的混凝土质量较好。3.2.2混凝土水灰比设计水灰比，顾名思义是指在混凝土成型前，搅拌各种材料时所使用的水泥和水的重量比。水灰比影响着水泥浆凝聚结构、混凝土的流变性以及成型后的硬度和强度，所以在原料确定的情况下，水灰比是决定混凝土性能的关键因素，所以20世纪初，水灰比理论的提出标志着混凝土理论进入了现代。我们认为，对于不同性能的混凝土来说，其水灰比要求也是不同的，过大可能会造成水泥浪费，过小则会使混凝土性能受到影响，在实践中，根据工程的具体要求也有区别，但是总的来说，一般在0.6以内，而砂率则应在0.330.37之间。对于水灰比来说，另一个重要问题是对坍落度的控制，应该对其进行严格控制，对其进行调整也应该是通过调整砂率或添加减水剂来解决，而不是随意掺水进去，总之，水灰比在混凝土性能中的地位至关重要，必须对其进行严格控制。3.2.3施工过程中的具体要求首先应该做好施工准备工作，对于大体积混凝土施工前的准备工作来说，应该和普通混凝土一样，在施工前做好相关原料、器具和机械、技术以及现场条件勘测等准备工作；在此基础上，还应该对其施工的特殊性进行充分把握，做好其它方面的准备工作，如测温设备、泵、真空吸水设备以及冰水设备等。只有做好了这些前期准备工作，施工才有可能高效进行。其次应该做好施工方案的编制工作，为做好这方面的工作，施工单位必须对施工中的所有条件以及施工要求进行全面分析，对一些理论问题提前想好策略，如在混凝土的浇筑方面，在保证其结果完整的情况下，在浇筑时，应尽量减少浇筑块在其后的混凝土硬化过程中的内外约束力，在设置分层时既要考虑散热性也要考虑混凝土结构中底层对上层产生的约束力。施工方案的编制工作还应该考虑诸如内外温差控制问题、养护问题及防裂缝产生方案等，总之它应该是全面的、综合考虑全局的方案，通过这些方案，可以对施工中出现的问题及时进行调整以确保混凝土的性能和建筑的质量。再次还应该做好具体的施工工作。在这方面，有些问题必须得到重视，大体积混凝土的施工一般气温比较低，温差较大，所以在施工中必须对温差和由此产生的热胀冷缩的力量进行周密的分析和计算，并采取一些有效措