第5章-大體積混凝土

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第5章 大體積混凝土一、大體積混凝土的定義在工程實(shí)踐中常遇到大體積混凝土結(jié)構(gòu)，如大型設(shè)備基礎(chǔ)、高層建筑基礎(chǔ)底板、構(gòu)筑物基礎(chǔ)、橋梁墩臺(tái)、深梁、水電站壩等。由于這些結(jié)構(gòu)體積大、整體行要求高，往往不宜留置施工縫。此外，水泥水化時(shí)放出大量熱量，當(dāng)結(jié)構(gòu)體積大時(shí)，混凝土內(nèi)部聚集的熱量長(zhǎng)期不易散失，混凝土內(nèi)部和周圍大氣環(huán)境間形成較高溫度差，由于溫度應(yīng)力常造成混凝土開裂。因此，美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)曾強(qiáng)調(diào)指出：“任何就地澆筑的大體積混凝土，必須要求采取措施，解決水化熱及隨之引起的體積變形問(wèn)題。以最大的限度減少開裂?！本C述所述，應(yīng)十分慎重組織大體積混凝土的施工，以防止出現(xiàn)質(zhì)量事故。對(duì)于大體積混

2、凝土的定義有不同的解釋，日本建筑學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（JASS5）的定義：“結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在800mm以上，水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差超過(guò)25°C的混凝土，稱為大體積混凝土。” 我國(guó)某施工單位制定的“大體積混凝土工法”中認(rèn)為：凡結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸大于3000mm的混凝土塊體；或者單面散熱的結(jié)構(gòu)斷面的最小尺寸在750mm以上，雙面散熱在1000mm以上，水化熱引起的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過(guò)25°C的混凝土，均可稱為大體積混凝土。總之大體積混凝土還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義。但是用結(jié)構(gòu)尺寸大小來(lái)定義大體積混凝土結(jié)構(gòu)過(guò)于機(jī)械，有些結(jié)構(gòu)的尺寸并不很大（如某些地鐵隧道底板厚度僅0.

3、5m）但受到外界約束很大，也避免不了出現(xiàn)裂縫。采用以上定義方法有可能對(duì)某些本應(yīng)屬于大體積的混凝土結(jié)構(gòu)忽略了對(duì)施工的預(yù)控。至于用混凝土結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的最高溫度于外界氣溫之差的某一規(guī)定值來(lái)定義大體積混凝土也不夠嚴(yán)密。因?yàn)椤皽囟炔睢敝挥性诩s束條件下才起作用。當(dāng)內(nèi)外約束（限制）較小時(shí)，就可允許混凝土和外界溫度差較大，反之較小。我國(guó)有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范中曾規(guī)定，當(dāng)基礎(chǔ)混凝土28d齡期的極限拉伸值不低于0.85×10-4時(shí)，施工質(zhì)量均勻、良好，短間歇均勻上升的澆筑塊、基礎(chǔ)的容許溫度差一般按 該規(guī)定中考慮了約束條件及混凝土的抗拉能力，從而規(guī)定容許溫差，是較科學(xué)的。二、大體積混凝土的溫度及濕度變形溫度變形產(chǎn)生

4、的原因很多，在這里僅討論由于溫度和濕度變化而產(chǎn)生的混凝土的變形。當(dāng)升溫時(shí)或混凝土吸濕時(shí)體積膨脹，當(dāng)降溫時(shí)或混凝土失水時(shí)，體積收縮。隨著有無(wú)限制條件，混凝土的膨脹及收縮變形產(chǎn)生不同的結(jié)果。1限制條件的影響（1）限制條件根據(jù)有無(wú)限制條件混凝土的收縮可分為自有收縮及限制收縮，膨脹可分為自由膨脹和限制膨脹。但是，可以認(rèn)為任何混凝土變形都受到程度不同的限制，幾乎沒(méi)有不受限制的自由變形。大體積混凝土所受到的內(nèi)外限制見(jiàn)下圖（2）限制條件的影響自由收縮不會(huì)影響混凝土開裂，但限制收縮達(dá)到某種程度時(shí)可能引起開裂。反之自由膨脹引起開裂而限制膨脹不發(fā)生開裂。例如：1）小尺寸的板、塊、桿當(dāng)不配筋或只配少量鋼筋又無(wú)其他限

5、制時(shí)，收縮再大也不會(huì)開裂。2）配有較多粗鋼筋的梁、大尺寸板，基礎(chǔ)嵌固很牢的底板或路面，大體積混凝土的表層等在干燥或劇烈降溫時(shí)，產(chǎn)生較大的限制收縮，引起混凝土的開裂。3）小尺寸的混凝土梁、板、塊以及較小尺寸結(jié)構(gòu)的鋼筋保護(hù)層部分，變形不受限制，當(dāng)受到某些因素作用產(chǎn)生過(guò)大膨脹變形時(shí)，有可能開裂或產(chǎn)生表面裂縫。4）當(dāng)大體積混凝土中配筋適度，或受到周圍老混凝土有效限制，甚至有堅(jiān)固模板的限制時(shí)，膨脹變形不但不會(huì)引起開裂，還能得到質(zhì)地致密、抗?jié)B性好、強(qiáng)度較高的混凝土。（3）相向變形和背向變形相向變形使混凝土質(zhì)點(diǎn)的間距縮小，組織致密，自由收縮是相向變形。背向變形使混凝土質(zhì)點(diǎn)間距較大，組織變松，自由膨脹是背向變

6、形，膨脹超過(guò)一定限度就會(huì)開裂。而限制下的收縮和膨脹同時(shí)包含相向及背向兩種變形?？蓪⑾拗婆蛎浄纸鉃閮刹糠肿冃危阂皇羌俣ㄎ词艿较拗?，質(zhì)點(diǎn)間距從原長(zhǎng)l1增加到不受限制時(shí)能達(dá)到的長(zhǎng)度l2也就是自由膨脹的全部變形，這部分是背向變形；另一是因限制作用使質(zhì)點(diǎn)間距從上面達(dá)到的長(zhǎng)度l2減小到限制后實(shí)際達(dá)到的長(zhǎng)度l3，這部分是相向變形。當(dāng)限制程度足夠大時(shí)，非但使混凝土避免開裂，并能起增強(qiáng)和密實(shí)的好作用。限制收縮也可分兩個(gè)部分的變形：一是假定未受到限制，質(zhì)點(diǎn)間距從原長(zhǎng)l1減小到不受限制時(shí)能達(dá)到的長(zhǎng)度l2，即自由收縮的全部變形，這部分是相向變形；另一是因限制作用使質(zhì)點(diǎn)間距從上面達(dá)到的長(zhǎng)度l2加大到限制后實(shí)際達(dá)到的長(zhǎng)度

7、l3，這部分是背向變形。當(dāng)限制程度很大時(shí)，這部分背向變形會(huì)引起開裂。2混凝土的濕度變形（干縮及濕脹） 混凝土中水分存在于孔隙中，這些孔隙分布在水泥石、骨料及骨料與水泥石之間和鋼筋與水泥石之間的交界處。孔隙分膠孔、毛細(xì)孔、氣孔。氣孔（直徑在1mm到0.01mm之間）中存在自由水，其增減不引起混凝土體積變化。毛細(xì)孔尺寸比氣孔小100倍，其中存在著受毛細(xì)管力作用的可蒸發(fā)水，此種水分蒸發(fā)將引起體積收縮，膠孔比毛細(xì)孔小1000倍，即約為1040A（埃）（1A 10）約為水分子直徑的5倍。膠孔中經(jīng)常充滿著水、不易蒸發(fā)。但膠孔水仍對(duì)混凝土大體積變化有重要影響。（1）干縮機(jī)理 T.C.Powers對(duì)干縮機(jī)理提

8、出如下假設(shè)：當(dāng)水分進(jìn)入干燥的凝膠孔時(shí)，吸附水被均勻分布到固體顆粒全部表面。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到100時(shí)或在水中時(shí)，固體顆粒表面吸附水層厚度可達(dá)5個(gè)水分子直徑，即兩個(gè)粒子間需有10個(gè)水分子直徑的間距，但膠孔平均尺寸只約5個(gè)水分子直徑，容納不下10個(gè)水分子直徑厚度的吸附水，因此產(chǎn)生吸附水對(duì)粒子的推力。此推力大小隨環(huán)境濕度而變。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到100時(shí)推力最大，體積膨脹，即濕脹現(xiàn)象。當(dāng)濕度降低，推力減小，毛細(xì)孔水也開始蒸發(fā)，在毛細(xì)孔中產(chǎn)生拉應(yīng)力，相應(yīng)的在固體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生壓應(yīng)力。隨著推力減小與壓應(yīng)力增加，體積就收縮。毛細(xì)孔含量愈多，周圍的壓應(yīng)力就愈大，收縮率也愈大。當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度降低到40以下時(shí)，固體顆粒表面吸

9、附水膜的厚度不足兩個(gè)水分子直徑，膠孔中就不飽含水分，就不產(chǎn)生推力，體積收縮就更加劇烈。 在砂漿和混凝土中骨料起著阻止水泥石收縮的作用，混凝土的收縮率只是水泥石的1/10。（2）影響干縮率的因素 1）骨料：骨料在混凝土中含量以及骨料的彈性模量對(duì)干縮率有重要影響。骨料尺寸及級(jí)配影響不大。 2）存放條件（環(huán)境濕度）對(duì)干縮率有重要影響。延長(zhǎng)濕養(yǎng)時(shí)間可推遲干縮的發(fā)生與發(fā)展，但對(duì)最終的干縮率并無(wú)顯著影響。 3）水灰比與加水量：水灰比及加水量大時(shí)干縮率大。 4）尺寸形狀：試件（構(gòu)件）尺寸增加，則干縮率減小。用體積與表面積的比值來(lái)表示試件的形狀特征，比值小時(shí)則干縮率大。但有一定限度。3混凝土的溫度組成在絕熱條

10、件下，混凝土的最高溫度是澆注溫度與水泥水化熱產(chǎn)生的絕熱溫升的總和。但實(shí)際上由于混凝土與外界環(huán)境之間存在溫差，而結(jié)構(gòu)物四周又不可能做到完全絕熱，故新澆注的混凝土必然向外散熱。結(jié)構(gòu)物的模板、外界氣候條件（溫度、濕度、風(fēng)速）和養(yǎng)護(hù)條件等因素都會(huì)促使混凝土的溫度發(fā)生變化。因此混凝土內(nèi)部溫度實(shí)際上由以上兩種溫度組成部分再加上混凝土澆注后的散熱溫度所組成。 另外，混凝土從澆筑成型后，經(jīng)歷著初始溫度發(fā)展為最高溫度，最后達(dá)到穩(wěn)定溫度（或稱最終溫度）這樣一個(gè)變化過(guò)程。大體積混凝土在進(jìn)行溫度控制和溫度應(yīng)力計(jì)算時(shí)，就必須了解它的溫度組成及其變化規(guī)律。三、混凝土的溫度應(yīng)力 （一）混凝土的徐變及應(yīng)力松弛 1混凝土的徐變

11、 在一定荷載長(zhǎng)期作用下，混凝土將產(chǎn)生隨著時(shí)間而增加的塑性變形，稱為混凝土的徐變。徐變對(duì)混凝土的結(jié)構(gòu)的應(yīng)力及變形狀態(tài)有較大影響。對(duì)于大體積混凝土來(lái)說(shuō)，徐變變形與收縮（膨脹）變形同時(shí)存在、關(guān)系密切。 （1）徐變機(jī)理 一般認(rèn)為混凝土產(chǎn)生徐變的機(jī)理是由于水泥石的粘彈性和水泥石與骨料之間塑性性質(zhì)的綜合結(jié)果。具體來(lái)說(shuō)主要由于持續(xù)荷載作用使凝膠體中水分緩慢壓出，水泥石的粘性流動(dòng)，微細(xì)空隙的閉合，結(jié)晶內(nèi)部的滑動(dòng)，微細(xì)裂縫的發(fā)生等因素的累加。 影響徐變的主要因素是： 1）加荷期間大氣濕度越低，氣溫越高，徐變?cè)酱螅?2）混凝土中水泥用量越多或水灰比越大，徐變?cè)酱?；混凝土?qiáng)度越高，彈性模量越大，徐變?cè)叫。?3）骨料

12、的級(jí)配不良，空隙較多，徐變較大； 4）水泥活性低，結(jié)晶體形成慢而少，徐變較大； 5）加荷應(yīng)力越大，徐變?cè)酱螅?）加荷時(shí)混凝土齡期越短，徐變?cè)酱?；持續(xù)加荷時(shí)間越長(zhǎng)，徐變?cè)酱螅?）結(jié)構(gòu)尺寸越小，徐變?cè)酱螅唬?）徐變的表示方式一般以徐變系數(shù)來(lái)表示， =f/    （5-20）式中 f混凝土的徐變變形； 混凝土的彈性變形；對(duì)于普通混凝土如取徐變變形最終值f=76×10-5，彈性變形值=33×10-5；=2.3。 （3）大體積混凝土的徐變?cè)诖篌w積混凝土生溫階段，混凝土內(nèi)部因膨脹而引起相向變形（屬于限制條件下的膨脹），但此時(shí)結(jié)構(gòu)發(fā)育得還不夠，塑性

13、還較大。這種相向變形大部分為塑性變形荷徐變所消耗。因此限制膨脹所引起的混凝土密實(shí)作用，由于徐變而大大削弱。降溫階段由于限制收縮而在混凝土中出現(xiàn)一定的拉應(yīng)力，拉力徐變隨之產(chǎn)生，它能增加混凝土的拉伸變形能力，有時(shí)能使混凝土的極限延伸率提高1-2倍或更多，推遲或避免開裂。所以徐變對(duì)于防止大體積混凝土開裂有利。但是此時(shí)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)隨斷裂而發(fā)展，強(qiáng)度及彈性模量上升，而塑性減少，徐變也隨之減少。因此，收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力發(fā)展到一定程度仍能引起混凝土開裂。2應(yīng)力松弛混凝土結(jié)構(gòu)載荷載作用下，如保持約束變形為常量，則結(jié)構(gòu)約束應(yīng)力將隨時(shí)間逐漸減少，此現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛。它是由于混凝土的徐變特性引起的。在變形為常量的

14、條件下，任意時(shí)刻應(yīng)力與初始應(yīng)力之比稱為應(yīng)力松弛系數(shù)。由于松弛實(shí)驗(yàn)較費(fèi)事，一般根據(jù)在常荷載作用下的徐變資料得到應(yīng)力松弛系數(shù)?；炷了沙诔潭扰c外加荷載時(shí)混凝土的齡期有關(guān)。時(shí)間越早，混凝土徐變引起的松弛可越大，其次同應(yīng)力作用的長(zhǎng)短時(shí)間有關(guān)，時(shí)間越長(zhǎng)，則松弛也越大?；炷两Y(jié)構(gòu)澆注20天后已夠成熟，產(chǎn)生約束變形。此時(shí)齡期的影響很小，可忽略不計(jì)，應(yīng)力松弛系數(shù)S（t）只與發(fā)生的約束變形后荷載持續(xù)時(shí)間t有關(guān)，可按表5-8取值。考慮荷載持續(xù)時(shí)間影響的松弛系數(shù)S（t）    表5-8時(shí)間（d）36912151821242730S （t）0.1860.2080.2120.2150.23

15、00.2520.3010.3670.4731.00所以，考慮徐變的計(jì)算就簡(jiǎn)化為按常規(guī)算出的彈性應(yīng)力再乘以應(yīng)力松弛系數(shù)。這種計(jì)算方法對(duì)工民建中各種低配筋率的構(gòu)筑物是可行的，計(jì)算是簡(jiǎn)便的。（二）大體積混凝土在溫度應(yīng)力作用下的兩種不利情況1產(chǎn)生表面裂縫大體積混凝土澆注后一段時(shí)間，內(nèi)部水化熱不易散失，外部混凝土散熱較快，水化熱溫升隨壁（板）厚度增加而加大，混凝土內(nèi)外形成一定的溫度梯度。無(wú)論溫升階段或溫降階段，混凝土中心溫度總是高于混凝土表面溫度。根據(jù)熱脹冷縮原理，中心部分混凝土膨脹速率要比表面混凝土大。因此，混凝土中心與表面各質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)約束以及來(lái)自地基及其他外部邊界約束的共同作用，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)

16、力，混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)溫度梯度大到一定程度時(shí)，表面拉應(yīng)力（t）超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度Rf（t）時(shí)，混凝土表面產(chǎn)生裂縫。在升溫階段，混凝土未充分硬化，彈性模量小，徐變影響較大。因此拉應(yīng)力較小，只引起混凝土表面裂縫。2產(chǎn)生貫穿裂縫隨著水泥水化反應(yīng)的結(jié)束及混凝土的不斷散熱，大體積混凝土由升溫階段過(guò)渡到降溫階段。溫度降低，混凝土體積收縮。由于混凝土內(nèi)部熱量是通過(guò)表面向外散發(fā)，降溫階段混凝土中心部分與表面部分的冷縮程度不同，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)約束，同時(shí)地基與邊界條件也對(duì)收縮的混凝土產(chǎn)生較大外約束。內(nèi)外約束的作用，使收縮的混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，隨混凝土的齡期增長(zhǎng)，抗拉強(qiáng)度Rf（t）增大。彈性模量

17、E（t）增高，徐變影響減小。因此降溫收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力（t）較大，易在混凝土中心部位形成較高拉應(yīng)力區(qū)，若此時(shí)的混凝土拉應(yīng)力（t）大于混凝土此齡期的抗拉強(qiáng)度Rf（t），則大體積混凝土產(chǎn)生貫穿裂縫。大體積混凝土從澆筑到達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度R（通常取R28）為止，混凝土的抗拉強(qiáng)度Rf與引起混凝土開裂的溫度應(yīng)力2 是以時(shí)間t為自變量的函數(shù)，即Rf （t）、2（t）。當(dāng)溫度應(yīng)力2（t）大于混凝土此齡期的抗拉強(qiáng)度Rf （t），則混凝土產(chǎn)生裂縫，裂縫出現(xiàn)在2（t）> Rf（t）的受拉混凝土處。如果通過(guò)合理措施控制混凝土拉應(yīng)力1（t）一直小于混凝土該齡期抗拉強(qiáng)度Rf（t），就能保證混凝土不會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。4按裂縫

18、寬度劃分：分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫也稱為“肉眼看不見(jiàn)的裂縫”。裂縫寬度在0.020.05mm以內(nèi)，所以取0.05mm為宏觀裂縫的起始寬度，裂縫寬度指一條裂縫中較寬區(qū)段地平均值。宏觀裂縫可以避免，但不是所有的宏觀裂縫都是有害的。從國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)資料分析，結(jié)構(gòu)物裂縫寬度一般控制在如下范圍：（1）無(wú)侵蝕介質(zhì)，無(wú)抗?jié)B要求0.3mm（2）輕微侵蝕介質(zhì)，無(wú)抗?jié)B要求0.2mm（3）嚴(yán)重侵蝕介質(zhì)，有抗?jié)B要求0.1mm四、大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合措施（一）降低澆注溫度及硬化過(guò)程中的混凝土溫度1混凝土原材料的預(yù)冷卻 混凝土原材料的預(yù)冷卻，不僅可以降低混凝土的澆注溫度，而且還可削減混凝土內(nèi)部的最高溫度，并

19、減少最高溫度與穩(wěn)定溫度之間的差值，從而把混凝土內(nèi)的溫度變化控制在允許范圍之內(nèi)，以防止裂縫的產(chǎn)生。（1）冷卻攪和水或摻冰屑在暑期施工中，一般采用冷卻拌和水或摻冰屑的辦法，達(dá)到降低混凝土拌和溫度的目的。在拌和水中加冰，必須使冰在拌和過(guò)程中完全融化，否則，待混凝土澆筑后冰屑融化，在混凝土中形成空洞，影響混凝土的質(zhì)量。（2）預(yù)冷骨料當(dāng)混凝土體積特大或氣溫很高時(shí)，單靠冷卻拌和水法往往滿足不了要求，故還需與預(yù)冷骨料配合使用，預(yù)冷骨料通常有濕法、干法與真空氣法三種。1）浸水法 粗骨料的預(yù)冷最常用的是浸水法，既把骨料放在12的冷水中進(jìn)行冷卻。故其方法是建一些大容積的料倉(cāng)（稱為冷卻塔），內(nèi)裝約1/3的冷凍水，用

20、進(jìn)料皮帶機(jī)將骨料送入倉(cāng)內(nèi)，直到裝滿為止，然后不斷通入冷凍水，循環(huán)至預(yù)定時(shí)間內(nèi)停止進(jìn)水，排去倉(cāng)內(nèi)水，最后將骨料卸入出料皮帶機(jī)，運(yùn)送至攪拌站的石子料倉(cāng)內(nèi)。這種方法冷卻效果好，工藝流程簡(jiǎn)單，但需要大量的冷卻設(shè)備。2）噴水法 骨料在運(yùn)輸過(guò)程中，在指定地點(diǎn)裝設(shè)噴水管，沿途噴灑冷水。這種方法冷卻效果不好，耗水多，經(jīng)濟(jì)效益差。干法冷卻是用冷空氣對(duì)骨料進(jìn)行吹風(fēng)冷卻，亦有兩種方式：一種方式是在攪拌樓的骨料倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行冷卻。此時(shí)需將料倉(cāng)封閉，由通風(fēng)系統(tǒng)通入冷風(fēng)。為了達(dá)到預(yù)定冷卻效果，骨料需在倉(cāng)內(nèi)滯留一定的時(shí)間。另一種方式是在運(yùn)送過(guò)程中用冷風(fēng)使骨料冷卻。此時(shí)，沿輸送骨料的皮帶機(jī)應(yīng)設(shè)冷風(fēng)道、冷氣供風(fēng)管及回風(fēng)管。冷風(fēng)還需有

21、足夠的長(zhǎng)度。3）真空氣法是利用在骨料中水分蒸發(fā)、吸熱而冷卻骨料。冷卻時(shí)，將骨料裝滿在封閉的料倉(cāng)中，抽出幾乎所有的空氣。然后將真空保持一定的時(shí)間。2低水泥水化熱（1）水泥的選用應(yīng)優(yōu)先采用水化熱低的礦渣水泥配制大體積混凝土，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C15時(shí)，可采用325號(hào)礦渣硅酸鹽水泥，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20或C20以上時(shí)，宜采用425號(hào)的礦渣硅酸鹽水泥；也可用525號(hào)水泥，但注意用量。對(duì)大體積混凝土所用的水泥，應(yīng)進(jìn)行水化熱測(cè)定，水泥水化熱的測(cè)定按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)水泥水化熱試驗(yàn)方法（直接法）進(jìn)行，配制混凝土所用水泥7天的水化熱宜不大于250kj/kg。（2）混凝土強(qiáng)度選用避免用高強(qiáng)混凝，盡可能選用中低強(qiáng)

22、度混凝土，基礎(chǔ)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)宜在C25C35的范圍選用，利用后期強(qiáng)度R60。（3）大體積混凝土配合比的選擇在滿足設(shè)計(jì)要求及施工工藝要求的前提下，應(yīng)盡量減少水泥用量，以降低混凝土的絕熱溫升。1）采用減水劑、減少用水量及水泥用量；2）合理選擇骨料粒徑及級(jí)配、沙率，以在保證混合物和易性的原則下盡可能減少用水量以降低水泥用量。3）采用優(yōu)質(zhì)粉煤灰等活性摻和料取代水泥用量；改善混合物和易性，可減少用水量，提高混凝土結(jié)構(gòu)的后期強(qiáng)度及耐久性。3降低核心部分混凝土溫度澆注混凝土?xí)r預(yù)埋鋼管，混凝土硬化過(guò)程中向鋼管內(nèi)通入冷水，以降低核心部分混凝土溫度。（二）提高混凝土極限抗拉強(qiáng)度1選擇良好級(jí)配的粗骨料，嚴(yán)格控制其

23、含泥量不大于1.5。2加強(qiáng)混凝土的振搗，采用二次投料法及二次振搗法，加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，并在澆注后及時(shí)排除表面積水以提高混凝土濕度和早期齡期抗拉強(qiáng)度，減少收縮變形。3在大體積混凝土內(nèi)設(shè)置必要的溫度配筋（采用小直徑、密間距）。在應(yīng)力集中處如界面突變或轉(zhuǎn)折處，底板（頂板）與墻轉(zhuǎn)折處，孔洞轉(zhuǎn)角及周邊，增加斜向構(gòu)造配筋，以防止出現(xiàn)裂縫。三）改善約束條件，削減溫度應(yīng)力1采取分層或分塊澆筑大體積混凝土，合理設(shè)置水平或垂直施工縫，或在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置施工后澆帶，以放松約束程度，并減少每次澆筑長(zhǎng)度的蓄熱量，以防止水化熱的積聚，減少溫度應(yīng)力。2對(duì)大體積混凝土基礎(chǔ)與巖石地基，或基礎(chǔ)與厚大的混凝土墊層之間設(shè)置滑動(dòng)層，如采用

24、平面澆瀝青膠鋪砂或刷熱瀝青或鋪卷材。在垂直面、鍵槽部位設(shè)置緩沖層，可用鋪設(shè)3050mm厚瀝青木絲板或聚苯乙烯泡沫塑料，以消除嵌固作用，釋放約束應(yīng)力。3采用合理的平面和里面設(shè)計(jì)。避免截面突變，從而減小約束應(yīng)力。（四）加強(qiáng)施工中的溫度控制1在大體積混凝土工程施工前，應(yīng)對(duì)施工階段大體積混凝土澆注的溫度、溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算，確定施工階段大體積澆注塊體的升溫峰值、里外溫差及降溫速度的控制指標(biāo)及制定溫控施工技術(shù)措施。溫度控制應(yīng)圍繞如何防止因溫度變形而引起的結(jié)構(gòu)物開裂為核心。溫度控制的目的，就是要對(duì)混凝土的初始溫度（澆筑溫度），和混凝土內(nèi)部的最高溫度進(jìn)行人為的控制。溫度控制措施必須建立在嚴(yán)密的科學(xué)基

25、礎(chǔ)上。不但要有溫度控制的要求，而且還應(yīng)計(jì)算出各齡期混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力。只有采取溫度及應(yīng)力“雙控制”的方法，才能最大限度地避免結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)開裂的情況。2合理安排施工程序，控制混凝土澆注面在澆筑過(guò)程中均勻上升，避免混凝土拌合物堆積高差過(guò)大。在結(jié)構(gòu)完成后及時(shí)間回填土，避免其側(cè)面長(zhǎng)期暴露。 3加強(qiáng)測(cè)溫和溫度監(jiān)測(cè)與管理，實(shí)行信息化控制，隨時(shí)控制混凝土內(nèi)的溫度變化，混凝土的中心溫度與表面溫度之間的差值（Tmax Tb），基底面溫差以及混凝土表面溫度與室外空氣中最低溫度之間的差值（Tb Tq），均應(yīng)小于20°C；經(jīng)過(guò)計(jì)算確認(rèn)結(jié)構(gòu)物混凝土具有足夠的抗裂能力時(shí)，允許不大于2530°C。及時(shí)調(diào)整

26、保溫及養(yǎng)護(hù)措施，使混凝土的溫度梯度和溫度不至過(guò)大，以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。4規(guī)定合理的拆模時(shí)間，拆模時(shí)間應(yīng)考慮氣溫環(huán)境等情況，必須有利于溫度控制，即拆模后混凝土的溫差不能太大，拆模后及時(shí)回填土5混凝土澆筑后，做好表面的長(zhǎng)時(shí)間保溫保濕養(yǎng)護(hù)，延緩降溫時(shí)間和速度，以充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”，以減低溫度應(yīng)力。夏季及常溫應(yīng)在澆筑后及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，以保持混凝土表面經(jīng)常濕潤(rùn)為原則，模板上亦應(yīng)經(jīng)常灑水。夏季應(yīng)避免曝曬，注意保溫。冬季應(yīng)采取措施保溫覆蓋，以免發(fā)生急劇的溫度梯度。當(dāng)氣溫驟降，為防止表面散熱過(guò)快，內(nèi)外溫差過(guò)大，可用碘鎢燈或其他加熱裝置加熱表面。混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，應(yīng)根據(jù)水泥品種而定（見(jiàn)表5-1

27、0）。利用后期強(qiáng)度的混凝土，以及在干燥、炎熱氣候條件下，應(yīng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，至少養(yǎng)護(hù)28天，對(duì)裂縫有嚴(yán)格要求時(shí)，應(yīng)再適當(dāng)延長(zhǎng)。 大體積混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間          表5-10水   泥   品   種養(yǎng)護(hù)時(shí)間（d）普硅水泥14火山灰質(zhì)水泥、礦渣水泥、大壩水泥、礦渣大壩水泥21在現(xiàn)場(chǎng)摻用混合材料的水泥21五）混凝土混合物中摻入膨脹劑混凝土混合物中摻入膨脹劑，為大體積混凝土的施工開辟了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。膨脹劑在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹受到內(nèi)部限制（包括混凝

28、土本身及鋼筋的限制）。因此是限制膨脹。在正確使用膨脹劑及摻量正確的前提下，膨脹劑的微膨脹作用可部分地抵消大體積混凝土的限制收縮，從而防止或減少收縮裂縫。因此摻膨脹劑的混凝土稱為補(bǔ)償收縮混凝土。采用摻入膨脹劑的措施來(lái)防止大體積混凝土的開裂，相對(duì)來(lái)說(shuō)比其他措施較簡(jiǎn)便、較經(jīng)濟(jì)。在二十世紀(jì)八十年代邯鄲鋼鐵廠中柱四輥主軋機(jī)基礎(chǔ)是長(zhǎng)27.2M寬16.9M深10.1512.15M的大體積混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土體積約4500M3。在研究防止大體積混凝土施工時(shí)開裂措施方案時(shí)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析表明摻膨脹劑并保溫的方案的費(fèi)用為73萬(wàn)元，冰水?dāng)嚢杌炷敛⒙皲摴芡ㄋ氨氐姆桨感栀M(fèi)用210萬(wàn)元。五、大體積混凝土施工有關(guān)大體積混凝土施工的主要問(wèn)題已在上節(jié)闡明。本節(jié)僅補(bǔ)充說(shuō)明兩個(gè)問(wèn)題。（一）保證大體積混凝土連續(xù)澆筑的措施大體積混凝土施工的另一特點(diǎn)是整體性要求高，不允許留設(shè)施工縫。因此在施工中應(yīng)當(dāng)采取措施保證混凝土澆筑工作能連續(xù)進(jìn)行。首先應(yīng)按下式計(jì)算每小時(shí)需要澆筑混凝土的數(shù)量，即      （5-35）式中V每小時(shí)混凝土澆筑量（m3/h）；B、L、H分別為澆筑層的寬度、長(zhǎng)度、厚度（m）；t1混凝土的初凝時(shí)間（h