第三章(7)大體積混凝土教材

3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工大體積混凝土概念：大體積砼指的是最小斷面尺寸大于1m以上的砼結(jié)構(gòu)，其尺寸已經(jīng)大到必須采用相應(yīng)的技術(shù)措施妥善處理溫度差值，合理解決溫度應(yīng)力并控制裂縫開(kāi)展的砼結(jié)構(gòu)。（該定義摘錄自建筑施工手冊(cè)縮印版第二版建筑施工手冊(cè)第三版編寫(xiě)組1999年1月第二版）日本建筑學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(JASS5)規(guī)定：“結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在80cm以上，同時(shí)水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過(guò)25℃的混凝土，稱(chēng)為大體積混凝土”。美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)(ACI)規(guī)定：“任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大，必須要求解決水化熱及隨之引起的體積變形問(wèn)題，以最大限度減少開(kāi)裂”。

3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工

大體積混凝土的特點(diǎn)：我國(guó)的大體積混凝土以往多用于水工結(jié)構(gòu)，一般多采用水化熱低的專(zhuān)用水泥—大壩水泥，混凝土強(qiáng)度等級(jí)低。近年來(lái)，由于高層建筑的發(fā)展，其基礎(chǔ)多采用箱型基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)及高層或超高層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層等大體積混凝土。（框肢結(jié)構(gòu)體系，下面是層高約7~8m或10m左右的框架，上面是剪力墻結(jié)構(gòu)，通過(guò)中間的梁式或板式轉(zhuǎn)換層實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)換層是2.8m或3m的厚梁或厚板，為大體積混凝土）結(jié)構(gòu)厚實(shí)，混凝土量大，工程條件復(fù)雜（一般都是地下現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)），施工技術(shù)要求高，水泥水化熱較大（預(yù)計(jì)超過(guò)25度），易使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生溫度變形。大體混凝土除了最小斷面和內(nèi)外溫度有一定的規(guī)定外，對(duì)平面尺寸也有一定限制。因?yàn)槠矫娉叽邕^(guò)大，約束作用所產(chǎn)生的溫度力也愈大，如采取控制溫度措施不當(dāng)，溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土所能承受的拉力極限值時(shí)，則易產(chǎn)生裂縫。因此控制溫度應(yīng)力和溫度變形裂縫的開(kāi)展，是大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工的一個(gè)重大課題。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工（1）大體積混凝土裂縫結(jié)構(gòu)物裂縫的基本概念：混凝土是多種材料組成的非勻質(zhì)材料，它具有較高的抗壓強(qiáng)度，良好的耐久性，但抗拉強(qiáng)度低，抗變形能力差，易開(kāi)裂。①裂縫的種類(lèi)：按裂縫的寬度不同，混凝土裂縫可分為“微觀裂縫”和“宏觀裂縫”兩張。微觀裂縫：指裂縫寬度在0.05mm以下，主要有以下三種：粘著裂縫：即沿著骨料周?chē)霈F(xiàn)的骨料與水泥粘結(jié)面上的裂縫。水泥石裂縫：即分布在骨料水泥漿中的裂縫。骨料裂縫：即存在于骨料本身的裂縫。微觀裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中的分布是不規(guī)則的，沿截面是不貫穿的。因此，微觀裂縫的混凝土可以承受拉力，但結(jié)構(gòu)物的某些受拉較大的薄弱環(huán)節(jié)，在微觀裂縫的拉力作用下，很容易串連貫穿全截面，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的斷裂。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工宏觀裂縫：寬度大于0.05mm的裂縫是肉眼可見(jiàn)，也稱(chēng)為宏觀裂縫，它是微觀裂縫擴(kuò)展的結(jié)果。在建筑工程中，微觀裂縫對(duì)防水，防腐，承重等不會(huì)引起危害，故具有微觀裂縫結(jié)構(gòu)在假定無(wú)裂縫結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)中所謂不允許出現(xiàn)裂縫，也是指寬度不大于0.05mm的初始裂縫。產(chǎn)生宏觀裂縫一般有外荷載，次應(yīng)力，變形變化等三種原因，前兩者引起裂縫的可能性較小，后者是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生宏觀裂縫的主要原因，這種裂縫是由于溫度，收縮，不均勻沉降，膨脹等變形變化引起的，按其深度一般又可分為：表面裂縫，深層裂縫，貫穿裂縫。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工表面裂縫：大體積混凝土澆筑初期，水泥水化熱大量產(chǎn)生，使混凝土的溫度迅速上升，但由于混凝土表面散熱條件好，熱量可以向大氣中散發(fā)，其溫度上升較小；而混凝土內(nèi)部由于散熱條件較差，熱量不易散發(fā)，其溫度上升較多?；炷羶?nèi)部溫度高，表面溫度低，則形成溫度階梯，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。表面裂縫雖然不屬于結(jié)構(gòu)性裂縫，但在混凝土收縮時(shí)，由于表面裂縫處的斷面已經(jīng)削弱，易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，能促使裂縫進(jìn)一步開(kāi)展。國(guó)內(nèi)外對(duì)裂縫寬度都有相應(yīng)的規(guī)定，如我國(guó)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最大允許裂縫寬度就有明確的規(guī)定：室內(nèi)正常環(huán)境下一般構(gòu)件為0.3mm；露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境下為0.2mm。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工貫穿裂縫：大體積混凝土澆筑初期，混凝土處于升溫階段及塑性狀態(tài)，彈性模量很小，變形變化所引起的應(yīng)力很小，溫度應(yīng)力一般可忽略不計(jì)，混凝土澆筑一定時(shí)間后，水泥水化熱基本已經(jīng)釋放，混凝土從最高溫逐漸降溫，降溫的結(jié)果引起混凝土收縮，再加上混凝土多余水分蒸發(fā)等引起體積收縮變形，受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束，不能自由變形，導(dǎo)致產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)該拉應(yīng)力超過(guò)混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土整個(gè)截面會(huì)產(chǎn)生貫穿裂縫。貫穿裂縫切斷了結(jié)構(gòu)斷面，破壞了結(jié)構(gòu)整體性，穩(wěn)定性，耐久性，防水性等，影響正常使用，所以，應(yīng)當(dāng)采取一切措施，堅(jiān)決控制貫穿裂縫的開(kāi)展。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工深層裂縫：基礎(chǔ)約束范圍內(nèi)的混凝土，處在大面積拉應(yīng)力狀態(tài)，在這種區(qū)域若產(chǎn)生了表面裂縫，則極有可能發(fā)展為深層裂縫，甚至發(fā)展成貫穿性裂縫。深層裂縫部分切斷了結(jié)構(gòu)斷面，具有很大危害性，施工中是不允許的。如何設(shè)法避免基礎(chǔ)約束區(qū)的表面裂縫，且混凝土內(nèi)外溫差控制適當(dāng)，在基本上可避免出現(xiàn)深層裂縫和貫穿裂縫。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工②裂縫產(chǎn)生的原因：水泥水化熱

：水泥在水化過(guò)程中要釋放出大量的熱量，因而使混凝土內(nèi)部的溫度升高，一般在30°左右，有時(shí)更高。它在1~3d放出的熱量是總熱量的一半?；炷羶?nèi)部的最高溫度多數(shù)發(fā)生在澆筑后的3~5d內(nèi)。而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚，所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無(wú)法及時(shí)散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大。溫差過(guò)大時(shí)會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度變形。溫度應(yīng)力與溫差成正比，溫差越大，溫度應(yīng)力也越大，當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土內(nèi)外的約束力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。混凝土內(nèi)部的溫度與水泥用量和混凝土厚度有關(guān)，混凝土越厚，水泥用量越大，內(nèi)部溫度越高。溫度應(yīng)力與混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸也有關(guān)系，在一定尺寸范圍內(nèi)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力也越大，因而引起裂縫的可能性也越大。這是大體積混凝土為什么容易產(chǎn)生裂縫的主要原因。因此，防止混凝土出現(xiàn)裂縫的關(guān)鍵是控制混凝土內(nèi)部與表面的溫差。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工內(nèi)外約束條件的影響：各種結(jié)構(gòu)在變形變化中，必然受到一定的約束或抑制而阻礙變形，阻礙變形的因素稱(chēng)為約束條件。大體積混凝土因溫度變化而發(fā)生變形也要受到不同程度的約束，限制其變形，因而產(chǎn)生了約束應(yīng)力。大體積鋼筋混凝土與地基澆筑在一起，當(dāng)溫度變化時(shí)，受到下部地基的限制，因而產(chǎn)生了外部約束應(yīng)力?；炷猎谠缙跍囟壬仙龝r(shí)，產(chǎn)生的膨脹變形受到約束而形成壓應(yīng)力，此時(shí)混凝土的彈性模量小，徐變和應(yīng)力松弛大，使混凝土與基層連接不牢，因而壓應(yīng)力較小。但當(dāng)溫度下降，則產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，若超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，混凝土將會(huì)出現(xiàn)垂直裂縫。據(jù)有關(guān)資料介紹，由外約束應(yīng)力產(chǎn)生垂直裂縫的部位和裂縫最大值，常發(fā)生在結(jié)構(gòu)斷面的中點(diǎn)，并靠近基巖，這證明水平應(yīng)力是引起裂縫的主要應(yīng)力。混凝土內(nèi)部由于水泥的水化熱而形成中心溫度高，熱膨脹大，因而在中心產(chǎn)生壓應(yīng)力，在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度值和鋼筋的約束作用時(shí)，同樣會(huì)產(chǎn)生裂縫。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工外界氣溫變化的影響：大體積混凝土在施工階段，常受外界氣溫變化的影響?；炷羶?nèi)部溫度是由水泥水化熱的絕熱溫度，澆筑溫度和混凝土的散熱溫度三者的疊加。其中澆筑溫度與外界氣溫有直接關(guān)系。所謂澆筑溫度是混凝土出罐后，經(jīng)運(yùn)輸，振搗后的溫度，可以通過(guò)計(jì)算或?qū)崪y(cè)得出。一般而言，外界氣溫越高，混凝土的澆筑溫度也越高。當(dāng)氣溫下降，會(huì)增加外層混凝土與混凝土內(nèi)部的溫度梯度，因而會(huì)造成溫差和溫度應(yīng)力，使大體積混凝土?xí)a(chǎn)生裂縫。因此，控制混凝土表面溫度與外界氣溫溫差，也是防止裂縫的重要一環(huán)。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工混凝土的收縮變形：包括混凝土的塑性收縮變形；混凝土的體積變形；干燥收縮；混凝土勻質(zhì)性的影響；設(shè)計(jì)造型的影響?；炷恋乃苄允湛s變形：塑性收縮裂縫發(fā)生在混凝土硬化之前，混凝土仍處于塑性狀態(tài)。它的產(chǎn)生主要是上部混凝土的均勻沉降受到了限制，如遇有鋼筋或大的混凝土骨料，或者平面面積較大的混凝土，其水平方向的減縮比垂直方向更難時(shí)，這樣就會(huì)形成不規(guī)則的深裂縫。這種裂縫通常是相互平行的，間距為0.2~1m左右，并且有相當(dāng)?shù)纳疃?。這種裂縫不僅發(fā)生在大體積混凝土之中，一般平面尺寸較大，厚度較薄的結(jié)構(gòu)構(gòu)件也會(huì)出現(xiàn)這種裂縫。防止出現(xiàn)這種裂縫最好的辦法是，連續(xù)澆筑與修整抹面，并立即養(yǎng)護(hù)，保護(hù)混凝土免受風(fēng)吹日曬。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工混凝土的體積變形：混凝土終凝后會(huì)發(fā)生體積變形，既可能收縮也可能膨脹。溫度較高，水泥用量較多，自生體積變形（混凝土水化作用時(shí)產(chǎn)生的體積變形稱(chēng)為自生體積變形）將趨于增大。混凝土干燥收縮：混凝土中的80%水分要蒸發(fā)，約20%水分是水泥硬化所必需的。而最初失去的30%自由水分幾乎不引起收縮，隨著混凝土的繼續(xù)干燥而使20%的吸附水逸出，就會(huì)出現(xiàn)干燥收縮。而表面干燥收縮快，中心干燥收縮慢。由于表面的干縮受到中心部位混凝土的約束，因而在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。大量工程實(shí)踐證明，在大體積混凝土施工中，因混凝土收縮變形引起的裂縫是不可忽視的。影響混凝土收縮的因素很多，主要是水泥品種和數(shù)量，混凝土的配合比，外加劑以及施工工藝，特別是養(yǎng)護(hù)條件。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工混凝土勻質(zhì)性的影響：混凝土拌合或澆筑時(shí)，由于塌落度不同，或采用外加劑不同，石子粒徑與品種不同，以及振搗的密實(shí)度不同，都會(huì)影響混凝土的勻質(zhì)性。由于勻質(zhì)性不同，造成混凝土的彈性模量不均勻，因而在收縮變形過(guò)程中導(dǎo)致應(yīng)力集中，引起裂縫。設(shè)計(jì)造型的影響：造型復(fù)雜的工程，例如結(jié)構(gòu)上留有預(yù)留洞、槽的大體積混凝土工程，會(huì)造成應(yīng)力集中，在薄弱部位形成裂縫。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工（2）控制裂縫開(kāi)展的基本方法：表面裂縫危害較小，而貫穿裂縫危害很大，因此，在大體積混凝土施工中，重點(diǎn)是控制混凝土貫穿裂縫的開(kāi)展，常采用以下幾種方法：①“放”的方法：即減小約束體與被約束體之間的相互制約，以設(shè)置永久性伸縮縫的方法。也就是將超長(zhǎng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)分成若干段，以其釋放大部分熱量和變形，減小約束應(yīng)力。我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）中規(guī)定，現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)；現(xiàn)澆混凝土剪力墻；裝配式掛板結(jié)構(gòu)；全現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，處于室內(nèi)或土中條件下的伸縮縫之間，分別為45m、55m和65m。目前，國(guó)外許多國(guó)家也將設(shè)置永久性的伸縮縫作為控制裂縫開(kāi)展的一主要方法，其伸縮縫間距一般為30~40m，個(gè)別規(guī)定為10~20m。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工②“抗”的方法：即采取一定的技術(shù)措施，減小約束體與被約束體之間的相對(duì)溫差，改善鋼筋的配置，減少混凝土的收縮，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度等，以抵抗溫度收縮變形和約束應(yīng)力。③“放”“抗”結(jié)合的方法：又可分為“后澆帶”、“跳倉(cāng)打”和“水平分層間歇”等方法?！昂鬂矌А狈ǎ菏侵脯F(xiàn)澆整體混凝土的結(jié)構(gòu)中，在施工期間保留臨時(shí)性溫度，收縮的變形縫方法。該縫是根據(jù)工程的具體條件，保留一定的時(shí)間，再用混凝土填筑密實(shí)后成為連續(xù)、整體、無(wú)伸縮縫的結(jié)構(gòu)。在正常條件下，“后澆帶”的間距一般為20~30m，后澆帶寬度為1.0m左右，混凝土澆筑30~40d后用混凝土封閉。高層施工中常待主體結(jié)構(gòu)封頂，沉降均勻后封閉。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工“跳倉(cāng)打”法：即將整體結(jié)構(gòu)垂直施工縫分段，間隔一段，澆筑一段，經(jīng)過(guò)不少于5d的間歇后再澆筑成整體，如果條件許可時(shí)，間歇時(shí)間可適當(dāng)延長(zhǎng)。采用此法時(shí)，每段的長(zhǎng)度盡可能與施工縫結(jié)合起來(lái)，使之能有效減小溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力。在施工后期將跳倉(cāng)部分澆筑上混凝土，將這若干段澆筑成整體，再承受第二次澆筑的混凝土的溫差和收縮，先澆與后澆混凝土兩部分的溫差收縮應(yīng)力疊合后應(yīng)小于混凝土的設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度，此法不成為永久伸縮縫的目的?！八椒謱娱g歇”法：即以減少混凝土澆筑厚度的方法來(lái)增加散熱機(jī)會(huì)，減小混凝土溫度的上升，并使混凝土澆筑后的溫度分布均勻。此法的實(shí)質(zhì)是：當(dāng)水化熱大部分是從上層表面散熱時(shí)，可以分為幾個(gè)薄層進(jìn)行澆筑。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，水平分層厚度一般可控制在0.2~0.6m范圍內(nèi)，相鄰兩澆筑層之間的間隔時(shí)間，應(yīng)以能既能散發(fā)大量熱量，又不引起較大的約束應(yīng)力為準(zhǔn)，一般以5~7d為宜。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工（3）控制溫度裂縫的技術(shù)措施：防止產(chǎn)生溫度裂縫是大體積混凝土研究的重點(diǎn)，我國(guó)自20世紀(jì)60年代開(kāi)始研究，目前已經(jīng)積累來(lái)很多成功的經(jīng)驗(yàn)。工程上常用的防止混凝土裂縫的措施主要有：①采用中低熱的水泥品種；②降低水泥用量；③合理分縫分塊；④摻加外加料；⑤選擇適宜的骨料；⑥控制混凝土的出機(jī)溫度和入模溫度；⑦預(yù)埋水管，通水冷卻，降低混凝土的最高溫升；⑧表面保護(hù)，保溫隔熱不使表面溫度散熱太快，減少混凝土的內(nèi)外溫差；⑨采取防止混凝土裂縫的結(jié)構(gòu)措施等。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工①水泥品種選擇和用量控制：大體積混凝土結(jié)構(gòu)引起裂縫的主要原因是：混凝土的導(dǎo)熱性能較差，水泥水化熱的大量積聚，使混凝土出現(xiàn)早期溫升和后期降溫的現(xiàn)象。因此，控制水泥水化熱引起的溫升，即減小降溫溫差，對(duì)降低溫度應(yīng)力，防止產(chǎn)生溫度裂縫能起到釜底抽薪的作用。選用中低熱或低熱的水泥品種：混凝土升溫的熱源是水泥水化熱，選用中低熱的水泥品種，是控制混凝土溫升的最基本方法。如32.5級(jí)礦渣水泥，一般3d內(nèi)的水化熱僅為同標(biāo)號(hào)普通水泥的60%。根據(jù)某大型基礎(chǔ)試驗(yàn)表明：選用32.5級(jí)硅酸鹽水泥比選用32.5級(jí)礦渣水泥，3d內(nèi)水化熱平均升溫5~8℃.3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工充分利用混凝土的后期強(qiáng)度：每1m3混凝土的水泥用量，每增減10Kg，其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升降1℃。因此，為控制混凝土溫升，降低溫度應(yīng)力，減小溫度裂縫，一方面在滿(mǎn)足混凝土強(qiáng)度和耐久性的前提下，盡量減少水泥用量，嚴(yán)格控制每立方米混凝土水泥用量不超過(guò)400kg；另一方面根根據(jù)實(shí)際承受荷載的情況，對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行復(fù)算，并取得設(shè)計(jì)單位，監(jiān)理單位和質(zhì)量檢查部門(mén)的認(rèn)可后，可采用f45、f60、或f90替代f28作為混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這樣可使每立方米混凝土的水泥用量減小40~70kg左右，混凝土的水化熱溫度相應(yīng)降低4~7℃。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工②摻加外加料：在混凝土中摻入一些適宜的外加料，可以使混凝土獲得所需的特性，尤其在泵送混凝土中更為突出。泵送性能良好的混凝土拌和物應(yīng)具有三種特性：在輸送管壁形成水泥漿或水泥砂漿的潤(rùn)滑層，使混凝土拌和物具有在管道中順利滑動(dòng)的流動(dòng)性；為了能在各種形狀和尺寸的輸送管內(nèi)順利輸送，混凝土拌和物要具備適應(yīng)輸送管形狀和尺寸的變化性；為在泵送混凝土施工過(guò)程中不產(chǎn)生離析而造成堵塞，拌和物應(yīng)具備壓力變化和位置變動(dòng)的抗分離性。工程實(shí)踐證明，在施工中優(yōu)化混凝土的級(jí)配，摻加適宜的外加料，以改善混凝土的特征，是大體積混凝土施工中的一項(xiàng)重要技術(shù)措施?；炷林谐Ｓ玫耐饧恿现饕峭饧觿┖屯鈸搅?。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工摻加外加劑：大體積混凝土中摻加的外摻劑主要是木質(zhì)素磺酸鈣（簡(jiǎn)稱(chēng)木鈣）。它對(duì)水泥顆粒有明顯的分散效應(yīng)，并能使水的表面張力降低。因此，在泵送混凝土中摻入水泥重量的0.2%~0.3%的木鈣，可以使混凝土和易性明顯改變，而且可減少10%左右的拌和水，混凝土28d強(qiáng)度可以提高10%以上；若不減少拌和水，塌落度可提高10cm左右；若保持強(qiáng)度不變，可節(jié)約水泥10%，從而降低水化熱。木鈣原料為工業(yè)廢料，資料豐富，生產(chǎn)工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低廉，并能減少環(huán)境污染，故世界各國(guó)均大量生產(chǎn)，廣為使用，尤其適用于泵送混凝土的澆筑。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工摻加外摻料：大量試驗(yàn)表明，在混凝土摻入一定量的粉煤灰后，除了粉煤灰本身的火山灰活性作用，在生成硅酸鹽凝膠，作為膠凝材料的一部分增強(qiáng)作用外，在混凝土用水量不變的條件下，由于粉煤灰顆粒呈圓球型具有“滾珠效應(yīng)”，可起到顯著改善混凝土和易性的效能；若保持混凝土拌和物原有流動(dòng)性不變，則可減少用水量，起到減水效果，從而可提高混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度；摻入適量的粉煤灰，還可大大改善混凝土的可泵性，降低混凝土的水化熱。大體積混凝土摻和粉煤灰分“等量取代法”和“超量取代法”兩種，前者是用等體積的粉煤灰取代水泥的方法，但其早期強(qiáng)度（28d以?xún)?nèi)）也會(huì)隨著摻入量增加而下降，所以對(duì)早期抗裂要求較高的工程，取代量應(yīng)非常慎重。后者是一部分粉煤灰取代等體積水泥，超量部分粉煤灰則取代等體積砂子，它不僅可以獲得強(qiáng)度增加效應(yīng)，而且可以補(bǔ)償粉煤灰代水泥所降低的早期強(qiáng)度，從而保持粉煤灰摻入前后的混凝土強(qiáng)度等級(jí)。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工③骨料的選擇：大體積混凝土砂石重量約占總重量的85%左右，正確選擇砂石料對(duì)保證混凝土質(zhì)量，節(jié)約水泥用量，降低水化熱數(shù)量，降低工程成本是非常重要的。骨料的選用應(yīng)根據(jù)就地取材的原則，首先應(yīng)考慮選用生產(chǎn)成本低，質(zhì)量?jī)?yōu)良的天然砂石料。粗骨料的選擇：為了達(dá)到預(yù)定的要求，同時(shí)又要發(fā)揮水泥最有效的作用，粗骨料有一個(gè)最佳的最大粒徑。但對(duì)結(jié)構(gòu)工程的大體積混凝土，粗骨料的規(guī)格往往與結(jié)構(gòu)物的配筋間距，模板形狀以及混凝土的澆筑工藝等因素有關(guān)。結(jié)構(gòu)工程的大體積混凝土，宜優(yōu)先采用自然連續(xù)級(jí)配的粗骨料配置，這種連續(xù)級(jí)配粗骨料配置的混凝土，可根據(jù)施工條件，盡量選用粒徑較大，級(jí)配良好的石子。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果證明，采用5~40mm石子比采用5~25mm石子，每立方米混凝土可減少水量15kg左右，在相同水灰比情況下，水泥用量可節(jié)約20kg左右，混凝土溫升可降低2℃.3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工選用較大骨料粒徑，不僅可以減少用水量，使混凝土的收縮和泌水隨之減少，也可減少水泥用量，從而使水泥的水化熱減小，最終降低混凝土的溫升。但是，骨料粒徑增大后，容易引起混凝土的離析，影響混凝土的質(zhì)量。因此，進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，不要盲目選用大粒徑骨料，必須進(jìn)行優(yōu)化級(jí)配設(shè)計(jì)，施工時(shí)加強(qiáng)攪拌，澆筑和振搗等工作。細(xì)骨料的選擇：大體積混凝土中的細(xì)骨料，以采用中粗砂為宜，細(xì)度模數(shù)宜在2.6~2.9范圍內(nèi)。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)資料證明，當(dāng)采用細(xì)度模數(shù)為2.79，平均粒徑為0.381的中粗砂，比采用細(xì)度模數(shù)為2.12、平均粒徑為0.336的細(xì)砂，每立方米可以減少水泥用量28~35kg，減少用水量20~5kg，這樣就降低了混凝土的溫升和減小了混凝土的收縮。泵送混凝土的輸送管形式較多，既有直管又有錐形管，彎管和軟管。當(dāng)通過(guò)錐形管和彎管時(shí)，混凝土顆粒間的相對(duì)位置就會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)如果混凝土中的砂漿量不足，便會(huì)產(chǎn)生堵管現(xiàn)象。所以，在級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)提高砂率；但若砂率過(guò)大，將對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。因此，在滿(mǎn)足可泵性的前提下，盡可能降低砂率。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工④控制混凝土出機(jī)溫度和澆筑溫度為了降低大體積混凝土的總升溫，減少結(jié)構(gòu)物的內(nèi)外溫差，控制混凝土的出機(jī)溫度與澆筑溫度同樣重要。混凝土出機(jī)溫度：根據(jù)攪拌前混凝土原材料總的熱量和攪拌后混凝土總的熱量相等的原理，可以用下式計(jì)算出混凝土的出機(jī)溫度：教材公式。有公式可看出，在混凝土原材料中，砂石的比熱比較小，但其在每立方米混凝土中所占的比例較大，水的比熱最大，但它的重量在每立方米混凝土只占一小部分。因此，對(duì)混凝土出現(xiàn)溫度影響最大的是石子溫度，砂的溫度次之，水泥的溫度影響最小。為了降低混凝土的出機(jī)溫度，其最有效的辦法就是降低石子的溫度。降低石子溫度的方法很多，如在氣溫較高時(shí)，為防止太陽(yáng)的直接照射，可在砂石堆場(chǎng)搭設(shè)簡(jiǎn)易的遮陽(yáng)裝置，溫度可降低3~5℃.3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工控制混凝土澆筑溫度：混凝土從攪拌機(jī)出料后，經(jīng)攪拌車(chē)或其它工具運(yùn)輸，卸料，澆筑，振搗，平倉(cāng)等工序后的混凝土的溫度稱(chēng)為混凝土澆筑溫度。關(guān)于混凝土澆筑溫度的控制，各國(guó)都有明確的規(guī)定：我國(guó)有些規(guī)范規(guī)定混凝土澆筑溫度應(yīng)不超過(guò)25℃，否則必須采取特殊技術(shù)措施；美國(guó)ACI施工手冊(cè)中規(guī)定不超過(guò)32℃；日本土木學(xué)會(huì)施工規(guī)程中規(guī)定不得超過(guò)30℃；日本建筑學(xué)會(huì)鋼筋混凝土施工規(guī)程中規(guī)定不超過(guò)35℃。在土建工程的大體積混凝土施工中，實(shí)踐證明澆筑溫度對(duì)結(jié)構(gòu)物的內(nèi)外溫差影響不大，因此對(duì)主要受早期溫度應(yīng)力影響的結(jié)構(gòu)物，沒(méi)必要澆筑溫度控制過(guò)嚴(yán)，但考慮到溫度過(guò)高會(huì)引起混凝土較大的干縮及給澆筑帶來(lái)不利影響，適當(dāng)限制混凝土的澆筑溫度還是必要的。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，建議了最高澆筑溫度控制在35~40℃以下為宜，這就要在常規(guī)施工情況下，應(yīng)該合理選擇澆筑時(shí)間，完善澆筑工藝及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工⑤加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，延緩混凝土降溫速率大體積混凝土澆筑后，加強(qiáng)表面的保溫，保濕養(yǎng)護(hù)，對(duì)防止混凝土產(chǎn)生裂縫具有重大作用。保溫，保濕養(yǎng)護(hù)的目的有三個(gè)：第一是減少混凝土的內(nèi)外溫差，防止出現(xiàn)表面裂縫；第二是防止混凝土過(guò)冷，避免產(chǎn)生貫穿裂縫；第三是延緩混凝土的冷卻速度，以減小新老混凝土的上下層約束。總之，在混凝土澆筑之后，盡量以適當(dāng)材料加以覆蓋，采取保溫盒保濕措施，不僅可減少升溫階段的內(nèi)外溫差，防止產(chǎn)生表面裂縫，而且可以使水泥順利水化，提高混凝土的極限拉伸值，防止產(chǎn)生過(guò)大的溫度應(yīng)力和溫度裂縫。混凝土終凝后，在其表面蓄存一定深度的水，采取蓄水養(yǎng)護(hù)是一種較好的方法，我國(guó)在一些工程中曾經(jīng)采用，并取得良好效果。水的導(dǎo)熱系數(shù)為0.58W/mk,具有一定的隔熱保溫效果，這樣可以延緩混凝土內(nèi)部水化熱的降溫速率，縮小混凝土中心和表面的溫度差值，從而可控制混凝土的裂縫開(kāi)展。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工⑥減少混凝土收縮提高混凝土的極限拉伸值混凝土的收縮值和極限拉伸值，除與水泥用量，骨料品種和級(jí)配，水灰比，骨料含泥量等有關(guān)外，還與施工工藝和施工質(zhì)量密切相關(guān)。因此，通過(guò)改善混凝土的配合比和施工工藝，可以在一定程度上減少混凝土的收縮和提高混凝土極限拉伸值，這對(duì)防止產(chǎn)生溫度裂縫也可起到一定的作用。大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，對(duì)澆筑后的混凝土進(jìn)行兩次振搗，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分空隙，提高混凝土與鋼筋的裹握力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)裂縫，減小混凝土內(nèi)部微裂，增加混凝土的密實(shí)度，使混凝土的抗壓強(qiáng)度提高10%~20%，從而可提高混凝土的抗裂性。混凝土的二次振搗的恰當(dāng)時(shí)間是指混凝土振搗后尚能恢復(fù)到塑性狀態(tài)的時(shí)間，這是二次振搗的關(guān)鍵，又稱(chēng)為振動(dòng)界限。掌握二次振搗恰當(dāng)時(shí)間的方法一般有以下兩種：3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工將運(yùn)轉(zhuǎn)著的振動(dòng)棒以其自身的重力逐漸插入混凝土中進(jìn)行振搗，混凝土在振動(dòng)棒慢慢拔出時(shí)能自動(dòng)閉合，不會(huì)在混凝土中留下孔穴，則可認(rèn)為此時(shí)施加二次振搗是適宜的。為了準(zhǔn)確的判定二次振搗的適宜時(shí)間，國(guó)外一般采用測(cè)定貫入阻力值的方法進(jìn)行判定。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)貫入阻力值在未達(dá)到350N/cm2以前，再進(jìn)行二次振搗是有效的，不會(huì)損傷已經(jīng)成型的混凝土。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)貫入阻力值為350N/cm2時(shí)，對(duì)應(yīng)的立方體試塊強(qiáng)度為25N/cm2，對(duì)應(yīng)的壓痕儀強(qiáng)度值為27N/cm2。在傳統(tǒng)混凝土攪拌工藝過(guò)程中，水分直接濕潤(rùn)石子的表面；在混凝土成型和靜置過(guò)程中，自由水進(jìn)一步向石子與水泥砂漿界面集中，形成了石子表面的水膜層，在混凝土硬化后，由于水膜的存在而使界面過(guò)渡層疏松多孔，削弱了石子與硬化水泥砂漿之間的粘結(jié)，形成混凝土中最薄弱的環(huán)節(jié)，從而對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度和其他物理性能產(chǎn)生不良影響。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工改進(jìn)混凝土的攪拌工藝，可以提高混凝土的極限拉伸值，減少混凝土的收縮。為了進(jìn)一步提高混凝土的質(zhì)量，可采用二次投料的凈漿裹石或砂漿裹石攪拌新工藝，這可以有效的防止水分向石子與水泥砂漿界面的集中，使硬化后的界面過(guò)渡層的結(jié)構(gòu)致密，粘結(jié)強(qiáng)度增強(qiáng)，從而可使混凝土強(qiáng)度提高10%左右，相應(yīng)的也提高了混凝土的抗拉強(qiáng)度和極限拉伸值。當(dāng)混凝土強(qiáng)度基本相同時(shí)，采用這種攪拌工藝可減少水泥用量7%左右，相應(yīng)的減少了水化熱。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工⑦改善邊界約束和構(gòu)造設(shè)計(jì)防止大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，除可采用以上施工技術(shù)措施外，在改善邊界約束和構(gòu)造設(shè)計(jì)方面也可采取一些技術(shù)措施，如合理分段澆筑，合理配筋設(shè)置滑動(dòng)層，設(shè)置應(yīng)力緩和溝，設(shè)置緩沖層，避免應(yīng)力集中等。合理分段澆筑：當(dāng)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸過(guò)大，通過(guò)計(jì)算證明整體一次澆筑會(huì)產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力，有可能產(chǎn)生溫度裂縫時(shí)，則可與設(shè)計(jì)單位協(xié)商，采用合理的分段澆筑，即增設(shè)“后澆帶”進(jìn)行澆筑。用“后澆帶”分段施工時(shí)，其計(jì)算是將降低溫差和收縮應(yīng)力分為兩種，在第一部分內(nèi)結(jié)構(gòu)被分成若干段，使之能有效的減小溫度和收縮應(yīng)力；在施工后期再將這若干段澆筑成整體，繼續(xù)承受第二次溫差和收縮的影響。“后澆帶”的間距，在正常情況下為20~30cm，保留時(shí)間一般不宜少于40d，其寬度可取70~100cm，其混凝土強(qiáng)度等級(jí)比原結(jié)構(gòu)提高5~10N/mm2，濕養(yǎng)護(hù)不少于15d。3.3.大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工合理配筋：在構(gòu)造設(shè)計(jì)方面進(jìn)行合理配筋，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂有很大作用。工程實(shí)踐證明，當(dāng)混凝土墻板起到溫度筋的作用