建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)研究報(bào)告論文

1、. - 可修編城市建立學(xué)院應(yīng)用科技學(xué)院畢業(yè)論文專業(yè)：建筑工程技術(shù)*：佟超*： 140700154 2017年4月佟超專業(yè)建筑工程技術(shù)論文題目大體積混凝土，無(wú)縫施工技術(shù)，溫度控制措施指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師簽字：年月日評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)意見(jiàn)：評(píng)閱人簽字：年月日摘要工程構(gòu)造中的大體積混凝土如箱形根底，施工期間混凝土水化熱引起的溫度作用和自身收縮等變形將產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，假設(shè)設(shè)計(jì)和施工不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生危害性裂縫。過(guò)去，我國(guó)大都采用設(shè)置伸縮縫或后澆帶的方法來(lái)解決這種問(wèn)題，但由于構(gòu)造的整體性、使用功能和建立工期等方面的原因，現(xiàn)對(duì)這類構(gòu)造均提出了無(wú)縫施工的要求，即在施工中不設(shè)伸縮縫或后澆帶，同樣能夠滿足設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量

2、的要求。文章即提出了對(duì)這種無(wú)縫施工工藝的一些探討，以期能得到對(duì)溫度控制措施的一個(gè)全面的了解用以指導(dǎo)我們的現(xiàn)場(chǎng)施工。關(guān)鍵詞：大體積混凝土，無(wú)縫施工技術(shù)，溫度控制措施目錄摘要目錄第一章 引言11.1 概述11.2 大體積混凝土的特點(diǎn)2第二章 大體積混凝土構(gòu)造裂縫產(chǎn)生的機(jī)理32.1 裂縫種類及成因32.2 大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生原理42.2.l 水泥水化熱5 外界氣溫變化5 約束條件6 混凝土的收縮變形6第三章 大體積混凝土溫度裂縫控制83.1控制混凝土溫升8 選用中低熱的水泥品種8 摻加外加劑8 粗細(xì)骨料選擇11控制溫度應(yīng)力12 控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度153.2加強(qiáng)混凝土的保溫和養(yǎng)護(hù)1

3、6 大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)要求16大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)措施173.3 加強(qiáng)混凝土的溫度監(jiān)測(cè)工作17第四章 結(jié)論19參考文獻(xiàn)20致21. -第一章 引言1.1 概述在建筑工程中，混凝土、鋼筋混凝土是建筑構(gòu)造的主要材料。由于經(jīng)濟(jì)建立規(guī)模的迅速擴(kuò)大，建筑業(yè)向高、大、深和復(fù)雜構(gòu)造的方向開(kāi)展。工業(yè)建筑中的大型設(shè)備根底；大型構(gòu)筑物的根底；高層、超高層和特殊功能建筑的箱型根底及轉(zhuǎn)換層；有較高承載力的樁基厚大承臺(tái)等都是體積較大的鋼筋混凝土構(gòu)造，大體積混凝土已大量地應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑之中。什么是大體積混凝土，目前國(guó)尚無(wú)統(tǒng)一的定義。只有普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程JGJ / 55-2000中認(rèn)為混凝土構(gòu)造物中實(shí)體最小尺寸

4、大于或等于lm的部位所用的混凝土簡(jiǎn)稱大體積混凝土，這種提法不夠科學(xué)準(zhǔn)確，因?yàn)楹芏嗒?dú)立根底的最小尺寸大于lm，卻不是大體積，也有很多構(gòu)造最小尺寸小于lm，但體積較大，水化熱引起的變形也較大，應(yīng)列入大體積混凝土之列。美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)認(rèn)為，大體積混凝土是現(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土，盡寸大到需要采取措施降低水化熱和水化熱引起的體積變化。以最大限度地減少混凝土的開(kāi)裂。美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)還認(rèn)為應(yīng)考慮水化熱引起體積變化與開(kāi)裂問(wèn)題。國(guó)際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)海工混凝土設(shè)計(jì)與施工建議規(guī)定但凡混凝土一次澆筑最小尺寸大于0.6m，特別是水泥用量大于400kg1m3時(shí)，應(yīng)考慮采用水化放熱慢的水泥或采取其他降溫散熱措施。國(guó)外對(duì)大體積砼的定義

5、，即考慮了混凝土構(gòu)造的幾何尺寸，同時(shí)也考慮了水泥水化熱引起體積變化與裂縫問(wèn)題。參照國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際的工作經(jīng)歷，筆者認(rèn)為，大體積混凝土的定義為:現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土構(gòu)造的幾何尺寸較大，且必須采取技術(shù)措施以防止水泥水化熱及體積變化引起的裂縫，這類構(gòu)造稱為大體積混凝土。 1.2 大體積混凝土的特點(diǎn)大體積混凝土最早出現(xiàn)在水利水電工程中。在水利水電工程建立應(yīng)用中許多科研工作者對(duì)大體積混凝土已作了大量細(xì)致的研究，開(kāi)展至今從理論到施工方法，施工方案及優(yōu)化控制等方面己比擬成熟，并相應(yīng)制訂了一系列規(guī)定，例如：早在1933年1936年美國(guó)建成的大苦果重力壩，混凝土澆筑量達(dá)250萬(wàn)立方米，并且未出現(xiàn)裂縫。我國(guó)的三峽大

6、壩，在各方面都取得了很大的成功。但是，建筑大體積混凝土由于工程規(guī)模的大小、構(gòu)造形式、混凝土特點(diǎn)、配筋構(gòu)造及受荷情況都與水利水電類建筑物差異很大。建筑工程大體積混凝土相比于工大體積混凝土一般塊體較薄，體積較??；混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度高，單方混凝土水泥用量較大；連續(xù)性整體澆筑要求較高；構(gòu)造構(gòu)筑物多屬于地下、半地下或室，受外界條件變化影響較小。此外，在混凝土溫度及溫度應(yīng)力的計(jì)算方法和采取的措施上，兩者也有很多差異。建筑工程中，大體積混凝土與一般混凝土也是不同的。大體積混凝土具有構(gòu)造厚大、澆筑量大，工程條件復(fù)雜，且多為現(xiàn)澆超靜定構(gòu)造混凝土，施工技術(shù)和質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。因此，除了必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性

7、以外，還應(yīng)滿足構(gòu)造物的整體性和耐久性要求。第二章 大體積混凝土構(gòu)造裂縫產(chǎn)生的機(jī)理2.1 裂縫種類及成因混凝土是由水泥漿、砂子和石子組成的水泥漿體和骨料的兩相復(fù)合型脆性材料。存在著兩種裂縫：肉眼看不見(jiàn)的微觀裂縫和肉眼看得見(jiàn)的宏觀裂縫。微觀裂縫是混凝土本身就有的，它的寬度僅25pm，主要有三種形式的微觀縫：砂漿與石子粘結(jié)面上的裂縫，稱為粘著裂縫；穿越砂漿的微裂縫，稱為水泥石裂縫；穿越骨料的微裂縫，稱為骨料裂縫。微觀裂縫在混凝土構(gòu)造中的分布是不規(guī)則、不貫穿的，并且肉眼看不見(jiàn)，因此有微觀裂縫的混凝土可以承受拉力。寬度不小于005mm的裂縫稱為宏觀裂縫，宏觀裂縫是由微觀裂縫擴(kuò)展而來(lái)的?；炷翗?gòu)造的裂縫產(chǎn)

8、生的原因主要有三種，一是由外荷載引起的；二是構(gòu)造次應(yīng)力引起的裂縫，這是由于構(gòu)造的實(shí)際工作狀態(tài)和計(jì)算假設(shè)模型的差異引起的；三是變形應(yīng)力引起的裂縫，這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起的構(gòu)造變形，當(dāng)變形受到約束時(shí)便產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就產(chǎn)生裂縫田?；炷恋暮暧^裂縫按其成因有荷載裂縫、變形裂縫、施工裂縫、堿骨料反響裂縫。根據(jù)它們?cè)跇?gòu)造中的分布區(qū)域，一般可分為貫穿裂縫、深層裂縫及外表裂縫三類。混凝土外表裂縫一般是在干縮變形和混凝土自身溫度場(chǎng)變化的部約束或由于氣溫驟降而引起的。外表混凝土冷卻受部熱混凝土的約束而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，當(dāng)它們大于混凝土同齡期的抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫就會(huì)發(fā)生。如果

9、不受其它因素的影響，一般不會(huì)形成貫穿裂縫或深層裂縫。部裂縫是在澆筑塊頂面上出現(xiàn)外表裂縫后，再在其上澆筑新混凝土，則原來(lái)的外表裂縫就變成了部裂縫。深層裂縫是出現(xiàn)在脫離根底約束圍以外的外表裂縫，在經(jīng)歷一個(gè)較長(zhǎng)降溫的過(guò)程以后，如果部溫度較高，在混凝土塊部將形成一個(gè)溫度梯度比擬陡的復(fù)雜溫度場(chǎng)，從而使裂縫向縱深開(kāi)展，形成深層裂縫，其部仍是連續(xù)的。根底貫穿裂縫是切斷混凝土構(gòu)造的大裂縫?；炷翝仓囟冗^(guò)高加上混凝土水化熱溫升，形成混凝土的最高溫度，當(dāng)降到施工期的最低溫度時(shí)，即產(chǎn)生根底溫差，這種由于均勻降溫產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，當(dāng)其大于同齡期混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就產(chǎn)生裂縫。根底貫穿裂縫是混凝土變形受外界約束而發(fā)生的，

10、它的整個(gè)斷面均受拉應(yīng)力，只要產(chǎn)生裂縫，就會(huì)形成貫穿裂縫。微裂縫是所有混凝土構(gòu)造都具有的，它的存在是正常的現(xiàn)象。它雖然對(duì)混凝土構(gòu)造的變形、強(qiáng)度有影響，但在設(shè)計(jì)規(guī)中就已經(jīng)考慮到微裂縫對(duì)混凝土強(qiáng)度和抗裂性能的影響，對(duì)具體的構(gòu)造不需另加研究。但微裂縫的存在，構(gòu)造受力作用時(shí)，就會(huì)開(kāi)展成宏觀裂縫。其根本過(guò)程是原始粘結(jié)裂縫的逐漸擴(kuò)大和新的粘結(jié)裂縫的出現(xiàn)，產(chǎn)生少量穿越砂漿的裂縫，穿越砂漿的裂縫開(kāi)展較快，并出現(xiàn)局部穿越骨料的裂縫，各種裂縫迅速開(kāi)展并逐漸貫穿，形成貫穿裂縫。2.2 大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生原理溫度，作為一種變形作用，在混凝土構(gòu)造中引起的裂縫有外表裂縫和貫穿裂縫兩種。這兩種裂縫在不同程度上都屬于有

11、害裂縫。由于高層建筑、高聳構(gòu)造物和大型設(shè)備根底的出現(xiàn)，大體積混凝土也被廣泛采用，大體積混凝土構(gòu)造的溫度裂縫日益成為建筑工程技術(shù)人員面臨的技術(shù)難題。大體積混凝土的質(zhì)量問(wèn)題是混凝土構(gòu)造產(chǎn)生裂縫。造成構(gòu)造裂縫的原因是復(fù)雜的，綜合性的。但是，大體積混凝土從澆筑時(shí)起，到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度止，即施工期間產(chǎn)生的構(gòu)造裂縫主要是水泥水化熱引起的溫度變化造成的。大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，是其部矛盾開(kāi)展的結(jié)果。矛盾的一方面是混凝土由于外溫差而產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束，要阻止這種應(yīng)變。一旦溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。這是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因，現(xiàn)將產(chǎn)生裂縫的主要

12、原因分述如下：2.2.l 水泥水化熱水泥水化過(guò)程中要放出一定的熱量。而大體積混凝土構(gòu)造物一般斷面較厚，水泥放出的熱量聚集在構(gòu)造物部不易散發(fā)。通過(guò)實(shí)測(cè)，水泥水化熱引起的溫升，在水利工程中一般為1525C，而在建筑工程中一般為2030C，甚至更高。水泥水化熱引起的絕熱溫升，是與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期(時(shí)間)按指數(shù)關(guān)系增長(zhǎng)，一般在1012天接近于最終絕熱溫升。但由于構(gòu)造物有一個(gè)自然散熱條件，實(shí)際上混凝土部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在混凝土澆筑后的最初35天。由于混凝土的導(dǎo)熱性能差，澆筑初期混凝土的強(qiáng)度和彈性模量都很低，對(duì)水化熱引起的急劇溫升約束不大，相應(yīng)的溫度應(yīng)力也較小。

13、隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)，彈性模量的增高，對(duì)混凝土部降溫收縮的約束也就愈來(lái)愈大，以至產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度缺乏以抵抗這種拉應(yīng)力時(shí)，便開(kāi)場(chǎng)出現(xiàn)溫度裂縫。 外界氣溫變化大體積混凝土在施工階段，外界氣溫的變化影響是顯而易見(jiàn)的，因?yàn)橥饨鐨鉁赜??；炷恋臐仓囟纫灿?；而外界溫度下降，又增加混凝土的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加外層混凝土與部混凝土的溫度梯度，這對(duì)大體積混凝土是極為不利的?；炷敛康臏囟仁撬斓慕^熱溫度，澆注溫度和構(gòu)造物的散熱降溫等各種溫度疊加，而溫度應(yīng)力則是由溫差引起的溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。同時(shí)，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土部的最高

14、溫度一般在6065C，并且有較大的連續(xù)時(shí)間(與構(gòu)造尺寸和澆筑塊體厚度有關(guān))。在這種情況下，研究合理的溫度控制措施，防止混凝土外溫差引起的過(guò)大溫度應(yīng)力，就顯得更為重要。 約束條件各種構(gòu)造物在變形變化過(guò)程中，必然會(huì)受到一定的約束或抑制而阻礙變形，這就是指的約束條件。約束條件一般可概括為兩類：即外約束和約束(亦稱自約束)。外約束指構(gòu)造物的邊界條件，一般指支座或其它外界因素對(duì)構(gòu)造物變形的約束。約束指較大斷面的構(gòu)造，由于部非均勻的溫度及收縮分布，各質(zhì)點(diǎn)變形不均勻而產(chǎn)生的相互約束。具有大斷面的構(gòu)造，其變形還可能受到其它物體的宏觀約束。大體積混凝土由于溫度變化會(huì)產(chǎn)生變形，而這種變形又受到約束，便產(chǎn)生了應(yīng)力，

15、這就是溫度變化引起的應(yīng)力狀態(tài)。而當(dāng)應(yīng)力超過(guò)*一數(shù)值，便引起裂縫。 混凝土的收縮變形混凝土中80的水分要蒸發(fā)，約20的水分是水泥硬化所必須的。混凝土水化作用產(chǎn)生的體積變形，稱為自身體積變形，該變形主要取決于膠凝材料的性質(zhì)，對(duì)于普通水泥混凝土來(lái)說(shuō)，大多數(shù)為收縮變形，少數(shù)為膨脹變形，一般在-50+50 * l0-6曠圍。如果以混凝土溫度線膨脹系數(shù)為10*0-6計(jì)，當(dāng)混凝土的自身體積變形從-0 * l0-6擊變至50 * l0-6時(shí)，即相當(dāng)于溫度變化10引起的變形，這一數(shù)值是相當(dāng)可觀的。目前，補(bǔ)償收縮混凝土的研究和開(kāi)展逐漸認(rèn)識(shí)到，如果有意識(shí)地控制和利用混凝土的自身體積膨脹，有可能大大改善*些混凝土的抗

16、裂性。但對(duì)于普通水泥混凝土，由于大局部屬于收縮的自身體積變形，數(shù)量級(jí)較小，一般在計(jì)算中忽略不計(jì).如前指出，在混凝土有80的游離水分需要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會(huì)引起混凝土體積的收縮(干縮)，這種收縮變形不受約束條件的影響。假設(shè)有約束，即可引起混凝土的開(kāi)裂，并隨齡期的增長(zhǎng)而開(kāi)展?；炷恋氖湛s機(jī)理比擬復(fù)雜，其最大的原因，可能是部孔隙水蒸發(fā)變化時(shí)引起的毛細(xì)管引力。收縮在很大程度上是有可逆現(xiàn)象的。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎到達(dá)原有的體積干濕交替將引起混凝土體積的交替變化，這對(duì)混凝土是很不利的。此外，影響混凝土收縮的因素很多，主要是水泥品種和混合材、混凝土的配合成分，化學(xué)外加劑

17、以及施工工藝，特別是養(yǎng)護(hù)條件等。第三章 大體積混凝土溫度裂縫控制3.1控制混凝土溫升大體積混凝土構(gòu)造在降溫階段，由于降溫和水分蒸發(fā)等原因產(chǎn)生收縮，再加上存在外約束不能自由變形而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。因此，控制水泥水化熱引起的溫升，即減小了降溫溫差，這對(duì)降低溫度應(yīng)力、防止產(chǎn)生溫度裂縫能起釜底抽薪的作用。為控制大體積混凝土構(gòu)造因水泥水化熱而產(chǎn)生的溫升，需采取相應(yīng)的施工措施。 選用中低熱的水泥品種混凝土升溫的熱源是水泥水化熱，在施工中應(yīng)選用水化熱較低的水泥以及盡量降低單位水泥用量。為此，施工大體積混凝土構(gòu)造多用325#、425#礦渣硅酸鹽水泥。 摻加外加劑為了滿足送到現(xiàn)場(chǎng)的商品混凝土具有一定坍落度，如單純?cè)?/p>

18、加單位水泥用量，不僅多用水泥，加劇混凝土收縮，而且會(huì)使水化熱增大，容易引起開(kāi)裂。因此應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)耐饧觿?.減水劑：混凝土材料是由水泥、砂石骨料、化學(xué)外加劑和外摻礦物活性材料組成的復(fù)合材料，其性能是由各組成材料的性能和摻量(配合比)決定的，低熱補(bǔ)償收縮大體積混凝土也是一種混凝土。其性能也由其組成材料的性能和摻量決定。依據(jù)現(xiàn)有材料的特性，分析配制低熱補(bǔ)償收縮大體積混凝土的可行性。目前國(guó)際上通用的高效減水劑主要有兩類:第一類是以磺酸鹽甲醛縮合物為代表的磺化煤焦油系減水劑，第二類是以三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物為代表的樹(shù)脂系減水劑。高效減水劑屬陰離子外表活性劑，在其很長(zhǎng)的碳?xì)滏溕虾写罅康臉O性基，當(dāng)它吸

19、附于水泥顆粒外表時(shí)，在水泥顆粒周圍形成了擴(kuò)散雙電位層，使水泥顆粒相互排斥而保持較好的分散狀態(tài)，并使水的外表漲力降低，從而大大提高了水泥漿體的流動(dòng)性。和未摻高效減水劑的混凝土相比，采用同樣的塌落度，摻高效減水劑的混凝土可大大減小水灰比。高效減水劑使用后，不僅能降低水灰比，而且能使混凝土拌合物中的水泥更為分散，從而使硬化后的空隙率及孔隙分布情況得到進(jìn)一步改善。通過(guò)試驗(yàn)，在同樣水灰比情況下，摻高效成水劑的混凝土28天強(qiáng)度比不摻高效成水劑的混凝土要多，且塌落度增加很大。在保證一樣塌落度條件下，摻高效減水劑的混凝土3天和7天強(qiáng)度能提高50%70%，28天強(qiáng)度提高40%以上。木質(zhì)素磺酸鈣屬陰離子外表活性劑

20、，對(duì)水泥顆粒有明顯的分散效應(yīng)，并能使水的外表力降低而引起加氣作用。因此，在混凝土中摻入水泥重量025的木鈣減水劑(即木質(zhì)素磺酸鈣)，它不僅能使混凝土和易性有明顯的改善，同時(shí)又減少了10左右的拌合水，節(jié)約10左右的水泥，從而降低了水化熱。近年來(lái)，開(kāi)發(fā)一種新型減低收縮劑，常用的有UEA，AEA，是摻入后可使混凝土空隙中水分外表力下降從而減少收縮的新材料，它可減少收縮40-60，但是能否起到有效地控制收縮裂縫的作用，還應(yīng)注重其適用條件和后期收縮。因此，要提高混凝土的強(qiáng)度，摻高效減水劑是很有效的措施。但是，摻高效減水劑的混凝土拌合物凝結(jié)時(shí)間可稍許提前并且塌落度損失較快。因此，大體積混凝土施工時(shí)易使用緩

21、凝型高效減水劑。摻入緩凝高效減水劑既可減少混凝土的單位用水量，滿足稠度的要求，又能提高混凝土的和易性，延緩混凝土的凝結(jié)時(shí)間，降低水化熱。2.膨脹劑：膨脹混凝土的膨脹性能主要來(lái)源于膨脹水泥或摻加膨脹劑的水化作用。目前應(yīng)用較多的是UEA混凝土膨脹劑，它是一種特制的硫鋁酸鹽膨脹劑，主要由無(wú)水硫鋁酸鈣。它加到普通水泥中與水拌合后，使混凝土的強(qiáng)度和膨脹開(kāi)展相協(xié)調(diào)。膨脹混凝土的強(qiáng)度分自由膨脹強(qiáng)度和約束膨脹強(qiáng)度。自由強(qiáng)度常隨膨脹值增加而下降，而約束強(qiáng)度則有所提高。因一定的膨脹結(jié)晶能夠使混凝土更加致密，毛細(xì)孔減小，界面構(gòu)造得到改善，從而使強(qiáng)度提高。在混凝土中摻入膨脹劑，混凝土在硬化過(guò)程中產(chǎn)生體積膨脹，這局部膨

22、脹可以局部或全部補(bǔ)償硬化過(guò)程中冷縮和干縮，減少或防止混凝土的開(kāi)裂。3.粉煤灰：粉煤灰是從燒煤粉的鍋爐煙氣中收集的粉狀灰粒，國(guó)外把它叫做飛灰或者磨細(xì)燃料灰。把粉煤灰摻入混凝土中，就制成粉煤灰混凝土因?yàn)檫@種混凝土能夠節(jié)約礦物資源和能源，減少環(huán)境污染，改善混凝土性能，因此它是一種經(jīng)濟(jì)的改性混凝土，開(kāi)發(fā)利用粉煤灰混凝土技術(shù)已引起國(guó)外工程界人士的高度重視。粉煤灰的礦物組成相當(dāng)復(fù)雜。目前在混凝土中應(yīng)用較多的低鈣粉煤灰主要有六 種礦物組分，即玻璃微珠、海綿狀玻璃體、石英、氧化鐵、碳粒，硫酸鹽等。這六種礦物的含量較多，對(duì)粉煤灰的影響也較大。由于，粉煤灰具有火山灰活性效應(yīng)，在混凝土中摻入粉煤灰可以提高混凝土的密

23、實(shí)性。齡期越長(zhǎng)，反響越完全，混凝土越密實(shí)，混凝土的強(qiáng)度也越高。同時(shí)，粉煤灰具有膠凝作用和減水作用(優(yōu)質(zhì)粉煤灰)。在混凝土中摻加粉煤灰，改善了混凝土的和易性，降低了水灰比，減少了多余水份蒸發(fā)后形成的孔隙，粉煤灰取代局部水泥后，早期水化熱明顯降低，對(duì)于大體積混凝土工程摻粉煤灰的混凝土能使溫度峰值顯著降低，出現(xiàn)峰值溫度的時(shí)間也能推遲。但是，摻入粉煤灰后增加了混凝土的干縮，并且早期強(qiáng)度有所降低，這在實(shí)際工程中應(yīng)予以注意。綜上所述，在大體積混凝土中摻入U(xiǎn)型膨脹劑能使混凝土產(chǎn)生適度微膨脹來(lái)補(bǔ)償收縮，在有約束的條件下，在混凝土中建立自應(yīng)力，混凝土凝固后，仍存在微弱的膨脹和應(yīng)力，可補(bǔ)償混凝土的收縮;摻入粉煤灰

24、，改善了混凝土的和易性，增加了膠凝物質(zhì)，降低了混凝土的水灰比，減少了多余水份蒸發(fā)后形成的孔隙。粉煤灰替代水泥，使水化熱明顯降低，對(duì)于大體積混凝土工程，可降低混凝土部溫度;摻入高效減水劑和緩凝劑可減少混凝土單位用水量，滿足稠度要求，提高混凝土和易性，滿足泵送要求，并能延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間，降低水化熱。 粗細(xì)骨料選擇為了到達(dá)預(yù)定的要求，同時(shí)又要發(fā)揮水泥最有效的作用，粗骨料應(yīng)到達(dá)最正確的最大粒徑。對(duì)于大體積鋼筋混凝土，粗骨料的規(guī)格往往與構(gòu)造物的配筋間距、模板形狀以及混凝土澆筑工藝等因素有關(guān)。宜優(yōu)先采用以自然連續(xù)級(jí)配的粗骨料配制混凝土。因?yàn)橛眠B續(xù)級(jí)配粗骨料配制的混凝土具有較好的和易性、較少的用水量和水泥用量以

25、及較高的抗壓強(qiáng)度。在石子規(guī)格上可根據(jù)施工條件，盡量選用粒徑較大、級(jí)配良好的石子。因?yàn)樵龃蠊橇狭剑蓽p少用水量，而使混凝土的收縮和泌水隨之減少。同時(shí)亦可減少水泥用量，從而使水泥水化熱減小，最終降低了混凝土的溫升。當(dāng)然骨料粒徑增大后，容易引起混凝土的離析，因此必須優(yōu)化級(jí)配設(shè)計(jì)，施工時(shí)加強(qiáng)攪拌、澆筑和振搗工作。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，采用5-25mm石子每立方米混凝土可減少用水量15kg左右，在一樣水灰比的情況下，水泥用量可減少20kg左右。粗骨料顆粒的形狀對(duì)混凝土的和易性和用水量也有較大的影響。因此，粗骨料中的針、片狀顆粒按重量計(jì)應(yīng)不大于15。細(xì)骨料以采用中、粗砂為宜。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)資料說(shuō)明，當(dāng)采用

26、細(xì)度模數(shù)為279、平均粒徑為038的中、粗砂，它比采用細(xì)度模數(shù)為212、平均粒徑為0336的細(xì)砂，每立方米混凝土可減少用水量2025kg，水泥用量可相應(yīng)減少2835kg。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道除直管外，還有錐形管、彎管和軟管等。當(dāng)混凝土通過(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)如混凝土的砂漿量缺乏，便會(huì)產(chǎn)生堵管現(xiàn)象。所以在級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)提高一些砂率是完全必要的，但是砂率過(guò)大，將對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。因此在滿足可泵性的前提下，應(yīng)盡可能使砂率降低。另外，砂、石的含泥量必須嚴(yán)格控制。根據(jù)國(guó)經(jīng)歷，砂、石的含泥量超過(guò)規(guī)定，不僅會(huì)增加混凝

27、土的收縮，同時(shí)也會(huì)引起混凝土抗拉強(qiáng)度的降低，對(duì)混凝土的抗裂是十分不利的。因此在大體積混凝土施工中建議將石子的含泥量控制在小于1，砂的含泥量控制在小于2。 控制溫度應(yīng)力由于大體積混凝土體積較大，如果完全不能散熱，混凝土處于絕熱狀態(tài)，上層覆蓋新混凝土后，受到新混凝土中水化熱的影響，老混凝土中的溫度還會(huì)略有上升，過(guò)了第二個(gè)溫度頂峰以后，溫度繼續(xù)下降，最后降低到最終穩(wěn)定溫度，該點(diǎn)溫度在持續(xù)下降過(guò)程中，受到外界氣溫變化的影響還會(huì)隨著時(shí)間而有一定的波動(dòng)。 1.混凝土溫度應(yīng)力的開(kāi)展過(guò)程 由于混凝土彈性模量隨著齡期而變化，在大體積混凝土構(gòu)造中，溫度應(yīng)力開(kāi)展過(guò)程分三個(gè)階段。1早期應(yīng)力:自澆筑混凝土開(kāi)場(chǎng)，至水泥放

28、熱作用根本完畢時(shí)止，一般約一個(gè)月左右。這個(gè)階段有兩個(gè)特點(diǎn):一是水化作用而放出大量的水化熱，引起溫度場(chǎng)的急劇變化;二是混凝土彈性模量隨著時(shí)間而急劇變化。2中期應(yīng)力:自水泥放熱作用根本完畢時(shí)至混凝土冷卻到最終穩(wěn)定溫度時(shí)，這個(gè)時(shí)期中溫度應(yīng)力是由于混凝土的冷卻及外界溫度變化所引起的，這些應(yīng)力與早期產(chǎn)生的溫度應(yīng)力相疊加。在此期間混凝土的彈性模量還有一些變化，但變化幅度較。 3晚期應(yīng)力:混凝土完全冷卻以后的運(yùn)行時(shí)期，溫度應(yīng)力主要是由外界氣溫變化所引起的，這些應(yīng)力與早期和中期的剩余應(yīng)力相疊加形成了混凝土晚期應(yīng)力。 2.混凝土溫度應(yīng)力的類型 1自生應(yīng)力 邊界上沒(méi)有受到任何約束或者完全靜定的構(gòu)造，如果構(gòu)造部溫度

29、是線性分布的，即不產(chǎn)生應(yīng)力，如果構(gòu)造部溫度是非線性分布的，由于構(gòu)造本身的互相約束而產(chǎn)生的應(yīng)力，稱為自生應(yīng)力。例如，混凝土冷卻時(shí)，外表溫度較低，部較高，外表的溫度收縮變形受到部的約束，在外表出現(xiàn)拉應(yīng)力，在部出現(xiàn)壓應(yīng)力。 2約束應(yīng)力構(gòu)造的全部或局部邊界受到外界約束，溫度變化時(shí)不能自由變形而引起的應(yīng)力。例如，混凝土澆筑塊冷卻時(shí)受到根底的約束而產(chǎn)生的應(yīng)力，在靜定構(gòu)造只會(huì)出現(xiàn)自生應(yīng)力，但在超靜定構(gòu)造可能同時(shí)出現(xiàn)自生應(yīng)力和約束應(yīng)力，而且兩種應(yīng)力互相疊加。3.混凝土溫度應(yīng)力的分析 大體積混凝土的變形主要是:溫度變化產(chǎn)生變形，變形產(chǎn)生應(yīng)力，所以分析混凝土溫度應(yīng)力的開(kāi)展過(guò)程和分布規(guī)律，首先分析溫度場(chǎng)。根據(jù)當(dāng)?shù)貧?/p>

30、候條件，施工方法及混凝土的熱學(xué)特性，按照傳導(dǎo)原理進(jìn)展計(jì)算。 大體積混凝土溫度應(yīng)力的研究包括兩個(gè)方面的容:一是構(gòu)造的溫度場(chǎng)，二是構(gòu)造的應(yīng)力場(chǎng)。目前構(gòu)造的溫度場(chǎng)問(wèn)題己解決，而應(yīng)力場(chǎng)問(wèn)題尚處于研究階段，許多理論計(jì)算方法都很復(fù)雜。 大體積混凝土溫度場(chǎng)既可計(jì)算，也可進(jìn)展實(shí)際測(cè)量，而應(yīng)力場(chǎng)的測(cè)試卻不穩(wěn)定，目前比擬先進(jìn)的是冶金部建筑研究總院開(kāi)發(fā)的混凝土溫度應(yīng)力傳感器測(cè)試溫度應(yīng)力。這在實(shí)際施工中不易做到，測(cè)試也很容易出現(xiàn)誤差。我們?cè)O(shè)想，在實(shí)際工程中，直接控制溫度來(lái)保證施工的澆筑強(qiáng)度和混凝土的溫升在控制圍之，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)混凝土的溫度應(yīng)力小于其抗拉強(qiáng)度。使大體積混凝土施工不出現(xiàn)裂縫，保證大體積混凝土的施工質(zhì)量。4.

31、降低混凝土的絕熱升溫(1)減少水泥用量水泥水化放熱是混凝土升溫的熱源，降低水泥用量，就減少了水化熱。一般方法有:減小坍落度，摻大塊石，減小砂率，使用減水劑，緩凝劑，摻混合材(如粉煤灰)，采用先進(jìn)的攪拌工藝。 (2)使用低熱水泥 選用水化熱低的水泥，優(yōu)先選用大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山炭質(zhì)硅酸鹽水泥，減少水化熱引起的絕熱溫升。(3)降低澆筑溫度澆筑溫度低可以降低最高溫升。盡量防止炎熱的夏季施工，不宜中午澆筑，對(duì)原材料實(shí)行預(yù)冷卻等，盡可能降低澆筑溫度。4降低當(dāng)量溫差 當(dāng)量溫差是由于干縮引起的，應(yīng)減小干縮率。影響干縮率的主要因素有骨料，養(yǎng)護(hù)條件，水灰比，摻合料等。(5)強(qiáng)制降溫

32、在混凝土部預(yù)埋水管，通入冷卻水，降低混凝土部的最高溫度。5.減小約束(l)減小外部約束大體積混凝土一般是厚實(shí)體重的整澆構(gòu)造物，地基對(duì)其約束十清楚顯，這是Y起約束收縮，產(chǎn)生裂縫的一個(gè)主要因素。減小地基約束的方法是設(shè)置滑動(dòng)層，即了塊體與地基之間設(shè)置砂墊層或?yàn)r青油氈層，允許塊體自由變形，防止開(kāi)裂。2減小部約束部約束主要是外溫差過(guò)大造成的，解決的方法是加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù)，控制外溫差、降溫速率，保證濕度。保溫法有覆蓋法，暖棚法，蓄水法。覆蓋法就是在混凝土澆筑完畢，用保溫材料(如油布，鋸末，草袋，塑料布等)覆蓋在混凝土上面;暖棚法是在塊體上面搭設(shè)大棚，通過(guò)人工加熱使棚空氣滿足溫控條件。蓄水法就是在混凝土終凝后，

33、在塊體外表蓄一定高度的水，利用水的導(dǎo)熱系數(shù)低，到達(dá)隔熱降溫效果。綜上所述，控制大體積混凝土裂縫的方法很多，而且各種方法之間是相互關(guān)連相互制約的。 控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度為了降低大體積混凝土總溫升和減少構(gòu)造的外溫差，需要先控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度?；炷恋脑牧现惺拥谋葻彷^小，但其在每立方米混凝土中所占的重量較大；水的比熱最大，但它的重量在每立方米混凝土中只占一小局部。因此對(duì)混凝土出機(jī)溫度影響最大的是石子及水的溫度，砂的溫度次之，水泥的溫度影響很小。為了進(jìn)一步降低混凝土的出機(jī)溫度，其最有效的方法就是降低石子的溫度。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)易遮陽(yáng)裝置

34、，必要時(shí)須向骨料噴射水霧或使用前用冷水沖洗骨料。混凝土從攪拌機(jī)出料后，經(jīng)攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸、卸料、泵送、澆筑、振搗、平倉(cāng)等工序后的混凝土溫度稱為澆筑溫度。關(guān)于澆筑溫度的控制，我國(guó)有些規(guī)提出不得超過(guò)25，否則必須爭(zhēng)取特殊的技術(shù)措施的規(guī)定。美國(guó)ACI施工手冊(cè)中規(guī)定不得超過(guò)32；日外鄉(xiāng)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)定不得超過(guò)35。在土建工程的大休積鋼筋混凝土施工中，澆筑溫度對(duì)構(gòu)造物的外溫差影響不大，因此對(duì)主要受早期溫度應(yīng)力影響的構(gòu)造物，沒(méi)有必要對(duì)澆筑溫度控制過(guò)嚴(yán)。但是考慮到溫度過(guò)高會(huì)引起較大的干縮以及給混凝土的澆筑帶來(lái)不利影響，適當(dāng)限制澆筑溫度是合理的。建議最高澆筑

35、溫度控制在40以下為宜，這就要求在常規(guī)施工情況下合理選擇澆筑時(shí)間，完善澆筑工藝以及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作。3.2 加強(qiáng)混凝土的保溫和養(yǎng)護(hù)剛澆筑的混凝土強(qiáng)度低、抵抗變形能力小，如遇到不利的溫濕度條件，其外表容易發(fā)生有害的冷縮和干縮裂縫。保溫的目的是減小混凝土外表與部溫差及外表混凝土溫度梯度，防止外表裂縫的發(fā)生。無(wú)論在常溫還是在負(fù)溫下施工，混凝土外表都需覆蓋保溫層。常溫保溫層，可以對(duì)混凝土外表因受大氣溫度變化或雨水襲擊的溫度影響起到緩沖作用；負(fù)溫保溫層則根據(jù)工程工程地點(diǎn)、氣溫以及控制混凝土外溫差等條件進(jìn)展設(shè)計(jì)。但負(fù)溫保溫層必須設(shè)置不透風(fēng)材料覆蓋層，否則效果不夠理想。保溫層兼有保濕的作用，如果用濕砂層，濕鋸末

36、層或積水保濕效果尤為突出，保濕可以提高混凝土的外表抗裂能力。 大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)要求1.在大體積混凝土保溫養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)混凝土澆筑塊體的里外溫差和降溫速度進(jìn)展監(jiān)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)是控制大體積混凝土施工中是一重要環(huán)節(jié)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果可隨時(shí)掌握與溫控施工控制數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)(里外溫差、最高溫升及降溫速度等)，可根據(jù)這些實(shí)測(cè)結(jié)果調(diào)整保溫養(yǎng)護(hù)措施以滿足溫控指標(biāo)的要求。2.保溫養(yǎng)護(hù)的時(shí)間，應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力(包括混凝土收縮產(chǎn)生的應(yīng)力)加以控制確定，如何時(shí)開(kāi)場(chǎng)覆蓋保溫材料對(duì)保溫最有利呢目前施工單位大都在混凝土表層終凝后就開(kāi)場(chǎng)覆蓋保溫層，這無(wú)疑偏早，合理的保溫時(shí)間應(yīng)從混凝土降溫時(shí)開(kāi)場(chǎng)，這是因?yàn)椋?)混凝土在升溫階段

37、根本上處于受壓狀態(tài)(外表拉應(yīng)力非常小)，混凝土出現(xiàn)裂縫的時(shí)機(jī)非常??；2)如果在升溫階段開(kāi)場(chǎng)保溫，這實(shí)際上是進(jìn)展混凝土蓄熱，勢(shì)必提高了混凝土的最高溫升，根據(jù)多年經(jīng)歷，混凝土保溫開(kāi)場(chǎng)至少在混凝土澆筑3d以后進(jìn)展；3)大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)期不得少于28天，保溫層覆蓋層的撤除應(yīng)分層逐步進(jìn)展。3.保溫養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，應(yīng)保持混凝土外表濕潤(rùn)。保濕可以提高混凝土的外表抗裂能力。有資料說(shuō)明，潮濕養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土極限拉伸值比枯燥養(yǎng)護(hù)時(shí)要大2050。4.具有保溫性能良好的材料可以用于混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)中。在大體積混凝土施工中可因地制宜地采用保溫性能好，又廉價(jià)的材料作為大體積混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)，如塑料薄膜、草袋等。5.在大體積混

38、凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，不得采用強(qiáng)制、不均勻的降溫措施。否則，易使大體積混凝土產(chǎn)生裂縫。6.在大體積混凝土拆模后，應(yīng)采取預(yù)防寒潮襲擊、突然降溫和劇裂枯燥等措施。當(dāng)采用木模板，而且木模板又作為保溫養(yǎng)護(hù)措施的一部份時(shí)，木模板的撤除時(shí)間應(yīng)根據(jù)保溫養(yǎng)護(hù)的要求確定。大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)措施1.蓄水養(yǎng)護(hù)?；炷两K凝后，在其外表蓄存一定深度的水，采取蓄水養(yǎng)護(hù)是一種較好的方法。我國(guó)許多工程曾經(jīng)采用，并取得良好的效果。水的導(dǎo)熱系數(shù)為058w(mK)，具有一定的隔熱保溫作用。這樣可以延緩混凝土部水化熱的降溫速率，縮小混凝土中心和外表的溫度差值，從而可防止混凝土的裂縫開(kāi)展。2.外表保溫層養(yǎng)護(hù)。在混凝土的外表鋪設(shè)各種保溫材料，

39、可以有效地防止混凝土外表的熱量散失，降低新澆筑混凝土的外表與部之間的溫差，延緩混凝土的降溫速率。3.盡快回填土。在大體積混凝土構(gòu)造拆模后，宜盡快回填土，用土體保溫防止氣溫驟變時(shí)產(chǎn)生有害影響，亦可延緩降溫速率，防止產(chǎn)生裂縫。我國(guó)有的大體積混凝土構(gòu)造工程就因?yàn)椴鹉：笪椿靥钔炼L(zhǎng)期暴露在外，結(jié)果引起裂縫。3.3 加強(qiáng)混凝土的溫度監(jiān)測(cè)工作溫度控制是大體積混凝土施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是防止溫度裂縫的關(guān)鍵。加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)工作在大體積混凝土的凝結(jié)硬化過(guò)程中，及時(shí)摸清大體積混凝土不同深度溫度場(chǎng)升降的變化規(guī)律，隨時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土部的溫度情況，以便有的放矢地采取相應(yīng)的技術(shù)措施，確?；炷敛划a(chǎn)生過(guò)大的溫度應(yīng)力，防止溫度裂縫的發(fā)生，具有非常重要的作用。監(jiān)測(cè)混凝土部的溫度，可采用在混凝土部不同部位埋設(shè)銅熱傳感器，用混凝土溫度測(cè)定記錄儀進(jìn)展施工全過(guò)程的跟蹤監(jiān)測(cè)，做到全面、及時(shí)、均勻地控制大體積混凝土溫度情況。為了準(zhǔn)確地了解混凝土部溫度場(chǎng)的分布情況，除需要按設(shè)計(jì)要求布置一定數(shù)量的傳感器外，還要確保埋入混凝土中的每個(gè)傳感器具有較高的可靠性。因此，必須對(duì)傳感器進(jìn)展封裝，封裝的工序一般包括：初篩、熱老化處理、絕緣試驗(yàn)、饋線焊接和密封。目前在工程上所用的混凝土測(cè)定記錄儀，不僅可顯示讀數(shù)，而且還自動(dòng)記錄各測(cè)點(diǎn)的溫度，能及時(shí)繪制