大体积混凝土原材料选择及其配合比设计原则

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1、万方数据第29卷第6期2010年12月四JII水力发电SichuanWaterPowerV01．29，No．6Dec．，2010大体积混凝土原材料选择及其配合比设计原则向国剑(中国水利水电第七工程局有限公司科研设计院，四川成都611730)摘要：裂缝问题是大体积混凝土不得不面对的问题。大体积混凝土的开裂主要由混凝土温度升高引起，因此，降低混凝土温升幅度、控制混凝土的温度变化速度成为抑制大体积混凝土裂缝的主要措施。从大体积混凝土的原材料选择和配合比设计两个结点出发，初步论述了大体积混凝土的原材料选择要点及其配合比设计的基本原则。关键词：大体积混凝土；原材料；混

2、凝土配合比；设计原则中图分类号：TV42；TV222文献标识码：B文章编号：1001-218412010)06-0064-021概述美国混凝土协会(AmericanConcreteInstitu—re)ACI207认为，大体积混凝土是“现场浇筑的混凝土，尺寸大到需要采取措施降低水化热和水化热引起的体积变化以最大限度地减少混凝土的开裂”。美国混凝土协会还认为，对于结构最小尺寸大于0．6m的混凝土，即应考虑水化热引起的混凝土体积变化与开裂问题。混凝土大坝是最典型的大体积混凝土。大体积混凝土一般具有一些共同的特征，如结构厚实、混凝土方量大，故需采取有效措施减少温度

3、变形引起的混凝土开裂。对于大体积混凝土而言，需要着力解决的问题常常不是力学结构强度，而是如何有效控制混凝土温度变形裂缝、提高混凝土的抗渗抗裂性能，从而达到提高混凝土结构物和建造物使用年限的目的。因此，对大体积混凝土进行温度控制是大体积混凝土最突出的特点。混凝土是热的不良导体。在大体积混凝土的内部，由于水泥的水化热不容易散失而蓄热于其内部，从而使其内部混凝土的温升较大；而在大体积混凝土的外部，由于其所产生的热量容易散失，从而使外部混凝土的温升较小，因此而在大体积混凝土的内部和外部就形成了一定的温度梯度，外部混凝土受到内部混凝土的约束而产生拉应力，当其超过混凝土

4、的抗拉强度时，混凝土即会产生裂缝。因此，为了抑制大体积混凝土因“温差——温度应力”而产生的裂缝，必须改善混凝土的组收稿B期：2010．10．11圈龇．Il加刀WaterPower成，妥善选择混凝土的原材料，精心设计大体积混凝土配合比，并配合采用其他温控手段和措施，多管齐下，以期最大可能地达到预期之目的。2对原材料的选择2．1水泥水泥水化热是大体积混凝土的主要温度因素，因此，在选择水泥时，应首先考虑选择水化热低、凝结时间长的水泥，比如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥等。对于高强度等级的大体积混凝土，则应优先

5、考虑采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，并采取缓凝型外加剂等措施以延缓水泥水化热的释放。2．2外加剂根据《混凝土外加剂的分类、命名和定义》GB8075的规定，混凝土外加剂是指在混凝土制备过程中掺入、用以改善混凝土性能的物质，掺量一般不大于水泥重量的5％(特殊情况除外)。大体积混凝土中常用的外加剂品种有普通减水剂、高效减水剂、缓凝剂、缓凝减水剂以及同时具有减水、缓凝、引气等多种综合功能的复合型外加剂，其中多以缓凝型减水剂为主。在大体积混凝土中使用缓凝型减水剂，其主要目的在于延缓水泥水化热的释放速度，推迟热峰出现的时间，降低水化热量的最高峰值并减少总的发热量，从而减

6、少混凝土因温度而引起的裂缝。此外，由于延缓了混凝土的凝结时间，缓凝型减水剂的使用还有利于在浇筑和捣实大体积混凝土时不致形成施工冷缝，从而有利于延长振动时万方数据向国剑：大体积混凝土原材料选择及其配合比设计原则2010年第6期间或扩大振动范围。2．3砂石骨料在大体积混凝土中，砂石骨料的体积大约占混凝土总体积的3／4左右。由于砂石骨料在混凝土中占有相当大的比例，因此，砂石骨料无论是对混凝土的生产成本，还是混凝土的技术性能均产生非常重要的影响。对砂石骨料的基本要求：质地坚硬，洁净、不含有害杂质，颗粒级配良好，具有足够的机械强度，能配制出符合设计要求的混凝土拌和物，

7、在建筑物和构造物的整个设计年限内，其性能能在使用环境中基本保持稳定而不致对混凝土性能产生有害的影响，其具体技术性能指标应符合相关规程规范的规定。对于大体积混凝土而言，应优先考虑使用破碎骨料，且宜使用级配良好的粗砂或中砂；使用级配良好、连续级配的粗骨料并尽可能使用较大粒径的粗骨料，但粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1／4，也不得大于钢筋最小净距的3／4；当使用多种粒级的骨料时，应通过不同粒级之间的掺配试验确定合理的掺配比例。2．4掺合料在大体积混凝土中，常使用粉煤灰等活性掺合料。由于粉煤灰具有“形态效应”和“微集料效应”，在掺加了性能良好的粉煤灰后，

8、可以显著改善混凝土的和易性，增加混凝土的粘聚性，减少