大体积混凝土全过程裂缝控制技术

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1、广东建材2013年第6期施工技术大体积混凝土全过程裂缝控制技术王继光1汪冬冬z卓杨z(1中建八局第一建设有限公司；2中交上海三航科学研究院有限公司)摘要：本研究结合多个实体工程的实践经验总结大体积混凝土裂缝控制方法。综合考虑原材料优选、配合比优化、绝热温升试验、温度应力数模仿真分析以及温控和施工措施等，从材料、结构和施工等多角度出发，全过程控制大体积混凝土温度裂缝。关键词：大体积混凝土；粉煤灰；绝热温升：温度应力；裂缝控制1引言大体积混凝土最主要的问题是水泥水化放热在内部积聚引起温度梯度导致温度裂缝[“。朱伯芳等[2]~[41对水工混凝土结构的温度应力和裂缝控制进行深入研究，张子明等[5]对混

2、凝土绝热温升规律进行较为深入研究。一些学者和工程技术人员㈣～嘲采用复合使用矿粉和粉煤灰改善混凝土性能，相关技术在大体积混凝土工程中得到应用；也有工程技术人员[93从施工出发探讨大体积混凝土施工技术。大体混凝土裂缝成因非常复杂，影响因素很多，涉及材料、结构和施工等诸多环节。已有研究大多是针对某一具体因素，温度裂缝影响大体积混凝土结构安全和使用，造成巨大经济损失。本研究结合典型大体积混凝土工程实践，从材料、结构、温控和施工等环节综合考虑大体积混凝土裂缝控制问题，总结大体积混凝土裂缝控制方法。2原材料和混凝土配合比混凝土中胶凝材料水化放热是温度裂缝的根源。绝热温升是衡量混凝土本身放热能力的依据，是大

3、体积混凝土一个重要技术指标之一。因此，原料选择和配合比设计应从降低绝热温升的角度出发，使用矿物掺合料降低胶凝材料水化放热，采用高效减水剂降低用水量和水胶比，通过选用级配良好的骨料并控制合理的砂率改善拌合物工作性。总之，原料选择和配合比优化应综合考虑混凝土拌合物工作性、硬化混凝土力学性能、硬化混凝土耐久性、混凝土绝热温升四方面性能指标。2．1原材料的选择(1)水泥。大体积混凝土宜采用低热水泥或普通硅酸盐水泥，使用硅酸盐水泥应同时掺矿物掺合料，大体积混凝土使用的水泥细度不宜过细，应通过水化热试验优选水泥。(2)矿物掺合料。粉煤灰、矿粉和石灰石粉等矿物掺合料均可在大体积混凝土中使用。大体积混凝土宜优

4、先选用I级、II级粉煤灰作为矿物掺合料，矿粉的比表面积不宜超过450m2／s。不应单独掺加硅粉，但硅粉可与其他掺合料复合使用。(3)粗骨料。大体积混凝土工程尽可能选用粒径较大、级配良好的碎石，一般采用5～25ntm或5～31．5mm连续级配碎石，条件允许优先采用双级配碎石组配。(4)细骨料。大体积混凝土中的细骨料，以采用优质中、粗砂为宜。大体积混凝土施工中，砂的含泥量不得大于2．0％。(5)外加剂。为降低用水量、水胶比和水泥用量，应尽可能选用减水率大于25％的聚羧酸高效减水剂。夏季高温条件施工可选用缓凝型外加剂，以利于延缓胶凝材料水化放热。2．2配合比设计与优化总结大体积混凝土配合比设计和优化

5、的原则如下：(1)低用水量、低水胶比和低胶凝材料用量。一般来说，用水量不宜大于165kg／m。，水胶比不宜大于0．42。(2)低水泥用量、大掺量矿物掺合料。采用P·I水泥、P·II水泥和P·0水泥时，矿物掺合料最大总掺量分别可达胶材总量的60％～70％、60％～65％$H50％～55％，在矿物掺合料掺量较大时，推荐复合使用粉煤灰和矿粉。(3)选择合理的砂率实现最大堆积密度，调整合理的砂率改善拌合物工作性。(4)高效减水剂与矿物掺合料复合使用。3温度应力数模仿真分析运用三维有限元分析软件(如Ansys)对大体积混凝土结构建模分析，根据绝热温升试验结果计算大体积混凝土温度场和应力场。数模分析综合考

6、虑边界条件、一67—施工技术广东建材2013年第6期冷却水降温、施工措施等工况条件。图l是大体积混凝土温度应力仿真分析流程，图2、图3分别是典型大体积混凝土结构的温度场和应力场计算结果。I皤墨圈U—圜Il团圆ll■团_Il黧1．亩l霉H=Il墨雹盈lI!翼!I图2大体积混凝土温度场计算结果●寻■訇少萤■萤■耋，翥大体积置形承台应力分布云圈大体职蜒形柱■应力分布云田丈体积疆疆土六舟承台分层浇注图3大体积混凝土典型应力场计算结果4大体积混凝土施工措施与温度监控4．1施工措施大体积混凝土常见的施工措施包括入模坍落度控制、浇注方法控制、分层分块施工、埋置冷却水管、施工振捣、二次抹面、合理控制拆模时间、

7、选择合理的保温养护措施、特殊气候条件下施工以及原料管理等。表1是几个典型大体积混凝土工程采取的裂缝控制措施，实践证明由于施工措施合理，裂缝控制取得较好效果。一68—4．2温度监控表1几个典型大体积混凝土工程的施工措施工程强度工程规模大体积混凝土施工过程裂缝控制措施名称等级①采用单掺粉煤灰混凝土；柬埔②使用缓凝型高效减水剂；③4．5m承台分两次浇筑，第一层浇筑寨湄长21．6m2．0m，第二层浇筑2．