高强度大体积混凝土材料特性研究

（商丘工学院 476000）

高强度大体积混凝土材料特性研究

陈培培 张 旺

（商丘工学院 476000）

大体积混凝土在施工应用领域比较广泛，对大体积混凝土的优化配合比和抗裂施工技术方面进行研究。主要探讨大体积混凝土开裂特性的成因，以及针对问题进行系统的了解设计、原材料、施工工序和后期养护方面提出有效的抗裂措施方案。

大体积混凝土；裂缝

1 引言

随着城市经济飞速的发展，越来越多的伟大建筑出现在人们的生活中，这种成就不得不说是人类创造建筑奇迹的过程。随着高大建筑的发展，混凝土结构物的大型化对混凝土的性能也提高了要求。大体积混凝土的配合比设计、浇筑、养护和温度控制等技术是其关键因素。为了保证大体积混凝土的施工质量，根据工程现场状况，采用一些能够方便实用的理论体系手段。随着广泛应用大体积混凝土，在大体积混凝土施工方面总结出一套简单、准确、高效的理论体系，成为急需处理施工技术中的现实课题。通过过往的工程实践经验可知混凝土质量的好坏直接关系到整个工程质量，而且其成本造价也是相当可观的。如何进行技术设计、施工组织和成本控制，是整个现场施工设计中必须重点研讨的话题。

近年来，大体积混凝土在工程中得到了广泛的应用，大体积混凝土的开裂已成为混凝土工程的重点。经工程界的专人研究可知混凝土的1/3应力由干缩和湿胀引起的，其中2/3的应力由温度变化引起的。由此可见，温度应力是当今大体型建筑物发生开裂的一个非常重要的因素之一。为了保证大型建筑结构的安全、稳定和综合性能，有必要控制水泥在施工阶段的水化热，降低大体积混凝土早期温度裂缝的潜在风险。

混凝土裂缝日益受到工程界的关注。在较为复杂的现场施工中，如何保证混凝土结构安全与避免产生裂缝及发展成为当今社会的关键。所以，既要保证顺利、有效的施工设计，又要保证结构的安全，对大体积混凝土的防裂相关技术研究具有非常重要的意义。

2 混凝土的优缺点

与以往混凝土相比，特别是高强混凝土抗压强度高，抗压强度比普通混凝土高出4-6倍，一般强度大于C60。减少混凝土结构的截面积不仅给人一种舒适的感觉，而且增加了实际使用面积和经济效益的提高。高强混凝土变形小、刚度大，有利于提高混凝土的变形性能。除此之外，高强混凝土更加致密大大增加了抗冻性、抗渗性、耐腐蚀能力和抗冲击能力。

在施工中，工程条件复杂，整体浇筑结构稳定高，一般采用整体浇筑技术，不可以出现有害的施工工缝。大体积混凝土自重大、养护时间长、导热系数差和不耐高温极易产生混凝土裂缝，构造产生裂痕，首先混凝土外观品质遭到影响，其次工程构造的安全也遭到危害。对于大体积混凝土的重要部件，开始时发生外表裂痕，假设不及时对其采取正当措施进行修补，后期混凝土结构受到各种外界因素的影响，将能够引起结构的耐久性降低和渗透等状况，且表面裂缝将可能加深裂缝宽度和深度，不利于整个工程结构的稳定，甚至将可能给人们的生命财产安全带来潜在风险。

3 混凝土遇到的问题

混凝土是由水、水泥、砂和石子按一定配合比组成的人造石材，主要用来承受荷载抗压作用。混凝土具有较高的抗压强度和较低的抗拉强度，大概抗拉强度是抗压强度的1/10。但在实际工程施工中，许多混凝土构造既承受压应力，又承受不同程度的拉应力的环境下，特别是大体积混凝土极易发生裂缝问题。

随着大体积混凝土施工技术的成熟，人们对高质量的施工技术也成为社会进步的必要需求。随着建筑领域的不断扩大，大体积混凝土逐歩应用于大体型混凝土结构中。但是，因为混凝土内部的蓄热量较大，加强温度应力，使得混凝土裂痕成为设计和施工中急需处理的重大问题。

3.1裂缝产生的原因及分析

在工程施工过程中，大体积混凝土产生的温度裂缝是由混凝土内部矛盾产生的结果。一种是混凝土结构承受内外温差的应力应变，另一种是混凝土结构外部约束和混凝土内部约束，以阻止混凝土的变形。如果混凝土的温度应力超过其最大抗拉应力时，混凝土会损坏，造成混凝土裂缝。因此，尽量控制混凝土不产生裂缝，就要控制其最大拉应力不超过当时抗拉强度的极限。根据以往大量大体积混凝土裂缝的情况，可以看出裂缝产生的主要因素有以下几种：

1.温度裂缝，设置和浇筑大体积混凝土凝结硬化过程中，由于水泥水化作用而在其内部产生大量的热量，生成了许多混凝土内部温度上升的混凝土储蓄热量、导热系数低，自身结构较厚，过于集中在混凝土内部的热量不易散发，使混凝土内部温度增加，而混凝土表面层与空气接触，表面温度容易散发，表面温度较低，由此形成混凝土内部与表面产生过大的温差，进而形成较高的温度梯度，这将造成温度应力和温度变形。混凝土的浇筑温度受环境温度的高与低的影响，浇筑温度过高将会给后期混凝土内部温度过高带来麻烦，进一步增加内部和表面温度差，混凝土内外温差增大，产生较大的温度应力，极不利于混凝土结构的防裂。

2.收缩裂缝，事实证明，混凝土浇筑完毕后，只有20%的水分被用于凝结硬化混凝土，而要蒸发掉80%的水分。混凝土在凝结硬化和散热的过程中水分蒸发必然要引起混凝土体积发生收缩效应，特别是大体积混凝土产生这种收缩现象更加明显。

3.约束裂缝，在大体积混凝土浇筑的过程中，混凝土内部产生大量的水化热对其自身的温度影响很大，因此发生混凝土的变形可能将会受到外部结构或模板约束的影响，相应的产生约束应力。

4..混凝土材料裂缝的原因，造成混凝土裂缝的主要原因是受到自身的收缩约束力而形成的拉应力大于当时极限抗拉强度。材料的选择控制混凝土自身的收缩，混凝土的材料有水和水泥、砂和石子、外加剂和掺合料配合等。混凝土的收缩量和强度大小是由不同种类的水泥和水泥的用量不同而引起的。

5.安定性裂缝，混凝土安定性裂缝是以龟裂的形式发生裂痕，主要原因是水泥安定性不合格造成的。

3.2混凝土产生裂缝的控制方法

3.2.1 配合比优化

结合大体积混凝土原材料的用量和质量的抗裂分析得到相应的参数指标，通过选用最佳的配合比、最佳的组合设计以抗裂为核心的目标。要具有足够的强度、抗裂能力的综合指标。

3.2.2 施工方法

混凝土裂缝是相对的，由温差引起裂缝产生是不可以避免的，但可以采用正确的方法来避免有害裂缝的发生。例如采用掺加粉煤灰、减水剂等合适的方法，可以降低混凝土凝结硬化阶段，其内部和表面的温差。到了后期，形变则主要是由于混凝土内部水分蒸发引起的干缩形变。所以，在混凝土的前后期都有可能出现收缩造成的裂缝，在后期维护中要格外注意。因此，在工程施工中采用合适的技术措施可以有效的防止有害裂缝的出现。

1.降低水泥水化热。通过采用中低水化热的矿渣硅酸盐水泥品种配制混凝土，精确计算混凝土的配合比，同时采用“三掺”施工技术，减少浇筑混凝土的水泥使用量和单位用水量。如果现场施工技术条件可以的话，在混凝土中掺加适量的大石块，可以减少混凝土的使用量，能够节省水泥用量以及降低水泥水化热。

2.降低混凝土入模温度。选择适宜的气温浇筑大体积混凝土，用麻布遮蔽骨料且对骨料洒水降温，在运输和浇筑过程中对其遮阳防止辐射，达到降低混凝土拌和物的入模温度的目的。

3.加强施工中的温度控制。

4.改善约束条件。。将滑动层设置在大体积混凝土基础与垫层之间，比如施工时采用刷热沥青作为滑动层，消除嵌固作用，最终释放约束应力。

5.提高混凝土的抗拉强度。控制骨料含泥量；采用二次投料法、二次振捣法、混凝土浇筑后排除表面积水和最上层泥浆等方法的施工工艺；加强混凝土早期养护，龄期的抗拉强度和弹性模量；必要时可以在内部设置温度配筋，有利于应力分布，防止裂缝的产生。

6.添加外加剂。在工程施工过程中，通过加入减水剂减少水泥用量，达到节省成本或者工程需要的目的。如果需要减少水泥水化热，可以掺入一定量的粉煤灰，添加少量的缓凝剂可以延缓混凝土的凝结时间，膨胀剂能够减少混凝土体积的收缩。特别是体型较大的混凝土，需要严格的控制外加剂的使用量。先检验产品实验数据，然后确定外加剂的使用量。

7. 后期养护。通常采用蓄水法技术对混凝土温度进行控制，避免混凝土表面发生龟裂现象，有效的提高了混凝土的强度和密实度，根据控制混凝土温度经过精确的计算确定蓄水深度。对混凝土的养护要24小时持续不间断，且不能出现长时间无人把守。

4 结论

随着建筑行业的不断发展，在未来的建筑业发展过程中的高大建筑日益增多的情况下，大体积混凝土结构具有结构构件跨度和截面大型的趋势。因此，该课题具有较广的价值，具有良好的经济社会效益，为了促进高强度大体积混凝土材料特性研究的发展，还需要蒸蒸日上，更加勤奋的研究。

[1]韩素芳,耿维恕.钢筋混凝土结构裂缝控制指南[J].化学工业出版社，2015.

[2]曲德仁.混凝土质量控制[M].中国工业出版社，2013.

[3]黄文明.高强度混凝土的施工工艺分析[J].安徽建筑工业学院学报,2005.

[4]过镇海,时旭东.钢筋混凝土原理和分析[M].清华大学出版社，2009.

[5]王朋.大体积混凝土施工温度控制计算[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2008.

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