隨著建筑施工技術(shù)飛速發(fā)展，現(xiàn)代建筑中經(jīng)常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等，其主要特點(diǎn)是體積大，表面小，水泥水化熱釋放較集中，內(nèi)部溫升較快。當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差較大時(shí)，會產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用，所以必須從根本上加以分析，來保證施工的質(zhì)量。????????????????????
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大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度的不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫3種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害性較嚴(yán)重。而深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)斷面，也有一定危害性。表面裂縫一般危害性較小，但也影響外觀質(zhì)量。出現(xiàn)裂縫并不是絕對地影響結(jié)構(gòu)安全，它有一個(gè)最大允許值。處于室內(nèi)正常環(huán)境的一般構(gòu)件最大裂縫寬度≤0.3毫米；處于露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境的構(gòu)件最大裂縫寬度≤0.2毫米。對于地下或半地下結(jié)構(gòu)，混凝土的裂縫主要影響其防水性能。一般當(dāng)裂縫寬度在0.1～0.2毫米時(shí)，雖然早期有輕微滲水，但經(jīng)過一段時(shí)間后，裂縫可以自愈。如超過0.2～0.3毫米，則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中應(yīng)盡量避免超過0.3毫米貫穿全斷面的裂縫。如出現(xiàn)這種裂縫，將大大影響結(jié)構(gòu)的使用，必須進(jìn)行化學(xué)灌漿加固處理。????????????
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大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，一方面是混凝土內(nèi)部因素：由內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的；另一方面是混凝土的外部因素：結(jié)構(gòu)的外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束，阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強(qiáng)度較大，但抗拉能力卻很小，所以溫度應(yīng)力一旦超過混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會出現(xiàn)裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內(nèi)，一般不會影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，但卻對結(jié)構(gòu)的耐久性有所影響，因此必須予以重視和加以控制。而產(chǎn)生裂縫的主要原因有水泥水化熱、外界氣溫變化和混凝土的收縮等造成。?
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如何控制這幾方面對結(jié)構(gòu)耐久性的影響呢？??
一、大體積混凝土的配合比設(shè)計(jì)??
1.水泥的選用：應(yīng)盡量選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長的水泥，優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。?
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2.粗細(xì)骨料：粗骨料宜采用連續(xù)級配，細(xì)骨料宜采用中砂。大體積混凝土在保證混凝土強(qiáng)度及坍落度要求的前提下，應(yīng)提高摻合料及骨料的含量，以降低單方混凝土的水泥用量。?
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3.減水劑：為滿足和易性和減緩水泥早期水化熱發(fā)熱量的要求，宜在混凝土中摻入適量的緩凝型減水劑。除加入減水劑外，有些混凝土還要根據(jù)需要加入其他外加劑，如引氣劑、膨脹劑、泵送劑等。?
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4.除以上3點(diǎn)外，還要適當(dāng)降低原材料的溫度。??
二、大體積混凝土的澆筑與振搗??
澆筑方案，除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實(shí)完畢外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、預(yù)埋管道和地腳螺栓的留設(shè)、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響，常采用的方法有以下幾種：?
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1.全面分層。即在第一層全面澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時(shí)應(yīng)使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。這種方案適用于結(jié)構(gòu)平面尺寸不太大，施工時(shí)從短邊開始，沿長邊推進(jìn)比較合適。必要時(shí)可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行澆筑。?
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2.分段分層。混凝土澆筑時(shí)，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數(shù)較多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆筑。這種方案適用于單位時(shí)間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少，結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長度較大的工程。?
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3.斜面分層。要求斜面坡度不大于1/3，適用于結(jié)構(gòu)長度大大超過厚度3倍的情況。混凝土從澆筑層下端開始，逐漸上移。混凝土的振搗也要適應(yīng)斜面分層澆筑工藝，一般在每個(gè)斜面層的上、下各布置一道振動器。上面的一道布置在混凝土卸料處，保證上部混凝土的搗實(shí)。下面一道振動器布置在近坡腳處，確保下部混凝土密實(shí)。隨著混凝土澆筑的向前推進(jìn)，震動器也相應(yīng)跟上。?
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三、混凝土的溫控措施??
1.水化熱溫升控制措施??
混凝土升溫時(shí)間較短，根據(jù)工程實(shí)踐，一般在澆筑后的二至三天內(nèi)，混凝土彈性模量低、基本處于塑性與彈塑性狀態(tài)，約束應(yīng)力很低。當(dāng)水化熱溫升至峰值后，水化熱能耗盡，繼續(xù)散熱引起溫度下降，隨著時(shí)間逐漸衰減，延續(xù)10余天至30余天。作為工程預(yù)控指標(biāo)，可采取保溫與降溫措施的有：1)采用冰水配制混凝土，或混凝土廠址配置有深水井，采用冰涼的井水配置；2)粗細(xì)骨料均搭設(shè)遮陽棚，避免日光曝曬；3)選用低水化熱的P.O.普硅水泥，并利用摻合料減少水泥單方用量。?
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2.混凝土拆模時(shí)，混凝土的溫差不超過20℃。其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。??
3.采用內(nèi)部降溫法降低混凝土內(nèi)外溫差。內(nèi)部降溫法是在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管，通入冷卻水，降低混凝土內(nèi)部最高溫度。冷卻在混凝土剛澆筑完時(shí)就開始進(jìn)行，還有常見的投毛石法，均可有效控制因混凝土內(nèi)外溫差而引起的混凝土開裂。?
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4.保溫法是在結(jié)構(gòu)外露的混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料(如草袋、鋸木、濕砂等)，在緩慢的散熱過程中，使混凝土獲得必要的強(qiáng)度，以控制混凝土的內(nèi)外溫差小于20℃。?
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大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)與措施直接關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能，如何采取更好的方法來降低混凝土的水化熱，摻和料的用量該如何控制，混凝土原材料的溫度是否可以再降低？這些都有待于在施工實(shí)踐中進(jìn)一步積累經(jīng)驗(yàn)，采取有效措施，使大體積混凝土澆筑中出現(xiàn)的開裂問題能得到更好的解決。
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大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度的不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫3種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害性較嚴(yán)重。而深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)斷面，也有一定危害性。表面裂縫一般危害性較小，但也影響外觀質(zhì)量。出現(xiàn)裂縫并不是絕對地影響結(jié)構(gòu)安全，它有一個(gè)最大允許值。處于室內(nèi)正常環(huán)境的一般構(gòu)件最大裂縫寬度≤0.3毫米；處于露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境的構(gòu)件最大裂縫寬度≤0.2毫米。對于地下或半地下結(jié)構(gòu)，混凝土的裂縫主要影響其防水性能。一般當(dāng)裂縫寬度在0.1～0.2毫米時(shí)，雖然早期有輕微滲水，但經(jīng)過一段時(shí)間后，裂縫可以自愈。如超過0.2～0.3毫米，則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中應(yīng)盡量避免超過0.3毫米貫穿全斷面的裂縫。如出現(xiàn)這種裂縫，將大大影響結(jié)構(gòu)的使用，必須進(jìn)行化學(xué)灌漿加固處理。????????????
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大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，一方面是混凝土內(nèi)部因素：由內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的；另一方面是混凝土的外部因素：結(jié)構(gòu)的外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束，阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強(qiáng)度較大，但抗拉能力卻很小，所以溫度應(yīng)力一旦超過混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會出現(xiàn)裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內(nèi)，一般不會影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，但卻對結(jié)構(gòu)的耐久性有所影響，因此必須予以重視和加以控制。而產(chǎn)生裂縫的主要原因有水泥水化熱、外界氣溫變化和混凝土的收縮等造成。?
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如何控制這幾方面對結(jié)構(gòu)耐久性的影響呢？??
一、大體積混凝土的配合比設(shè)計(jì)??
1.水泥的選用：應(yīng)盡量選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長的水泥，優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。?
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2.粗細(xì)骨料：粗骨料宜采用連續(xù)級配，細(xì)骨料宜采用中砂。大體積混凝土在保證混凝土強(qiáng)度及坍落度要求的前提下，應(yīng)提高摻合料及骨料的含量，以降低單方混凝土的水泥用量。?
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3.減水劑：為滿足和易性和減緩水泥早期水化熱發(fā)熱量的要求，宜在混凝土中摻入適量的緩凝型減水劑。除加入減水劑外，有些混凝土還要根據(jù)需要加入其他外加劑，如引氣劑、膨脹劑、泵送劑等。?
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4.除以上3點(diǎn)外，還要適當(dāng)降低原材料的溫度。??
二、大體積混凝土的澆筑與振搗??
澆筑方案，除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實(shí)完畢外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、預(yù)埋管道和地腳螺栓的留設(shè)、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響，常采用的方法有以下幾種：?
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1.全面分層。即在第一層全面澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時(shí)應(yīng)使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。這種方案適用于結(jié)構(gòu)平面尺寸不太大，施工時(shí)從短邊開始，沿長邊推進(jìn)比較合適。必要時(shí)可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行澆筑。?
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2.分段分層。混凝土澆筑時(shí)，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數(shù)較多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆筑。這種方案適用于單位時(shí)間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少，結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長度較大的工程。?
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3.斜面分層。要求斜面坡度不大于1/3，適用于結(jié)構(gòu)長度大大超過厚度3倍的情況。混凝土從澆筑層下端開始，逐漸上移。混凝土的振搗也要適應(yīng)斜面分層澆筑工藝，一般在每個(gè)斜面層的上、下各布置一道振動器。上面的一道布置在混凝土卸料處，保證上部混凝土的搗實(shí)。下面一道振動器布置在近坡腳處，確保下部混凝土密實(shí)。隨著混凝土澆筑的向前推進(jìn)，震動器也相應(yīng)跟上。?
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三、混凝土的溫控措施??
1.水化熱溫升控制措施??
混凝土升溫時(shí)間較短，根據(jù)工程實(shí)踐，一般在澆筑后的二至三天內(nèi)，混凝土彈性模量低、基本處于塑性與彈塑性狀態(tài)，約束應(yīng)力很低。當(dāng)水化熱溫升至峰值后，水化熱能耗盡，繼續(xù)散熱引起溫度下降，隨著時(shí)間逐漸衰減，延續(xù)10余天至30余天。作為工程預(yù)控指標(biāo)，可采取保溫與降溫措施的有：1)采用冰水配制混凝土，或混凝土廠址配置有深水井，采用冰涼的井水配置；2)粗細(xì)骨料均搭設(shè)遮陽棚，避免日光曝曬；3)選用低水化熱的P.O.普硅水泥，并利用摻合料減少水泥單方用量。?
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2.混凝土拆模時(shí)，混凝土的溫差不超過20℃。其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。??
3.采用內(nèi)部降溫法降低混凝土內(nèi)外溫差。內(nèi)部降溫法是在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管，通入冷卻水，降低混凝土內(nèi)部最高溫度。冷卻在混凝土剛澆筑完時(shí)就開始進(jìn)行，還有常見的投毛石法，均可有效控制因混凝土內(nèi)外溫差而引起的混凝土開裂。?
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4.保溫法是在結(jié)構(gòu)外露的混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料(如草袋、鋸木、濕砂等)，在緩慢的散熱過程中，使混凝土獲得必要的強(qiáng)度，以控制混凝土的內(nèi)外溫差小于20℃。?
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大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)與措施直接關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能，如何采取更好的方法來降低混凝土的水化熱，摻和料的用量該如何控制，混凝土原材料的溫度是否可以再降低？這些都有待于在施工實(shí)踐中進(jìn)一步積累經(jīng)驗(yàn)，采取有效措施，使大體積混凝土澆筑中出現(xiàn)的開裂問題能得到更好的解決。