对大体积混凝土的认识
大体积混凝土
大体积混凝土在现代建筑工程中，大体积混凝土的应用越来越广泛。
从大型桥梁的桥墩到高层建筑的基础，从大型水坝到大型设备的基础，大体积混凝土都扮演着至关重要的角色。
那么，究竟什么是大体积混凝土呢？简单来说，大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m 的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。
大体积混凝土的特点十分显著。
首先，由于其体积大，混凝土在浇筑后内部产生的水化热难以迅速散发出去，从而导致混凝土内部温度升高。
这种温度差会在混凝土内部产生较大的温度应力，如果处理不当，就容易产生裂缝，影响混凝土结构的耐久性和安全性。
其次，大体积混凝土的浇筑量通常很大，施工过程中需要连续作业，对施工组织和施工技术都提出了很高的要求。
此外，大体积混凝土一般需要使用大量的水泥，而水泥的水化反应会消耗大量的水，容易导致混凝土的干缩，进一步增加了裂缝产生的可能性。
为了保证大体积混凝土的质量，在施工前需要进行精心的设计和准备。
材料的选择至关重要。
水泥应优先选用水化热低的品种，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。
骨料要选用级配良好、粒径较大的石子和中粗砂，这样可以减少水泥用量，降低水化热。
同时，还需要添加适量的外加剂，如缓凝剂、减水剂等，以改善混凝土的性能。
在配合比设计方面，要根据工程的具体要求和原材料的性能，通过试验确定合理的配合比。
既要保证混凝土的强度和耐久性，又要尽量降低水泥用量，减少水化热。
水胶比一般不宜大于 055，坍落度应根据施工工艺和施工条件确定。
大体积混凝土的施工过程是一个复杂而关键的环节。
首先是浇筑，浇筑方法通常有分层浇筑、分段浇筑和斜面分层浇筑等。
分层浇筑是将混凝土分成若干层进行浇筑，每层的厚度不宜超过 500mm，相邻两层浇筑的时间间隔不宜超过混凝土的初凝时间。
分段浇筑是将混凝土分成若干段进行浇筑，每段的长度不宜超过 30m。
斜面分层浇筑则适用于结构长度超过厚度 3 倍的情况，从浇筑层下端开始，逐渐上移。
建筑必考点大体积混凝土
机械设备准备
根据施工方案，准备相应的混凝 土输送泵、振捣器等机械设备， 并检查其性能是否良好。
施工现场准备
清理施工现场，确保模板、钢筋 等符合设计要求，并设置好标高
控制线。
混凝土浇筑、振捣和养护操作要点
混凝土浇筑
按照施工方案确定的浇筑顺序和方法 进行浇筑，确保混凝土连续、均匀地 浇筑到模板内。
混凝土养护
案例二
某大型水利工程中大体积混凝土的应用，通过选用优质原材料和优化配合比，实现了混凝土的高性能化和低成本 化。
04
施工工艺流程及操作要点
施工前准备工作安排
编制施工方案
根据工程特点、施工条件等，编 制详细的施工方案，包括浇筑顺
序、浇筑方法、振捣方式等。
材料准备
按照设计要求，准备符合要求的 混凝土原材料，如水泥、骨料、 外加剂等，并确保其质量合格。
针对不同工程部位和浇筑条件， 选择合适的水泥品种和强度等 级。
骨料种类、规格及质量要求
粗骨料应选用级配良好、质地 坚硬、线胀系数小的碎石或卵 石。
细骨料应选用级配合理、质地 均匀坚固、吸水率低的中粗砂。
骨料质量应符合国家现行标准 《普通混凝土用砂、石质量及
检验方法标准》的规定。
针对不同强度等级的混凝土， 选择合适的骨料粒径和级配。
特点与优势分析
特点
大体积混凝土具有结构厚实、混凝土 量大、工程条件复杂、施工技术要求 高等特点。
优势
大体积混凝土具有良好的整体性、耐久 性和稳定性，能够承受较大的荷载和变 形，保证建筑物的安全和稳定。
常见问题及解决方案
常见问题
大体积混凝土在施工过程中容易出现裂缝、温度应力、变形等 问题。
解决方案
浇筑完成后，及时对混凝土进行养护， 保持适宜的温度和湿度条件，防止混 凝土出现干裂、收缩等问题。
大体积混凝土
掺入缓凝型减水剂，以节约水泥，改善混凝土和 易性与可泵性，延长凝结时间。采用微膨胀剂，可以 弥补超细高强水泥水化初期收缩大的缺点，全部或部 分补偿混凝土的收缩，降低大体积混凝土在硬化过程 中产生裂缝的可能性。
4．按绝对体积法计算各材料用量 5．适当掺入掺合料 掺入质量优良、需水量比小的掺合料，减少水泥 的绝对用量，可以降低成本和水化热，改善混凝土的 稠度，还能有效降低碱骨料反应发生的危险性。 粉煤灰掺量不宜超过胶材用量的40%，矿粉掺量 不宜超过50%；二者总量不宜超过胶材总量的50%。
④世界上工程量最大的水利工程 主体建筑物土石 方挖填量约1.34亿m3，混凝土浇筑量2794万m3， 钢筋制安46.30万吨，金结制安25.65万吨。
⑤世界上施工难度最大的水利工程 三峡工程2000 年混凝土浇筑量为548.17万m3，月浇筑量最高达 55万m3，创造了混凝土浇筑的世界记录。 ⑥施工期流量最大的水利工程 三峡工程截流流量 9010 m3/s，施工导流最大洪峰流量79000 m3/s。 ⑦世界上泄洪能力最大的泄洪闸 三峡工程泄洪闸最 大泄洪能力10.25万m3/s。 ⑧世界上级数最多、总水头最高的内河船闸 三峡工 程的双线五级、总水头113m的船闸。
二、大体积混凝土的裂缝成因
由于大体积混凝土的表面系数较小，大量的水化 热积聚在混凝土结构内部不易及时散发出来，造成混 凝土内部温度高于外部温度，形成温度差。如果温差 过大，混凝土内部产生热膨胀，表面受冷而收缩，在 混凝土表面产生拉应力。当表面拉应力超过混凝土的 抗拉强度时，混凝土表面将会产生裂缝。 但在混凝土硬化后期，水化热逐渐减小，散热加 快，当混凝土内部温度升高达到其峰值以后，开始逐 渐降温，而产生内部的收缩应力，此时内部混凝土受 到外部混凝土的约束，如内部收缩应力超过混凝土的 抗拉强度时，将在混凝土内部产生裂缝。
大体积混凝土
• 三、大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施
（一）降低浇注温度及硬化过程中的混凝土温度
1．混凝土原材料的预冷却 混凝土原材料的预冷却，不仅可以降低混凝土的浇注温度， 而且还可削减混凝土内部的最高温度，并减少最高温度与稳定 温度之间的差值，从而把混凝土内的温度变化控制在允许范围 之内，以防止裂缝的产生。 （1）冷却搅和水或掺冰屑 在暑期施工中，一般采用冷却拌和水或掺冰屑的办法，达 到降低混凝土拌和温度的目的。 在拌和水中加冰，必须使冰在拌和过程中完全融化，否则， 待混凝土浇筑后冰屑融化，在混凝土中形成空洞，影响混凝土 的质量。 （2）预冷骨料 当混凝土体积特大或气温很高时，单靠冷却拌和水法往往 满足不了要求，故还需与预冷骨料配合使用，预冷骨料通常有 湿法、干法与真空气法三种。
•
2．合理安排施工程序，控制混凝土浇注面在 浇筑过程中均匀上升，避免混凝土拌合物堆积高 差过大。在结构完成后及时间回填土，避免其侧 面长期暴露。 3．加强测温和温度监测与管理，实行信息 化控制，随时控制混凝土内的温度变化，混凝土 的中心温度与表面温度之间的差值（Tmax – Tb），基底面温差以及混凝土表面温度与室外空 气中最低温度之间的差值（Tb – Tq），均应小于 20°C；经过计算确认结构物混凝土具有足够的 抗裂能力时，允许不大于25～30°C。及时调整 保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和温度不 至过大，以有效控制有害裂缝的出现。 4．规定合理的拆模时间，拆模时间应考虑气 温环境等情况，必须有利于温度控制，即拆模后 混凝土的温差不能太大，拆模后及时回填土。
• 2．低水泥水化热
Hale Waihona Puke （1）水泥的选用 应优先采用水化热低的矿渣水泥配制大体积混凝土， 当混凝土的强度等级为C15时，可采用325号矿渣硅酸盐 水泥，当混凝土强度等级为C20或C20以上时，宜采用 425号的矿渣硅酸盐水泥；也可用525号水泥，但注意用 量。 对大体积混凝土所用的水泥，应进行水化热测定，水 泥水化热的测定按现行国家标准《水泥水化热试验方法 （直接法）》进行，配制混凝土所用水泥7天的水化热宜 不大于250kj/kg。 （2）混凝土强度选用 避免用高强混凝，尽可能选用中低强度混凝土，基础 混凝土的强度等级宜在C25～C35的范围选用，利用后期 强度R60。 （3）大体积混凝土配合比的选择 在满足设计要求及施工工艺要求的前提下，应尽量减 少水泥用量，以降低混凝土的绝热温升。
大体积混凝土的基本概念
大体积混凝土的基本概念一、前言大体积混凝土（High-Performance Concrete，简称HPC）是指具有较高强度、较低渗透性、较好耐久性和较高的工作性能的混凝土。
其发展起源于20世纪80年代，是混凝土技术发展的重要里程碑之一。
本文将从定义、特点、材料组成、制备工艺等多个方面详细介绍大体积混凝土的基本概念。
二、定义大体积混凝土是指在保证混凝土流动性和加工性能的前提下，采用优质水泥和掺合料，控制水灰比和砂率等参数，使得混凝土具有更高强度、更好耐久性和更低渗透性的一种特殊混凝土。
三、特点1. 高强度：大体积混凝土具有极高抗压强度和抗拉强度，在工程中可以承担更大荷载。
2. 优异耐久性：由于其材料组成及制备工艺等因素，大体积混凝土具有较好的化学稳定性和抗气候变化能力，在使用寿命方面具有更好的表现。
3. 低渗透性：大体积混凝土具有较低的渗透性，能够有效防止水分、气体和化学物质等对混凝土的侵蚀。
4. 良好加工性能：大体积混凝土在制备过程中，可以通过控制材料组成和加工工艺等因素，保证其流动性和加工性能，从而满足不同施工需求。
四、材料组成1. 水泥：选用优质水泥是制备大体积混凝土的关键之一。
常用的水泥包括普通硅酸盐水泥、粉煤灰掺合水泥、矿渣粉掺合水泥等。
2. 砂：砂是大体积混凝土中重要的骨料之一，其物理性质对混凝土强度和耐久性等方面有着重要影响。
常用的砂包括天然河沙、人造机制沙等。
3. 石子：石子是大体积混凝土中另一个重要骨料，其大小和形状对混凝土强度和耐久性等方面有着重要影响。
常用的石子包括天然石子、人造机制石子等。
4. 掺合料：掺合料是指在混凝土中加入的非水泥性材料，可改善混凝土的性能。
常用的掺合料包括粉煤灰、矿渣粉、硅灰等。
5. 水：水是混凝土中必不可少的成分之一，其用量和质量对混凝土强度和耐久性等方面有着重要影响。
五、制备工艺1. 控制水灰比：保证水泥充分反应，同时控制混凝土流动性和加工性能。
有关大体积混凝土
1、什么叫大体积混凝土？我国有的规范认为，当基础边长大于20m，厚度大于1m，体积大于400m3时称大体积混凝土。
一般认为当基础尺寸大到必须采取措施，妥善处理所发生的温差，合理解决变形变化所引起的应力，力图控制裂缝开展到最小程度，这种混凝土才称得上大体积混凝土。
因为我国没有界定大体积混凝土的标准和规范,只能参考其它资料,日本建筑学会标准(JASS5)规定：“结构断面最小厚度在80cm以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土”。
美国混凝土学会(ACI)规定：“任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂”。
注意:结构断面最小厚度是指内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土所有构件,例如筏板,梁,柱等构件.2、有关大体积混凝土施工:依据大体积混凝土绝热公式,大体积混凝土与水泥用量和粉煤灰的掺入量有直接关系,大体积混凝土越厚,浇注量越大水泥掺入量就越大,标号高.水泥掺入量越多,标号大,水化热就大,大体积混凝土浇筑完毕3-6小时混凝土内部受水化热等因素影响,受热膨胀产生压应力,而随浇筑时间,浇注外界气候,浇筑时外界温度,大体积混凝土游离水蒸发,等等外界条件.使大体积混凝土外部散热过快,大体积混凝土表面收缩产生拉应力,当大体积混凝土内部压应力大于外部拉应力时,大体积混凝土内会出现裂缝,按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。
为避免大体积混凝产生裂缝我国标准规定了混凝土浇筑温度温差不得大于25°基于以上理解,应注意:设计要选择大体积混凝外加剂的类型,要合理的选择后浇带,变形缝的位置,抗渗混凝土的等级,厚度大于2M的大体积混凝内设置水平钢筋,其它要求等.与参建各方在大体积混凝浇筑前做好充分的沟通,必要时要做设计交底.1.选择大体积混凝的配合比,外加剂的剂种和掺入量,多做几组试配.2.注意测温,尤其是在浇筑完毕的头3天内,随时掌握大体积混凝内外部温差,浇筑前编制大体积混凝测温方案3.注意浇筑方向,顺序,和分层浇筑,注意大体积混凝施工缝的留置,尤其是变形缝处一定要施工仔细,因为大体积混凝一般都是抗渗混凝土,还要牵扯地下防水问题.4.选择适宜的混凝土外加剂是大体积混凝质量保证的关键.5.选择大体积混凝浇筑的季节,气候,外界温度,运输.交通路线等6.注意大体积混凝浇筑完毕的后期养护,事前要有专项养护方案,大体积混凝养护也是大体积混凝质量保证的关键.7.注意大体积混凝的试块留置,资料,安全方面的问题.8.编制大体积混凝各项预防,紧急预案.高炉热风炉基础工程大体积混凝土浇筑施工方案大纲一、大体积混凝土配合比及材料二、混凝土浇灌速度理论计算三、现场施工平面布置四、大型机械设备配备五、小型机具和施工用料配备六、劳动力安排七、管理人员值班安排八、混凝土浇灌过程控制九、块体温度测量十、养护措施一、大体积混凝土配合比及材料实践证明，大体积混凝土释放的水化热，会产生较大的温度变化和收缩作用，因而产生的温度和收缩应力是导致混凝土出现裂缝的主要因素。
大体积混凝土
积混凝土工程一次性连续浇注混凝土几百方至几千
方，施工时间长，工程条件复杂，施工工艺要求高,
受环境影响大，要求混凝土具有良好的工作性（流
动性好，塌落度经时损失小，凝结时间长，不离析、
泌水）。
整理课件
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水化热高，温度场梯度大，极易产生裂缝。大体积混凝土硬 化期间，由于水泥水化过程释放的水化热所产生的温度变化 和混凝土的收缩共同作用，由此而产生的温度应力和收缩应 力，往往导致混凝土结构出现有害裂缝。采取合理措施降低 水化热，控制混凝土内外温差防止过大干缩是施工和管理质 量控制工作的重点。
承台属重要的大体积混凝土结构，混凝土方量相当大，必
须采取专门措施防止因为混凝土水化热温升而出现温度裂缝，
以满足设计要求，保证大桥的长期安全使用。受大桥局阳逻
大桥项目经理部的委托，武汉理工大学对阳逻大桥承台大体
积混凝土进行了温控计算，得出了大体积混凝土内部仿真温
度场和应力场，根据计算结果制定了承台不出现有害温度裂
整理课件
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控制大体积混凝土裂缝的构造设计措施
在构造设计方面采取一些增配构造筋的 措施来改善混凝土的内外约束，对预防大 体积混凝土裂缝的产生很有好处。
整理课件
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①当大体积混凝土结构尺寸过大时，为 减小外约束力、温度应力和混凝土内部热量 的散发，降低混凝土的内部温度，可设置后 浇带，在正常施工条件下，后浇带间距 20～30mm，保留时间一般不小于60天。 后浇带封闭时，用补偿收缩混凝土浇灌密实。
危害性；便面裂缝一般危害性较小。
整理课件
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技术措施 施工措施
构造设计措施
裂缝问题
整理课件
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控制大体积混凝土裂缝的技术措施
大体积混凝土
大体积混凝土，指最小断面尺寸大于1米以上的混凝土结构构件（一般规定厚度超过1米、面积也超过1平方米），其尺寸已经大到必须采取相应的技术措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。
大体积混凝土有如下特点：⑴混凝土强度高，水泥用量大，因而收缩变形大；⑵几何尺寸大，内部热量积聚迅速，升温快，而外部却散热快，易形成高温差；⑶工程量大，施工连续性强，不易控制。
1、大体积混凝土裂缝产生原因分析混凝土结构裂缝产生原因一般有三种：一是由外荷载引起，即按照常规计算的主要应力引起；二是结构次应力引起，即由实际工作状态与假设模型不符所致；三是由变形应力引起，这是由于温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起的结构变形。
大体积混凝土裂缝主要产生原因属于第三种。
1．1温差的形成及其影响在混凝土结构中，引起温度变化的热量主要源于水泥的水化热。
大体积混凝土强度级别较高，水泥用量大，因此混凝土在初凝过程中会有大量水化热产生。
混凝土是热的不良导体，又由于几何尺寸巨大，这些热量不易及时排出而积聚，导致了其内部温度迅速升高(最高时可达70～80℃)。
相反，在构件表面，则由于散热条件良好，温度保持较低水平，这样就出现了内外温差。
这种相对的“内胀外缩”对混凝土表面产生拉应力，当它超过混凝土拉伸极限，裂缝就产生了。
1．2混凝土收缩变形及其影响1．2．1化学收缩：混凝土硬化过程中，水泥要发生一系列化学变化，称之为水化，但水化生成物体积比反应前物质总体积要小，这种收缩，我们称之为化学收缩；1．2．2混凝土的干收缩：干收缩是由于混凝土内部吸附水蒸发，引起凝胶体失水产生紧缩，混凝土的干收缩取决于周围环境的湿度变化。
在大体积混凝土中，当这种收缩由于内外环境不一致而使混凝土构件表面拉应力超过其拉伸极限时，导致了裂缝的产生。
1．3地基的不均匀沉降及其影响基础设计的主要依据是工程地质勘察报告。
任何一个地质勘察，其结果都是近似的。
当设计假设模型与地质实际不符等情况出现时，都很可能出现不均匀沉降。
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对大体积混凝土的认识
建筑工程所言的大体积混凝土，是指混凝土结构中，实体最小尺寸大于或等于1. 0m的部位采用现浇混凝土时，则被称为大体积混凝土。
大体积混凝土过去在大坝水工结构中应用的最多，我国相继建造了很多高层建筑和高大的构筑物。
这些建筑物( 构筑物) 的基础底板，都采用了大体积混凝土。
但是大体积混凝土最大的危害是容易产生裂缝，导致出现质量事故。
因此，需要把裂缝产生的原因作为主要问题，加以说明，实际上也正是为了加深对大体积混凝土的认识程度，从而在施工中不断研究问题、总结经验和采取更为有效的克服大体积混凝土裂缝形成的措施。
( 1 ) 水泥水化热引起的温度应力和温度变形水泥在水化过程中产生大量的热量，每克水泥放出的热量约达
502.42J/g ( 120cal/g ) ，因而使混凝土内部的温度升高，一般在30℃左右，有时还会更高。
它在1~3d 释放出的热量可达总热量的一半。
混凝土内部的最高温度多数发生在浇筑后的3~5d 内，当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力也越大，当这种应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝。
而混凝土内部的温度应力与混凝土的厚度及水泥用量有关，混凝土越厚，水泥用量越大，内部温度越高。
所形成的温度应力与混凝土结构的尺寸有关，混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的可能性也越大，这就是大体积混凝土为什么容易产生裂缝的主要原因，因此防止混凝土出现裂缝的关键就是控制混凝土内部与表面的温差。
( 2 ) 内外约束条件的影响
任何结构在变形变化进程中，必然会受到一定的约束
或抑制而阻碍变形，阻碍变形的因素称为约束条件，大体积混凝土因温度变化而发生的变形也要受到不同程度的约束，限制其变形，因而产生了约束应力。
大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，当温度变化时，受到下部地基的限制，因而产生外部的约束应力，混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀变形受到约束而形成压应力，此时混凝土的弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使混凝土与基层连接不牢固，因而压应力较小，但当温度下降，则产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土将会出现垂直裂缝。
( 3 ) 外界气温变化的影响
大体积混凝土在施工阶段，常受外界气温变化的影响，混凝土内部温度是由水泥水化热的绝热温度、浇筑温度和混凝土的散热温度三者的叠加而形成。
其中浇筑温度与外界气温有直接关系。
所谓浇筑温度是混凝土出罐后，经运输、
振捣后的温度，可以通过计算或实测得出。
一般而言，外界气温越高，混凝土的浇筑温度也越高。
当气温下降，特别是气温骤降时，会极大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，因而控制混凝土表面温度与外界气温温差，也是防止裂缝的重要一环。
除了以上三个主要方面以外，还有一个情况，就是混凝土的收缩变形。
而混凝土的收缩变形构成的主要内容，就是混凝土的塑性收缩变形、混凝土的体积变形、干缩变形、混凝土匀质性的影响以及设计造型的影响。
例如体积的变形; 混凝土终凝以后体积发生变化，既可能收缩也可能膨胀，其变化的幅度介于40×10- 6 和100×10- 6 之间。
温度较高，水泥用量较多，自身体积变形将趋于增大。
至于混凝土的干燥收缩变形：混凝土中有80 %的水分要蒸发，约20 % 的水分是水泥硬化所必需的。
而最初30 % 的自由水分几乎不引起收缩，随着混凝土的继续干燥而使20 % 的吸附水逸出，
因而出现干燥收缩。
导致混凝土表面部位干燥收缩较快，而中心部位干燥收缩缓慢。
由于表面的干燥受到中心部位混凝土的约束，因而在表面产生拉应力而出现裂缝。
再有混凝土的匀质性：混凝土拌和或浇筑时，由于混凝土坍落度结构或采用的外加剂，石子的粒径与品种以及振捣的密实度都可能存在差异，直接影响混凝土的匀质性。
正是由于混凝土匀质性不同，造成混凝土的弹性模量不够均匀，因而在收缩变形过程中导致应力集中，同样会引起结构裂缝。
至于设计造型的影响：主要表现在大体积混凝土工程结构上常常需要设置预留孔洞、沟槽，这些部位是整个结构的薄弱环节，很容易造成应力集中，最终在结构上形成裂缝。