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。
这种热胀时由内约束应力产生的表面裂缝和冷缩时 由外约束应力造成的内部裂缝贯穿一起，形成整个结 构的贯穿性裂缝。
三、控制大体积混凝土裂缝的主要措施
(一) 原材料选用 宜采用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣水泥，水 泥的3d或7d水化热应符合GB 200-2003《中热硅酸盐 水泥 低热硅酸盐水泥 低热矿渣硅酸盐水泥》规定。当 采用硅酸盐水泥或普硅水泥时，应掺加矿物掺合料， 胶凝材料的3d和7d水化热分别不宜大于240和270kJ/kg。 粗骨料的含泥量小于1%，针片状颗粒含量小于 15%，宜选用5~31.5mm连续级配的非活性骨料。当采 用非泵送混凝土时，可适当扩大石子的最大粒径。
2．水灰比及水泥用量
用水量用量不大于175kg/m3，水胶比不宜大于0.55。 除配制C15及其以下强度等级的混凝土外，混凝土的最 小胶材用量应为：素混凝土280kg/m3 ，钢筋混凝土和 预应力混凝土300kg/m3。 3．合理选择砂率和外加剂 选择最优砂率时，应在混凝土和易性满足施工要 求的条件下，以用水量最小为原则，一般控制在38%~ 42%左右。在满足可泵送性前提下，尽量降低砂率。
掺入一定量的掺合料，可以降低成本并能改善 混凝土的稠度和低热性。掺合料可用粉煤灰、矿渣 及烧粘土等。
(二) 优化混凝土配合比 1．利用混凝土后期强度，降低水泥用量 在不影响工期的情况下，合理选择混凝土强度等 级的设计龄期，优化配合比设计，不但能有效控制温 升，防止温度裂缝的出现，而且可节省投资。 GBJ146-90《粉煤灰混凝土应用技术规范》中对 龄期规定为：地上工程宜为28d；地面工程宜为28d或 60d；地下工程宜为60d或90d；大体积混凝土工程宜为 90d或180d。在满足设计要求的条件下，以上各种工程 采用的粉煤灰混凝土，其强度等级龄期也可采用相应 的较长龄期。 GB 50496-2009《大体积混凝土施工规范》规定： 采用60d或90d 强度最为指标时，应将其作为混凝土配 合比的设计依据。
大体积混凝土的共同的特征：结构厚实，混凝土用量 大，工程条件复杂，施工技术要求高，水泥水化引起 的温升高。温升过高，将使结构产生大温度变形而开 裂，因此必须采取措施减少开裂。目前由于水泥强度， 特别是早期强度的提高，有些尺寸小于1m的混凝土 结构，其温升也会造成温度裂缝。因此，用混凝土温 升的高低来定义大体积混凝土更为准确。
表2
混凝土内部允许最高温度（℃）
1 混凝土配合比的优化 控制水泥用量 先后两次对配合比进行优化，使 各种配合比的水泥用量减少14～35kg/m3。三级配砂 率减少2%，四级配砂率减少1%。
表4
三峡二期工程第2次优化四级配混凝土 施工配合比
混凝土 标号 水胶比 0.50 0.55 0.50 用水量 粉煤灰 砂率 (kg/ｍ3) 掺量(%) (%) 85 88 86 35 40 30 27 28 27 总胶结材 (kg/ｍ3) 170 160 172
骨料最大粒径Dmax 不得大于结构断面最小尺 寸的1/4(板厚的1/2)，钢筋净距的3/4。比较优良的 粗骨料级配，其中(0.5～1.0)Dmax的颗粒含量约为 50%左右。此外，合理的间断级配亦可有效地降低 水泥用量。比较简便的是剔除5～10mm的颗粒。
细骨料含泥量小于2%。改善砂子级配，合理选 用砂率，采用中粗砂，砂子的细度模数应控制在 2.75左右或更大的粗砂。
水化热引起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。大体积混凝土 的类型可分为无钢筋和加钢筋两种，无论是哪种形式 的大体积混凝土，都必须处理或解决水化热问题。
表1
项 目
不同大体积混凝土工程情况比较表
建筑工程 水利水电工程 桥梁工程
结构断面 配 筋
块体薄，体积小，混凝 块体厚、体积大， 界于两者之间 土总量较小 混凝土总量最大
⑨世界上规模最大、难度最高的升船机 升船机的 有效尺寸为120×18×3.5m，最大升程113m，船 箱带水重量达11800吨，过船吨位3000吨。 ⑩世界上水库移民最多、工作也最为艰巨的移民建 设工程 三峡工程水库动态移民最终可达113万。
(二) 三峡二期工程混凝土温控措施
具体措施是：通过优化配合比、控制混凝土 的生产过程和初期通水来实现，其生产过程包括 一、二次骨料的风冷、加冰、加冷水、混凝土的 运输、仓面混凝土浇筑降温保温、加大混凝土入 仓强度等方面。
仓面的降温、保温 混凝土浇筑仓面内配有喷雾机、雾化管等降 温设备，夏季开仓后对仓面喷雾降温。 浇筑时采取的另一种措施是通过保温来减少 温度倒灌。对采用台阶法浇筑的混凝土，用1cm厚 外包彩条布的聚乙烯卷材对台阶覆盖，对平仓浇 筑的混凝土，在距台阶口8m的范围内覆盖保温。 初期通水
初期用6～8℃的制冷水，在混凝土收仓后12h 内开始通水冷却，流量为18L/min，通水历时为 10～15d。
(三) 施工技术措施 1. 适量掺入石块，以减少热源和混凝土的体积变形，加 大混凝土的容重和导热系数，有助于散热。
2．降低混凝土入模温度
①降低原材料进入搅拌机的温度，冷却拌合水，夏季用 井水或在水箱内加冰块降低水温；对骨料设臵遮阳装 臵，避免日光直晒；散装水泥提前储备，避免新出厂 水泥温度过高的现象；最大限度降低混凝土的入模温 度。 ②泵送混凝土的泵送管道加铺草包及喷水，遮阳防晒。 ③混凝土作业面遮阳，混凝土表面避免直接日光暴晒， 有效地把混凝土的内外温差控制在25℃以内。
出机口的温度控制
在拌和系统中，通过对骨料的一、二次风冷 和混凝土拌和时加冰、加冷水来控制的，二期工 程混凝土出机口温度为7、14、10℃。在7、8月份 的高温时段，出机口温度控制为7℃。
混凝土运输
分汽车运输和供料线的运输两类，汽车上配有 遮阳棚，供料线上有盖板，起遮阳和防雨水作用。 拌和楼外设喷雾龙头对待料的汽车进行降温。
部位
Ｒ90200 大坝基础 Ｄ150Ｓ10 Ｒ90150 大坝内部 Ｄ100Ｓ8
水上水下 Ｒ90200 外部 Ｄ250Ｓ10
水位变化 Ｒ90250 区外部 Ｄ250Ｓ10
0.45
86
30
26
191
掺用外加剂、粉煤灰
选用优质高效缓凝减水剂，其单掺减水率均 在18%以上，与引气剂复合后的减水率在20%以 上。掺用Ⅰ级粉煤灰，粉煤灰的掺量一般在 15%～45%之间。
一、大体积混凝土的定义
ACI规定：“任何就地浇筑的大体积混凝土，其 尺寸之大，必须要求采取措施解决水化热及随之 引起的体积变形问题，以最大限度地减少开裂”。
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”。
大体积混凝土的冬季施工
按受力情况配筋 无筋或构造配筋 按受力情况及 构造配筋
强度等级 等级高，水泥用量较多
等级低，单方水泥 两者均有 用量少
整体性要求高，结构物 可以合理分缝分块 浇注方法 的混凝土要求一次连续 两者均有 或减少一次浇注量 浇注 大多数结构物都臵于室 外界气温和水温的 使用阶段 内或埋入土中，受外界 变化对结构物的影 两者均有 的影响 条件变化影响较小 响较大
GB 50496—2009《 大 体 积 混 凝 土 施 工 规 范 》 的 定 义:“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。 JGJ 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》的定义 与此定义完全一致
四、三峡二利工程 三峡水库 总库容393亿m3，防洪库容221.5亿m3，水库调 洪可消减洪峰流量达每秒2.7～3.3万m3，能有效 控制长江上游洪水，保护长江中下游荆江地区 1500万人口、2300万亩土地。 ②世界上最大的电站 三峡水电站总装机1820万KW， 年平均发电量846.8亿KW· h。 ③ 无论单项、总体都是世界上建筑规模最大的水利 工程 三峡大坝坝轴线全长2309.47m，泄流坝段 长483m，水电站机组70万kw×26台，双线5级 船闸＋升船机。
3．混凝土内预埋冷却水管，通循环水降温。控制混凝 土的绝热温升不超过50℃。 4．采取薄层浇筑以利散热。 5．混凝土在浇筑振捣过程中的泌水，应予以排除。 6．加强混凝土的养护工作 最好采用密封养护；加盖蓄热保温材料；每昼夜浇 水5～7次，浇水养护时间直至14d。 7．设计构造上的改善
在底板外约束较大的部位应考虑设臵滑动层。在结 构应力集中的部位，宜加抗裂钢筋，进行局部加强处理； 在必须分段施工的水平施工缝部位，增设暗梁防止裂缝 开展等。