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大體積混凝土生產(chǎn)與施工是個技術(shù)活，有哪些關(guān)鍵注意事項呢？
在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域，大體積混凝土的應(yīng)用日益廣泛，尤其在大型基礎(chǔ)設(shè)施、高層建筑和橋梁等工程項目中，其重要性不言而喻。然而，由于其體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大體積混凝土的生產(chǎn)與施工面臨著諸多挑戰(zhàn)。其中，由混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮，是導(dǎo)致混凝土開裂的主要原因之一。這不僅影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性，還可能對建筑物的整體安全性造成威脅。
美國混凝土學(xué)會(ACI)對大體積混凝土的定義強(qiáng)調(diào)了解決水化熱及體積變形問題的必要性，這一觀點(diǎn)為我們指明了方向。在生產(chǎn)與施工過程中，我們必須高度重視混凝土的溫度控制和體積穩(wěn)定性，采取切實(shí)有效的措施來預(yù)防和減少裂縫的產(chǎn)生。
本文將深入探討大體積混凝土生產(chǎn)與施工的注意事項，從材料選擇、配合比設(shè)計、攪拌與運(yùn)輸、澆筑與振搗、溫度控制、養(yǎng)護(hù)與保護(hù)等方面進(jìn)行全面闡述。希望通過本文的介紹，能夠為相關(guān)從業(yè)人員提供有益的參考，促進(jìn)大體積混凝土生產(chǎn)與施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，確保建筑工程的質(zhì)量與安全。
01
大體積混凝土的定義
大體積混凝土（Concrete in Mass），根據(jù)中國《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》GB50496-2018的定義，是指混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。在現(xiàn)代建筑中，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等工程，大體積混凝土施工是常見的。
大體積混凝土的主要特點(diǎn)包括其體積大，通常實(shí)體最小尺寸大于或等于1m，且表面系數(shù)較小。在澆筑過程中，由于水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部升溫較快，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差較大。這種溫差可能使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，從而影響結(jié)構(gòu)的安全性和正常使用。
因此，在大體積混凝土的生產(chǎn)與施工過程中，必須充分考慮其特性，采取有效的技術(shù)措施來降低水化熱、控制溫度裂縫的產(chǎn)生。這些措施可能包括優(yōu)化配合比設(shè)計、選擇低水化熱的水泥、控制原材料質(zhì)量、采用合適的攪拌和運(yùn)輸方式、采取溫度控制措施、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等。
美國混凝土學(xué)會(ACI)也強(qiáng)調(diào)，對于任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大必須要求解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂。這進(jìn)一步凸顯了大體積混凝土施工中溫度控制和裂縫預(yù)防的重要性。
02
大體積混凝土的特點(diǎn)
大體積混凝土在建筑領(lǐng)域中扮演著重要角色，特別是在大型基礎(chǔ)設(shè)施、高層建筑和水利工程等項目中。其獨(dú)特的特點(diǎn)和要求使得施工團(tuán)隊必須采取精心策劃和細(xì)致執(zhí)行的方法來確保其質(zhì)量和穩(wěn)定性。以下是詳細(xì)解析大體積混凝土的主要特點(diǎn)：
1.澆筑方量巨大且需連續(xù)施工
大體積混凝土的首要特點(diǎn)是其澆筑方量龐大。由于體積巨大，為了確保結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性，通常要求進(jìn)行連續(xù)澆筑。這意味著施工過程中必須保持高效的澆筑速度和持續(xù)穩(wěn)定的混凝土供應(yīng)，以確保澆筑的連續(xù)性和均勻性。連續(xù)澆筑不僅有助于減少施工縫的數(shù)量，還有助于提高結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。
2.澆筑條件復(fù)雜且技術(shù)要求高
大體積混凝土的澆筑條件通常較為復(fù)雜，尤其是在地下結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。這些復(fù)雜的條件包括有限的工作空間、周圍環(huán)境的限制、對鄰近結(jié)構(gòu)的影響等。因此，對澆筑技術(shù)的要求相對較高。
在施工過程中，需要精確控制混凝土的澆筑速度、振搗方式和溫度等因素，以確保混凝土的質(zhì)量和性能。此外，還需要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣矸乐够炷猎跐仓^程中產(chǎn)生裂縫或變形。
3.水化熱效應(yīng)顯著且易產(chǎn)生溫差應(yīng)力
由于大體積混凝土體積龐大，水泥在水化過程中會釋放出大量的熱量。這些熱量在混凝土內(nèi)部積聚，導(dǎo)致內(nèi)部溫度升高。然而，混凝土表面的熱量散失較快，形成了內(nèi)外溫差。
這種溫差會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土的抗拉力時，就會產(chǎn)生裂縫。因此，控制水化熱效應(yīng)和減小內(nèi)外溫差是防止大體積混凝土開裂的關(guān)鍵。
4.裂縫控制難度大且養(yǎng)護(hù)要求高
大體積混凝土由于其體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，使得裂縫控制成為施工過程中的一個難點(diǎn)。裂縫的產(chǎn)生不僅會影響結(jié)構(gòu)的外觀和耐久性，還可能對結(jié)構(gòu)的安全性造成威脅。
為了有效控制裂縫的產(chǎn)生，需要在施工過程中采取一系列措施，如優(yōu)化配合比設(shè)計、控制原材料質(zhì)量、加強(qiáng)振搗等。此外，后期的養(yǎng)護(hù)工作也至關(guān)重要。適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)措施可以有效地降低混凝土的收縮變形和溫度應(yīng)力，從而減少裂縫的產(chǎn)生。
養(yǎng)護(hù)工作包括保持混凝土表面的濕潤、控制溫度和濕度等。在養(yǎng)護(hù)期間，需要定期檢查混凝土的質(zhì)量和性能，并及時處理發(fā)現(xiàn)的問題。
02
大體積混凝土選用的原材料特點(diǎn)
大體積混凝土由于其獨(dú)特的施工要求和性能需求，對原材料的選擇有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。以下是關(guān)于大體積混凝土所選用的原材料特點(diǎn)的詳細(xì)解析：
1.骨料的選擇
大體積混凝土對骨料的要求主要體現(xiàn)在連續(xù)級配和含泥量控制上。
粗骨料：宜選用連續(xù)級配的粗骨料。連續(xù)級配的骨料具有更好的密實(shí)性和工作性能，有助于提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。同時，粗骨料的含泥量不應(yīng)大于1.0%，以減少對混凝土性能的不利影響。
細(xì)骨料：細(xì)骨料宜采用中砂。中砂的粒徑適中，有利于混凝土的和易性和工作性。同樣，細(xì)骨料的含泥量也不應(yīng)大于3.0%，以確?；炷恋馁|(zhì)量。
2.外加劑與摻合料
為了改善大體積混凝土的性能，通常需要添加一些外加劑和摻合料。
外加劑：宜采用緩凝劑和減水劑。緩凝劑可以延長混凝土的凝結(jié)時間，降低水化熱峰值，減少溫度裂縫的產(chǎn)生。減水劑則可以降低混凝土的水灰比，提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。
摻合料：摻合料宜采用粉煤灰、礦渣粉等。這些摻合料可以替代部分水泥，降低水化熱，提高混凝土的抗裂性能。同時，它們還可以改善混凝土的和易性和工作性，提高施工效率。
3.水泥的選用
水泥是大體積混凝土中最重要的原材料之一，其選用直接影響混凝土的性能。
水化熱低、凝結(jié)時間長：為了降低大體積混凝土的水化熱和減少溫度裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)盡量選用水化熱低、凝結(jié)時間長的水泥。這樣可以降低混凝土的內(nèi)部溫度，減少內(nèi)外溫差，提高混凝土的抗裂性能。
優(yōu)先采用特定類型的水泥：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、粉煤灰硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等都是適合大體積混凝土的水泥類型。這些水泥具有較低的水化熱和較長的凝結(jié)時間，可以滿足大體積混凝土對性能的要求。
03
大體積混凝土的配合比設(shè)計特點(diǎn)
大體積混凝土由于其獨(dú)特的體積和性能要求，在配合比設(shè)計上需要特別考慮，以確?；炷辆哂辛己玫墓ぷ餍阅?、力學(xué)性能和耐久性能。以下是關(guān)于大體積混凝土配合比設(shè)計特點(diǎn)的詳細(xì)解析：
1.水膠比與用水量控制
在大體積混凝土的配合比設(shè)計中，水膠比和用水量的控制是至關(guān)重要的。
水膠比：水膠比不宜大于0.55。水膠比的大小直接影響混凝土的強(qiáng)度、耐久性和抗裂性能。適當(dāng)降低水膠比可以提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性，但過低的水膠比可能導(dǎo)致混凝土的和易性變差，施工難度增加。因此，在設(shè)計過程中需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的水膠比。
用水量：用水量不宜大于175kg/m3。用水量的大小對混凝土的強(qiáng)度、工作性能和體積穩(wěn)定性都有重要影響。過多的用水量會導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低、收縮變形增大，從而增加裂縫產(chǎn)生的風(fēng)險。因此，在配合比設(shè)計中需要嚴(yán)格控制用水量，確?；炷恋男阅軡M足要求。
2.粗骨料用量優(yōu)化
在保證混凝土施工性能要求的前提下，宜提高每立方米混凝土中的粗骨料用量。粗骨料是混凝土中的骨架，增加粗骨料用量可以提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性，同時還可以減少混凝土的收縮變形。但需要注意的是，過多的粗骨料可能導(dǎo)致混凝土的和易性變差，施工難度增加。因此，在優(yōu)化粗骨料用量時需要綜合考慮混凝土的各項性能要求。
3.膠凝材料用量調(diào)整
在保證混凝土性能要求的前提下，應(yīng)減少膠凝材料中的水泥用量，提高礦物摻合料摻量。水泥是混凝土中的主要膠凝材料，但過多的水泥用量會導(dǎo)致混凝土的水化熱增大、收縮變形增大，從而增加裂縫產(chǎn)生的風(fēng)險。因此，在配合比設(shè)計中需要適當(dāng)減少水泥用量，同時增加礦物摻合料的摻量。礦物摻合料如粉煤灰、礦渣粉等具有較低的水化熱和較好的抗裂性能，可以提高混凝土的耐久性和抗裂性能。
4.齡期強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度試驗
當(dāng)設(shè)計采用混凝土60d或90d齡期強(qiáng)度時，宜采用標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗。大體積混凝土由于體積龐大、散熱困難，其強(qiáng)度發(fā)展相對較慢。因此，在設(shè)計過程中需要考慮混凝土的長期強(qiáng)度發(fā)展。采用60d或90d齡期強(qiáng)度作為設(shè)計指標(biāo)可以更準(zhǔn)確地反映混凝土的實(shí)際性能。同時，為了保證試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要采用標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗。
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大體積混凝土的配合比設(shè)計特點(diǎn)
大體積混凝土由于其獨(dú)特的體積和性能要求，在配合比設(shè)計上需要特別考慮，以確?；炷辆哂辛己玫墓ぷ餍阅堋⒘W(xué)性能和耐久性能。以下是關(guān)于大體積混凝土配合比設(shè)計特點(diǎn)的詳細(xì)解析：
1.水膠比與用水量控制
在大體積混凝土的配合比設(shè)計中，水膠比和用水量的控制是至關(guān)重要的。
水膠比：水膠比不宜大于0.55。水膠比的大小直接影響混凝土的強(qiáng)度、耐久性和抗裂性能。適當(dāng)降低水膠比可以提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性，但過低的水膠比可能導(dǎo)致混凝土的和易性變差，施工難度增加。因此，在設(shè)計過程中需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的水膠比。
用水量：用水量不宜大于175kg/m3。用水量的大小對混凝土的強(qiáng)度、工作性能和體積穩(wěn)定性都有重要影響。過多的用水量會導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低、收縮變形增大，從而增加裂縫產(chǎn)生的風(fēng)險。因此，在配合比設(shè)計中需要嚴(yán)格控制用水量，確?；炷恋男阅軡M足要求。
2.粗骨料用量優(yōu)化
在保證混凝土施工性能要求的前提下，宜提高每立方米混凝土中的粗骨料用量。粗骨料是混凝土中的骨架，增加粗骨料用量可以提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性，同時還可以減少混凝土的收縮變形。但需要注意的是，過多的粗骨料可能導(dǎo)致混凝土的和易性變差，施工難度增加。因此，在優(yōu)化粗骨料用量時需要綜合考慮混凝土的各項性能要求。
3.膠凝材料用量調(diào)整
在保證混凝土性能要求的前提下，應(yīng)減少膠凝材料中的水泥用量，提高礦物摻合料摻量。水泥是混凝土中的主要膠凝材料，但過多的水泥用量會導(dǎo)致混凝土的水化熱增大、收縮變形增大，從而增加裂縫產(chǎn)生的風(fēng)險。因此，在配合比設(shè)計中需要適當(dāng)減少水泥用量，同時增加礦物摻合料的摻量。礦物摻合料如粉煤灰、礦渣粉等具有較低的水化熱和較好的抗裂性能，可以提高混凝土的耐久性和抗裂性能。
4.齡期強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度試驗
當(dāng)設(shè)計采用混凝土60d或90d齡期強(qiáng)度時，宜采用標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗。大體積混凝土由于體積龐大、散熱困難，其強(qiáng)度發(fā)展相對較慢。因此，在設(shè)計過程中需要考慮混凝土的長期強(qiáng)度發(fā)展。采用60d或90d齡期強(qiáng)度作為設(shè)計指標(biāo)可以更準(zhǔn)確地反映混凝土的實(shí)際性能。同時，為了保證試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要采用標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗。
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大體積混凝土泌水、浮漿處理
大體積混凝土由于其體積龐大、熱量釋放集中、溫度變化復(fù)雜等特點(diǎn)，在施工過程中容易出現(xiàn)多種問題，尤其是泌水和浮漿現(xiàn)象。以下是關(guān)于大體積混凝土的特點(diǎn)及其泌水、浮漿處理的詳細(xì)解析：
澆筑策略：為了控制泌水和浮漿的流向，大體積混凝土的澆筑應(yīng)采用分段分層斜坡式連續(xù)進(jìn)行。澆筑統(tǒng)一由一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行，以保證混凝土泌水、浮漿流向一致，便于有組織地抽排。
泌水處理：澆筑前，應(yīng)預(yù)先準(zhǔn)備足夠的潛水泵及配套的排水軟管。在澆筑過程中，將潛水泵置于泌水流向位置進(jìn)行抽排。根據(jù)泌水量的大小，選擇不同功率的潛水泵進(jìn)行抽排。如遇下雨天氣，應(yīng)視現(xiàn)場情況增加排水泵。
浮漿處理：與泌水處理類似，浮漿處理也需預(yù)先準(zhǔn)備足夠的污水泵及配套的排水軟管。在澆筑過程中，將污水泵置于浮漿較多位置及混凝土表面進(jìn)行抽排。
二次振搗與表面處理：在混凝土坍落度降至約30～50mm時，進(jìn)行二次振搗。振搗后用長刮尺以標(biāo)高線為基準(zhǔn)將表面刮平，并用鐵滾筒輕輕模壓數(shù)遍。在初凝前，用木抹子拍打表面并進(jìn)行搓平搓毛處理，根據(jù)表面粗糙情況可來回多搓幾遍。這些措施有助于消除混凝土表面的浮漿和氣泡，提高混凝土的密實(shí)度和耐久性。
養(yǎng)護(hù)措施：終凝后，在混凝土表面覆蓋保溫保濕材料進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段。具體措施應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場施工時的情況進(jìn)行確定，以確?；炷猎谶m宜的溫度和濕度條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，防止因溫度變化和水分散失引起的開裂等問題。
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大體積混凝土的溫度控制
大體積混凝土由于其獨(dú)特的體積和性能要求，在施工過程中需要特別關(guān)注其溫度控制，以防止因溫度變化引起的開裂問題
測溫工作的重要性：為了隨時掌控混凝土溫度，需要進(jìn)行測溫工作。測溫工作從混凝土澆筑后12小時開始，根據(jù)溫度變化情況調(diào)整測溫頻率。測溫數(shù)據(jù)的及時獲取有助于發(fā)現(xiàn)溫度異常并采取相應(yīng)措施。
溫度控制標(biāo)準(zhǔn)：雖然《大體積混凝土施工規(guī)范》中規(guī)定混凝土塊體內(nèi)外溫差不得大于25℃，但在實(shí)際施工中，由于混凝土厚度和環(huán)境溫度的影響，將內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)可能較為困難。因此，在溫度控制時，應(yīng)采用梯度式溫差變化進(jìn)行控制，以基礎(chǔ)頂面50mm以下每隔1m～1.5m為一個梯度，將第一梯度內(nèi)的溫度與混凝土底板的溫差控制在25℃以內(nèi)。
養(yǎng)護(hù)措施：在養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度的變化采取相應(yīng)的措施。當(dāng)環(huán)境溫度升高時，應(yīng)采用“升溫散熱”原則，僅對混凝土表面進(jìn)行保濕作業(yè)；當(dāng)環(huán)境溫度降低時，應(yīng)采用“降溫保溫”原則，對混凝土表面進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，以防止因溫差較大而在混凝土內(nèi)部及表面產(chǎn)生裂縫。
溫度監(jiān)測與調(diào)整：在養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)持續(xù)進(jìn)行溫度監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施。如發(fā)現(xiàn)溫度異常或裂縫跡象，應(yīng)立即采取措施進(jìn)行處理，以確?；炷恋馁|(zhì)量和穩(wěn)定性。
混凝土生產(chǎn)與施工是一項復(fù)雜而關(guān)鍵的工作，需要嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確?；炷恋馁|(zhì)量和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在生產(chǎn)過程中，要嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量和配合比設(shè)計；在施工過程中，要特別注意大體積混凝土的澆筑策略、溫度控制和養(yǎng)護(hù)措施等方面的問題。只有做好這些工作，才能確?；炷恋馁|(zhì)量滿足工程要求，為結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性提供有力保障。
