水工大體積混凝土裂縫成因及防裂措施研究

PAGE大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）模板PAGEPAGEIII網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：水工大體積混凝土裂縫成因及防裂措施研究學(xué)習(xí)中心：奧鵬遠程教育福州學(xué)習(xí)中心層次：?？破瘘c本科專業(yè)：水利水電工程完成日期：2016年3月18日水工大體積混凝土裂縫成因及防裂措施研究水工大體積混凝土裂縫成因及防裂措施研究PAGEI內(nèi)容摘要隨著我國經(jīng)濟實力的高速提升，大體積混凝土工程數(shù)量日益增多，大型水利工程、核電站、橋梁等均應(yīng)用到大體積混凝土。然而大體積混凝土易于開裂，導(dǎo)致其性能與未開裂混凝土性能差異很大。混凝土滲透反過來又會促使混凝土裂縫的進一步擴大，從而形成惡性循環(huán)，對建筑的長期安全和耐久性造成結(jié)構(gòu)破壞。本文在前人的工作基礎(chǔ)上，初步分析了水工大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的機理和特征。在前人的研究成果實及本人多年施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提出了有效預(yù)防及修復(fù)措施。最后，結(jié)合具體工程實際情況，深入分析混凝土裂縫產(chǎn)生的機理。依據(jù)前文所得出的處理原則，提出了合理的解決措施。關(guān)鍵詞：水工；大體積混凝土；混凝土裂縫；防止措施目錄內(nèi)容摘要 I引言 11水工大體積混凝土的應(yīng)用 31.1水工大體積混凝土的應(yīng)用 31.2大體積混凝土裂縫的危害 31.3研究課題的提出 42水工大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因 52.1溫度裂縫 52.1.1裂縫產(chǎn)生機理 52.1.2溫度裂縫的特征 52.2收縮裂縫 62.2.1裂縫產(chǎn)生機理 62.2.2收縮裂縫的特征 62.3混凝土所用材料產(chǎn)生的裂縫 72.3.1裂縫產(chǎn)生機理 72.2.2裂縫的特征 83水工大體積混凝土裂縫防治措施 93.1溫度裂縫防治措施 93.1.1降低原材料溫度 93.1.2埋設(shè)冷卻水管 93.1.3及時與嚴(yán)格地開展保溫工作 93.1.4科學(xué)合理地分塊分層 103.2收縮裂縫防治措施 103.2.1摻加外加劑 103.2.2加入摻合料 103.3自身因素產(chǎn)生裂縫的防治措施 103.3.1集料優(yōu)選 103.3.2水泥品種優(yōu)選及用量控制 114雁溪水利工程水工大體積混凝土應(yīng)用案例分析 124.1雁溪水利工程簡介 124.2雁溪水利工程水工大體積混凝土應(yīng)用情況分析 124.3雁溪水利工程水工大體積混凝土裂縫控制措施 134.3.1混凝土生產(chǎn)工藝 134.3.2澆筑方式 144.3.3養(yǎng)護 144.3.4施工中的溫度控制措施 155結(jié)論與展望 16參考文獻 17PAGE17引言隨著經(jīng)濟地迅速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中大體積混凝土越來越多，工程實踐證明，大體積混凝土施工難度比較大，混凝土產(chǎn)生裂縫的機率較多，稍有差錯，將會造成無法估量的損失。為了降低經(jīng)濟損失，我們要減少和控制裂縫地出現(xiàn)?；炷恋牧芽p問題是一個普遍存在而又難以解決的工程實際問題。大體積混凝土裂縫更是其中的一個令人棘手的普遍難題。裂縫問題也是大體積混凝土施工中最主要的工程問題，它會影響混凝土結(jié)構(gòu)的安全性抗?jié)B性及美觀，影響了大體積混凝土地正常使用。大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因雖已基本清楚，即大體積混凝土硬化期間，由于截面尺寸較大，水泥用量多，水泥在水化反應(yīng)中釋放的大量水化熱所產(chǎn)生的較大溫度變化和混凝土復(fù)雜的膨脹收縮的共同作用，會產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，致使大體積混凝土產(chǎn)生裂縫。但如何完全控制、解決大體積混凝土裂縫，目前尚未有一個明確結(jié)論。二十世紀(jì)三十年代開始，國內(nèi)外學(xué)者已重視對大體積混凝土應(yīng)用研究，隨著科技發(fā)展，學(xué)者們對大體積混凝土結(jié)構(gòu)進行了一系列的試驗和理論研究，特別是大體積混凝土受溫度作用下受損機理。大體積混凝土裂縫的開裂問題，在國外的工程中也相當(dāng)普遍。自從90年代末期，混凝土耐久性的問題提出后，大體積混凝土裂縫的問題引起了人們的注意，國外學(xué)者針對這一問題進行不斷的研究和總結(jié)，取得了不錯的控制效果。日本建筑學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)（JASS5）規(guī)定[1]：“結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在80cm以上，同時水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土”。美國混凝土學(xué)會規(guī)定：“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”。我們可以從這些定義中看出，大體積混凝土在現(xiàn)實工程中的應(yīng)用是無法避免開裂的，所以研究大體積混凝土的重點就是研究大體積混凝土開裂的解決辦法。我們從國際壩工委員會1988年多大壩工作狀態(tài)的調(diào)查報告可以知道：在世界上已經(jīng)建成的混凝土大壩絕大多數(shù)或多或少存在溫度裂縫，在遭受災(zāi)難性破壞的243座混凝土中，就有30座是溫度問題引起的[2]本文根據(jù)多年的施工實踐經(jīng)驗及相關(guān)理論并結(jié)合實際工程就如何控制、解決水工大體積混凝土裂縫問題，從水工大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生原因進行分析，進而對水工大體積混凝土裂縫的處理措施進行探討，最后結(jié)合具體案例，探討水工大體積混凝土裂縫處理的具體應(yīng)用。本文的主要研究內(nèi)容如下：本文第一部分通過對水工大體積混凝土的應(yīng)用及裂縫產(chǎn)生的危害提出水工大體積混凝土防裂控制的研究課題。第二部分對大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因進行分析，通過原因分析以便第三部分裂縫控制提供相應(yīng)的措施。第三部分就是對大體積混凝土裂縫防治采取相應(yīng)的控制措施。第四部分采用案例結(jié)合的辦法，對大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的成因和采取的解決措施進行研究，最后進行總結(jié)。1水工大體積混凝土的應(yīng)用1.1水工大體積混凝土的應(yīng)用隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)突飛猛進，水工大體積混凝土越來越廣泛，比如各種型式的混凝土大壩、港工建筑物等混凝土地板以及很多大型水利工程的基礎(chǔ)承臺等都是用大體積混凝土澆注而成的。隨著我國“西部大開發(fā)”、“西電東送”戰(zhàn)略的實施，西部豐富的水電資源也將得到進一步的開發(fā)，而在開發(fā)和待開發(fā)的水電項目中攔河壩的壩型大多為混凝土，水工大體積混凝土的使用量也將逐漸增加?；炷磷鳛槟壳坝昧孔畲蟮囊环N建筑材料，已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、水利、農(nóng)林、交通及海港工程?；炷恋娜〔囊彩呛芊奖愕模梢允蔷偷厝〔挠脭嚢枵緮嚢?，也可以使用附近的商品混凝土?；炷恋倪\輸可以使用攪拌車運送，到了現(xiàn)場澆筑則可以用泵送混凝土。所以使用大體積混凝土結(jié)構(gòu)在原材和運輸方面是十分便利的。大體積混凝土的抗壓強度很高，基本上可以滿足建筑工程的荷載要求，而且可以滿足建筑結(jié)構(gòu)的各種形狀要求。水工建筑中大體積結(jié)構(gòu)都會使用到混凝土結(jié)構(gòu)，像水利工程要修建的壩、堤、水閘、進水口、渠道等不同類型的水工建筑物，不管是基礎(chǔ)、墩、墻身、胸墻等部位都會使用到大體積混凝土結(jié)構(gòu)。而且大體積混凝土結(jié)構(gòu)可以滿足這些部位的使用要求，水利水電工程中大體積混凝土的使用是很普遍的。1.2大體積混凝土裂縫的危害混凝土裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)的主要危害之一，也是最容易造成嚴(yán)重后果的危害。由于水工混凝土的特殊性，一般都是在大橋、水利工程、港口等重要的建筑中，一旦發(fā)生危險，輕者造成投資幾百幾千萬的工程毀于一旦。重者甚至危害大量的生命安全，造成更大的經(jīng)濟損失。因此，大體積混凝土裂縫不容忽視。常見的水工大體積混凝土裂縫危害主要有以下幾種：（1）影響建水利工程建筑物的功能性。筏板結(jié)構(gòu)多為基礎(chǔ)，特別是水下基礎(chǔ)和底板，如果開裂，將會影響到水利工程建筑物的使用功能；（2）影響水利工程建筑物的剛度。裂縫會使結(jié)構(gòu)的剛度降低，進一步影響水利工程建筑物功能的正常發(fā)揮；（3）影響水利工程建筑物的整體性。在一般情況下，一旦水工大體積混凝土建筑出現(xiàn)貫穿裂縫，水工建筑物的整體性便難以保證了。隨著時間的推移或者其他因素的影響，一些微觀裂縫很可能會發(fā)展成為宏觀裂縫，后果就不堪設(shè)想。（4）影響混凝土的耐久性。在特殊環(huán)境下，如果一些具有侵蝕性的物質(zhì)進入了混凝土內(nèi)部，則會導(dǎo)致鋼筋腐蝕，并且使混凝土表面受損，影響混凝土的耐久性。1.3研究課題的提出水工大體積混凝土裂縫的控制是工程界由來已久的技術(shù)難題。水工大體積混凝土裂縫主要由干縮、砼自身的重量以及水泥的水化熱、溫度、地基沉降等等原因造成的。我國水工大體積混凝土建筑幾乎無可避免的會產(chǎn)生裂縫，國際發(fā)到國家中也有不少的水工建筑物產(chǎn)生裂縫，裂縫的危害是巨大的，輕者影響水工建筑物的美觀，重者影響水工建筑的結(jié)構(gòu)安全，對人們的生活生產(chǎn)安全帶來巨大的災(zāi)難。因此，研究水工大體積混凝土裂縫的相關(guān)問題，具有重要的現(xiàn)實意義。2水工大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因2.1溫度裂縫2.1.1裂縫產(chǎn)生機理當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)受熱溫升時，體積將受熱膨脹，反之將收縮，如果結(jié)構(gòu)的混凝土單元體不受任何約束，可以自由伸縮，即在混凝土體內(nèi)將不產(chǎn)生應(yīng)力。自由溫度變形只有滿足如下條件才會出現(xiàn)：當(dāng)板體不和處于另一力學(xué)變形或溫度變形的物體相聯(lián)系，板內(nèi)各點的溫度相同即：①當(dāng)板體的溫度場呈均勻變化；②當(dāng)板體的溫度場呈線性變化。除上述情況以外，當(dāng)所研究物體與其他物體發(fā)生聯(lián)系，或溫度場按其他規(guī)律變化，在這些物體內(nèi)將產(chǎn)生溫度應(yīng)力，他們不僅與物體的線膨脹系數(shù)有關(guān)，而且還與組成物體的材料熱學(xué)性能和物理力學(xué)性能如變形模量、泊松比也有關(guān)[1]。在實際工程中由于混凝土必須澆筑在地基或老混凝土上，它們的初始溫度條件不同，而且它們的物理力學(xué)性能也有差別。因此混凝土的溫度變形在建基面上要受到地基或老混凝土的約束，因此產(chǎn)生溫度應(yīng)力。在混凝土內(nèi)部，由于先后澆筑的時間不同，水泥用量和散熱條件不同等原因，在混凝土內(nèi)部將出現(xiàn)非線性溫度場分布，因此在混凝土內(nèi)部也會產(chǎn)生溫度應(yīng)力。2.1.2溫度裂縫的特征在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑和運行過程中，由于溫度不斷變化，受外部和自身的約束而引起的應(yīng)力稱為溫度應(yīng)力。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，溫度變化對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有重要的影響，有時溫度應(yīng)力可能超過其他荷載所引起的應(yīng)力總和，掌握溫度應(yīng)力變化規(guī)律對結(jié)構(gòu)設(shè)計非常重要。根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過程，大休積混凝土的溫度應(yīng)力問題可以簡化為以下三個階段：（1）早期：混凝土澆筑初期溫度上升階段，自澆筑開始至水泥水化熱基本結(jié)束為止，一般約30d[2]。在這個階段水泥放出大量的水化熱同時混凝土的彈性模量迅速增長。若混凝土外表溫度較低，則在混凝土初凝后，由于內(nèi)部混凝土的升溫膨脹，就會在大體積混凝土的表面產(chǎn)生裂縫。由于彈性模量的變化，混凝土在這一時期形成殘余應(yīng)力。（2）中期：混凝土硬化后期的降溫階段，自水泥水化熱作用基本結(jié)束開始至混凝土冷卻到最終穩(wěn)定溫度為止，這個階段，混凝土的彈性模量變化不大，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起的，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加[3]。（3）晚期：混凝土完全冷卻以后的運行時期。溫度應(yīng)力主要是由于外界氣溫變化所引起的，這些應(yīng)力與前兩種的應(yīng)力相疊加。當(dāng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形時，不同的結(jié)構(gòu)之間、結(jié)構(gòu)內(nèi)部各質(zhì)點之間都可能產(chǎn)生相互的影響，相互的牽制，這就是“約束”。由于建筑物有各種結(jié)構(gòu)組合，約束的形式也有很多種，大致可分為兩類：“外約束”和“內(nèi)約束”。溫度應(yīng)力按其產(chǎn)生的原因可分為外約束應(yīng)力和自約束應(yīng)力。2.2收縮裂縫2.2.1裂縫產(chǎn)生機理（1）混凝土的沉縮變形：混凝土拌合物是固體顆粒（水泥和集料）、水和空氣交混而成的三相體系。澆灌成型后，絕大部分空氣逸出，固體粒子互相接觸，形成一種空間結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中充滿著水。由于顆粒之間的摩擦力比較小，彼此之間的摩擦力不足以阻止其相互滑移，由于受到重力的影響，彼此相互靠近，并且使空隙不斷的減小。隨著這種沉降的作用，混凝土的體積勢必會逐漸減小，直到縫隙減小到不足以滑動為止。（2）混凝土的干縮變形：體積收縮，混凝土配合比中所含水分，20%參與水泥的水化，其他80%水分蒸發(fā)，引起體積收縮。混凝土硬化以后，仍然含有一定數(shù)量可以揮發(fā)的水分。如果混凝土是裸露在外面，暴曬在干燥的空氣重，混凝土中的水分必將逐漸蒸發(fā)而減少。隨著水分的減少，混凝土的體積也會逐漸縮減，這種現(xiàn)象就稱之為混凝土的干縮變形。（3）水泥水化體積收縮：當(dāng)水泥化合物和水化合時，會有部分的水分進入物質(zhì)的結(jié)構(gòu)內(nèi)部，因此會有一部分水分被消耗掉。這樣就會使參加反應(yīng)的水分子體積加上參加反應(yīng)的分子體積的和要變小，進而大體積混凝土的體積發(fā)生變化，產(chǎn)生變形。2.2.2收縮裂縫的特征高強度混凝土具有很好的工程性能，但它也會增加混凝土發(fā)生收縮裂縫的可能性[3]。一般來說高強度混凝土出現(xiàn)的裂縫有溫度裂縫、干燥裂縫、塑性裂縫以及自收縮。而他們各自發(fā)生的時間均有所不同，這也可以作為判斷裂縫的原則之一。最早出現(xiàn)的是塑性收縮裂縫，它一般出現(xiàn)在澆筑后幾小時內(nèi)甚至十幾小時內(nèi)。其次是溫度裂縫，它一般發(fā)生在澆筑后的兩天至十天的范圍。再次是自收縮裂縫，它發(fā)生在混凝土硬化后的幾十天之內(nèi)。而干燥裂縫出現(xiàn)最晚。在判斷好不同時期出現(xiàn)的裂縫對于我們處理收縮裂縫起到了重要作用。（1）沉縮裂縫：從理論上說，混凝土的沉縮就是增實作用的延續(xù)，對混凝土各種性能會有積極影響。然而，實際上發(fā)生的不均勻沉縮卻會導(dǎo)致產(chǎn)生一些不規(guī)則的混凝土塑性收縮裂縫。這種裂縫通常是互相平行的，間距一般為0.2-1.0m[4]，并且有一定的深度，它不僅可以發(fā)生在大體積混凝土中，而且可以發(fā)生在平面尺寸較大、厚度較薄的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中。（2）干縮裂縫：在干燥空氣中，混凝土表層的孔隙水很快離去，然而外界的空氣擴散進入表層內(nèi)，取代已經(jīng)離去的水原先所占據(jù)的空間。此后一方面下一層混凝土的孔隙水蒸發(fā)，使已經(jīng)進入混凝土體內(nèi)的空氣的濕度提高，另一方面濕空氣又憑借擴一散作用與外界的干燥空氣進行交換，使?jié)穸冉档?，從而使孔隙水得以繼續(xù)蒸發(fā)。這種干燥過程一直進行到混凝土內(nèi)部最深處的蒸汽壓與外界空氣的蒸汽壓持平為止?；炷恋母煽s與拉伸荷載下的應(yīng)變屬于同一數(shù)量級。在結(jié)構(gòu)物中出現(xiàn)的干縮率往往高以10-4，如果不加正確對待，往往導(dǎo)致構(gòu)件表面開裂甚至整體斷裂等禍患。2.3混凝土所用材料產(chǎn)生的裂縫2.3.1裂縫產(chǎn)生機理（1）水泥和水的影響混凝土結(jié)構(gòu)的開裂主要是由于混凝土本身收縮所受到的拉應(yīng)力超過期抗拉強度。混凝土的收縮值和所采用的混凝土的種類、混凝土中水泥的比例、水泥的細度等等問題。實驗研究表明，水泥的細度越細，混凝土開裂的可能性越[5]。（2）砂石、石骨料的影響混凝土開裂還和混凝土中骨料的含泥量相關(guān)。實驗研究表明，混凝土中骨料的含泥量越高，混凝土開裂的可能性越高。這是由于骨料中所含的泥土成分阻礙了骨料和水之間的粘合，從而降低了混凝土的強度。（3）外加劑和摻合劑的影響外加劑和摻合劑的加入可以顯著提高混凝土的干縮值。如果使用的是一般類型的化學(xué)外加劑，混凝土的干縮值會低于使用促凝劑AE減水劑的外加劑。如果混凝土中加入了膨脹劑，則需要更多的維護成本，如果早期維護不當(dāng)，很容易產(chǎn)生裂縫。2.2.2裂縫的特征由于大體積混凝土的組成材料的混雜而產(chǎn)生的裂縫也是非常常見的，這類裂縫，一般是由于混凝土摻入了礦物質(zhì)（如硅粉、礦渣微粉），水化后產(chǎn)生的熱量會更大，裂縫的可能性就更大，其原因是由于水化速度過快和水化時發(fā)熱量不同而產(chǎn)生裂縫。同時，如果混凝土中水泥摻和的量不同時，混凝土的性能也會產(chǎn)生很大影響。如果水泥用量少時，自縮值就小?；炷磷允湛s的大小也與水泥的摻和劑有關(guān)。如果外加劑的性能和品質(zhì)都比較高的話，那么混凝土產(chǎn)生的收縮變形就比較小，反之亦然。這類裂縫的特征是網(wǎng)狀龜裂，很不規(guī)則。一般斜向裂縫比較常見，出現(xiàn)中間寬、兩端細的特征。由于混凝土自身的性能不同，不同的大體積混凝土建筑產(chǎn)生的裂縫在不同的部位，有些裂縫甚至可能會大面積出現(xiàn)，影響建筑的正常使用。3水工大體積混凝土裂縫防治措施3.1溫度裂縫防治措施3.1.1降低原材料溫度相關(guān)的工程實踐表明，大體積混凝土的澆筑溫度越高，水泥的水化速率越快。相關(guān)資料統(tǒng)計表明，澆筑溫度每增加10℃，混凝土內(nèi)部的溫度會提高3-5℃。為了達到降低溫度的目的，可以在大體積混凝土澆筑時，適當(dāng)?shù)慕档驮牧系臏囟?，可以采用冷水拌合，或者在混凝土中加入冰屑。但是，加冰需要注意，一定要保證在拌合的過程中冰屑會完全融化。濕法、干法、真空汽化法是預(yù)冷卻骨料主要的三種手段。濕法冷卻是將冰水與骨料直接接觸進行降溫，可以采用浸水法與噴水法；干法冷卻是用冷空氣對骨料進行吹風(fēng)冷卻；真空汽化法是利用在骨料周圍空間形成的部分真空，使骨料中水分蒸發(fā)、吸熱而冷卻骨料。預(yù)冷卻水泥一般采用氣冷法和浸水法。3.1.2埋設(shè)冷卻水管在混凝土的內(nèi)部預(yù)先埋設(shè)水管，通過水管打入冷水，可以起到降低混凝土內(nèi)部溫度的作用。這種方法在國內(nèi)外使用比較廣泛，因為這種方式降低混凝土內(nèi)部溫度的效果比較明顯，而且使用方法較靈活，并且可以控制整個結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度。埋設(shè)冷卻水管這種做法一般在混凝土澆筑完成后通冷卻水，有些比較特殊的工程甚至在澆筑開始時就通冷卻水，以便減少初期由于水泥水化熱所帶來的最高溫度。3.1.3及時與嚴(yán)格地開展保溫工作當(dāng)水工大體積混凝土接近冷卻時，表面和內(nèi)部的溫度會出現(xiàn)溫度差，產(chǎn)生溫度階梯，從而產(chǎn)生拉應(yīng)力，造成混凝土的開裂。溫度階梯是水工大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的重要原因之一。為了防止水工大體積混凝土內(nèi)外部的溫度差，施工中一般可以采用混凝土表面保溫的方法。水工大體積混凝土的保溫工作要盡早開展，并且越早越好，這樣就可以盡量減少混凝土表面的早期收縮裂縫。施工中經(jīng)常使用的保溫材料主要有：模板、草袋、麻袋、濕砂、鋸末等，保溫材料不僅要布置在混凝土的表面，還要注意結(jié)構(gòu)物側(cè)面的保溫。3.1.4科學(xué)合理地分塊分層對于大體積混凝土工程而言，若采用一次性整體式澆注法施工，必然會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生不容忽視的溫度應(yīng)力，可能由此而造成溫度裂縫的產(chǎn)生。在征得業(yè)主與設(shè)計方同意的情況下，可以考慮對混凝土結(jié)構(gòu)實施合理地分層分塊澆筑。目前工程界普遍使用的分層分塊方法主要有斜向分層、分段分層和全面分層三種，此法一般遵循第一層混凝土尚未初凝時，便立即澆筑下一層。3.2收縮裂縫防治措施3.2.1摻加外加劑大體積混凝土事宜選擇緩凝型減水劑，如果在混凝土中摻入水泥重量的0.2%-0.3%的具有緩凝作用的減水劑，可以延緩混凝土的凝結(jié)時間，降低水泥水化熱的速率，有利于水泥內(nèi)部熱量的散失。另外，在大體積混凝土中也可采用膨脹劑來控制裂縫的產(chǎn)生。以UEA為例，膨脹劑的摻入可產(chǎn)生膨脹效應(yīng)，14天的限制膨脹率約為（2-4）×104，他不但可補償混凝土的收縮，而且能降低混凝土的綜合溫差。3.2.2加入摻合料加入適當(dāng)?shù)臄v和量可以明顯的減少混凝土中水泥的用量，因此可以減少水泥的水化熱。通常摻入的摻合料主要有：煤灰、礦渣、沸石粉、火山灰等。粉煤灰的顆粒具有滾珠效應(yīng)，如果可以用適量的粉煤灰代替水泥，不僅可以改善混凝土和易性，還可以便于操作、減少混凝土攙和所需的水量，對降低混凝土水化熱具有重要的意義。加入適當(dāng)?shù)膿胶狭?，從?jīng)濟意義上來講，還具有明顯的經(jīng)濟價值。3.3自身因素產(chǎn)生裂縫的防治措施3.3.1集料優(yōu)選混凝土中集料對混凝土性能的影響較大，一般混凝土中集料所占的比例高達70%-80%。由于集料表面的質(zhì)地、最大粒徑、含水量、密度等都會影響到混凝土拌合料對水泥漿料的需求量，從而會影響混凝土表面的溫縮變形。經(jīng)過實驗表明，對混凝土溫度收縮最有利的集料形狀應(yīng)該是接近球形，并且表面比較光滑，這類集料可以減少包裹集料所需的水泥漿料，混凝土中顆粒的穩(wěn)定性也較好。因此，大體積混凝土最好可以選用來源不同、粒徑較大，并且比較連續(xù)的集料進行拌合，從而得到抗裂性較好的混凝土[6]。3.3.2水泥品種優(yōu)選及用量控制大體積混凝土所采用的水泥品種和水泥的用量對混凝土表面的溫差值影響非常大。因為不同品質(zhì)的水泥產(chǎn)生的水化熱不同，因此大體積混凝土在制備時，應(yīng)當(dāng)選用水化熱較低、凝結(jié)時間比較長的水泥，可以優(yōu)先選用中低熱水泥、粉煤灰水泥或者火山灰水泥等。而且，在選用時，盡量選擇水泥強度比較低的水泥。在水泥的制備時，滿足水泥所需的力學(xué)性和耐久性的條件下，應(yīng)當(dāng)盡可能的減少水泥的用量。根據(jù)相關(guān)資料顯示，在制備1m3的水泥中，減少10kg水泥的用量，可以使水泥內(nèi)部的溫度降低1℃。4雁溪水利工程水工大體積混凝土應(yīng)用案例分析4.1雁溪水利工程簡介雁川溪地處浙江省南部，為甌江上游龍泉溪支流之一，發(fā)源于龍泉與遂昌交界海拔1256m的淤連山。雁溪水利工程壩址以上控制流域面積116km2，主河長26.69km，河道比降17.83‰。壩址與電站廠址區(qū)間河道長4.64km，控制集雨面積10.65km2（原初設(shè)廠址9.59km2），流域內(nèi)山高坡陡，洪水暴漲暴落。屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖濕潤，四季分明，受季風(fēng)影響明顯。多年平均氣溫為17.6℃，多年平均降雨量1767.0mm。流域內(nèi)森林為次生針葉闊葉混交林，山坡為黃、紅壤土，高山區(qū)留有半原始生態(tài)自然植被，植被條件較好。主河道深切，基巖裸露，陡坡流急，河槽調(diào)蓄能力小，洪水暴漲暴落。雁溪水利工程總庫容為907萬m3，裝機2×4000kw，為?。?）型水庫，樞紐工程屬Ⅳ等工程。相應(yīng)各項水工建筑物的級別為：攔河壩、泄洪建筑物、發(fā)電引水建筑物為4級建筑物；電站廠房、二道壩等為5級建筑物；施工導(dǎo)流等臨時建筑物為5級建筑物。拱壩、溢洪道、發(fā)電引水建筑物設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇；發(fā)電廠房設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。圖4-1雁溪水利工程4.2雁溪水利工程水工大體積混凝土應(yīng)用情況分析雁溪水利工程閘底板厚度為2.0m，每次澆筑方量1200m3，閘墩厚度為縫（邊）墩1.2m、中墩1.6m，每次一組（兩個縫墩及一個中墩），澆筑量為1500m3；均屬于大體積混凝土，其強度等級為C25；混凝土澆筑采用泵送，水灰比為0.48，水泥用量為400kg/m3；而混凝土的施工高峰期均在冬季，室外氣溫較低。根據(jù)建設(shè)過程的相關(guān)資料表明，本建設(shè)工程選用的是泵送混凝土工藝，在施工完成之后，雁溪水利工程底板和閘墩工程中出現(xiàn)了很多的裂縫，這些裂縫雖然對水利工程的結(jié)構(gòu)沒有造成危害，但是卻嚴(yán)重影響了水利工程的美觀。經(jīng)過分析，其出現(xiàn)裂縫的原因有以下幾點：（1）混凝土澆筑后會由于水化熱的作用引起溫度升高而體積膨脹，隨著熱量的散發(fā)，又因降溫而發(fā)生體積收縮，當(dāng)混凝土變形受到約束時就會產(chǎn)生溫度應(yīng)力?；炷翢崦洉r受到地基、等的約束會產(chǎn)生壓應(yīng)力；施工期混凝土內(nèi)外溫差較大，表面混凝土的降溫收縮受內(nèi)部熱脹混凝土的約束會產(chǎn)生拉應(yīng)力[6]，從而導(dǎo)致雁溪水利工程出現(xiàn)較多的混凝土裂縫。（2）混凝土中約有20%的水分是水泥硬化所必須的，而約80%的水分要蒸發(fā)，多余的水分如果蒸發(fā)會引起混凝土的收縮。而雁溪水利工程在施工完畢后，一定時期內(nèi)并沒有針對混凝土收縮進行相應(yīng)的養(yǎng)護，從而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。（3）雁溪水利工程在施工階段，氣溫的變化對混凝土的水化熱有較大的影響。外界的氣溫越高，混凝土的澆筑溫度就越高。雁溪水利工程在夏季進行水工大體積混凝土施工澆筑的，混凝土內(nèi)部的溫度高達70℃，隨著溫度的下降，導(dǎo)致混凝土表面引起溫度應(yīng)力，進而是表面產(chǎn)生裂縫。4.3雁溪水利工程水工大體積混凝土裂縫控制措施4.3.1混凝土生產(chǎn)工藝（1）施工設(shè)備混凝土拌和機械以HZS50B型自動上料拌和樓為主，另配備2臺JS500型強制式拌和機及PLD-800型自動上料機2臺。砂石儲料場位于拌和站南側(cè)。拌和用水由水塔用Φ100管送接至拌和站水箱，現(xiàn)場放置80t水泥儲罐一只和粉煤灰儲罐一只，砂、石、水、水泥、粉煤灰均為自動上料，由電腦控制，外加劑從操作平臺上由人工加入。拌和站出料口以適宜硅攪拌運輸車接料的高度設(shè)置?；炷吝\輸主要為2臺6m3硅攪拌運輸車；動力設(shè)備利用網(wǎng)電，另備2臺120kw發(fā)電機組，以確?；炷吝B續(xù)澆筑。（2）混凝土配比雁溪水利工程船閘底板及墻體均屬大體積混凝土，降低水泥水化熱是非常有效的溫控措施。水泥：選用水化熱較小的海螺牌普硅P.032.5級散裝水泥；粉煤灰：采用電廠生產(chǎn)的Ⅰ級袋裝粉煤灰，摻量為水泥用量的20%，采用超量取代法摻加；外加劑：外加劑選擇以高效減水、引氣量小，緩凝時間長并與已選定的水泥、粉煤灰配伍良好（水化熱小、干縮性能好）為標(biāo)準(zhǔn)。采用南京水科院生產(chǎn)的HLC-1復(fù)合型外加劑，摻量為膠結(jié)材料的6%~7%，采用內(nèi)摻法。4.3.2澆筑方式閘首底板澆筑時從左岸開始澆筑，采用階梯法分5批澆筑，每批澆筑厚度為0.5m，階梯理論長度為2m?；炷撩颗璺搅繛?6.5m3，混凝土拌和站的理論出料強度為50m3/h，實際生產(chǎn)強度取25.5m3/h，則每批混凝土澆筑時間為0.647h，即38.8分鐘，5批混凝土澆筑完畢時間為192.5分鐘，經(jīng)多次試驗摻外加劑后的混凝土初凝時間均大于300分鐘，因此不會產(chǎn)生冷縫。底板混凝土入倉均用管徑Φ150的HBT混凝土輸送泵送到倉面，再在倉面上掛漏斗和串筒下料，漏斗間距最大不超過3m，以便平倉振搗，串筒至澆筑面高度均在2m以內(nèi)。下料前清除積水、雜物，并對原基礎(chǔ)面進行養(yǎng)護，第一批料為與混凝土同標(biāo)號的砂漿，其每批料厚度控制在0.4m內(nèi)，混凝土上升速度控制在0.6m/h。一般以每個漏斗口下料數(shù)量控制，常用泵送次數(shù)（活塞工作次數(shù)）控制（每次為0.05m3）。澆筑倉面上使用5臺振動機和1臺平板振動器，下料時盡量攤開，當(dāng)中間堆料較高時，由人工扒平[7]。平倉后即開始振搗，振搗時給每個操作手劃定工作范圍，在其范圍內(nèi)從一側(cè)開始向另一側(cè)進行振搗，振搗間距約為一倍半作用半徑，即40~50cm，上層硅振搗時應(yīng)將振動棒插入下層混凝土5cm左右，振動捧插入混凝土中振搗時間約15-30s，做到快插慢撥?；炷琳駝雍玫幕咎卣鳛椋罕砻嫦鲁镣Ｖ梗瑲馀莶辉倜俺?，表面平坦并有少許水泥漿。澆面層混凝土前應(yīng)將凝結(jié)于鋼筋上的水泥清除。由于泵送混凝土坍落度較大，泌水較多（摻抗裂劑時較少），故在澆底板混凝土?xí)r需用真空吸水機排除倉內(nèi)積水，排除泌水后對混凝土進行復(fù)振。在泵送過程中，有計劃中斷時，應(yīng)在預(yù)先確定的中斷澆筑部位停止泵送，中斷時間不宜超過1h。4.3.3養(yǎng)護施工前根據(jù)試