大体积混凝土,一般是指结构的体积较大,又就地浇筑、成型、养护的混凝土。大体积混凝土结构,常见的大体积混凝土主要有水利工程的混凝土大坝、港口建筑物、高层建筑的深基础底板、大型设备的基础、其他重力底座结构物等,这些结构物都是依靠其结构形状、质量和强度来承受荷载的。因此,为了保证混凝土结构物能够满足设计条件和稳定性要求,混凝土必须具备耐久性好、抗渗性强,有足够的强度,满足单位质量要求,施工质量波动大等条件。

    大体积混凝土主要的特点就是体积大,一般实体的最小尺寸大于或等于1m。它的表面系数比较小,水泥水化热释放比较集中,内部温升比较快。由于混凝土内外温差较大时,会使混凝土产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它,来保证施工的质量。由于大体积混凝土具有结构厚、体形大、所需强度不高、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点,则形成一种特殊的混凝土,这就是体积较大又就地浇筑、成型、养护的混凝土——大体积混凝土。

一、大体积混凝土的定义与特点

1.大体积混凝土的定义

    由于大体积混凝土结构的截面尺寸较大,所以因为在外荷载作用下引起裂缝的可能性很小。但是,水泥在水化反应过程中释放的水化热产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用,将会产生较大的温度应力和收缩应力,这是大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。工程实践证明,这些裂缝往往给工程带来不同程度的危害,如何进一步认识温度应力、防止温度变形裂缝的开展,是大体积混凝土结构施工中的一个重大研究课题。

    关于大体积混凝土的定义,目前国内外尚无一个统一的规定。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,必须要求采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题,以最大的限度减少开裂。”日本建筑学会标准(JASS5)中规定:“结构断面最小尺寸在80cm以上,同时水化热引起混凝土内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。”从上述两国的定义可知:大体积混凝土不是由其绝对截面尺寸的大小决定的,而是由是否会产生水化热引起的温度收缩应力来定性的,但水化热的大小又与截面尺寸有关。

    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时称为大体积混凝土。在现行国家标准《大体积混凝土施工规范》(GB50496-2018)中规定,大体积混凝土是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。一般认为当基础尺寸大到必须采取措施,妥善处理混凝土内外所产生的温差,合理解决混凝土体积变化所引起的应力,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。

2.大体积混凝土的特点

    由于大体积混凝土结构的截面尺寸较大,所以由荷载引起裂缝的可能性很小。但水泥在水化反应过程中释放的水化热产生的温度变化和混凝土收缩的共作用,将会产生较大的温度应力和收缩应力,这是大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。这些裂缝往往会给工程带来不同程度的危害,甚至会造成经济上的巨大损失,如何从进一步认识温度应力、防止温度变形裂缝的开展,是大体积混凝土结构施工中的一个重大研究课题。

    大体积混凝土的最主要特点是以大区段为单位进行浇筑施工,每个施工区段的体积比较厚大,由此带来的问题是,水泥水化热引起结构物内部温度升高,冷却时如果不采取一定技术措施控制,则容易出现裂缝。为了防止裂缝的发生,必须采取切实可行的技术措施。如使用水化热较小的水泥,掺加适量的粉煤灰,使用单位水泥用量少的配合比,控制一次浇筑高度和浇筑速度,以及人工冷却控制温度等。

   在大体积混凝土设计和施工过程中,从事设计与施工的技术人员,首先应掌握混凝土的基本物理力学性能,了解大体积混凝土温度变化所引起的应力状态对结构的影响,认识混凝土材料的一系列特点,掌握温度应力的变化规律。

   为此,在结构设计上,为改善大体积混凝土的内外约束条件以及结构薄弱环节的补强,提出行之有效的措施;在施工技术上,从原材料选择、配合比设计、施工方法、施工季节的选定和测温、养护等方面,采取一系列的综合性措施,有效地控制大体积混凝土的裂缝;在施工组织上,编制切实可行的施工方案,制订合理周密的技术措施,采取全过程的温度监测。只有这样,才能防止产生温度裂缝,确保大体积混凝土工程的质量。