第２９卷第６期 四川水力发电 Ｖｏｌ＿２９．Ｎｏ．６ ２０ １ ０年１ ２月 Ｓｉｃｈｕａｎ Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｅ．，２ ０ １ ０ 大体积混凝土原材料选择及其配合比设计原则 向国剑 （中国水利水电第七工程局有限公司科研设计院，四川成都６１１７３０） 摘要：裂缝问题是大体积混凝土不得不面对的问题。大体积混凝土的开裂主要由混凝土温度升高引起，因此，降低混凝土 温升幅度、控制混凝土的温度变化速度成为抑制大体积混凝土裂缝的主要措施。从大体积混凝土的原材料选择和配合比设 计两个结点出发，初步论述了大体积混凝土的原材料选择要点及其配合比设计的基本原则。 关键词：大体积混凝土；原材料；混凝±配合比；设计原则 中图分类号：ＴＶ４２；ＴＶ２２２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１－２１８４（２０１０）０６－００６４４）２ １概述 成，妥善选择混凝土的原材料，精心设计大体积混 美国混凝土协会（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｉｎｓｔｉｔｕ— 凝土配合比，并配合采用其他温控手段和措施，多 ｔｅ）ＡＣＩ ２０７认为，大体积混凝土是“现场浇筑的 管齐下，以期最大可能地达到预期之目的。 混凝土，尺寸大到需要采取措施降低水化热和水 ２对原材料的选择 化热引起的体积变化以最大限度地减少混凝土的 ２．１ 水泥 开裂”。美国混凝土协会还认为，对于结构最小 水泥水化热是大体积混凝土的主要温度因 尺寸大于０．６ ｍ的混凝土，即应考虑水化热引起 素，因此，在选择水泥时，应首先考虑选择水化热 的混凝土体积变化与开裂问题。混凝土大坝是最 低、凝结时间长的水泥，比如低热矿渣硅酸盐水 典型的大体积混凝土。 泥、中热硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅 大体积混凝土一般具有一些共同的特征，如 酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥等。 结构厚实、混凝土方量大，故需采取有效措施减少 对于高强度等级的大体积混凝土，则应优先 温度变形引起的混凝土开裂。对于大体积混凝土 考虑采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，并采取 而言，需要着力解决的问题常常不是力学结构强 缓凝型外加剂等措施以延缓水泥水化热的释放。 度，而是如何有效控制混凝土温度变形裂缝、提高 ２．２外加剂 混凝土的抗渗抗裂性能，从而达到提高混凝土结构 根据《混凝土外加剂的分类、命名和定义》ＧＢ 物和建造物使用年限的目的。因此，对大体积混凝 ８０７５的规定，混凝土外加剂是指在混凝土制备过 土进行温度控制是大体积混凝土最突出的特点。 程中掺入、用以改善混凝土性能的物质，掺量一般 混凝土是热的不良导体。在大体积混凝土的 不大于水泥重量的５％（特殊情况除外）。大体积 内部，由于水泥的水化热不容易散失而蓄热于其 混凝土中常用的外加剂品种有普通减水剂、高效 内部，从而使其内部混凝土的温升较大；而在大体 减水剂、缓凝剂、缓凝减水剂以及同时具有减水、 积混凝土的外部，由于其所产生的热量容易散失， 缓凝、引气等多种综合功能的复合型外加剂，其中 从而使外部混凝土的温升较小，因此而在大体积 多以缓凝型减水剂为主。 混凝土的内部和外部就形成了一定的温度梯度， 在大体积混凝土中使用缓凝型减水剂，其主 外部混凝土受到内部混凝土的约束而产生拉应 要目的在于延缓水泥水化热的释放速度，推迟热 力，当其超过混凝土的抗拉强度时，混凝土即会产 峰出现的时间，降低水化热量的最高峰值并减少 生裂缝。 总的发热量，从而减少混凝土因温度而引起的裂 因此，为了抑制大体积混凝土因“温差—— 缝。此外，由于延缓了混凝土的凝结时间，缓凝型 温度应力”而产生的裂缝，必须改善混凝土的组 减水剂的使用还有利于在浇筑和捣实大体积混凝 收稿日期：２０１０－１０—１１ 土时不致形成施工冷缝，从而有利于延长振动时 圜Ｓｉｃｈｕａｎ Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ 向国剑：大体积混凝土原材料选择及其配合比设计原则 ２０１０年第６期 间或扩大振动范围。 ２．３砂五崤 和用水》ＪＧＪ ６３的规定，在条件许可的情况下，宜 用饮用水进行大体积混凝土的拌和。 ３配合比设计原则 在大体积混凝土中，砂石骨料的体积大约占 混凝土总体积的３／４左右。由于砂石骨料在混凝 土中占有相当大的比例，因此，砂石骨料无论是对 混凝土配合比设计的任务是根据原材料的技 术性能及施工条件，确定出能满足工程要求的混 混凝土的生产成本，还是混凝土的技术性能均产 生非常重要的影响。 对砂石骨料的基本要求：质地坚硬，洁净、不 含有害杂质，颗粒级配良好，具有足够的机械强 度，能配制出符合设计要求的混凝土拌和物，在建 筑物和构造物的整个设计年限内，其性能能在使 用环境中基本保持稳定而不致对混凝土性能产生 有害的影响，其具体技术性能指标应符合相关规 程规范的规定。 对于大体积混凝土而言，应优先考虑使用破 碎骨料，且宜使用级配良好的粗砂或中砂；使用级 配良好、连续级配的粗骨料并尽可能使用较大粒 径的粗骨料，但粗骨料的最大粒径不得超过结构 截面最小尺寸的１／４，也不得大于钢筋最小净距 的３／４；当使用多种粒级的骨料时，应通过不同粒 级之间的掺配试验确定合理的掺配比例。 ２．４掺合料 在大体积混凝土中，常使用粉煤灰等活性掺 合料。由于粉煤灰具有“形态效应”和“微集料效 应”，在掺加了性能良好的粉煤灰后，可以显著改 善混凝土的和易性，增加混凝土的粘聚性，减少混 凝土的离析和泌水；掺加粉煤灰后，使混凝土的凝 结时间延长，可以延缓水泥水化热的放热速度，推 迟热峰出现的时间；粉煤灰可以取代部分水泥，减 少混凝土中的单位水泥用量，从而减少大体积混 凝土中的总发热量。鉴于粉煤灰具有的上述优 点，《粉煤灰混凝土应用技术规范》ＧＢＪ １４６规定， 在大体积混凝土、泵送混凝土等中宜掺用粉煤灰。 至于掺用粉煤灰的等级，可根据《粉煤灰混 凝土应用技术规范》ＧＢＪ １４６的规定进行选用。 ２．５拌和用水 水是混凝土的主要组分之一。水中的某些杂 质会影响混凝土的正常凝结与硬化，影响混凝土 的强度发展与耐久性，加快钢筋的锈蚀，引起预应 力钢筋的脆断并污染混凝土的表面、影响混凝土 的外观等。 大体积混凝土的拌和用水应符合《混凝土拌 凝土配合比。 进行大体积混凝土配合比设计时，应考虑以 下原则： （１）在保证混凝土强度及和易性（坍落度）要 求的前提下，在施工条件许可的范围内，应尽可能 提高掺合料和骨料的含量以降低混凝土的单位水 泥用量和总发热量，从而降低混凝土内部的最高 温度。 （２）掺加缓凝型高效减水剂等外加剂。使用 前，应首先进行外加剂的品质检验，并应进行外加 剂与水泥、粉煤灰等材料之间的相容性试验。 缓凝剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂等外加 剂的掺量应根据环境温度、施工要求的混凝土凝 结时间、运输距离、停留时间等因素综合确定；同 时，因外加剂的掺量一般较小，故外加剂的计量必 须准确。 缓凝剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂产品说 明资料中标明的凝结时间是遵照《混凝土外加 剂》ＧＢ ８０７６—１９９７的试验方法，其试验环境温度 为２０±３￣Ｃ条件下得出的结果。当实际使用环境 温度高于或低于该试验温度时，外加剂的缓凝效 果可能会存在很大的差异。一般而言，在环境温 度较低时，缓凝效果增大；而当环境温度较高时， 缓凝效果降低甚至没有缓凝效果。因此，当环境 温度较高时，在使用缓凝型外加剂前，应首先进行 温度适应性试验，待其符合施工要求后方可使用。 （３）满足施工和易性要求。大体积混凝土的 特点是点多面广，并要求混凝土进行连续浇筑作 业，因此，对大体积混凝土而言，多采用固定拌和 站集中供料的方式进行大体积混凝土的浇筑。在 进行大体积混凝土配合比设计时，应考虑环境温 度、运输距离、停留时间对混凝土和易性的影响， 除了进行常规的试验外，还应模拟现场环境条件， 进行混凝土经时坍落度损失试验及混凝土经时温 升试验。 在设计大体积混凝土配合比时，应认真考虑 （下转第９７页） Ｓｉｃｈｕａｎ Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ困 第２９卷总第１４１期 四川水力发电 ２０１０年ｌ２月 的；如果标底低于市场水平，将会出现中标价低于 控制中标价与投标报价水平偏离的程度，同时又 平均投标报价，这是均价折扣法完全能够做到的。 要避免抬标的情况，势必需要设置一个相对合理 因此，对于标底占权重评标价法，一般采用在趋向 的投标价，从而将中标价始终控制在招标人 于选择中偏高报价投标单位的招标项目。 的预期价格范围内，然后通过评分方式达到招标 （３）均价折扣法：对有效报价进行算术平均后 人预期的报价水平。 得出投标平均报价，然后在平均报价的基础上下浮 ４结语 一定比例后作为评标基准价得满分，其他根据报价 招投标活动就是招标人按自己的意愿选择合 与基准价的偏离情况进行扣分。这种方式的中标 适的承包单位，投标人按照自己的预期去争取项 价格是中偏低取向，偏低的程度取决于下浮比例的 目的过程。投标人的主要目的就是在能够按合同 多少，并且招标人还可以根据报价偏离大小的扣分 要求履行相关义务的前提下，通过自己的履约去 值大小来决定投标价格偏离程度的接受能力，只要 达到利益的最大化。招标人的主要目的是通过招 招标人能接受的报价范围内的分值差异不大于技 标活动选择的承包单位能以最低的费用完成合同 术得分差异分值，招标人就可以选择到技术方案最 的所有工作。招投标单位双方共同的目的都是完 优、价格也能接受的投标单位。这种方式对于招标 成工程项目，但是双方的矛盾主要集中在完成这 人选择认为最优和理想的承包单位更为有利，招标 个工程的投资上，因此，招投标活动最终的目的是 人在评标过程中更容易操控，招标人可以通过调整 应该达到投标单位在取得合理利润的基础上完成 扣分多少来达到招标的目的。但是，这种方式会导 工程项目。要达到这个目的，最重要的一点应该 致客观计算分值差异减少，赋予评标专家更大的评 是合同双方的诚信。但是，在目前市场竞争机制 分权力，从而加大了评标专家选择中标单位的决定 不十分健全的水电建设大环境下，评标办法还是 权，如果评标专家对投标单位不很了解或者对招标 一个最重要的手段，为了使水电工程建设市场更 人意图不很理解，同样可能会因此而选择招标人不 加合理、规范，对水电工程的招投标办法还需要进 愿意合作的投标单位。 行不断的探索和改进。 评分办法还有很多，但基本上都是从以上三 作者简介： 种方式的基础变化而来。这些方式你只能解决中 谢江红（１９７６一），男，重庆彭水人，工程师，学士，注册造价工程师， 标价格与平均报价水平的偏离情况，但均未解决 一级建造师，招标师，从事水利水电工程建设管理和合同 投标单位出现共同抬标的问题，因此，招标人既要 造价管理工作． （责任编辑：李燕辉） （上接第６５页） 题。大体积混凝土的开裂主要是由混凝土温度升 现场的施工要求，切忌为了满足混凝土的强度指 高引起的，所以，采取适当的措施，将混凝土温度 标而不适当地采用较小的水灰比和较小的坍落 升高和温度变化速度控制在一定范围内，使温度 度。在大体积混凝土工程中，应把和易性（坍落 变化产生的应力小于混凝土的抗拉强度，即可有 度）作为一个突出问题来抓。应当指出的是：不 效避免出现裂缝。这些措施贯穿混凝土生产、施 掺外加剂和掺合料的大体积混凝土很难说是优质 工的全过程，混凝土原材料的合理选择以及混凝 的。 土配合比的精心设计只是该过程中的两个“结 总而言之，为了保证结构物和建造物的整体 点”。只有通过分析混凝土内部的温度分布及其 性和一致性，对于同一个结构物和建造物，原则上 产生的约束应力，采取降低混凝土的发热量和浇 应选用同一种混凝土配合比进行施工。但是，对 筑温度、埋设冷却水管、分层分块浇筑混凝土、加 于结构物和建造物的某些特殊部位，比如钢筋的 强混凝土养护和混凝土表面保温等有效措施，多 疏密不同、结构物和建造物尺寸突变的部位，为了 管齐下，才能有效解决大体积混凝土的裂缝问题， 保证这部分混凝土的施工质量，也允许采用其他 从而保证大体积混凝土的整体质量。 种类的混凝土配合比进行浇筑。 作者简介： ４结语 向国剑（１９６９一），男，四川仁寿人，高级工程师，学士，从事水利水 裂缝问题是大体积混凝土不得不面对的问 电工程施工技术与管理工作． （责任编辑：李燕辉）
