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大体积混凝土绝热温升影响因素 1混凝土组成及质量因素 大体积混凝土内部水化放热主要受胶凝材料影响，其中水泥的组成和种类扮演重要角色，水泥中放热较快的C3A和C3S的比例决定了水泥放热速率和进程，当水泥中C3A和C3S较多时，水泥早期水化较为剧烈，为混凝土提供了较高的早期强度，尤其是早强水泥的应用，加快了施工进度，节省了部分模板使用成本，但也带来了外加剂适应性问题。因此不少大体积混凝土有意识地采用中热或低热水泥，其中最典型的就是水利水电坝体工程，乌东德水电站开创性地使用低热水泥，并通过粉煤灰共同降低坝体水化温升，取得了干热河谷地带坝体零裂缝的成效。 影响水泥水化的还有水泥细度、水泥石膏掺量以及混合材种类和比例，水泥细度小、石膏掺量不足等都会使得短期内混凝土内部水化热聚集、温升过快，甚至造成快凝和闪凝，此外，较高的碱含量也会造成水泥水化放热过快。不同水泥细度对混凝土温升的影响见图1。 矿物掺合料同样影响大体积混凝土的温升，一方面，矿物掺合料的使用降低了水泥用量，稀释了单位面积水泥水化反应的触点；另一方面，矿物掺合料自身的特性改善了混凝土的填充性能，有些通过二次水化激发了自身活性，这些是矿物掺合料对混凝土的功能性调节作用。尤其是粉煤灰在降低大体积混凝土水化温升、削减温峰以及防治早期开裂方面发挥了积极作用。 王冲等发现粉煤灰掺量达到30%时，混凝土72h内的水化温升大幅降低。而且，单掺矿粉抑制大体积混凝土温升效果劣于粉煤灰，但将矿粉和粉煤灰组合使用，在降低混凝土水化热的同时，能够增强混凝土并且起到提高耐久性的作用。硅灰对水泥水化影响取决于其掺量，而石粉则与其原矿种类和掺量有关。水泥中不同粉煤灰掺量的混凝土温升曲线见图2。 混凝土外加剂种类和掺量同样影响大体积混凝土温升，减水剂通过吸附—分散作用增强了混凝土的流动性，有利于混凝土内部热量的分散，而缓凝剂的加入则会延缓水泥水化进程，降低温峰，调控混凝土温升历程。早强剂和速凝剂等会加快水泥水化，提高混凝土温升值。 而近年来为针对抑制大体积混凝土水化热开发出了水化热抑制剂、开裂剂等新兴功能性外加剂，对降低混凝土温升、减少大体积混凝土早期开裂起到了积极作用，因此受到了相关工程及工作人员对其的关注，并开始在部分工程中应用。水化热抑制剂的抑制温升效果见表1。 骨料本身不参与化学反应，但骨料自身的吸水率、温度以及含泥等会对混凝土内部温升产生一定影响。高吸水骨料会降低混凝土的流动性能，造成混凝土拌和水胶比变相降低，尤其是高强大体积混凝土，水胶比增大后混凝土绝热温升增加，这可能与低水胶比条件下水泥水化程度有关。骨料温度对水泥水化过程温度有直接影响，而骨料含泥量则会与外加剂产生竞争吸附，从而造成混凝土坍损加快，混凝土由于凝结硬化产生的放热提前。 2混凝土配合比设计因素 混凝土配合比的设计原则要求其工作性能好、强度和耐久性优良，同时还要兼顾生产成本，绿色可持续已经成为现代混凝土发展的重要特征。在混凝土配合比设计时，要在保证混凝土强度和耐久性的同时，应当尽可能地降低水泥用量，水泥用量每减少10kg，水化热温升可降低1～1.2℃。在以长龄期为耐久性设计时，应尽可能考虑使用低热水泥。佟名等研究了低热水泥用于降低高寒地区混凝土坝体开裂风险的可行性，结果发现低热水泥可有效降低混凝土水化热，控制早期温度裂缝，且可以改善界面过渡区，在抗拉强度、劈裂强度等方面优于中热水泥，可增强混凝土基体的抗裂性能。 水胶比对混凝土强度有关键影响，大体积混凝土水化放热受到水胶比的制约。当水胶比过低时，由于水泥早期水化需要大量自由水，水分不足会导致水泥包裹后无法进一步水化，内部空隙增加，但水胶比过大后，由于单位面积的水泥颗粒分布较少，也增加了水化热的散失，此时会对混凝土强度造成不良影响。 江守恒等的研究发现，当水胶比大于0.5时，水化温升随着水胶比的增加而降低，当水胶比低于0.5时，水化温升随水胶比的增加而增加。不同水泥配制超高性能混凝土（UHPC）的水化热对比见图3。 3施工和养护因素 大体积混凝土结构厚度和复杂程度比普通混凝土高，对施工要求也更为严格。针对大体积混凝土，需要编制专项预案，验算混凝土最高温峰值，并采用相应的技术措施。环境温度高于30℃时要减少或避免大体积混凝土的施工，如若必要，应采取相应的降温措施，骨料风冷、冰水拌和以及采用预埋冷却水管等技术在大体积混凝土降温过程中发挥了重要作用。降低水泥温度4℃、降低拌合水温度2℃或降低骨料温度1℃，均可使混凝土内部温度下降大约0.5℃。崔晓燕根据现场大体积混凝土温升监测情况，发明了一种U型垂直散热管降温措施，可以有效降低混凝土内外温差，减少了混凝土开裂风险。合理组织大体积混凝土浇筑，控制混凝土入模温度，根据夏季和冬季特点采取错峰生产和保温措施，科学调度混凝土施工，减少混凝土运输和待料时间