浅谈水泥品种选择和用量控制对大体积混凝土裂缝的影响

摘要：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，指水利工程的混凝土大坝、高层建筑的深基础底板、反应堆体、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。而水泥作为大体积混凝土中最主要的胶凝材料，其品种选择和用量对大体积混凝土的裂缝控制起着至关重要的作用。

关键词：水泥；大体积；混凝土；裂缝

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

大体积混凝土结构引起裂缝的原因很多，但其主要原因是：混凝土的导热性能较差，水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期温升和后期降温现象。因此，控制水泥水化热引起的温升，既减少混凝土内外温差，对降低温度应力、防止产生温度裂缝将起到重要作用。

1.选用中热或低热的水泥品种

混凝土升温的热源主要足水泥在水化反应中产生的水化热，因此选用中热或低热发泥品种，是控制混凝土温升的最根本方法。如强度等级为42.5MPa的矿渣硅酸盐水泥，其3天的水化热为180kJ／kg；而强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥，其3天的水化热却高达250kJ／kg；强度等级为42.5MPa的火山灰质硅酸盐水泥，其3天内的水化热仅为同强度等级普通硅酸盐水泥的60％。根据对某大型基础对比试验表明：选用强度等级为42.5MPa的硅酸盐水泥，比选用强度等级为42.5MPa的矿渣硅酸盐水泥，3天内水化热平均升温高5～8℃。

目前，在大体积混凝土中所用的水泥品种有：普通硅酸盐水泥(须掺加适量的粉煤灰)、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、低热粉煤灰硅酸盐水泥、低热微膨胀水泥等。

2．选用适宜的水泥用量

作为整体结构，由于大体积混凝土所需要的强度是不高的，所以对水泥的强度要求并不高。在配制大体积混凝土中，通常会遇到用高强度水泥配制低强度等级混凝土的问题，这就往往需要在施工现场采取掺加适量活性矿物掺和料或严格控制水泥用量的措施。一般情况下，大体积混凝土的单位水泥用量在内部应取其最小用量，日本规定为140kg/m3左右，我国试验结果表明不超过150kg/m3，这样有利于降低水化热；在外部的混凝土应取较高用量，但也不宜超过300kg/m3。这样对降低大体积混凝土内外部由于水化热引起的温度应力，以及保证大体积混凝土的使用强度和耐久性是有利的。

3．选用适宜的水泥细度

水泥的细度虽然对水泥水化热量多少影响不大，但却能显著影响水泥水化放热的速率。据试验，比表面积每增加100cm2/g，1天的水化热增加17～21J／g，7天和28天约增加4～12J／g。但也不能片面地放宽水泥的粉磨细度，否则强度下降过多，反而不得不提高单位体积混凝土中的水泥用量，以导致水泥的水化放热速率虽然较小，但混凝土的放热量反而增加。因此，低热水泥的细度，一般与普通水泥相差不大，只有在确实需要时，水泥的细度才能进行适当调整。

4．充分利用混凝土的后期强度

根据大量的试验资料表明，每立方米混凝土中的水泥用量，每增减10kg其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。因此，为控制混凝土温升，降低温度应力，避免温度裂缝，一方面在满足混凝土强度和耐久性的前提下，尽量减少水泥的用量，对于普通混凝土控制在每立方米混凝土水泥用量不超过4OOkg；另一方面可根据结构实际承受荷载的情况，对结构的强度和刚度进行复核，并取得设计单位、监理单位和质量检查部门的认可后，采用f45、f60或f90替代f28作为混凝土的设计强度，这样可使每立方米混凝上的水泥用量减少40～70kg左右，混凝土水化热温升也相应降低4～7℃。

结构工程中的大体积混凝土，大多采用矿渣硅酸盐水泥，其水泥熟料矿物含量要比硅酸盐水泥少得多，而且混合材料中的活性氧化硅、活性氧化铝与氢氧化钙、石膏的作用，在常温下进行比较缓慢，早期强度(3天和7天)较低，但在硬化后期(28天以后)，由于水化硅酸钙凝胶数量增多，使水泥石强度不断增长，最后甚至能超过同标号的普通硅酸盐水泥，对利用其后期强度非常有利。如上海宝山钢铁厂、亚洲宾馆、新锦江宾馆、浦东煤气厂筒仓等工程大型基础，都采用了f45或f60作为混凝土设计强度，C20～C40的混凝土，其f60比f28平均增长12％～26.2%。