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大体积混凝土结构实体强度发展及模板施工关键技术探究

一、引言

1.1研究背景与意义

随着现代建筑工程规模的不断扩大和结构形式的日益复杂，大体积混凝土在建筑领域中的应用愈发广泛。大体积混凝土通常是指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。其具有结构稳定、承载能力强等显著优势，被大量应用于高层建筑的基础、大型桥梁的桥墩、水利工程的大坝等关键部位，对整个建筑工程的质量和安全起着决定性作用。

在高层建筑中，大体积混凝土基础能够承受巨大的上部荷载，确保建筑的稳定性。例如，在一些超高层建筑中，其基础采用大体积混凝土浇筑，有效地抵抗了风力、地震力等水平荷载以及建筑自身的竖向荷载，保障了建筑在各种复杂环境下的安全使用。在桥梁工程方面，大体积混凝土桥墩是桥梁的重要支撑结构，承担着桥梁上部结构的全部重量以及车辆行驶产生的动荷载，其强度和稳定性直接关系到桥梁的使用寿命和行车安全。像著名的港珠澳大桥，其桥墩大量使用大体积混凝土，在恶劣的海洋环境下，依然保持着良好的性能，经受住了时间和自然条件的考验。水利工程中的大坝，大体积混凝土更是核心材料，大坝需要承受巨大的水压力和渗透压力，大体积混凝土的高强度和抗渗性确保了大坝的安全运行，为水资源的合理利用和防洪减灾发挥着关键作用。

然而，大体积混凝土在施工和使用过程中面临着诸多挑战。由于其体积大，水泥水化过程中会产生大量的热量，且混凝土本身是热的不良导体，导致热量在内部积聚难以散发，从而使混凝土内部温度急剧升高。当内部温度与表面温度差值过大时，就会产生温度应力，若超过混凝土的抗拉强度，便会引发裂缝。这些裂缝不仅会影响混凝土结构的外观，还会削弱结构的承载能力，降低其耐久性，严重时甚至可能导致结构失效，危及人民生命财产安全。

模板施工作为大体积混凝土施工的重要环节，对混凝土的成型质量和结构性能有着直接影响。模板不仅要承受混凝土的侧压力、自重以及施工过程中的各种荷载，还需保证混凝土在浇筑过程中保持正确的形状和尺寸。若模板设计不合理、安装不牢固或拆除时机不当，都可能导致混凝土出现变形、裂缝等质量问题。因此，深入研究大体积混凝土结构实体强度发展规律及模板施工技术，对于保障建筑工程质量和安全具有重要的现实意义。通过掌握大体积混凝土强度发展规律，可以更加科学合理地进行配合比设计，优化施工工艺，有效控制温度裂缝的产生，提高混凝土结构的耐久性和可靠性。对模板施工技术的研究能够为模板的设计、安装和拆除提供科学依据，确保模板在施工过程中发挥良好的作用，从而保证大体积混凝土结构的施工质量。这对于推动建筑行业的技术进步，促进建筑工程的可持续发展具有重要的理论和实践价值。

1.2国内外研究现状

在大体积混凝土强度发展规律的研究方面，国外起步较早。早在20世纪中叶，欧美等发达国家就开始关注大体积混凝土因水泥水化热引起的温度变化和强度发展问题。美国混凝土学会（ACI）在相关研究基础上，制定了一系列关于大体积混凝土施工和温度控制的标准与规范，为大体积混凝土的工程应用提供了重要指导。学者们通过大量的试验研究和理论分析，建立了多种混凝土强度发展模型，如成熟度理论模型，该模型将混凝土强度与养护时间和温度相关联，认为混凝土强度是成熟度的函数，在一定程度上能够预测大体积混凝土在不同养护条件下的强度发展趋势。在实际工程中，一些大型基础设施建设项目，如美国的胡佛大坝，在建设过程中就对大体积混凝土的温度和强度进行了严格监测和研究，积累了丰富的经验。

国内对大体积混凝土强度发展规律的研究始于20世纪70年代，随着国内基础设施建设的大规模开展，大体积混凝土在建筑、桥梁、水利等领域的应用日益广泛，相关研究也不断深入。科研人员针对不同原材料、配合比以及养护条件下大体积混凝土的强度发展特性进行了大量试验研究。研究发现，水泥品种、掺合料种类和掺量、骨料特性以及养护温度和湿度等因素对大体积混凝土强度发展有着显著影响。例如，采用低水化热水泥、适量掺加粉煤灰等矿物掺合料可以有效降低水泥水化热，延缓强度发展速度，同时提高混凝土的后期强度和耐久性。在理论研究方面，国内学者在借鉴国外成熟理论的基础上，结合国内工程实际情况，提出了一些适合我国国情的大体积混凝土强度预测模型和温度控制方法，如基于热传导理论和有限元分析的温度场和应力场计算模型，能够较为准确地模拟大体积混凝土在施工和使用过程中的温度变化和应力分布，为工程实践提供了有力的理论支持。

在模板施工技术研究方面，国外在模板材料研发和模板体系设计方面处于领先地位。新型模板材料不断涌现，如高强度铝合金模板、塑料模板等，这些模板具有重量轻、强度高、周转次数多、施工效率高等优点，在国外建筑工程中得到了广泛应用。在