大体积混凝土课件.ppt

1、 大体积混凝土 特种混凝土工程技术主要内容主要内容一一.大体积混凝土的定义二二.大体积混凝土的特点三三.大体积混凝土的裂缝四四.控制裂缝开展的基本方法控制裂缝开展的基本方法五五.大体积混凝土裂缝控制工程措施大体积混凝土裂缝控制工程措施六六.工程实例一.大体积混凝土的定义大体积混凝土的定义美国混凝土协会（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。”日本建筑协会标准（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，称之为大体积混凝土。”

2、我国建设部在行业标准普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2000）中给予大体积混凝土定义：混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥 水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。目前，较新的观点指出：所谓大体积混凝土，是指其结构尺寸已经大到必须采用相应技术措施、妥善处理内外温度差值、合理解决温度应力、并按裂缝开展控制的混凝土。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，这些都是大体积混凝土。二.大体积混凝土的特点大体积混凝土的特点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。外荷载引起裂缝的可能性很小，但水泥

3、的水化反应过程中释放的水化热所产生的温度变化与砼收缩的共同作用，会产生较大温度应力和收缩应力，是大体积砼结构出现裂缝的主要因素。三、三、大体积混凝土的裂缝 大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。部矛盾发展的结果。一方面是混凝土由于一方面是混凝土由于内外温差产生应力和应变内外温差产生应力和应变；另一方面是另一方面是结构物的外约束结构物的外约束和和混凝土各质点的混凝土各质点的约束约束阻止了这种应变，一旦温度应力超过混凝土能阻止了这种应变，一旦温度应力超过混凝土能承受的极限抗拉强度，就会产生不同程度的裂缝。承受的极限抗拉强度，就会产生不

4、同程度的裂缝。总结大体积混凝土产生裂缝的工程实例，产生总结大体积混凝土产生裂缝的工程实例，产生裂缝的主要原因如下：裂缝的主要原因如下：1.1.水泥水化热的影响水泥水化热的影响 水泥在水化过程中产生大量的热量，这是大体水泥在水化过程中产生大量的热量，这是大体积混凝土内部温升的主要热量来源，试验证明每克积混凝土内部温升的主要热量来源，试验证明每克普通水泥放出的热量可达普通水泥放出的热量可达500J500J。由于大体积混凝土截面的由于大体积混凝土截面的厚度大，水化热厚度大，水化热聚集聚集在结构内部在结构内部不易散发不易散发，会引起混凝土，会引起混凝土内部急骤升温内部急骤升温。水泥水化热引起的绝热温升

5、，与混凝土厚度、单位水泥水化热引起的绝热温升，与混凝土厚度、单位体积水泥用量和水泥品种有关，混凝土厚度愈大，体积水泥用量和水泥品种有关，混凝土厚度愈大，水泥用量愈多，水泥早期强度愈高，混凝土内部的水泥用量愈多，水泥早期强度愈高，混凝土内部的温升愈快。温升愈快。大体积混凝土测温试验研究表明：水泥水化热大体积混凝土测温试验研究表明：水泥水化热在在13d13d放出的热量最多放出的热量最多，大约占总热量的，大约占总热量的5050左右左右；混凝土浇筑后的混凝土浇筑后的35d35d内，混凝土内部的温度最高。内，混凝土内部的温度最高。某大型工程厚大底板水化热温升的测温曲线某大型工程厚大底板水化热温升的测温曲

6、线 1 1温度（）日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日点测温曲线（）点测温曲线（）点测温曲线（）点测温曲线（）温度（）日日日日日日日日日日日日日日日日日温度（）日日日日日日日日日日日日日日日日日时间()时间()时间()时间()时间()时间()时间()时间()日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日温度（）温度（）温度（）点测温曲线（）点测温曲线（）图中：底板测温点布置底板测温点布置示意图图中：、3500、4500。日日日日日日日日月月月月图中：底板测温点布置底板测温点布置示意图图中：、3500、4500。底板厚度：1.

7、0m;入模温度：13;最高温度：42.5;最高温升：29.5 某大型工程厚大底板水化热温升的测温曲线某大型工程厚大底板水化热温升的测温曲线 2 2温度（）日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日点测温曲线（）点测温曲线（）点测温曲线（）点测温曲线（）温度（）日日日日日日日日日日日日日日日日日温度（）日日日日日日日日日日日日日日日日日时间()时间()时间()时间()时间()时间()时间()时间()日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日温度（）温度（）温度（）点测温曲线（）点测温曲线（）图中：底板测温点布置底板测温点布置示意

8、图图中：、3500、4500。日日日日日日日日月月月月图中：底板测温点布置底板测温点布置示意图图中：、3500、4500。底板厚度：3.5m;入模温度：13 最高温度：60.7;最高温升：46.3 某大型工程厚大底板水化热温升的测温曲线某大型工程厚大底板水化热温升的测温曲线 3 3温 度（）日日日日日日日日日 日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日点 测 温 曲 线（）点 测 温 曲 线（）点 测 温 曲 线（）点 测 温 曲 线（）温 度（）日日日日日日日日日日日日日日日日日温 度（）日日日日日日日日日日日日日日日日日时 间()时 间()时 间()时 间()时 间()时 间()时 间()时

9、 间()日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日温 度（）温 度（）温 度（）点 测 温 曲 线（）点 测 温 曲 线（）图 中：底 板 测 温 点 布 置底 板 测 温 点 布 置 示 意 图图 中：、3500、4500。日日日日日日日日月月月月图中：底板测温点布置底板测温点布置示意图图中：、3500、4500。底板厚度：4.5m;入模温度：13 最高温度：63.9;最高温升：50.9 某大型工程厚大底板水化热温升的测温曲线某大型工程厚大底板水化热温升的测温曲线 4 4温度（）日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日点测

10、温曲线（）点测温曲线（）点测温曲线（）点测温曲线（）温度（）日日日日日日日日日日日日日日日日日温度（）日日日日日日日日日日日日日日日日日时间()时间()时间()时间()时间()时间()时间()时间()日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日温度（）温度（）温度（）点测温曲线（）点测温曲线（）图中：底板测温点布置底板测温点布置示意图图中：、3500、4500。日日日日日日日日月月月月图中：底板测温点布置底板测温点布置示意图图中：、3500、4500。底板厚度：7.35m;入模温度：13;最高温度：66.4;最高温升：53.4 大体积混凝土温度

11、变化与结构尺寸及胶凝材料大体积混凝土温度变化与结构尺寸及胶凝材料的相关性的相关性(1)在一般养护条件下，混凝土温升会随着结构尺寸的增大而升高，但当结构尺寸达到一定的厚度后，最高温度上升的趋势会减缓，其极限就是混凝土的绝热温升；(2)大体积混凝土表面温度的变化受到表面覆盖的影响，与内部混凝土温度变化规律有很大差异，应重视大体积混凝土的覆盖保温养护；(3)结构尺寸变大后，温度 时间曲线具有升温缓慢、温峰明显推迟且降温缓慢，需要持续很长时间才会接近环境温度.(4)(4)混凝土水化热与胶凝材料的关系混凝土水化热与胶凝材料的关系施工时间 强度等级板厚最高温升水泥粉煤灰 矿粉膨胀剂2002C402.5m5

12、8.558.52708095292005C403.5m46.346.3 25010010002005C407.35m53.453.4 2501001000 由于在配合比中减少了水泥、膨胀剂等产生水化热大的材料用量，加大了优质粉煤灰及磨细矿粉的用量，有效的降低了水化热温升，对控制大体积混凝土的最高温度及裂缝有着明显的效果。2 2内外约束条件的影响内外约束条件的影响 各种结构的变形变化中，必然受到一定的约束各种结构的变形变化中，必然受到一定的约束阻碍其自由变形，阻碍变形因素称为约束条件，约阻碍其自由变形，阻碍变形因素称为约束条件，约束又分为内约束与外约束。束又分为内约束与外约束。结构产生变形变化时

13、，不同结构之间产生的约结构产生变形变化时，不同结构之间产生的约束称为外约束，结构内部各质点之间产生的约束称束称为外约束，结构内部各质点之间产生的约束称为内约束。为内约束。建筑工程中建筑工程中的大体积混凝土，相对水利工程来说体的大体积混凝土，相对水利工程来说体积并不算很大，它承受的温差和收缩主要是均匀温积并不算很大，它承受的温差和收缩主要是均匀温差和均匀收缩，故差和均匀收缩，故外约束应力占主要地位外约束应力占主要地位。大体积混凝土与地基浇筑在一起，当温度变化时大体积混凝土与地基浇筑在一起，当温度变化时受到下部地基的限制，因而产生外部的约束应力。受到下部地基的限制，因而产生外部的约束应力。混凝土在

14、混凝土在早期温度上升时早期温度上升时，产生的膨胀变形，产生的膨胀变形受到约束面的约束而产生压应力，此时混凝土的受到约束面的约束而产生压应力，此时混凝土的弹性模量很小，徐变和应力松弛大，弹性模量很小，徐变和应力松弛大，混凝土与基混凝土与基层连接不太牢固，因而压应力较小层连接不太牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，则产生较大的拉应力，若但当温度下降时，则产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土将会出现垂直裂超过混凝土的抗拉强度，混凝土将会出现垂直裂缝。缝。在全约束条件下，混凝土结构的变形应是温在全约束条件下，混凝土结构的变形应是温差和混凝土线膨胀系数的乘积，即差和混凝土线膨胀系数的乘积，

15、即T T，当当超过混凝土的极限拉伸值超过混凝土的极限拉伸值p p时，结构便出现时，结构便出现裂缝。裂缝。由于结构不可能受到全约束，况且混凝土还由于结构不可能受到全约束，况且混凝土还有徐变变形，所以温差在有徐变变形，所以温差在25302530情况下也可能情况下也可能不产生裂缝。不产生裂缝。由此可见，由此可见，降低混凝土的内外温差和改善约降低混凝土的内外温差和改善约束条件，是防止大体积混凝土产生裂缝的重要措束条件，是防止大体积混凝土产生裂缝的重要措施。施。3.3.外界气温变化的影响外界气温变化的影响 大体积棍凝土结构在施工期间，外界气温的变大体积棍凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝

16、土开裂有重大影响。化对防止大体积混凝土开裂有重大影响。混凝土的内部温度是由浇筑温度、水泥水化热混凝土的内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度的叠加之的绝热温升和结构的散热温度等各种温度的叠加之和和。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；如外界温度下降，愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；如外界温度下降，会增加混凝土的温度梯度，特别是气温骤降，会大会增加混凝土的温度梯度，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，因而大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，因而会造成过大温差和温度应力

17、，使大体积混凝土出现会造成过大温差和温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。裂缝。大体积混凝土不易散热，其内部温度有的工程竟大体积混凝土不易散热，其内部温度有的工程竟高达高达9090以上，而且持续时间较长。以上，而且持续时间较长。温度应力是由温差引起的变形所造成的，温差温度应力是由温差引起的变形所造成的，温差愈大，温度应力也愈大。愈大，温度应力也愈大。因此，研究合理的温度控制措施，控制混凝土因此，研究合理的温度控制措施，控制混凝土表面温度与外界气温的温差，是防止裂缝产生的重表面温度与外界气温的温差，是防止裂缝产生的重要措施。要措施。4 4混凝土收缩变形影响混凝土收缩变形影响 (1)(1)混凝土塑性收

18、缩变形混凝土塑性收缩变形 在混凝土硬化之前，混凝土处于在混凝土硬化之前，混凝土处于塑性状态塑性状态，如，如果上部混凝土的均匀沉降受到限制，如遇到钢筋或果上部混凝土的均匀沉降受到限制，如遇到钢筋或大的混凝土上骨料，或者平面面积较大的混凝土、大的混凝土上骨料，或者平面面积较大的混凝土、其水平方向的减缩比垂直方向更难时，就容易形成其水平方向的减缩比垂直方向更难时，就容易形成一些不规则的混凝土塑性收缩性裂缝。一些不规则的混凝土塑性收缩性裂缝。这种这种裂缝裂缝通常是通常是互相平行的互相平行的，间距为，间距为0.20.21.0m1.0m，并且有一定的深度，它不仅可以发生在大体，并且有一定的深度，它不仅可以

19、发生在大体积混凝土中，而且可以发生在平面尺寸较大、厚度积混凝土中，而且可以发生在平面尺寸较大、厚度较薄的结构构件中。较薄的结构构件中。(2)(2)混凝土的体积变形混凝土的体积变形 混凝土在水泥水化过程中要产生一定的体积变混凝土在水泥水化过程中要产生一定的体积变形，但多数是收缩变形，少数为膨胀变形。形，但多数是收缩变形，少数为膨胀变形。掺入混凝土中的拌合水，约有掺入混凝土中的拌合水，约有2020的水分是水的水分是水泥水化所必需的，其余泥水化所必需的，其余8080都要被蒸发，最初失去都要被蒸发，最初失去的自由水几乎不引起混凝土的收缩变形，随着混凝土的自由水几乎不引起混凝土的收缩变形，随着混凝土的继

20、续干燥而使吸附水逸出，就会出现干燥收缩。的继续干燥而使吸附水逸出，就会出现干燥收缩。混凝土干燥收缩的机理比较复杂，其主要原因是混凝土干燥收缩的机理比较复杂，其主要原因是混凝土内部孔隙水蒸发引起的混凝土内部孔隙水蒸发引起的毛细管引力毛细管引力所致，这所致，这种干燥收缩在很大程度上是可逆的，即混凝土产生种干燥收缩在很大程度上是可逆的，即混凝土产生干燥收缩后，如再处于水饱和状态，混凝土还可以干燥收缩后，如再处于水饱和状态，混凝土还可以膨胀恢复到原有的体积。膨胀恢复到原有的体积。除上述干缩收缩外，混凝土还会产生除上述干缩收缩外，混凝土还会产生碳化收碳化收缩缩，即空气中的二氧化碳，即空气中的二氧化碳(C

21、O(CO2 2)与混凝土中的氢氧与混凝土中的氢氧化钙化钙Ca(OH)Ca(OH)2 2 反应生成碳酸钙和水，这些结合水反应生成碳酸钙和水，这些结合水会因蒸发而使混凝土产生收缩。会因蒸发而使混凝土产生收缩。四、控制裂缝开展的基本方法四、控制裂缝开展的基本方法 从控制裂缝的观点来讲，表面裂缝危害较小，而贯从控制裂缝的观点来讲，表面裂缝危害较小，而贯穿性裂缝危害很大，因此，在大体积混凝土施工中，穿性裂缝危害很大，因此，在大体积混凝土施工中，重点是控制混凝土贯穿裂缝的开展，常采用的控制重点是控制混凝土贯穿裂缝的开展，常采用的控制裂缝开展的基本方法有如下三种：裂缝开展的基本方法有如下三种：1.1.“放放

22、”的方法的方法 所谓所谓“放放”的方法，即减小约束体与被约束体之的方法，即减小约束体与被约束体之间的相互制约，以设置永久性伸缩缝的方法。也间的相互制约，以设置永久性伸缩缝的方法。也就是将超长的现浇混凝土结构分成若干段，以期就是将超长的现浇混凝土结构分成若干段，以期释放大部分热量和变形；减小约束应力。释放大部分热量和变形；减小约束应力。我国混凝土结构设计规范中规定：现我国混凝土结构设计规范中规定：现浇混凝土框架结构、现浇混凝土剪力墙、地下浇混凝土框架结构、现浇混凝土剪力墙、地下室墙板结构，处于室内或土中条件下的伸缩缝室墙板结构，处于室内或土中条件下的伸缩缝间距，分别为间距，分别为55m55m、4

23、5m45m和和30m30m。目前，国外许多国家也将设置永久性的伸目前，国外许多国家也将设置永久性的伸缩缝作为控制裂缝开展的一种主要方法，其伸缩缝作为控制裂缝开展的一种主要方法，其伸缩缝间距一般为缩缝间距一般为3040m3040m，个别规定为，个别规定为1020m1020m。2.2.“抗抗”的方法的方法 所谓所谓“抗抗”的方法，即采取一定的技术的方法，即采取一定的技术措施，减小约束体与被约束体之间的相对温措施，减小约束体与被约束体之间的相对温差，改善钢筋的配置，减少混凝土的收缩，差，改善钢筋的配置，减少混凝土的收缩，提高混凝土的抗拉强度等，以抵抗温度收缩提高混凝土的抗拉强度等，以抵抗温度收缩变形

24、和约束应力。变形和约束应力。3.3.“放放”、“抗抗”结合的方法结合的方法 “放放”、“抗抗”结合的方法，又可分为结合的方法，又可分为“后浇后浇带带”、“跳仓打跳仓打”和和“水平分层间歇水平分层间歇”等方法。等方法。(1)(1)“后浇带后浇带”法法 “后浇带后浇带”是指现浇整体混凝土的结构中，在是指现浇整体混凝土的结构中，在施工期间保留临时性温度、收缩变形缝方法。该缝施工期间保留临时性温度、收缩变形缝方法。该缝根据工程的具体条件，保留一定的时间，再用混凝根据工程的具体条件，保留一定的时间，再用混凝土填筑密实后成为连续、整体、无伸缩缝的结构。土填筑密实后成为连续、整体、无伸缩缝的结构。(2)(2

25、)“跳仓打跳仓打”法法 “跳仓打跳仓打”法，即将整个结构按垂直施工缝分段，间隔法，即将整个结构按垂直施工缝分段，间隔一段，浇筑一段，经过不少于一段，浇筑一段，经过不少于5d5d的间歇后再浇筑成整体，如的间歇后再浇筑成整体，如果条件许可时，间歇时间可适当延长。采用此法时，每段的果条件许可时，间歇时间可适当延长。采用此法时，每段的长度尽可能与施工缝结合起来，使之能有效地减小温度应力长度尽可能与施工缝结合起来，使之能有效地减小温度应力和收缩应力。和收缩应力。在施工后期将跳仓部分浇筑上混凝土，将这若干段浇筑在施工后期将跳仓部分浇筑上混凝土，将这若干段浇筑成整体，再承受第二次浇筑的混凝土的温差和收缩。先

26、浇与成整体，再承受第二次浇筑的混凝土的温差和收缩。先浇与后浇混凝土两部分的温差和收缩应力叠加后应小于混凝土的后浇混凝土两部分的温差和收缩应力叠加后应小于混凝土的设计抗拉强度，设计抗拉强度，这就是利用这就是利用“跳仓打跳仓打”法控制裂缝、但不成法控制裂缝、但不成为永久伸缩缝的目的。为永久伸缩缝的目的。(3)(3)“水平分层间歇水平分层间歇”法法 “水平分层间歇水平分层间歇”法，即以减少混凝土浇筑厚法，即以减少混凝土浇筑厚度的方法来增加散热机会，减小混凝土温度的上升，度的方法来增加散热机会，减小混凝土温度的上升，并使混凝土浇筑后的温度分布均匀。并使混凝土浇筑后的温度分布均匀。此法的实质是：当水化热

27、大部分是从上层表面此法的实质是：当水化热大部分是从上层表面散热时，可以分为几个薄层进行浇筑。根据工程实散热时，可以分为几个薄层进行浇筑。根据工程实践经验，水平分层厚度一般可控制在践经验，水平分层厚度一般可控制在0.62.0m0.62.0m范围范围内，相邻两浇筑层之间的间隔时间，应以既能散发内，相邻两浇筑层之间的间隔时间，应以既能散发大量热量，又不引起较大的约束应力为准，一般以大量热量，又不引起较大的约束应力为准，一般以57d57d为宜。为宜。大体积混凝土中心部位的最高温度，在绝热条件大体积混凝土中心部位的最高温度，在绝热条件下是混凝土浇筑温度与水泥水化热之和。但实际的施下是混凝土浇筑温度与水泥

28、水化热之和。但实际的施工条件表明，混凝土内部的温度与外界环境必然存在工条件表明，混凝土内部的温度与外界环境必然存在着温差，加上结构物的四周又具备一定的散热条件，着温差，加上结构物的四周又具备一定的散热条件，因此，在新浇筑的混凝土与其周围环境之间也必然会因此，在新浇筑的混凝土与其周围环境之间也必然会发生热能的交换。发生热能的交换。故大体积混凝土内部的最高温度，是由浇筑温度、故大体积混凝土内部的最高温度，是由浇筑温度、水泥水化热引起的温升和混凝土的散热温度三部分组水泥水化热引起的温升和混凝土的散热温度三部分组成。成。五五.混凝土结构温度场混凝土结构温度场混凝土内外温差引起的温度应力混凝土内外温差引

29、起的温度应力 1 1压应力压应力 2 2拉应力拉应力 （一）混凝土的绝热最高温升计算（一）混凝土的绝热最高温升计算 假定在混凝土周围没有任何散热条件、没有任何热损耗的假定在混凝土周围没有任何散热条件、没有任何热损耗的情况下，水泥和水化后产生的水化热量，全部转化为温升后的情况下，水泥和水化后产生的水化热量，全部转化为温升后的最后温度，称为最后温度，称为绝热最高温升绝热最高温升，一般用，一般用T Tmaxmax表示，可按下式计表示，可按下式计算：算：T TmaxmaxWQ/Cr (3-1)WQ/Cr (3-1)式中式中 T Tmaxmax混凝土的绝热最高温升混凝土的绝热最高温升()()；W W每千

30、克水泥的水化热每千克水泥的水化热(J/kg)(J/kg)；Q Q每立方米混凝土中水泥用量每立方米混凝土中水泥用量(kg/m(kg/m3 3)；C C混凝土的比热，一般可取混凝土的比热，一般可取0.960.9610103 3(J/kg(J/kg)；r r混凝土的容重混凝土的容重(kg/m(kg/m3 3)，一般取，一般取2400(kg2400(kgmm3 3)。不同龄期几种常用水泥在常温下释放的水化热见表不同龄期几种常用水泥在常温下释放的水化热见表3-13-1，供计算时参考。从表中可以看出，水泥水化热量与水泥品种、供计算时参考。从表中可以看出，水泥水化热量与水泥品种、水泥标号、施工气温和龄期等因

31、素有关。水泥标号、施工气温和龄期等因素有关。水泥水化热（单位：水泥水化热（单位：KJ/KgKJ/Kg）表表 3-1 3-1水泥品种水泥标号混凝土龄期3d7d28d普通硅酸盐水泥525314354375425250271334325208229292矿渣硅酸盐水泥425180256334325145208271注：注：1 1本表数值是按平均硬化本表数值是按平均硬化1515时编制的，当平均温度为时编制的，当平均温度为7 71010时，表中数值按时，表中数值按60%60%70%70%采用；采用；2 2当采用粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥时，其水化热量可参考矿渣硅当采用粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质

32、硅酸盐水泥时，其水化热量可参考矿渣硅酸盐水泥的数值。酸盐水泥的数值。（二）混凝土最高温升值计算（二）混凝土最高温升值计算 由于大体积混凝土结构都处于一定的散热条件下，故实际由于大体积混凝土结构都处于一定的散热条件下，故实际的最高温升一般都小于绝热温升。的最高温升一般都小于绝热温升。1979 1979年以来，根据已施工的许多大体积混凝土结构的现场年以来，根据已施工的许多大体积混凝土结构的现场实测升温、降温数据资料，经过统计整理分析后得出：凡混凝实测升温、降温数据资料，经过统计整理分析后得出：凡混凝土结构厚度在土结构厚度在1.8m1.8m以下，在计算最高温升值时，可以忽略水灰以下，在计算最高温升值

33、时，可以忽略水灰比、单位用水量、浇筑工艺及浇筑速度等次要因素的影响，比、单位用水量、浇筑工艺及浇筑速度等次要因素的影响，而而只考虑单位体积水泥用量及混凝土浇筑温度这两个主要影响因只考虑单位体积水泥用量及混凝土浇筑温度这两个主要影响因素，以简便的经验公式进行计算。素，以简便的经验公式进行计算。土建工程大体积混凝土最高温升值，可按下式计算：土建工程大体积混凝土最高温升值，可按下式计算：T Tmaxmax=t=t0 0+Q/10 (3-2)+Q/10 (3-2)T Tmaxmax=t=t0 0+Q/10+F/50 (3-3)+Q/10+F/50 (3-3)式中式中 T Tmaxmax混凝土内部的最高

34、温升值混凝土内部的最高温升值()()；t t0 0混凝土浇筑温度混凝土浇筑温度()()，在计算时，在无气温与浇筑温，在计算时，在无气温与浇筑温度的相关值时，可采用计划浇筑日期的当地平均气温度的相关值时，可采用计划浇筑日期的当地平均气温()()；Q Q每立方米混凝土中水泥的用量每立方米混凝土中水泥的用量(kg/m(kg/m3 3)，上述两公式，上述两公式 适用于适用于42.542.5级矿渣碳酸盐水泥，如使用级矿渣碳酸盐水泥，如使用52.552.5级水泥时，建议用级水泥时，建议用Q/10Q/101.11.11.21.2；使用；使用32.532.5级水泥时，建议采用级水泥时，建议采用Q/10Q/10

35、0.900.950.900.95；F F每立方米混凝土中粉煤灰的用量每立方米混凝土中粉煤灰的用量(kg/m(kg/m3 3)。（三）水化热实测升降温曲线（三）水化热实测升降温曲线 为快速掌握大体积钢筋混凝土在硬化过程中的为快速掌握大体积钢筋混凝土在硬化过程中的温度变化情况，有利于施工中控制裂缝的开展，工温度变化情况，有利于施工中控制裂缝的开展，工程技术人员对有关工程在不同季节、不同厚度的混程技术人员对有关工程在不同季节、不同厚度的混凝土的水化热进行了施工全过程的跟踪和实测，统凝土的水化热进行了施工全过程的跟踪和实测，统计整理后得出混凝土中心部位的水化热升降温曲线计整理后得出混凝土中心部位的水化

36、热升降温曲线如图如图3-33-3所示。所示。A：2.6m厚，夏季施工，厚，夏季施工，Tmax60.8C：2.6m厚，冬季施工，厚，冬季施工，Tmax 31.4B：1.3m厚厚,夏季施工，夏季施工，Tmax 39.1D：1.3m厚，冬季施工，厚，冬季施工，Tmax 22.3H：0.5m厚，夏季施工，厚，夏季施工，Tmax 22.3G：0.5m厚，冬季施工，厚，冬季施工，Tmax 17.0E：2.5m厚，夏季施工，厚，夏季施工，Tmax 52.0F：4.95m厚，秋季施工，厚，秋季施工，Tmax 64.4达到峰温的时间也不一样五、大体积混凝土裂缝控制工程措施五、大体积混凝土裂缝控制工程措施 为控制

37、裂缝的开展，应该从改善设计构造、约束程度、控制温升，延缓降温速率、减小混凝土收缩，提高混凝土极限拉伸等方面采取措施，综合控制。1 1、设计构造措施设计构造措施（1）合理布置分布钢筋，可减轻混凝土收缩程度，限制裂缝开展。（2）基础底板、地梁、底板变高处等部位设置缓冲层，缓和地基对基础收缩时的侧向压力，缓冲层35cm厚泡沫塑料作垂直隔离，见图4-8。（3）在基础底板断面变化或有孔洞处，易受温度变化收缩产生裂缝，可增配抗裂钢筋或做成加腋方式，见图4-9。（4）采用混凝土R60或R90替代R28作设计强度，水泥可少4070kgm3，相当于降温47效果。(a)基础底板变高处 (b)基础地梁两侧隔离图4-

38、8图4-9增加抗裂钢筋示意图2 2 原材料措施原材料措施（1）为控制大体积混凝土早期温升和后期降温过大，宜 选用低热水泥品种，如矿碴硅酸盐水泥或粉煤灰水 泥，其水化热低一些，干缩性也小一些。（2）尽量选用一些粗骨料，如选用540mm骨料比选用525mm骨料，每立方米可减少用水量15kg左右，在相同水灰比情况下，水泥可减少20kg左右。用水量减少，收缩和泌水也随之减小。（3）砂子宜采用中粗砂为宜，试验表明，当细度模数为2.79的中粗砂，比采用细度模数2.12的细砂每立方 米混凝土用水量减少2025kg，水泥用量减少28 35kg，可减少混凝土收缩温升。3.3.掺加剂措施掺加剂措施(1(1）减水剂

39、。）减水剂。为减少泌水，一般都掺减水剂，或早强减水剂，如普通减水剂木质素磺酸钙(木钙粉)。在泵送混凝土中掺水泥重量0.20.3%，可使混凝土和易性明显降低，同时可减少10%拌合水。10%左右的水泥，28d强度提高约30%。一般掺外加剂会增加混凝土收缩量，掺木钙粉变化不大，基本相同。常用的如FDN减水剂。(3)(3)微膨胀剂微膨胀剂 为补偿混凝土收缩，可掺膨胀剂，如建材总局研究院的CSA膨胀剂、长科院的大坝水泥膨胀剂。膨胀剂产生自膨胀应力，可抵消一定收缩，如UEA高效能膨胀剂，掺812%(水泥重)能产生0.20.7MPa预压应力，大致抵消干缩产生的应力。(2)(2)粉煤灰外掺料粉煤灰外掺料粉煤灰

40、掺入可降低水化热，但早期强度低泌水性大，还应适当掺塑化剂。如425#矿渣水泥、掺15%粉煤灰，3天水化热约降15%左右。4.4.控制混凝土入模温度控制混凝土入模温度 常用低温水搅拌(冰屑水、夏季地下井水)以降低混凝土的入模温度，并对石子遮阳，避免直晒温升，同时浇筑过程中对混凝土泵水平输送管用草袋覆盖、洒水降温。日本有用液态氮(沸点-196)冷却，1kg液氮气化达到20，要吸收222KJ热量。5.5.改善混凝土施工工艺改善混凝土施工工艺(1)可分层浇灌，分层厚度一般为80100cm，便于散热，分层间隔一般为57天，要做好分层施工缝处理。(2)初凝前二次振捣 大量现场试验证明，对浇筑后的混凝土进行

41、二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹办，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小混凝土内部微裂，增加混凝土的密实度，使混凝土的抗压强度提高1020，从而可提高温凝土的抗裂性。(3)(3)采用二次投料的净浆裹石搅拌新工艺采用二次投料的净浆裹石搅拌新工艺 这样可有效地防止水分向石子与水泥砂浆界面这样可有效地防止水分向石子与水泥砂浆界面的集中，使硬化后的界面过渡层的结构致密，粘的集中，使硬化后的界面过渡层的结构致密，粘结强度增强，从而可使混凝土强度提高结强度增强，从而可使混凝土强度提高1010左右，左右，相应地也提高了混凝土的抗拉强度和极限抗拉值。相应

42、地也提高了混凝土的抗拉强度和极限抗拉值。当混凝土强度基本相同时，采用这种搅拌工艺可当混凝土强度基本相同时，采用这种搅拌工艺可减少水泥用量减少水泥用量7 7左右，相应地也减少了水化热。左右，相应地也减少了水化热。(4)加强养护，延缓混凝土降温速率加强养护，延缓混凝土降温速率 保湿、保温养护的目的有三个：第一减小混凝土保湿、保温养护的目的有三个：第一减小混凝土的内外温差，防止出现表面裂缝；第二是防止混的内外温差，防止出现表面裂缝；第二是防止混凝土过冷，避免产生贯穿裂缝；第三是延缓混凝凝土过冷，避免产生贯穿裂缝；第三是延缓混凝土的冷却速度，以减小新老混凝土的上下层约束。土的冷却速度，以减小新老混凝土

43、的上下层约束。总之，在混凝土浇筑之后，尽量以适当的材料加总之，在混凝土浇筑之后，尽量以适当的材料加以覆盖，采取保湿和保温措施，不仅可以减少升以覆盖，采取保湿和保温措施，不仅可以减少升温阶段的内外温差，防止产生表面裂缝，而且可温阶段的内外温差，防止产生表面裂缝，而且可以使水泥顺利水化，提高混凝土的极限拉伸值，以使水泥顺利水化，提高混凝土的极限拉伸值，防止产生过大的温度应力和温度裂缝。防止产生过大的温度应力和温度裂缝。6.6.混凝土内部降温措施混凝土内部降温措施 在混凝土内部预埋水管，通入冷却循环水，以降低混凝土内部的温度。冷却水管大多采用直径25mm或50mm的钢管，按照中心距1.53.0m上下

44、层交错排列，上、下层水管的间距一般1.53m，并通过立管相连接。通水流速不宜太快、流量控制在20Lmin左右，参照实际测温结果实时调整流量，以控制内部降温。7.7.后浇带的设计与施工后浇带的设计与施工 当结构长度超过允许的最大整浇长度或平面形状差异较大时，可考虑设置“后浇缝”，它是只在施工期间保留的临时性混凝土收缩变形缝(也可与施工结构沉降缝结合在一起)，保留一定时间后，再进行填充封闭，后浇成连续整体的无伸缩缝结构。其目的是取消结构中的永久性伸缩缝，因此在设计时就要根据混凝土的收缩应力确定是否设置。“后浇带后浇带”的间距，在正常情况下为的间距，在正常情况下为2030m2030m；保留时间一般不

45、宜少于；保留时间一般不宜少于40d40d，其，其宽度可取宽度可取70100cm70100cm，其混凝土强度等级比，其混凝土强度等级比原结构提高原结构提高510MPa510MPa，湿养护不少于，湿养护不少于15d15d。“后浇带后浇带”的构造，如图的构造，如图3-103-10所示。所示。除后浇带外，日本清水建筑公司曾研制成功在大体积混凝土表面设置应力缓和沟的办法，并已成功在工程中应用。这种方法是混凝土建筑物表面每隔一定距离，按其厚度的20%左右，设置一应力缓和沟(有放射状、圆周状、格子状、组合状等)，见图4-11。此应力缓和沟可将混凝土表面的拉应力抵消2050%。该法不需特殊设备，只需在混凝土浇

46、灌前安装应力缓和沟的模板即可。图4-11应力缓和沟设置方法8.8.大体积混凝土施工期温度监测大体积混凝土施工期温度监测 大体积混凝土水化热温升和随后的降温过程受多方面因素的影响，仅从理论上估算是不够的，必须加强实施过程中的温度监测，掌握实际温度场的变化和分布，一旦温差过大时可以及时采取应急措施，确保大体积混凝土施工质量，避免出现温度裂缝。测定混凝土内部温度工程上主要是采用接触式温度计，如热电偶温度计，电阻温度计和玻璃温度计等，其中又以采用热电偶温度计为多。温度监测点的布置力求代表性地反映混凝土内部温度场和应力的变化情况，以便发现问题及时采取施救措施。同时要考虑大体积混凝土的施工方案，一般是沿混

47、凝土浇筑方向的轴线埋设多组测温点，以反映浇筑全过程的情况，每组埋设上、中、下三个测点，测出该位置混凝土上表面、中心、下表面的温度变化情况及各时段的温差。六.工程实例工程实例三峡大坝混凝土工程三峡大坝混凝土工程济南黄河大桥实例1三峡大坝混凝土工程一、引言三峡工程是一座混凝土重力坝，三峡工程主体工程是土石方开挖、三峡工程是一座混凝土重力坝，三峡工程主体工程是土石方开挖、混凝土浇筑世界最大的水利枢纽工程。混凝土浇筑世界最大的水利枢纽工程。倘把三峡工程土石方量筑一道宽高各倘把三峡工程土石方量筑一道宽高各1米的长堤，可米的长堤，可以环绕地球赤道以环绕地球赤道25圈；三峡工程主体建筑物混凝土浇筑圈；三峡工

48、程主体建筑物混凝土浇筑量量2794万立方米，是世界已经建成的最大水电站万立方米，是世界已经建成的最大水电站巴西巴西伊泰普电站混凝土浇筑量的伊泰普电站混凝土浇筑量的2倍。倍。上面提到了三峡工程土石方量用宽高各上面提到了三峡工程土石方量用宽高各1米的长堤描米的长堤描述，可以绕地球赤道述，可以绕地球赤道2.5圈，那么，圈，那么，2794万立方米能否也万立方米能否也可以建立同样的模型，让大家对它有个形象的认识呢？可以建立同样的模型，让大家对它有个形象的认识呢？二千七百九十四万立方米有多大？二千七百九十四万立方米有多大？.请大家先算一下，请大家先算一下，2794万立方米的宽高都是万立方米的宽高都是1米的

49、长堤有多长？米的长堤有多长？.再算地球的赤道长？已知平均赤道半径是再算地球的赤道长？已知平均赤道半径是Re6378.14千米，求千米，求赤道周长？赤道周长？23.141596378.1440075.0千米.最后算这个的长堤与赤道长的比是多少最后算这个的长堤与赤道长的比是多少?697.040075102794结论结论:2800万立方米的混凝土相当于用宽高都是万立方米的混凝土相当于用宽高都是1米的长堤可绕地球米的长堤可绕地球赤道大半圈。赤道大半圈。万米2794112794 1.三峡工程主体工程的混凝土的浇筑创造了多项三峡工程主体工程的混凝土的浇筑创造了多项世界纪录。三峡工程世界纪录。三峡工程200

50、0年混凝土浇筑量为年混凝土浇筑量为548.17万立万立方米，月浇筑量最高达方米，月浇筑量最高达55万立方米，创造了混凝土浇筑万立方米，创造了混凝土浇筑的世界记录，是世界上施工难度最大的水利工程。的世界记录，是世界上施工难度最大的水利工程。坝体总长为坝体总长为2309.5m2309.5m、最大高度为、最大高度为175 m175 m，坝体混，坝体混凝土体积为凝土体积为15271527万万mm3 3。三峡大坝混凝土体积巨大，坝体结构复杂，混凝土三峡大坝混凝土体积巨大，坝体结构复杂，混凝土工程规模宏大。日浇灌量最大为工程规模宏大。日浇灌量最大为15000m15000m3 3，月最大，月最大混凝土浇灌量