大體積混凝土施工課件

1、第三章大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工課程預(yù)習(xí) 本章主要講述 1、混凝土裂縫 2、混凝土溫度應(yīng)力 3、防止混凝土溫度裂縫的技術(shù)措施 4、大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工3.1 混凝土裂縫混凝土是多種材料組成的非勻質(zhì)材料，它具有較高的抗壓強(qiáng)度、良好的耐久性及抗拉強(qiáng)度低、抗變形能力差、易開(kāi)裂等特性。近代混凝土的研究證明，在不同的受力狀態(tài)下，混凝土的破裂過(guò)程，實(shí)際上是和“微觀裂縫”的發(fā)展相關(guān)聯(lián)的。一、裂縫的種類及產(chǎn)生原因（一）裂縫的種類 按裂縫的寬度不同，混凝土裂縫可分為“微觀裂縫”和“宏觀裂縫”兩種。1微觀裂縫在尚未承受荷載的混凝土結(jié)構(gòu)中存在著肉眼看不見(jiàn)的微觀裂縫，其寬度為0.05mm以下。微觀裂縫主要有三種，如

2、圖3-1所示。(1)粘著裂縫，即沿著骨料周圍出現(xiàn)的骨料與水泥石粘面上的裂縫。(2)水泥石裂縫，即分布在骨料間水泥漿中的裂縫。(3)骨料裂縫，即存在于骨料本身的裂縫。上述三種微觀裂縫中，粘著裂縫和水泥石裂縫較多，而骨料裂縫較少。微觀裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中的分布是不規(guī)則的，沿截面是不貫穿的。有微觀裂縫的混凝土可以承受拉力，但結(jié)構(gòu)物的某些受拉較大的薄弱環(huán)節(jié)，微觀裂縫在拉力作用下，很容 易串連貫穿全截面，最終導(dǎo)致較早的斷裂。 2宏觀裂縫寬度不小于0.05mm的裂縫是肉眼可見(jiàn)裂縫，亦稱為宏觀裂縫，宏觀裂縫是微觀裂縫擴(kuò)展的結(jié)果。在建筑工程中，微觀裂縫對(duì)防水、防腐、承重等不會(huì)引起危害，具有微觀裂縫結(jié)構(gòu)則假定為無(wú)

3、裂縫結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)中所謂不允許出現(xiàn)裂縫，是指寬度無(wú)大于0.05mm的初始裂縫。有裂縫的混凝土是絕對(duì)的，無(wú)裂縫的混凝土是相對(duì)的。產(chǎn)生宏觀裂縫一般有外荷載、次應(yīng)力和變形變化三種起因，前兩者引起裂縫的可能性較小，后者是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生宏觀裂縫的主要原因，這種裂縫又可分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫，如圖3-2所示。(1)表面裂縫大體積混凝土澆筑初期，水泥水化熱大量產(chǎn)生，使混凝土的溫度迅速上升。但由于混凝土表面散熱條件較好，熱量可向大氣中散發(fā)，其溫度上升較少；而混凝土內(nèi)部由于散熱條件較差，熱量不易散發(fā)，其溫度上升較多?；炷羶?nèi)部溫度高、表面溫度低，則形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉

4、應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。表面裂縫雖不屬于結(jié)構(gòu)性裂縫，但在混凝土收縮時(shí)，由于表面裂縫處的斷面已削弱，易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，能促使裂縫進(jìn)一步開(kāi)展。國(guó)內(nèi)外對(duì)裂縫寬度都有相應(yīng)的規(guī)定，如我國(guó)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50-89)，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最大允許裂縫寬度就有明確的規(guī)定：室內(nèi)正常環(huán)境下的一般構(gòu)件為0.3mm；露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境下為0.2mm。(2)貫穿裂縫大體積混凝土澆筑初期，混凝土處于升溫階段及塑性狀態(tài)，彈性模量很小，變形變化所引起的應(yīng)力很小，溫度應(yīng)力一般可忽略不計(jì)?；炷翝仓欢〞r(shí)問(wèn)后，水泥水化熱基本已釋放，混凝土從最高溫逐漸降溫，降溫的結(jié)果引起混凝土收縮，再加

5、上混凝土多余水分蒸發(fā)等引起的體積收縮變形，受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束，不能自由變形，導(dǎo)致產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)該拉應(yīng)力超過(guò)混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土整個(gè)截面就會(huì)產(chǎn)生貫穿裂縫。貫穿裂縫切斷了結(jié)構(gòu)斷面，破壞了結(jié)構(gòu)整體性、穩(wěn)定性、耐久性、防水性等，影響正常使用。應(yīng)當(dāng)采取一切措施控制貫穿裂縫的開(kāi)展。(3)深層裂縫基礎(chǔ)約束范圍內(nèi)的混凝土，處在大面積拉應(yīng)力狀態(tài)，在這種區(qū)域若產(chǎn)生了表面裂縫，則極有可能發(fā)展為深層裂縫，甚至發(fā)展成貫穿性裂縫。深層裂縫部分切斷了結(jié)構(gòu)斷面，具有很大的危害性，施工中是不允許出現(xiàn)的。如果設(shè)法避免基礎(chǔ)約束區(qū)的表面裂縫，且混凝土內(nèi)外溫差控制適當(dāng)，基本上可避免出現(xiàn)深層裂縫和貫穿裂縫。（二）裂縫產(chǎn)

6、生的原因大體積混凝土施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫，是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。一方面是混凝土由于內(nèi)外溫差產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是結(jié)構(gòu)物的外約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)的約束阻止了這種應(yīng)變，一旦溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土能承受的極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生不同程度的裂縫。總結(jié)大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的工程實(shí)例，產(chǎn)生裂縫的主要原因如下： 1水泥水化熱的影響水泥在水化過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量，這是大體積混凝土內(nèi)部溫升的主要熱量來(lái)源，試驗(yàn)證明每克普通水泥放出的熱量可達(dá)500J。由于大體積混凝土截面的厚度大，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散發(fā)，會(huì)引起混凝土內(nèi)部急驟升溫。水泥水化熱引起的絕熱溫升，與混凝土厚度、單位體積水泥用量和水泥品種有關(guān)，混凝土厚

7、度愈大，水泥用量愈多，水泥早期強(qiáng)度愈高，混凝土內(nèi)部的溫升愈快。大體積混凝土測(cè)溫試驗(yàn)研究表明：水泥水化熱在13d放出的熱量最多，大約占總熱量的50左右；混凝土澆筑后的35d內(nèi)，混凝土內(nèi)部的溫度最高?；炷恋膶?dǎo)熱性能較差，澆筑初期混凝土的彈性模量和強(qiáng)度都很低，對(duì)水化熱急劇溫升引起的變形約束不大，溫度應(yīng)力自然也比較小。隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)，其彈性模量和強(qiáng)度相應(yīng)提高，對(duì)混凝土降溫收縮變形的約束愈來(lái)愈強(qiáng)，即產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗該溫度應(yīng)力時(shí)，便產(chǎn)生溫度裂縫。2內(nèi)外約束條件的影響各種結(jié)構(gòu)的變形變化中，必然受到一定的約束阻礙其自由變形，阻礙變形因素稱為約束條件，約束又分為內(nèi)約束與外

8、約束。結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形變化時(shí)，不同結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的約束稱為外約束，結(jié)構(gòu)內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間產(chǎn)生的約束稱為內(nèi)約束，外約束分為自由體、全約束和彈性約束三種。建筑工程中的大體積混凝土，相對(duì)水利工程來(lái)說(shuō)體積并不算很大，它承受的溫差和收縮主要是均勻溫差和均勻收縮，故外約束應(yīng)力占主要地位。 大體積混凝土與地基澆筑在一起，當(dāng)溫度變化時(shí)受到下部地基的限制，因而產(chǎn)生外部的約束應(yīng)力?；炷猎谠缙跍囟壬仙龝r(shí)，產(chǎn)生的膨脹變形受到約束面的約束而產(chǎn)生壓應(yīng)力，此時(shí)混凝土的彈性模量很小，徐變和應(yīng)力松弛大，混凝土與基層連接不太牢固，因而壓應(yīng)力較小。但當(dāng)溫度下降時(shí)，則產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，若超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，混凝土將會(huì)出現(xiàn)垂直裂縫。在全約束

9、條件下，混凝土結(jié)構(gòu)的變形應(yīng)是溫差和混凝土線膨脹系數(shù)的乘積，即:T·，當(dāng)超過(guò)混凝土的極限拉伸值p時(shí)，結(jié)構(gòu)便出現(xiàn)裂縫。由于結(jié)構(gòu)不可能受到全約束，況且混凝土還有徐變變形，所以溫差在2530情況下也可能不產(chǎn)生。由此可見(jiàn)，降低混凝土的內(nèi)外溫差和改善約束條件，是防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的重要措施。3外界氣溫變化的影響大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間，外界氣溫的變化對(duì)防止大體積混凝土開(kāi)裂有重大影響?；炷恋膬?nèi)部溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度的疊加之和。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關(guān)系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也愈高；如外界溫度下降，會(huì)增加混凝土的溫度梯度，特別是氣溫

10、驟降，會(huì)大大增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，因而會(huì)造成過(guò)大溫差和溫度應(yīng)力，使大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。大體積混凝土不易散熱，其內(nèi)部溫度有的工程竟高達(dá)90以上，而且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。溫度應(yīng)力是由溫差引起的變形所造成的，溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。因此，研究合理的溫度控制措施，控制混凝土表面溫度與外界氣溫的溫差，是防止裂縫產(chǎn)生的重要措施。 4混凝土收縮變形影響(1)混凝土塑性收縮變形在混凝土硬化之前，混凝土處于塑性狀態(tài)，如果上部混凝土的均勻沉降受到限制，如遇到鋼筋或大的混凝土上骨料，或者平面面積較大的混凝土、其水平方向的減縮比垂直方向更難時(shí)，就容易形成一些不規(guī)則的混凝土塑性收縮性裂縫。這種裂縫通常是互

11、相平行的，間距為0.21.0m，并且有一定的深度，它不僅可以發(fā)生在大體積混凝土中，而且可以發(fā)生在平面尺寸較大、厚度較薄的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中。(2)混凝土的體積變形混凝土在水泥水化過(guò)程中要產(chǎn)生一定的體積變形，但多數(shù)是收縮變形，少數(shù)為膨脹變形。摻入混凝土中的拌合水，約有20的水分是水泥水化所必需的，其余80都要被蒸發(fā)，最初失去的自由水幾乎不引起混凝土的收縮變形，隨著混凝土的繼續(xù)干燥而使吸附水逸出，就會(huì)出現(xiàn)干燥收縮。 混凝土干燥收縮的機(jī)理比較復(fù)雜，其主要原因是混凝土內(nèi)部孔隙水蒸發(fā)引起的毛細(xì)管引力所致，這種干燥收縮在很大程度上是可逆的，即混凝土產(chǎn)生干燥收縮后，如再處于水飽和狀態(tài)，溫凝土還可以膨脹恢復(fù)到原有的體

12、積。 除上述干縮收縮外，混凝土還會(huì)產(chǎn)生碳化收縮，即空氣中的二氧化碳(C02)與混凝土中的氫氧化鈣Ca(OH)2反應(yīng)生成碳酸鈣和水，這些結(jié)合水會(huì)因蒸發(fā)而使混凝土產(chǎn)生收縮。二、控制裂縫開(kāi)展的基本方法從控制裂縫的觀點(diǎn)來(lái)講，表面裂縫危害較小，而貫穿性裂縫危害很大，因此，在大體積混凝土施工中，重點(diǎn)是控制混凝土貫穿裂縫的開(kāi)展，常采用的控制裂縫開(kāi)展的基本方法有如下三種：1“放”的方法所謂“放”的方法，即減小約束體與被約束體之間的相互制約，以設(shè)置永久性伸縮縫的方法。也就是將超長(zhǎng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)分成若干段，以期釋放大部分熱量和變形,減小約束應(yīng)力。我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定：現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)；現(xiàn)澆混凝土剪力墻

13、、裝配式掛板結(jié)構(gòu)；全現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，處于室內(nèi)或土中條件下的伸縮縫間距，分別為45m、55m和65m。目前，國(guó)外許多國(guó)家也將設(shè)置永久性的伸縮縫作為控制裂縫開(kāi)展的一種主要方法，其伸縮縫間距一般為30m40m，個(gè)別規(guī)定為10m20m。 2“抗”的方法所謂“抗”的方法，即采取一定的技術(shù)措施，減小約束體與被約束體之間的相對(duì)溫差，改善鋼筋的配置，減少混凝土的收縮，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度等，以抵抗溫度收縮變形和約束應(yīng)力。3“放”、“抗”結(jié)合的方法“放”、“抗”結(jié)合的方法，又可分為“后澆帶”、“跳倉(cāng)打”和“水平分層間歇”等方法。(1)“后澆帶”法“后澆帶”是指現(xiàn)澆整體混凝土結(jié)構(gòu)中，在施工期間保留臨時(shí)性溫度、收縮

14、的變形縫方法。該縫根據(jù)工程的具體條件，保留一定的時(shí)間，再用混凝土填筑密實(shí)后成為連續(xù)、整體、無(wú)伸縮縫的結(jié)構(gòu)。 在施工期間設(shè)置作為臨時(shí)伸縮縫的“后澆帶”，將結(jié)構(gòu)分成若干段，可有效地削減溫度收縮應(yīng)力；在施工的后期，再將若干段澆筑成整體，以承受約束應(yīng)力。在正常的施工條件下，“后澆帶”的間距一般為2030m，后澆帶寬為1.0m左右，混凝土澆筑3040d后用混凝土封閉。(2)“跳倉(cāng)打”法“跳倉(cāng)打”法，即將整個(gè)結(jié)構(gòu)按垂直施工縫分段，間隔一段，澆筑一段，經(jīng)過(guò)不少于5d的間歇后再澆筑成整體，如果條件許可時(shí)，間歇時(shí)間可適當(dāng)延長(zhǎng)。采用此法時(shí)，每段的長(zhǎng)度盡可能與施工縫結(jié)合起來(lái)，使之能有效地減小溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力。 在

15、施工后期將跳倉(cāng)部分澆筑上混凝土，將這若干段澆筑成整體，再承受第二次澆筑的混凝土的溫差和收縮。先澆與后澆混凝土兩部分的溫差和收縮應(yīng)力疊加后應(yīng)小于混凝土的設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度，這就是利用“跳倉(cāng)打”法控制裂縫、但不成為永久伸縮縫的目的。(3)“水平分層間歇”法 “水平分層間歇”法，即以減少混凝土澆筑厚度的方法來(lái)增加散熱機(jī)會(huì)，減小混凝土溫度的上升，并使混凝土澆筑后的溫度分布均勻。此法的實(shí)質(zhì)是：當(dāng)水化熱大部分是從上層表面散熱時(shí)，可以分為幾個(gè)薄層進(jìn)行澆筑。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，水平分層厚度一般可控制在0.6m2.0m范圍內(nèi)，相鄰兩澆筑層之間的間隔時(shí)間，應(yīng)以既能散發(fā)大量熱量，又不引起較大的約束應(yīng)力為準(zhǔn)，一般以57d為宜

16、。3.2 混凝土溫度應(yīng)力一、結(jié)構(gòu)中的溫度場(chǎng)大體積混凝土中心部位的最高溫度，在絕熱條件下是混凝土澆筑溫度與水泥水化熱之和。但實(shí)際的施工條件表明，混凝土內(nèi)部的溫度與外界環(huán)境必然存在著溫差，加上結(jié)構(gòu)物的四周又具備一定的散熱條件，因此，在新澆筑的混凝土與其周圍環(huán)境之間也必然會(huì)發(fā)生熱能的交換。故大體積混凝土內(nèi)部的最高溫度，是由澆筑溫度、水泥水化熱引起的溫升和混凝土的散熱溫度三部分組成。（一）混凝土的絕熱最高溫升計(jì)算假定在混凝土周圍沒(méi)有任何散熱條件、沒(méi)有任何熱損耗的情況下，水泥和水化后產(chǎn)生的水化熱量，全部轉(zhuǎn)化為溫升后的最后溫度，稱為絕熱最高溫升，一般用Tmax表示，可按下式計(jì)算： TmaxWQ/Cr (3

17、-1)式中 Tmax混凝土的絕熱最高溫升()； W每千克水泥的水化熱(J/kg)； Q每立方米混凝土中水泥用量(kg/m3)； C混凝土的比熱，一般可取096×103(J/kg·)； r混凝土的容重(kg/m3)，一般取2400(kgm3)。 不同齡期幾種常用水泥在常溫下釋放的水化熱見(jiàn)表3-1，供計(jì)算時(shí)參考。從表中可以看出，水泥水化熱量與水泥品種、水泥標(biāo)號(hào)、施工氣溫和齡期等因素有關(guān)。（二）混凝土最高溫升值計(jì)算由于大體積混凝土結(jié)構(gòu)都處于一定的散熱條件下，故實(shí)際的最高溫升一般都小于絕熱溫升。根據(jù)已施工的許多大體積混凝土結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)升溫、降溫?cái)?shù)據(jù)資料，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)整理分析后得出：凡

18、混凝土結(jié)構(gòu)厚度在1.8m以下，在計(jì)算最高溫升值時(shí)，可以忽略水灰比、單位用水量、澆筑工藝及澆筑速度等次要因素的影響，而只考慮單位體積水泥用量及混凝土澆筑溫度這兩個(gè)主要影響因素，以簡(jiǎn)便的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。工程實(shí)踐證明，其精確程度完全可以滿足指導(dǎo)施工的要求，其計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差較小。 土建工程大體積混凝土最高溫升值，可按下式計(jì)算： Tmax=t0+Q/10 (3-2) Tmax= t0+Q/10+F/50 (3-3) 式中Tmax混凝土內(nèi)部的最高溫升值()； t0混凝土澆筑溫度()，在計(jì)算時(shí)，在無(wú)氣溫與澆筑溫度的關(guān)系值時(shí)，可采用計(jì)劃澆筑日期的當(dāng)?shù)匮骄鶜鉁?)； Q每立方米混凝土中水泥的用量(

19、kg/m3)，上述兩公式適用于425礦渣硅酸鹽水泥，如使用525水泥時(shí)，建議用Q10×1.11.2；使用325水泥時(shí)，建議采用Q10×0.900.95；F每立方米混凝土中粉煤灰的用量(kg/m3)。（三）水化熱實(shí)測(cè)升降溫曲線 為快速掌握大體積鋼筋混凝土在硬化過(guò)程中的溫度變化情況，有利于施工中控制裂縫的開(kāi)展，工程技術(shù)人員對(duì)有關(guān)工程在不同季節(jié)、不同厚度的混凝土的水化熱進(jìn)行了施工全過(guò)程的跟蹤和實(shí)測(cè)，統(tǒng)計(jì)整理后得出混凝土中心部位的水化熱升降溫曲線如圖33所示。 設(shè)Tmax為混凝土內(nèi)部最高溫升，tmax為達(dá)到混凝土內(nèi)部最高溫度的時(shí)間。從圖33中可以查得： A曲線：2.6m厚，夏季施工

20、時(shí)，測(cè)溫曲線的Tmax60.8，tmax3d； B曲線：1.3m厚, 夏季施工時(shí)，測(cè)溫曲線的Tmax39.1, tmax 3d，摻粉煤灰； C曲線：2.6m厚，冬季施工時(shí)，測(cè)溫曲線的Tmax31.4, tmax5.5d D曲線：1.3m厚，冬季施工時(shí)，測(cè)溫曲線的Tmax22.3, tmax3d； E曲線：2.5m厚，夏季施工時(shí)，測(cè)溫曲線的Tmax52.0，tmax3d； F曲線：4.95m厚，秋季施工時(shí)，測(cè)溫曲線的Tmax64.4，tmax 7d； G曲線：0.5m厚，冬季施工時(shí)；測(cè)溫曲線的Tmax17.0, tmax2d； H曲線：0.5m厚，夏季施工時(shí)，測(cè)溫曲線的Tmax38.0, tma

21、x 15d。從圖33也可以得出：相同的厚度；在不同的施工季節(jié)混凝土內(nèi)部的最高溫度是不同的，冬季僅為夏季的4555。根據(jù)以上所示的水化熱升降溫曲線，可直接用于相似工程的控制裂縫開(kāi)展的計(jì)算工作中，求得近似解答。二、溫度應(yīng)力的計(jì)算（一）計(jì)算溫度應(yīng)力的基本假定 高層建筑基礎(chǔ)工程中的大體積混凝土，其幾何尺寸、一次澆筑混凝土量等，都有遠(yuǎn)比混凝土大壩小，與混凝土大壩相比，其具有以下特點(diǎn)： (1)混凝土的強(qiáng)度級(jí)別較高，水泥用量較多，因此在凝結(jié)硬化中收縮變形也較大； (2)高層建筑基礎(chǔ)工程一般為配筋結(jié)構(gòu)，并且配筋率較高，抗不均勻沉降的受力鋼筋的配筋率在0.5以上，如此配筋對(duì)控制裂縫十分有利； (3)由于高層建筑

22、基礎(chǔ)工程的幾何尺寸并不是太大，水化熱溫升較快，降溫散熱亦較快，因此，降溫與收縮的共同作用是引起混凝土開(kāi)裂的主要因素。 (4)工業(yè)與民用建筑的地基一般比壩基弱，因此，地基對(duì)混凝土底部的約束也比壩基弱，地基是屬于非剛性的； (5)控制裂縫的方法不必像壩體混凝土那樣，即不必采用特制的低熱水泥和復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，而主要是依靠合理配筋、改進(jìn)設(shè)計(jì)、采取合理的澆筑方案和澆筑后加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等措施，以提高結(jié)構(gòu)的抗裂性，避免引起過(guò)大的內(nèi)外溫差而出現(xiàn)裂縫。根據(jù)高層建筑基礎(chǔ)工程大體積混凝土的五大特點(diǎn)，這類結(jié)構(gòu)所承受的溫差和收縮，可以認(rèn)為是均勻溫差和均勻收縮，因此外約束應(yīng)力是引起其裂縫的主要原因。（二）溫度應(yīng)力計(jì)算 澆筑在非

23、剛性基底上的大體積混凝土，其溫度應(yīng)力計(jì)算公式根據(jù)理論推導(dǎo)得出： xmax = - ET (3-4) 如考慮混凝土徐變引起的應(yīng)力松弛，將拉應(yīng)力取為正值，則混凝土由收縮引起的最大溫度應(yīng)力為： xmax(t) = ET S(t) (3-5) 式中 E混凝土一定齡期時(shí)的彈性模量； 混凝土的線膨脹系數(shù)； T結(jié)構(gòu)計(jì)算溫差； L結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度； = 式中，Cx為阻力系數(shù)，軟粘土為001003N/mm2。 砂質(zhì)粘生為0.O30.06Nmm2；堅(jiān)硬粘土為0.060.10Nmm2；風(fēng)化巖石及低強(qiáng)度等級(jí)的素混凝土為060100Nmm2；C10以上的配筋混凝土為100150Nmm2。 采用樁基時(shí)，樁對(duì)結(jié)構(gòu)變形亦有約束，所以

24、除去地基的阻力系數(shù)外，尚需增加單位面積地基上樁的阻力系數(shù)Cx：式中F每根樁分擔(dān)的地基面積(mm2)； Q樁產(chǎn)生單位位移所需的水平力(Nmm)。當(dāng)樁與結(jié)構(gòu)鉸接時(shí)： Q = 2EI當(dāng)樁與結(jié)構(gòu)固接時(shí)： Q = 4EI式中 Kn地基水平側(cè)移剛度 (1×10-2Nmm3)； E樁的彈性模量(Mpa)； I樁的慣性矩(mm4)； D被的宜徑或邊長(zhǎng)(mm)； H結(jié)構(gòu)厚度； S(t)應(yīng)力松弛系數(shù)。 混凝土結(jié)構(gòu)在荷載(應(yīng)力)作用下，不僅產(chǎn)生彈性變形；隨著時(shí)間的延續(xù)還會(huì)產(chǎn)生非彈性變形，即徐變。徐變引起應(yīng)力松弛，對(duì)防止混凝土開(kāi)裂有利，因此在計(jì)算混凝土溫度應(yīng)力時(shí)應(yīng)考慮應(yīng)力松弛的影響。松弛與加荷時(shí)混凝土的齡期

25、有關(guān)，還與應(yīng)力作用時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。 計(jì)算應(yīng)力松弛系數(shù)的方法有下列兩種： (1)只考慮荷載持續(xù)時(shí)間、忽略混凝土齡期影響的松弛系數(shù)(簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)應(yīng)用)。其值見(jiàn)表3-2。(2)考慮荷載持續(xù)時(shí)間和混凝土齡期影響的松弛系數(shù)。見(jiàn)表3-3。 上式適用于H/L020、一維約束的大體積混凝土結(jié)構(gòu)(即長(zhǎng)條形、另一方面寬度較小忽略其約束作用)。對(duì)二維約束的結(jié)構(gòu)，其最大溫度應(yīng)力計(jì)算公式為 xmax(t) = ET S(t) （3-6）式中，v為泊桑比，一般取0.15。 式(3-5)、(3-6)中的E，T，S（t），都是隨齡期t變化的變量，計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí)，應(yīng)分別算出不同齡期時(shí)的Ei(t)，T i(t)，S(t)i，進(jìn)而算出

26、相應(yīng)溫差區(qū)段(一般取23d)內(nèi)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力i，而后累加即將最大溫度應(yīng)力xmax(t) 。為此，在計(jì)算混凝土最大溫度應(yīng)力時(shí)，首先要確定E，T的數(shù)值。一定齡期時(shí)的混凝土彈性模量E（t），可按下式計(jì)算： E（t） = E0（1-e-0.09t） (37)式中 E（t）一定齡期時(shí)的混凝土彈性模量(MPa); E0齡期為28d時(shí)的混凝土彈性模量(MPa)； t混凝土的齡期(d)。結(jié)構(gòu)計(jì)算溫差T，按下式計(jì)算： T = Tm + Ty(t) (38) 式中 Tm各齡期混凝土的水泥水化熱降溫溫差()； Ty(t)各齡期的混凝土的收縮當(dāng)量溫差()。在上式中，為了便于將混凝土降溫產(chǎn)生的溫度應(yīng)力與水泥水化過(guò)程中因

27、拌合水蒸發(fā)、碳化等原因引起混凝土收縮而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力用同一計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，因而將混凝土各齡期的收縮量轉(zhuǎn)換為收縮當(dāng)量溫差。當(dāng)降溫時(shí)間不太長(zhǎng)時(shí)，混凝土的水泥水化熱降溫溫差與混凝土的水泥水化熱升溫相似，可以近似地以計(jì)算混凝土澆筑后因水泥水化熱的升溫值來(lái)確定水泥水化熱降溫溫差Tm?；炷烈蛩嗨療嵋鸬脑诮孛嫔系臏厣植既缫粧佄锞€，混凝土結(jié)構(gòu)表面因水泥水化熱升高的溫度值為T(mén)2，混凝土內(nèi)部因水泥水化熱而平均升高的溫度但為T(mén)1，而Tm為 Tm = T2 + (T1 - T2)/2 (39) 工程實(shí)測(cè)證明，大體積混凝土結(jié)構(gòu)因水泥水化熱所引起的溫升，并非“絕熱溫升”，而屬“非絕熱溫升”，在混凝土的水化熱溫

28、升過(guò)程中，結(jié)構(gòu)與外界環(huán)境接觸，還存在著一定的散熱條件，因此，人值要按“非絕熱溫升”進(jìn)行計(jì)算。由于混凝土結(jié)構(gòu)的散熱邊界條件比較復(fù)雜，要準(zhǔn)確計(jì)算“非絕熱溫升”較困難，從工程應(yīng)用角度出發(fā)，也沒(méi)有必要精確計(jì)算。一般可用以下兩種方法求混凝土內(nèi)部因水化熱而升高的平均溫度值T1值。1計(jì)算法當(dāng)大體積混凝土的澆筑溫度與外界氣溫相等時(shí)，混凝土內(nèi)部各點(diǎn)因水泥水化熱升高的溫度T和平均升高溫度值T1，可按下式計(jì)算：T= (3-10)T1 = (3-11)式中 h混凝土的厚度(m)； 混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)(熱擴(kuò)散系數(shù))(m3d)，與骨料種類和用量有關(guān)，參見(jiàn)表35； n水泥水化熱散完的天數(shù)(d)； t混凝土齡期(d)； Qc每

29、立方米混凝土中的水泥用量(kym3)； W每kg水泥的水化熱(KJ/kg)，參見(jiàn)表31； C混凝土的比熱(097kJ/kg·k)； 混凝土的密度(取2400kg/m3)； e常數(shù)，e271828； m隨混凝土澆筑溫度、水泥品種等而異的系數(shù)，見(jiàn)表3-4。式中，n=1，3，5，為一級(jí)數(shù)，由于其收斂很快，計(jì)算時(shí)只取前兩項(xiàng)即可。如果混凝土的澆筑溫度巧與當(dāng)時(shí)的氣溫Tq不相等時(shí)，則存在初始溫差，在計(jì)算T1時(shí)還要疊加上由于初始溫差而引起的平均溫差T3，T3可用下式計(jì)算： T3 = （3-12）式中 T3混凝土的澆筑溫度()； Tq僥筑時(shí)的大氣溫度()。其他符號(hào)同式(3-11)。2圖表法工程實(shí)踐證明

30、，在“非絕熱溫升”情況下，散熱的快慢與混凝土結(jié)構(gòu)的厚度有關(guān)，一般符合“厚者散熱慢，薄者散熱快”的規(guī)律。試驗(yàn)表明：當(dāng)結(jié)構(gòu)的厚度h5m時(shí)，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際溫升T1，基本接近其絕熱溫升Th。 根據(jù)中國(guó)水利水電研究所的試驗(yàn)資料，不同的結(jié)構(gòu)厚度，在“非絕熱溫升”狀態(tài)下，混凝土水泥水化熱的溫升(T1)與其絕熱溫升的數(shù)值Th之比，如表3-6中所示。各齡期不同厚度結(jié)構(gòu)的水化熱溫升與絕熱溫升的關(guān)系，如圖3-4所示。從圖3-4中可以看出，結(jié)構(gòu)的厚度愈薄，水化熱溫升階段則愈短，溫度峰值出現(xiàn)較早，也很快即產(chǎn)生降溫。結(jié)構(gòu)的厚度愈厚，水化熱 溫升時(shí)間愈長(zhǎng)，溫度峰值出現(xiàn)較晚，并且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。 另外混凝土的水化熱溫升

31、還與外界氣溫有密切關(guān)系。外界氣溫愈高，水化熱溫升階段愈短，溫度峰值出現(xiàn)的時(shí)間愈早，而且持續(xù)的時(shí)間愈長(zhǎng)。這是由于氣溫影響水泥水化反應(yīng)速度，氣溫高不易向外散熱的原因。 只要求得T1Th的比值后，即可由和Th求得混凝土內(nèi)部平均升高的溫度值T1。混凝土結(jié)構(gòu)表面的水化熱溫升T2，主要與溫度場(chǎng)的變化有關(guān)，即受到外界氣溫、養(yǎng)護(hù)方法、結(jié)構(gòu)厚度等的影響?；炷羶?nèi)部的溫度場(chǎng)分布，可用下式表示：Tx（t）= Tq + 4x(h-x)T（t） （3-13）式中 Tx（t）齡期c時(shí)計(jì)算厚度s處的混凝土溫度()； Tq齡期t時(shí)大氣的溫度()； H混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算厚度(m) H = h+2h h混凝土結(jié)構(gòu)的虛厚度(m)；

32、h溫凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際厚度(m)； T（t） 干齡期G時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)中心溫度與外界氣溫之差()。 式(3-13)中的混凝土結(jié)構(gòu)的虛厚度h，是傳熱學(xué)上的一個(gè)概念，即從混凝土結(jié)構(gòu)真實(shí)邊界向外延伸一個(gè)虛擬厚度h從而得到一個(gè)虛邊界，在此虛邊界上，結(jié)構(gòu)表面溫度等于外界介質(zhì)溫度。結(jié)構(gòu)的虛厚度h，與混凝土的導(dǎo)熱、表面保溫情況等有關(guān)： h=K （3-14）式中 混凝土導(dǎo)熱系數(shù)(可取2.33W/m·k)； 混凝土表面模板及保溫層等的傳熱系數(shù)（W/m2·k）； K拆減速系數(shù)(可取0666)。 = （3-15）式中 各種保溫材料(包括模板)的厚度(m)； 各種保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)(Wm

33、3;K)，參見(jiàn)表3-7； 空氣層的傳熱系數(shù)(23Wm2·K)。在式(3-13)中，當(dāng)x= h時(shí)、即可求得記凝土結(jié)構(gòu)的表面溫度T2： T2 = Tq + 4 h (H- h)T（t） /H （3-16） 由式(3-11)或查表3-6求得T1，由式(3-16)可求得T2，然后代入式Tm = T2 + (T1 - T2)/2 ，即可求得各齡期混凝土的水化熱降溫溫差Tm值。 為求得混凝土的水泥水化熱的溫升值，需要進(jìn)行比較繁瑣的計(jì)算，也易出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤。在這方面，王鐵夢(mèng)同志經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)溫及統(tǒng)計(jì)整理，在其所著的建筑物的裂縫控制一書(shū)中，提供了表3-8所示的水化熱溫升值Tm，供同類工程參考。如果實(shí)際

34、工程的條件不符合上述(表3-8)適用條件時(shí)，求得的溫升值Tm，再乘以表39中的修正系數(shù)?；炷粮鼾g期收縮當(dāng)量溫差Ty(t)，可按下式計(jì)算： Ty(t) = (3-17)式中 混凝土各齡期的收縮值； 混凝土的線膨脹系數(shù)。 (318)式中 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下混凝土的極限收縮值。所謂標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，系指用325普通水泥；標(biāo)準(zhǔn)磨細(xì)度；骨料為花崗巖碎石；水灰比為040；水泥漿含量為20；混凝土用振動(dòng)搗實(shí)；自然養(yǎng)護(hù)硬化；試件截面為凹20cm×20cm(截面水力半徑的倒數(shù))； 測(cè)定收縮前濕養(yǎng)護(hù)7d；空氣相對(duì)濕度為50； b經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取0.1； t混演土的齡期(d)； M1水泥品種修左系數(shù)； M2水泥細(xì)庫(kù)修正

35、系數(shù)； M3骨科品種修正系數(shù)； M4水灰比修正系數(shù)； M5水泥漿量修正系數(shù)； M6養(yǎng)護(hù)條件修正系數(shù)； M7環(huán)境相對(duì)濕度修正系數(shù)； M8構(gòu)件尺寸修正系數(shù)； M9混凝土搗實(shí)方法修正系數(shù)； M10配筋率的修正系數(shù)。 M1-M10各修正系數(shù)的具體數(shù)，如表310所示。 將Tm和Ty(t)計(jì)算的結(jié)果代入式TTm + Ty(t)，即可求得結(jié)構(gòu)計(jì)算溫差T值。（三）最大整澆長(zhǎng)度的計(jì)算最大整澆長(zhǎng)度的計(jì)算即伸縮縫間距計(jì)算。根據(jù)上述的一系列計(jì)算，存在外約束的大體積混凝土結(jié)構(gòu)，其變形與溫度應(yīng)力直接有關(guān)。當(dāng)溫度應(yīng)力max， 接近混凝土的極限抗拉強(qiáng)度f(wàn)l時(shí)，混凝土的拉伸變形也將接近其極限拉伸變形。即max f1時(shí)， ，所以

36、 f1=E由式（3-4）可知 max = E 故 E 即 故最大整澆長(zhǎng)度 Lmax = 式中 arch反雙曲余弦函數(shù)； 其他符號(hào)的意義均同前。 由于T為正值(升溫)時(shí)，為負(fù)值(壓應(yīng)變)；T為負(fù)值(降溫)時(shí)，為正值(拉應(yīng)變)，所以與T恒為異號(hào)。用絕對(duì)值表示上式，則： Lmax = arch (3-19) 由式(3-19)可以看出，計(jì)算溫差T與混凝土極限拉伸值之間的關(guān)系非常重要，一般情況下大于，分?jǐn)?shù)則為正值，兩者的差值越大，整個(gè)分?jǐn)?shù)則越小，即最大整澆長(zhǎng)度越短；反之，兩者的差值越小，整個(gè)分?jǐn)?shù)則越大，即最大整澆長(zhǎng)度越長(zhǎng)。如果值越趨近于無(wú)限大，則arch(趨向無(wú)限大)，這就表示最大整澆長(zhǎng)度可趨向無(wú)限大，

37、也表明在任何情況下都可以整澆。由此可見(jiàn)，降低結(jié)構(gòu)計(jì)算溫差和提高混凝土的極限拉伸變形，對(duì)延長(zhǎng)最大整澆長(zhǎng)度是十分重要的。 式(3-19)是按混凝土的極限拉伸推導(dǎo)出來(lái)的，即按水平拉應(yīng)力max f1=E導(dǎo)出的最大整澆長(zhǎng)度。這種狀態(tài)可以看作是當(dāng)最大溫度應(yīng)力接近混凝土抗拉強(qiáng)度、而混凝土結(jié)構(gòu)尚未開(kāi)裂的最大整澆長(zhǎng)度。一旦混凝土結(jié)構(gòu)在最大應(yīng)力處(即結(jié)構(gòu)中間)開(kāi)裂，使結(jié)構(gòu)成為兩塊，此時(shí)最大溫度應(yīng)力則遠(yuǎn)小于混凝土的抗拉強(qiáng)度。這種情況下的整澆長(zhǎng)度就比式(319)求出的值小了一半，這時(shí)的整澆長(zhǎng)度稱為最小整澆長(zhǎng)度，Lmax可按下式計(jì)算： Lmin = Lmax /=arch (320) 計(jì)算中應(yīng)當(dāng)采用兩者的平均值，即以平

38、均的整澆長(zhǎng)度Lcp為控制整澆長(zhǎng)度的依據(jù)，如結(jié)構(gòu)的實(shí)際長(zhǎng)度超過(guò)Lcp,則表示澆筑混凝土?xí)r必須設(shè)置伸縮縫或后澆帶。由此可見(jiàn)，伸縮縫的間距可以Lcp為控制，若小于或等于Lcp就可整體澆筑。平均整澆長(zhǎng)度Lcp，可按下式計(jì)算： Lcp = (Lmax + Lmin)/2 = 1.5arch (3-21)式中 混凝土的線膨脹系數(shù)； T結(jié)構(gòu)計(jì)算溫差； 混凝土的極限拉伸值； E混凝土的彈性模量； H混凝土結(jié)構(gòu)的厚度； CX阻力系數(shù)。 式中的E和T值，可按式E（t）=E0(1-e-0.09t), TTm + Ty(t)計(jì)算?；炷恋臉O限拉伸值，由瞬時(shí)極限拉伸值和徐變變形兩部分組成：= (322)式中 混凝土的極

39、限拉伸值； 混凝土的瞬時(shí)極限拉伸值； 混凝土的徐變變形。值的離散性很大，影響因素很多，特別是與施工質(zhì)量的關(guān)系很大；值與溫差、收縮變形速度有關(guān)，一般情況下，的值基本與值相等，所以在計(jì)算時(shí)可取為兩倍的，為保證安全，一般可取1.5。 混凝土的瞬時(shí)極限拉伸值，不僅與施工質(zhì)量有關(guān)；而且還與混凝土的齡期、配筋情況有關(guān)，適當(dāng)配置鋼筋能提高混凝土的瞬時(shí)極限拉伸值。工程實(shí)踐證明，合理地配置一定量的鋼筋，無(wú)論是對(duì)于溫度應(yīng)力作用下的結(jié)構(gòu)還是對(duì)于收縮應(yīng)力作用下的結(jié)構(gòu)，都能有效地提高其抗裂能力。 在考慮齡期和配筋的影響后，混凝土的瞬時(shí)極限拉伸值可按下式計(jì)算 （t）=5fl(1+ )10-5 (323)式中 fl混凝土的

40、抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(Mpa)； 配筋率（%）； d鋼筋直徑(cm)； t混凝土的齡期(d)。 （四） 其他各種情況下溫度應(yīng)力和整澆長(zhǎng)度的計(jì)算混凝土結(jié)構(gòu)不滿足HL02的條件、或其他斷面的結(jié)構(gòu)，用以上的公式來(lái)計(jì)算其溫度應(yīng)力和整澆長(zhǎng)度，顯然是不符合實(shí)際的，必須根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)尋求科學(xué)合理方法。 1HL0.2的結(jié)構(gòu) 由收縮引起的最大溫度拉應(yīng)力max(t) = -ET S(t) 、平均澆筑長(zhǎng)度Lcp = 1.5arch計(jì)算公式，僅適用于HL02條件下混凝土結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力和整繞長(zhǎng)度的計(jì)算。在HL02的情況下，采用了均勻溫差和均勻收縮的基本假定，工程計(jì)算中的誤差是可以忽略不計(jì)的。但是，對(duì)于一些厚板、墻體等混凝土結(jié)

41、構(gòu)，其高長(zhǎng)比(HL)遠(yuǎn)大于0.2，其內(nèi)部的應(yīng)力也會(huì)變得很不均勻，不符合均勻受力的基本假定；上述計(jì)算公式將不適用。 混凝土結(jié)構(gòu)的最大約束應(yīng)力在約束邊，離開(kāi)約束邊向上一點(diǎn)距離即迅速衰減，因此，約束作用的影響范圍只限于約束邊的附近，類似于彈性理論中的“邊緣干擾問(wèn)題”，如圖3-5所示。根據(jù)試驗(yàn)研究表明，半無(wú)限長(zhǎng)墻體的邊緣干擾范圍約為(038046)L。為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將邊緣干擾范圍(即溫度應(yīng)力衰減至零處的高度)定為0.40L。溫度應(yīng)力沿墻高(H)的衰減，符合以下指數(shù)函數(shù)： （3-24） 式中 L結(jié)構(gòu)底邊的長(zhǎng)度； max最大溫度應(yīng)力； m與高長(zhǎng)比有關(guān)的系數(shù)，參見(jiàn)表3-11。 為能將上述兩計(jì)算公式用于HL0

42、2的堵體，可以進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，即把不同高長(zhǎng)比并承受不均勻的彈性約束墻體，按照等效的原理，用一承受均勻應(yīng)力的“計(jì)算墻體”來(lái)代替?！坝?jì)算墻體”的均勻應(yīng)力值取不均勻應(yīng)力的最大值(約束邊外的應(yīng)力值)。如此計(jì)算，“計(jì)算墻體”的設(shè)計(jì)必然低于不均勻受力的實(shí)際墻體高度。按內(nèi)力相等的原理，可以計(jì)算出“計(jì)算墻體”的計(jì)算高度如圖3-6所示。 這樣簡(jiǎn)化后，上述的有關(guān)計(jì)算公式，只要用代替H，都可用于HL02的混凝土板和墻體，“計(jì)算墻體”的計(jì)算高度及，可用式(3-25)計(jì)算： = （3-25）按式(325)計(jì)算得出的不同高長(zhǎng)比墻體的計(jì)算高度，大致在(0.150.20)L之間。為簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)于一切HL02的混凝土厚板和墻體，

43、可以一律采用計(jì)算高度=0.20L。2其他斷面的結(jié)構(gòu)對(duì)于其他斷面的混凝土結(jié)構(gòu)，通過(guò)理論計(jì)算可以證明，只要將值變化后則上述各計(jì)算公式都可用來(lái)計(jì)算其溫度應(yīng)力和最大整澆長(zhǎng)度。(1)箱形斷面結(jié)構(gòu)混凝土箱形基礎(chǔ)，分為單孔和雙孔兩種(如圖3-7所示)。這種結(jié)構(gòu)與長(zhǎng)條板相似，前面的計(jì)算公式可采用，但需要計(jì)算出其新的值。此種情況的值可由下列公式計(jì)算：?jiǎn)慰?= （3-26）雙孔 = （3-27） 如果箱形斷面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)底板先期澆筑，而側(cè)墻和頂板后期澆筑(如圖38所示)，此時(shí)側(cè)墻和頂板同時(shí)收縮，但要受到基礎(chǔ)底板的約束。這種情況應(yīng)將溫凝土基礎(chǔ)底板當(dāng)作加強(qiáng)地基，阻力系數(shù)Cx值應(yīng)予以提高，計(jì)算時(shí)只改變值即可。此種情況的值

44、，可用下列公式計(jì)算： 單孔 = （3-28）雙孔 = （3-29）(2)箱形斷面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和側(cè)墻已澆筑，后期澆頂板，如圖3-9所示。此種情況，側(cè)墻壁成為頂板的“地基”，在應(yīng)用長(zhǎng)條板計(jì)算公式時(shí)，只要改變值即可。值可用下式計(jì)算：= （3-30）式中，b為頂板的有效高度，有兩個(gè)側(cè)墻時(shí)b=b/2；有三個(gè)側(cè)墻時(shí)b=b/4；其他符號(hào)同前。3.3 防止混凝土溫度裂縫的技術(shù)措施工程上常用的防止混凝土裂縫的措施主要有： 采用中低熱的水泥品種； 降低水泥用置； 合理分縫分塊； 摻加外加料； 選擇適宜的骨料； 控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度； 預(yù)埋水管、通水冷卻，降低混凝土的最高溫升； 表面保護(hù)、保溫隔熱；采取防止

45、混凝土裂縫的結(jié)構(gòu)措施等。在結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)與施工中，對(duì)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，為防止其產(chǎn)生溫度裂縫，除需要在施工前進(jìn)行認(rèn)真計(jì)算外；還要做到在施工過(guò)程中采取有效的技術(shù)措施，根據(jù)我國(guó)的施工經(jīng)驗(yàn)應(yīng)著重從控制混凝土溫升、延緩混凝土降溫速率、減少混凝土收縮、提高混凝土極限拉伸值、改善混凝土約束程度、完善構(gòu)造設(shè)計(jì)和加強(qiáng)施工中的溫度監(jiān)測(cè)等方面采取技術(shù)措施。以上這些措施不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互制約的，施工中必須結(jié)合實(shí)際、全面考慮、合理采用，才能收到良好的效果。一、水泥品種選擇和用量控制 大體積混凝土結(jié)構(gòu)引起裂縫的主要原因是：混凝土的導(dǎo)熱性能較差，水泥水化熱的大量積聚，使混凝土出現(xiàn)早期溫升和后期降溫現(xiàn)象。因此，

46、控制水泥水化熱引起的溫升，即減小降溫溫差，對(duì)降低溫度應(yīng)力、防止產(chǎn)生溫度裂縫能起到釜底抽薪的作用。 1選用中熱或低熱的水泥品種 混凝土升溫的熱源是水泥水化熱，選用中低熱的水泥品種，是控制混凝土溫升的最基本方法。如425的礦渣硅酸鹽水泥，其3d的水化熱為l80kJkg，而425的普通硅酸鹽水泥，其3d的水化熱卻為250kJkg；425的火山灰硅酸鹽水泥，一般3d內(nèi)的水化熱僅為同標(biāo)號(hào)普通硅酸鹽水泥的60。 2充分利用混凝土的后期強(qiáng)度 根據(jù)大量的試驗(yàn)資料表明，每立方米混凝土中的水泥用量，每增減噸，其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升降1。一方面在滿足混凝土溫度和耐久性的前提下，盡量減少水泥用量嚴(yán)格控制每立方

47、米混凝土水泥用量不超過(guò)400kg；另一方面可根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際承受荷載的情況，對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行復(fù)算，并取得設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位和質(zhì)量檢查部門(mén)的認(rèn)可后，采用f45，f60或f90替代f28作為混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這樣可使每立方米混凝土的水泥用量減少4070kg左右，混凝土的水化熱溫升相應(yīng)降低47。結(jié)構(gòu)工程中的大體積混凝土，大多采用礦渣硅酸鹽水泥，其熟料礦物含量比硅酸鹽水泥的少得多，而且混合材料中活性氧化硅、活性氧化鋁與氫氧化鈣、石膏的作用，在常溫下進(jìn)行緩慢，早期強(qiáng)度(3d，7d)較低，但在硬化后期(28d以后)，由于水化硅酸鈣凝膠數(shù)量增多，使水泥石強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)，最后甚至超過(guò)同標(biāo)號(hào)的普通硅酸鹽水泥，對(duì)

48、利用其后期強(qiáng)度非常有利。二、摻加外加料在混凝土中摻入一些適宜的外加料，可以便混凝土獲得所需要的特性，尤其在泵送混凝土中更為突出。泵送性能良好的混凝土拌和物應(yīng)具備三種特性：在輸送管壁形成水泥漿或水泥砂漿的潤(rùn)滑層，便混凝土拌和物具有在管道中順利滑動(dòng)的流動(dòng)性；為了能在各種形狀和尺寸的輸送管內(nèi)順利輸送，混凝土拌合物要具備適應(yīng)輸送管形狀和尺寸的變化的變形性；為在泵送混凝土施工過(guò)程中不產(chǎn)生離析而造成堵塞，拌和物應(yīng)具備壓力變化和位置變動(dòng)的抗分離性。由于影響泵送混凝土性能的因素很多，如砂石的種類、品質(zhì)和級(jí)配、用量、砂率、坍落度、外摻料等。因此，為了滿足混凝土具有良好的泵送性，在進(jìn)行混凝土配合比的設(shè)計(jì)中，不能用

49、單純?cè)黾訂挝挥盟糠椒?，這樣不僅會(huì)增加水泥用量，增大混凝土的收縮而且還會(huì)使水化熱升高，更容易引起裂縫。工程實(shí)踐證明，在施工中優(yōu)化混凝土級(jí)配；摻加適宜的外加料，以改善混凝土的特性，是大體積混凝土施工中的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。混凝土中常用的外加料主要是外摻劑和外摻料。 1摻加外摻劑 大體積混凝土中摻加外摻劑主要是木質(zhì)素磺酸鈣(簡(jiǎn)稱木鈣)。木質(zhì)素磺酸鈣，屬陰離子表面活性劑，它對(duì)水泥顆粒有明顯的分散效應(yīng)，并能使水的表面張力降低。因此，在泵送混凝土中摻入水泥重量的0.20.3木鈣，它不僅能使混凝土的和易性有明顯的改善，而且可減少10左右的拌和水，混凝土28d的強(qiáng)度提高10以上：若不減少拌和水，坍落度可提高1

50、0cm左右；若保持強(qiáng)度木變，可節(jié)約水泥10，從而可降低水化熱。2摻加外摻料 大量試驗(yàn)資料表明，在混凝土中摻入一定量的粉煤灰后，除了粉煤灰本身的火山灰活性作用，在生成硅酸鹽凝膠，作為膠凝材料的一部分起增強(qiáng)作用外；在混凝土用水量不變的條件下，由于粉煤灰顆粒呈球狀并具有“滾珠效應(yīng)”，可以起到顯著改善混凝土和易性的效能；若保持混凝上拌和物原有的流動(dòng)性不變，則可減少用水量，起到減水的效果，從而可提高混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度；摻入適量的粉煤灰，還可大大改善混凝土的可泵性，降低混凝土的水化熱。 大體積混凝土摻和粉煤灰分為“等量取代法”和“超量取代法”兩種。前者是用等體積的粉煤灰取代水泥的方法；但其早期強(qiáng)度(28d以內(nèi))也會(huì)隨摻入量增加而下降，所以對(duì)早期抗裂要求較高的工程，取代量應(yīng)非常慎重。后者是一部分粉煤灰取代等體積水泥，超量部分粉煤灰則取代等體積砂子，它不僅可獲得強(qiáng)度增加效應(yīng)，而且可以補(bǔ)償粉煤灰取代水泥所降低的早期強(qiáng)度，從而保持粉煤灰摻入前后的混凝土強(qiáng)度等效。 粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程中規(guī)定：對(duì)用作摻合料的粉煤灰，按其品質(zhì)可分為，III級(jí)。級(jí)粉煤灰一般是用