大体积混凝土施工温度裂缝控制技术措施Word下载.doc
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特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。
大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。
浇筑后,水泥因水化引起水化热,由于混凝土体积大,聚集在内部的水泥水化热不易散发,混凝土内部温度将显著升高,而其表面则散热较快,形成了较大的温度差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。
此时,混凝龄期短,抗拉强度很低。
当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度,则会在混凝土表面产生裂缝。
（3）材料裂缝。
材料裂缝表现为龟裂,主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多而引起的。
3大体积混凝土裂缝控制的理论计算
工程实例:
武汉市中环线南段×
×
标段×
号桥墩直径为1.2m,混凝土及其原材料各种原始数据及参数为:
一是C30混凝土采用P.S32.5矿渣硅酸盐水泥,其配合比为:
水:
水泥:
砂:
石子:
粉煤灰（单位kg）=158:
298:
707:
1204:
68（每立方米混凝土质量比）,砂、石含水率分别为3%、0%,混凝土容重为2440kg/m3。
二是各种材料的温度及环境气温:
水18℃,砂、石子23℃,水泥25℃,粉煤灰25℃,环境气温20℃。
3.1混凝土温度计算
（1）混凝土拌和温度计算:
公式T0=∑TimiCi/∑miCi可转换为:
T0=[0.9（mcTc+msTs+mgTg+mfTf）+4.2Tw（mw-Psms-Pgmg）+C1（PsmsTs+PgmgTg）-C2（Psms+Pgmg）]÷
[4.2mw+0.9（mc+ms+mg+mf）]
式中:
T0为混凝土拌和温度;
mw、mc、ms、mg、mf—水、水泥、砂、石子、粉煤灰单位用量（kg）;
Tw、Tc、Ts、Tg、Tf—水、水泥、砂、石子、煤灰的温度（℃）;
Ps、Pg—砂、石含水率（%）;
C1、C2—水的比热容（KJ/Kg•K）及溶解热（KJ/Kg）。
当骨料温度>
0℃时,C1=4.2,C2=0;
反之C1=2.1,C2=335。
本实例中的混凝土拌和温度为:
T0=[0.9（298×
25+707×
23+1204×
23+68×
25）+4.2×
18（158-707×
3%）+4.2×
3%×
707×
23]÷
[4.2×
158+0.9（298+707+1204+68）]=21.02℃。
（2）混凝土出机温度计算:
按公式T1=T0-0.16（T0-Ti）式中:
T1—混凝土出机温度（℃）;
T0—混凝土拌和温度（℃）;
Ti—混凝土搅拌棚内温度（℃）。
本例中,T1=21.02-0.16×
（21.02-25）=21.7℃。
（3）混凝土浇筑温度计算:
按公式TJ=T1-（α•τn+0.032n）•（T1-TQ）
TJ—混凝土浇筑温度（℃）;
TQ—混凝土运送、浇筑时环境气温（℃）;
τn—混凝土自开始运输至浇筑完成时间（h）;
n—混凝土运转次数。
α—温度损失系数（/h）本例中,若τn取1/3,n取1,α取0.25,则:
TJ=21.7-（0.25×
1/3+0.032×
1）×
（21.7-25）=22.1℃（低于30℃）
3.2混凝土的绝热温升计算
Th=W0•Q0/（C•ρ）
W0—每立方米混凝土中的水泥用量（kg/m3）;
Q0—每公斤水泥的累积最终热量（KJ/kg）;
C—混凝土的比热容取0.97（KJ/kg•k）;
ρ—混凝土的质量密度（kg/m3）
Th=（298×
334）/（0.97×
2440）=42.1℃3.3混凝土内部实际温度计算
Tm=TJ+ξ•Th
Tj—混凝土浇筑温度;
Th—混凝土最终绝热温升;
ξ—温降系数查建筑施工手册,若混凝土浇筑厚度3.4m。
则:
ξ3取0.704,ξ7取0.685,ξ14取0.527,ξ21取0.328。
本例中:
Tm（3）=22.1+0.704×
42.1=51.7℃;
Tm（7）=22.1+0.685×
42.1=50.9℃;
Tm（14）=22.1+0.527×
42.1=44.3℃;
Tm（21）=22.1+0.328×
42.1=35.9℃。
3.4混凝土表面温度计算
Tb（τ）=Tq+4h’（H-h’）ΔT（τ）/H2式中:
Tb（τ）—龄期τ时混凝土表面温度（℃）;
Tq—龄期τ时的大气温度（℃）;
H—混凝土结构的计算厚度（m）。
按公式H=h+2h’计算,h—混凝土结构的实际厚度（m）;
h’—混凝土结构的虚厚度（m）:
h’=K•λ/βK—计算折减系统取0.666,λ—混凝土导热系数取2.33W/m•K。
β—模板及保温层传热系数（W/m2•K）:
β值按公式β=1/（∑δi/λi+1/βg）计算,δi—模板及各种保温材料厚度（m）;
λi—模板及各种保温材料的导热系数（W/m•K）;
βg—空气层传热系数可取23W/m2•K。
ΔT（τ）—龄期τ时,混凝土中心温度与外界气温之差（℃）:
ΔT（τ）=Tm（τ）-Tq,
若保护层厚度取0.04m,混凝土灌注高度为7m,则:
β=1/（0.003/58+0.04/0.06+1/23）=1.41h’=K•λ/β=0.666×
2.33/1.41=1.1H=h+2h’=7.0+2×
1.1=9.2（m）若Tq取20℃,则:
ΔT（3）=51.7-20=31.7℃
ΔT（7）=50.9-20=30.9℃
ΔT（14）=44.3-20=24.3℃
ΔT（21）=35.9-20=15.9℃
Tb（3）=20+4×
1.1（9.2-1.1）×
31.7/9.22=33.3℃
Tb（7）=20+4×
1.1（9.2-1.1）×
30.9/9.22=33.0℃
Tb（14）=20+4×
24.3/9.22=30.2℃
Tb（21）=20+4×
15.9/9.22=26.7℃
3.5混凝土内部与混凝土表面温差计算
ΔT（τ）s=Tm（τ）-Tb（τ）
本工程实例中:
ΔT（3）s=51.7-33.3=18.4（℃）
ΔT（7）s=50.9-33.0=17.9（℃）
ΔT（14）s=44.3-30.2=14.1（℃）
ΔT（21）s=35.9-26.7=9.3（℃）
若不掺加粉煤灰,其它条件不变,为保证混凝土强度相同,则该配合比设计为:
水:
石子（单位kg）=158:
351:
707:
1204,按上述步骤计算,各龄期混凝土内表温差为:
ΔT（3）,s=22.1℃,ΔT（7）,s=21.5℃,ΔT（14）,s=16.0℃,ΔT（21）,s=11.2℃。
4大体积混凝土施工技术措施
由于温差的作用,裂缝的产生是不可避免的。
根据计算可以看出,可以采用掺加粉煤灰等有效方法,以降低混凝土硬化过程中混凝土内表的温差。
因而,在施工中采取适宜的措施,能够避免有害裂缝的出现。
（1）降低水泥水化热。
包括:
混凝土的热量主要来自水泥水化热,因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好;
精心设计混凝土配合比,采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术,减少每立方米混凝土中的水泥用量,以达到降低水化热的目的;
选用适宜的骨料,施工中根据现场条件尽量选用粒径较大,级配良好的粗骨料;
选用中粗砂,改善混凝土的和易性,并充分利用混凝土的后期强度,减少用水量;
严格控制混凝土的塌落度。
在现场设专人进行塌落度的测量,将混凝土的塌落度始终控制在设计范围内,一般以7～9cm为最佳;
夏季施工时,在混凝土内部预埋冷却水管,通循环冷却水,强制降低混凝土水化热温度。
冬季施工时,采用保温措施进行养护;
如技术条件允许,可在混凝土结构中掺加10%~15%的大石块,减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。
（2）降低混凝土入模温度。
浇筑大体积混凝土时应选择较适宜的气温,尽量避开炎热天气浇筑。
夏季可采用温度较低的地下水搅拌混凝土,或在混凝土拌和水中加入冰块,同时对骨料进行遮阳、洒水降温,在运输及浇筑过程中也采用遮阳保护、洒水降温等措施,以降低混凝土拌和物的入模温度;
掺加相应的缓凝型减水剂;
在混凝土入模时,还可以采取强制通风措施,加速模内热量的散发。
（3）加强施工中的温度控制。
在混凝土浇筑之后,做好混凝土的保温保湿养护,以使混凝土缓缓降温,充分发挥其徐变特性,减低温度应力。
夏季应坚决避免曝晒,注意保湿;
冬季应采取措施保温覆盖,以免发生急剧的温度梯度变化;
采取长时间的养护,确定合理的拆模时间,以延缓降温速度,延长降温时间,充分发挥混凝土的“应力松弛效应”;
加强测温和温度监测。
可采用热敏温度计监测或专人多点监测,以随时掌握与控制混凝土内的温度变化。
混凝土内外温差应控制在25℃以内,基面温差和基底面温差均控制在20℃以内,并及时调整保温及养护措施,使混凝土的温度梯度和湿度不致过大,以有效控制有害裂缝的出现;
合理安排施工程序,混凝土在浇筑过程中应均匀上升,避免混凝土堆积高差过大。
在结构完成后及时回填土,避免其侧面长期暴露。
（4）改善约束条件,削减温度应力。
在大体积混凝土基础与垫层之间可设置滑动层,如技术条件许可,施工时宜采用刷热沥青作为滑动层,以消除嵌固作用,释放约束应力。
（5）提高混凝土的抗拉强度。
控制集料含泥量。
砂、石含泥量过大,不仅增加混凝土的收缩,而且降低混凝土的抗拉强度,对混凝土的抗裂十分不利。
因此在混凝土拌制时必须严格控制砂、石的含泥量,将石子含泥量控制在1%以下,中砂含泥量控制在2%以下,减少因砂、石含泥量过大对混凝土抗裂的不利影响;
改善混凝土施工工艺。
可采用二次投料法、二次振捣法、浇筑后及时排除表面积水和最上层泥浆等方法;
加强早期养护,提高混凝土早期及相应龄期的抗拉强度和弹性模量;
在大体积混凝土基础表面及内部设置必要的温度配筋,以改善应力分布,防止裂缝的出现。
5结语
在大体积混凝土施工时,准确计算混凝土拌和温度
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