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1、摘 要工程结构中的大体积混凝土如箱形基础，施工期间混凝土水化热引起的温度作用和自身收缩等变形将产生较大的温度应力，若设计和施工不当就会产生危害性裂缝。过去，我国大都采用设置伸缩缝或后浇带的方法来解决这种问题，但由于结构的整体性、使用功能和建设工期等方面的原因，现对这类结构均提出了无缝施工的要求，即在施工中不设伸缩缝或后浇带，同样能够满足设计和施工质量的要求。文章即提出了对这种无缝施工工艺的一些探讨，以期能得到对温度控制措施的一个全面的了解用以指导我们的现场施工。关键词：大体积混凝土，无缝施工技术，温度控制措施目录摘要目录第一章 引言11.1 概述11.2 大体积混凝土的特点2第二章 大体积混凝
2、土结构裂缝产生的机理32.1 裂缝种类及成因32.2 大体积混凝土温度裂缝的产生原理42.2.l 水泥水化热52.2.2 外界气温变化52.2.3 约束条件62.2.4 混凝土的收缩变形6第三章 大体积混凝土温度裂缝控制83.1控制混凝土温升83.1.1 选用中低热的水泥品种83.1.2 掺加外加剂83.1.3 粗细骨料选择113.1.4控制温度应力123.1.5 控制混凝土的出机温度和浇筑温度153.2加强混凝土的保温和养护163.2.1 大体积混凝土的养护要求163.2.2大体积混凝土的养护措施173.3 加强混凝土的温度监测工作17第四章 结论19参考文献20致谢21第一章 引言1.1
3、概述在建筑工程中，混凝土、钢筋混凝土是建筑结构的主要材料。由于经济建设规模的迅速扩大，建筑业向高、大、深和复杂结构的方向发展。工业建筑中的大型设备基础；大型构筑物的基础；高层、超高层和特殊功能建筑的箱型基础及转换层；有较高承载力的桩基厚大承台等都是体积较大的钢筋混凝土结构，大体积混凝土已大量地应用于工业与民用建筑之中。什么是大体积混凝土，目前国内尚无统一的定义。只有普通混凝土配合比设计规程JGJ / 55-2000中认为“混凝土结构物中实体最小尺寸大于或等于lm的部位所用的混凝土简称大体积混凝土”，这种提法不够科学准确，因为很多独立基础的最小尺寸大于lm，却不是大体积，也有很多结构最小尺寸小于
4、lm，但体积较大，水化热引起的变形也较大，应列入大体积混凝土之列。美国混凝土学会认为，大体积混凝土是“现场浇筑的混凝土，尽寸大到需要采取措施降低水化热和水化热引起的体积变化。以最大限度地减少混凝土的开裂。”美国混凝土学会还认为应考虑水化热引起体积变化与开裂问题。国际预应力混凝土协会海工混凝土设计与施工建议规定“凡是混凝土一次浇筑最小尺寸大于0.6m，特别是水泥用量大于400kg1m3时，应考虑采用水化放热慢的水泥或采取其他降温散热措施”。国外对大体积砼的定义，即考虑了混凝土结构的几何尺寸，同时也考虑了水泥水化热引起体积变化与裂缝问题。参照国外的标准，结合实际的工作经验，笔者认为，大体积混凝土的
5、定义为:现场浇筑混凝土结构的几何尺寸较大，且必须采取技术措施以避免水泥水化热及体积变化引起的裂缝，这类结构称为大体积混凝土。 1.2 大体积混凝土的特点“大体积混凝土”最早出现在水利水电工程中。在水利水电工程建设应用中许多科研工作者对“大体积混凝土”已作了大量细致的研究，发展至今从理论到施工方法，施工方案及优化控制等方面己比较成熟，并相应制订了一系列规定，例如：早在1933年1936年美国建成的大苦果重力坝，混凝土浇筑量达250万立方米，并且未出现裂缝。我国的三峡大坝，在各方面都取得了很大的成功。但是，建筑大体积混凝土由于工程规模的大小、结构形式、混凝土特点、配筋构造及受荷情况都与水利水电类建
6、筑物差异很大。建筑工程大体积混凝土相比于工大体积混凝土一般块体较薄，体积较小；混凝土设计强度高，单方混凝土水泥用量较大；连续性整体浇筑要求较高；结构构筑物多属于地下、半地下或室内，受外界条件变化影响较小。此外，在混凝土温度及温度应力的计算方法和采取的措施上，两者也有很多差异。建筑工程中，大体积混凝土与一般混凝土也是不同的。大体积混凝土具有结构厚大、浇筑量大，工程条件复杂，且多为现浇超静定结构混凝土，施工技术和质量要求高等特点。因此，除了必须具有足够的强度、刚度、稳定性以外，还应满足结构物的整体性和耐久性要求。第二章 大体积混凝土结构裂缝产生的机理2.1 裂缝种类及成因混凝土是由水泥浆、砂子和石
7、子组成的水泥浆体和骨料的两相复合型脆性材料。存在着两种裂缝：肉眼看不见的微观裂缝和肉眼看得见的宏观裂缝。微观裂缝是混凝土本身就有的，它的宽度仅25pm，主要有三种形式的微观缝：砂浆与石子粘结面上的裂缝，称为粘着裂缝；穿越砂浆的微裂缝，称为水泥石裂缝；穿越骨料的微裂缝，称为骨料裂缝。微观裂缝在混凝土结构中的分布是不规则、不贯通的，并且肉眼看不见，因此有微观裂缝的混凝土可以承受拉力。宽度不小于005mm的裂缝称为宏观裂缝，宏观裂缝是由微观裂缝扩展而来的。混凝土结构的裂缝产生的原因主要有三种，一是由外荷载引起的；二是结构次应力引起的裂缝，这是由于结构的实际工作状态和计算假设模型的差异引起的；三是变形
8、应力引起的裂缝，这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起的结构变形，当变形受到约束时便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝田。混凝土的宏观裂缝按其成因有荷载裂缝、变形裂缝、施工裂缝、碱骨料反应裂缝。根据它们在结构中的分布区域，一般可分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三类。混凝土表面裂缝一般是在干缩变形和混凝土自身温度场变化的内部约束或由于气温骤降而引起的。表面混凝土冷却受内部热混凝土的约束而产生的温度应力，当它们大于混凝土同龄期的抗拉强度时裂缝就会发生。如果不受其它因素的影响，一般不会形成贯穿裂缝或深层裂缝。内部裂缝是在浇筑块顶面上出现表面裂缝后，再在其上浇筑新混凝土，则原来的表
9、面裂缝就变成了内部裂缝。深层裂缝是出现在脱离基础约束范围以外的表面裂缝，在经历一个较长降温的过程以后，如果内部温度较高，在混凝土块内部将形成一个温度梯度比较陡的复杂温度场，从而使裂缝向纵深发展，形成深层裂缝，其内部仍是连续的。基础贯穿裂缝是切断混凝土结构的大裂缝。混凝土浇筑温度过高加上混凝土水化热温升，形成混凝土的最高温度，当降到施工期的最低温度时，即产生基础温差，这种由于均匀降温产生的温度应力，当其大于同龄期混凝土的抗拉强度时就产生裂缝。基础贯穿裂缝是混凝土变形受外界约束而发生的，它的整个断面均受拉应力，只要产生裂缝，就会形成贯穿裂缝。微裂缝是所有混凝土结构都具有的，它的存在是正常的现象。它
10、虽然对混凝土结构的变形、强度有影响，但在设计规范中就已经考虑到微裂缝对混凝土强度和抗裂性能的影响，对具体的结构不需另加研究。但微裂缝的存在，结构受力作用时，就会发展成宏观裂缝。其基本过程是原始粘结裂缝的逐渐扩大和新的粘结裂缝的出现，产生少量穿越砂浆的裂缝，穿越砂浆的裂缝发展较快，并出现局部穿越骨料的裂缝，各种裂缝迅速发展并逐渐贯通，形成贯穿裂缝。2.2 大体积混凝土温度裂缝的产生原理温度，作为一种变形作用，在混凝土结构中引起的裂缝有表面裂缝和贯穿裂缝两种。这两种裂缝在不同程度上都属于有害裂缝。由于高层建筑、高耸结构物和大型设备基础的出现，大体积混凝土也被广泛采用，大体积混凝土结构的温度裂缝日益
11、成为建筑工程技术人员面临的技术难题。大体积混凝土的质量问题是混凝土结构产生裂缝。造成结构裂缝的原因是复杂的，综合性的。但是，大体积混凝土从浇筑时起，到达设计强度止，即施工期间产生的结构裂缝主要是水泥水化热引起的温度变化造成的。大体积混凝土产生温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。矛盾的一方面是混凝土由于内外温差而产生的应力和应变，另一方面是外部约束和混凝土各质点间的约束，要阻止这种应变。一旦温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这是导致混凝土产生裂缝的主要原因，现将产生裂缝的主要原因分述如下：2.2.l 水泥水化热水泥水化过程中要放出一定的热量。而大体积混凝土结构物一般断面较厚，水泥
12、放出的热量聚集在结构物内部不易散发。通过实测，水泥水化热引起的温升，在水利工程中一般为1525C，而在建筑工程中一般为2030C，甚至更高。水泥水化热引起的绝热温升，是与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期(时间)按指数关系增长，一般在1012天接近于最终绝热温升。但由于结构物有一个自然散热条件，实际上混凝土内部的最高温度，多数发生在混凝土浇筑后的最初35天。由于混凝土的导热性能差，浇筑初期混凝土的强度和弹性模量都很低，对水化热引起的急剧温升约束不大，相应的温度应力也较小。随着混凝土龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以至产生很大的拉应力。当
13、混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝。2.2.2 外界气温变化大体积混凝土在施工阶段，外界气温的变化影响是显而易见的，因为外界气温愈高。混凝土的浇筑温度也愈高；而外界温度下降，又增加混凝土的降温幅度，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，这对大体积混凝土是极为不利的。混凝土内部的温度是水化熟的绝热温度，浇注温度和结构物的散热降温等各种温度叠加，而温度应力则是由温差引起的温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般在6065C，并且有较大的连续时间(与结构尺寸和浇筑块体厚度有关)。在这种情
14、况下，研究合理的温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的过大温度应力，就显得更为重要。2.2.3 约束条件各种结构物在变形变化过程中，必然会受到一定的“约束”或“抑制”而阻碍变形，这就是指的约束条件。约束条件一般可概括为两类：即外约束和内约束(亦称自约束)。外约束指结构物的边界条件，一般指支座或其它外界因素对结构物变形的约束。内约束指较大断面的结构，由于内部非均匀的温度及收缩分布，各质点变形不均匀而产生的相互约束。具有大断面的结构，其变形还可能受到其它物体的宏观约束。大体积混凝土由于温度变化会产生变形，而这种变形又受到约束，便产生了应力，这就是温度变化引起的应力状态。而当应力超过某一数值，便引起
15、裂缝。2.2.4 混凝土的收缩变形混凝土中80的水分要蒸发，约20的水分是水泥硬化所必须的。混凝土水化作用产生的体积变形，称为“自身体积变形”，该变形主要取决于胶凝材料的性质，对于普通水泥混凝土来说，大多数为收缩变形，少数为膨胀变形，一般在-50+50 x l0-6旷范围内。如果以混凝土温度线膨胀系数为10x0-6计，当混凝土的自身体积变形从-0 x l0-6击变至50 x l0-6时，即相当于温度变化10引起的变形，这一数值是相当可观的。目前，补偿收缩混凝土的研究和发展逐渐认识到，如果有意识地控制和利用混凝土的自身体积膨胀，有可能大大改善某些混凝土的抗裂性。但对于普通水泥混凝土，由于大部分属
16、于收缩的自身体积变形，数量级较小，一般在计算中忽略不计.如前指出，在混凝土中尚有80的游离水分需要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩(干缩)，这种收缩变形不受约束条件的影响。若有约束，即可引起混凝土的开裂，并随龄期的增长而发展。混凝土的收缩机理比较复杂，其最大的原因，可能是内部孔隙水蒸发变化时引起的毛细管引力。收缩在很大程度上是有可逆现象的。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积干湿交替将引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。此外，影响混凝土收缩的因素很多，主要是水泥品种和混合材、混凝土的配合成分，化学外加剂以及施工工艺，特别是养护条件等。第三
17、章 大体积混凝土温度裂缝控制3.1控制混凝土温升大体积混凝土结构在降温阶段，由于降温和水分蒸发等原因产生收缩，再加上存在外约束不能自由变形而产生温度应力。因此，控制水泥水化热引起的温升，即减小了降温温差，这对降低温度应力、防止产生温度裂缝能起釜底抽薪的作用。为控制大体积混凝土结构因水泥水化热而产生的温升，需采取相应的施工措施。3.1.1 选用中低热的水泥品种混凝土升温的热源是水泥水化热，在施工中应选用水化热较低的水泥以及尽量降低单位水泥用量。为此，施工大体积混凝土结构多用325#、425#矿渣硅酸盐水泥。3.1.2 掺加外加剂为了满足送到现场的商品混凝土具有一定坍落度，如单纯增加单位水泥用量，
18、不仅多用水泥，加剧混凝土收缩，而且会使水化热增大，容易引起开裂。因此应选择适当的外加剂。1.减水剂：混凝土材料是由水泥、砂石骨料、化学外加剂和外掺矿物活性材料组成的复合材料，其性能是由各组成材料的性能和掺量(配合比)决定的，低热补偿收缩大体积混凝土也是一种混凝土。其性能也由其组成材料的性能和掺量决定。依据现有材料的特性，分析配制低热补偿收缩大体积混凝土的可行性。目前国际上通用的高效减水剂主要有两类:第一类是以磺酸盐甲醛缩合物为代表的磺化煤焦油系减水剂，第二类是以三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物为代表的树脂系减水剂。高效减水剂属阴离子表面活性剂，在其很长的碳氢链上含有大量的极性基，当它吸附于水泥颗粒表面
19、时，在水泥颗粒周围形成了扩散双电位层，使水泥颗粒相互排斥而保持较好的分散状态，并使水的表面涨力降低，从而大大提高了水泥浆体的流动性。和未掺高效减水剂的混凝土相比，采用同样的塌落度，掺高效减水剂的混凝土可大大减小水灰比。高效减水剂使用后，不仅能降低水灰比，而且能使混凝土拌合物中的水泥更为分散，从而使硬化后的空隙率及孔隙分布情况得到进一步改善。通过试验，在同样水灰比情况下，掺高效成水剂的混凝土28天强度比不掺高效成水剂的混凝土要多，且塌落度增加很大。在保证相同塌落度条件下，掺高效减水剂的混凝土3天和7天强度能提高50%70%，28天强度提高40%以上。木质素磺酸钙属阴离子表面活性剂，对水泥颗粒有明
20、显的分散效应，并能使水的表面张力降低而引起加气作用。因此，在混凝土中掺入水泥重量025的木钙减水剂(即木质素磺酸钙)，它不仅能使混凝土和易性有明显的改善，同时又减少了10左右的拌合水，节约10左右的水泥，从而降低了水化热。近年来，开发一种新型“减低收缩剂，常用的有UEA，AEA，是掺入后可使混凝土空隙中水分表面张力下降从而减少收缩的新材料，它可减少收缩40-60，但是能否起到有效地控制收缩裂缝的作用，还应注重其适用条件和后期收缩。因此，要提高混凝土的强度，掺高效减水剂是很有效的措施。但是，掺高效减水剂的混凝土拌合物凝结时间可稍许提前并且塌落度损失较快。因此，大体积混凝土施工时易使用缓凝型高效减
21、水剂。掺入缓凝高效减水剂既可减少混凝土的单位用水量，满足稠度的要求，又能提高混凝土的和易性，延缓混凝土的凝结时间，降低水化热。2.膨胀剂：膨胀混凝土的膨胀性能主要来源于膨胀水泥或掺加膨胀剂的水化作用。目前应用较多的是UEA混凝土膨胀剂，它是一种特制的硫铝酸盐膨胀剂，主要由无水硫铝酸钙。它加到普通水泥中与水拌合后，使混凝土的强度和膨胀发展相协调。膨胀混凝土的强度分自由膨胀强度和约束膨胀强度。自由强度常随膨胀值增加而下降，而约束强度则有所提高。因一定的膨胀结晶能够使混凝土更加致密，毛细孔减小，界面结构得到改善，从而使强度提高。在混凝土中掺入膨胀剂，混凝土在硬化过程中产生体积膨胀，这部分膨胀可以部分
22、或全部补偿硬化过程中冷缩和干缩，减少或避免混凝土的开裂。3.粉煤灰：粉煤灰是从烧煤粉的锅炉烟气中收集的粉状灰粒，国外把它叫做“飞灰”或者“磨细燃料灰”。把粉煤灰掺入混凝土中，就制成粉煤灰混凝土因为这种混凝土能够节约矿物资源和能源，减少环境污染，改善混凝土性能，因此它是一种经济的改性混凝土，开发利用粉煤灰混凝土技术已引起国内外工程界人士的高度重视。粉煤灰的矿物组成相当复杂。目前在混凝土中应用较多的低钙粉煤灰主要有六 种矿物组分，即玻璃微珠、海绵状玻璃体、石英、氧化铁、碳粒，硫酸盐等。这六种矿物的含量较多，对粉煤灰的影响也较大。由于，粉煤灰具有火山灰活性效应，在混凝土中掺入粉煤灰可以提高混凝土的密
23、实性。龄期越长，反应越完全，混凝土越密实，混凝土的强度也越高。同时，粉煤灰具有胶凝作用和减水作用(优质粉煤灰)。在混凝土中掺加粉煤灰，改善了混凝土的和易性，降低了水灰比，减少了多余水份蒸发后形成的孔隙，粉煤灰取代部分水泥后，早期水化热明显降低，对于大体积混凝土工程掺粉煤灰的混凝土能使温度峰值显著降低，出现峰值温度的时间也能推迟。但是，掺入粉煤灰后增加了混凝土的干缩，并且早期强度有所降低，这在实际工程中应予以注意。综上所述，在大体积混凝土中掺入U型膨胀剂能使混凝土产生适度微膨胀来补偿收缩，在有约束的条件下，在混凝土中建立自应力，混凝土凝固后，仍存在微弱的膨胀和内应力，可补偿混凝土的收缩;掺入粉煤
24、灰，改善了混凝土的和易性，增加了胶凝物质，降低了混凝土的水灰比，减少了多余水份蒸发后形成的孔隙。粉煤灰替代水泥，使水化热明显降低，对于大体积混凝土工程，可降低混凝土内部温度;掺入高效减水剂和缓凝剂可减少混凝土单位用水量，满足稠度要求，提高混凝土和易性，满足泵送要求，并能延长凝结时间，降低水化热。3.1.3 粗细骨料选择为了达到预定的要求，同时又要发挥水泥最有效的作用，粗骨料应达到最佳的最大粒径。对于大体积钢筋混凝土，粗骨料的规格往往与结构物的配筋间距、模板形状以及混凝土浇筑工艺等因素有关。宜优先采用以自然连续级配的粗骨料配制混凝土。因为用连续级配粗骨料配制的混凝土具有较好的和易性、较少的用水量
25、和水泥用量以及较高的抗压强度。在石子规格上可根据施工条件，尽量选用粒径较大、级配良好的石子。因为增大骨料粒径，可减少用水量，而使混凝土的收缩和泌水随之减少。同时亦可减少水泥用量，从而使水泥水化热减小，最终降低了混凝土的温升。当然骨料粒径增大后，容易引起混凝土的离析，因此必须优化级配设计，施工时加强搅拌、浇筑和振捣工作。根据有关试验结果表明，采用5-25mm石子每立方米混凝土可减少用水量15kg左右，在相同水灰比的情况下，水泥用量可减少20kg左右。粗骨料颗粒的形状对混凝土的和易性和用水量也有较大的影响。因此，粗骨料中的针、片状颗粒按重量计应不大于15。细骨料以采用中、粗砂为宜。根据有关试验资料
26、表明，当采用细度模数为279、平均粒径为038的中、粗砂，它比采用细度模数为212、平均粒径为0336的细砂，每立方米混凝土可减少用水量2025kg，水泥用量可相应减少2835kg。这样就降低了混凝土的温升和减小了混凝土的收缩。泵送混凝土的输送管道除直管外，还有锥形管、弯管和软管等。当混凝土通过锥形管和弯管时，混凝土颗粒间的相对位置就会发生变化，此时如混凝土的砂浆量不足，便会产生堵管现象。所以在级配设计时适当提高一些砂率是完全必要的，但是砂率过大，将对混凝土的强度产生不利影响。因此在满足可泵性的前提下，应尽可能使砂率降低。另外，砂、石的含泥量必须严格控制。根据国内经验，砂、石的含泥量超过规定，
27、不仅会增加混凝土的收缩，同时也会引起混凝土抗拉强度的降低，对混凝土的抗裂是十分不利的。因此在大体积混凝土施工中建议将石子的含泥量控制在小于1，砂的含泥量控制在小于2。3.1.4 控制温度应力由于大体积混凝土体积较大，如果完全不能散热，混凝土处于绝热状态，上层覆盖新混凝土后，受到新混凝土中水化热的影响，老混凝土中的温度还会略有回升，过了第二个温度高峰以后，温度继续下降，最后降低到最终稳定温度，该点温度在持续下降过程中，受到外界气温变化的影响还会随着时间而有一定的波动。 1.混凝土温度应力的发展过程 由于混凝土弹性模量随着龄期而变化，在大体积混凝土结构中，温度应力发展过程分三个阶段。（1）早期应力
28、:自浇筑混凝土开始，至水泥放热作用基本结束时止，一般约一个月左右。这个阶段有两个特点:一是水化作用而放出大量的水化热，引起温度场的急剧变化;二是混凝土弹性模量随着时间而急剧变化。（2）中期应力:自水泥放热作用基本结束时至混凝土冷却到最终稳定温度时，这个时期中温度应力是由于混凝土的冷却及外界温度变化所引起的，这些应力与早期产生的温度应力相叠加。在此期间混凝土的弹性模量还有一些变化，但变化幅度较。 （3）晚期应力:混凝土完全冷却以后的运行时期，温度应力主要是由外界气温变化所引起的，这些应力与早期和中期的残余应力相叠加形成了混凝土晚期应力。 2.混凝土温度应力的类型 （1）自生应力 边界上没有受到任
29、何约束或者完全静定的结构，如果结构内部温度是线性分布的，即不产生应力，如果结构内部温度是非线性分布的，由于结构本身的互相约束而产生的应力，称为自生应力。例如，混凝土冷却时，表面温度较低，内部较高，表面的温度收缩变形受到内部的约束，在表面出现拉应力，在内部出现压应力。 （2）约束应力结构的全部或部分边界受到外界约束，温度变化时不能自由变形而引起的应力。例如，混凝土浇筑块冷却时受到基础的约束而产生的应力，在静定结构内只会出现自生应力，但在超静定结构内可能同时出现自生应力和约束应力，而且两种应力互相叠加。 3.混凝土温度应力的分析 大体积混凝土的变形主要是:温度变化产生变形，变形产生应力，所以分析混
30、凝土温度应力的发展过程和分布规律，首先分析温度场。根据当地气候条件，施工方法及混凝土的热学特性，按照传导原理进行计算。 大体积混凝土温度应力的研究包括两个方面的内容:一是结构的温度场，二是结构的应力场。目前结构的温度场问题己解决，而应力场问题尚处于研究阶段，许多理论计算方法都很复杂。 大体积混凝土温度场既可计算，也可进行实际测量，而应力场的测试却不稳定，目前比较先进的是冶金部建筑研究总院开发的混凝土温度应力传感器测试温度应力。这在实际施工中不易做到，测试也很容易出现误差。我们设想，在实际工程中，直接控制温度来保证施工的浇筑强度和混凝土的温升在控制范围之内，以此来实现混凝土的温度应力小于其抗拉强
31、度。使大体积混凝土施工不出现裂缝，保证大体积混凝土的施工质量。4.降低混凝土的绝热升温(1)减少水泥用量水泥水化放热是混凝土升温的内热源，降低水泥用量，就减少了水化热。一般方法有:减小坍落度，掺大块石，减小砂率，使用减水剂，缓凝剂，掺混合材(如粉煤灰)，采用先进的搅拌工艺。 (2)使用低热水泥 选用水化热低的水泥，优先选用大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山炭质硅酸盐水泥，减少水化热引起的绝热温升。(3)降低浇筑温度浇筑温度低可以降低最高温升。尽量避免炎热的夏季施工，不宜中午浇筑，对原材料实行预冷却等，尽可能降低浇筑温度。（4）降低当量温差 当量温差是由于干缩引起的，应减小干缩率。
32、影响干缩率的主要因素有骨料，养护条件，水灰比，掺合料等。 (5)强制降温 在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部的最高温度。 5.减小约束 (l)减小外部约束大体积混凝土一般是厚实体重的整浇结构物，地基对其约束十分明显，这是Y起约束收缩，产生裂缝的一个主要因素。减小地基约束的方法是设置滑动层，即了块体与地基之间设置砂垫层或沥青油毡层，允许块体自由变形，避免开裂。（2）减小内部约束内部约束主要是内外温差过大造成的，解决的方法是加强保温养护，控制内外温差、降温速率，保证湿度。保温法有覆盖法，暖棚法，蓄水法。覆盖法就是在混凝土浇筑完毕，用保温材料(如油布，锯末，草袋，塑料布等)覆盖在混凝土
33、上面;暖棚法是在块体上面搭设大棚，通过人工加热使棚内空气满足温控条件。蓄水法就是在混凝土终凝后，在块体表面蓄一定高度的水，利用水的导热系数低，达到隔热降温效果。综上所述，控制大体积混凝土裂缝的方法很多，而且各种方法之间是相互关连相互制约的。3.1.5 控制混凝土的出机温度和浇筑温度为了降低大体积混凝土总温升和减少结构的内外温差，需要先控制混凝土的出机温度和浇筑温度。混凝土的原材料中石子的比热较小，但其在每立方米混凝土中所占的重量较大；水的比热最大，但它的重量在每立方米混凝土中只占一小部分。因此对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响很小。为了进一步降低混凝土的出
34、机温度，其最有效的办法就是降低石子的温度。在气温较高时，为防止太阳的直接照射，可在砂、石堆场搭设简易遮阳装置，必要时须向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。混凝土从搅拌机出料后，经搅拌运输车运输、卸料、泵送、浇筑、振捣、平仓等工序后的混凝土温度称为浇筑温度。关于浇筑温度的控制，我国有些规范提出不得超过25，否则必须争取特殊的技术措施的规定。美国ACI施工手册中规定不得超过32；日本土木学会施工规程中规定不得超过30；日本建筑学会钢筋混凝土施工规程中规定不得超过35。在土建工程的大休积钢筋混凝土施工中，浇筑温度对结构物的内外温差影响不大，因此对主要受早期温度应力影响的结构物，没有必要对浇筑温度控
35、制过严。但是考虑到温度过高会引起较大的干缩以及给混凝土的浇筑带来不利影响，适当限制浇筑温度是合理的。建议最高浇筑温度控制在40以下为宜，这就要求在常规施工情况下合理选择浇筑时间，完善浇筑工艺以及加强养护工作。3.2 加强混凝土的保温和养护刚浇筑的混凝土强度低、抵抗变形能力小，如遇到不利的温湿度条件，其表面容易发生有害的冷缩和干缩裂缝。保温的目的是减小混凝土表面与内部温差及表面混凝土温度梯度，防止表面裂缝的发生。无论在常温还是在负温下施工，混凝土表面都需覆盖保温层。常温保温层，可以对混凝土表面因受大气温度变化或雨水袭击的温度影响起到缓冲作用；负温保温层则根据工程项目地点、气温以及控制混凝土内外温
36、差等条件进行设计。但负温保温层必须设置不透风材料覆盖层，否则效果不够理想。保温层兼有保湿的作用，如果用湿砂层，湿锯末层或积水保湿效果尤为突出，保湿可以提高混凝土的表面抗裂能力。3.2.1 大体积混凝土的养护要求1.在大体积混凝土保温养护过程中，应对混凝土浇筑块体的里外温差和降温速度进行监测，现场实测是控制大体积混凝土施工中是一重要环节：根据现场实测结果可随时掌握与温控施工控制数据有关的数据(里外温差、最高温升及降温速度等)，可根据这些实测结果调整保温养护措施以满足温控指标的要求。2.保温养护的时间，应根据温度应力(包括混凝土收缩产生的应力)加以控制确定，如何时开始覆盖保温材料对保温最有利呢?目
37、前施工单位大都在混凝土表层终凝后就开始覆盖保温层，这无疑偏早，合理的保温时间应从混凝土降温时开始，这是因为：1)混凝土在升温阶段基本上处于受压状态(表面拉应力非常小)，混凝土出现裂缝的机会非常小；2)如果在升温阶段开始保温，这实际上是进行混凝土蓄热，势必提高了混凝土的最高温升，根据多年经验，混凝土保温开始至少在混凝土浇筑3d以后进行；3)大体积混凝土的养护期不得少于28天，保温层覆盖层的拆除应分层逐步进行。3.保温养护过程中，应保持混凝土表面湿润。保湿可以提高混凝土的表面抗裂能力。有资料表明，潮湿养护时，混凝土极限拉伸值比干燥养护时要大2050。4.具有保温性能良好的材料可以用于混凝土的保温养
38、护中。在大体积混凝土施工中可因地制宜地采用保温性能好，又便宜的材料作为大体积混凝土的保温养护，如塑料薄膜、草袋等。5.在大体积混凝土养护过程中，不得采用强制、不均匀的降温措施。否则，易使大体积混凝土产生裂缝。6.在大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧裂干燥等措施。当采用木模板，而且木模板又作为保温养护措施的一部份时，木模板的拆除时间应根据保温养护的要求确定。3.2.2大体积混凝土的养护措施1.蓄水养护。混凝土终凝后，在其表面蓄存一定深度的水，采取蓄水养护是一种较好的方法。我国许多工程曾经采用，并取得良好的效果。水的导热系数为058w(mK)，具有一定的隔热保温作用。这样可以延缓
39、混凝土内部水化热的降温速率，缩小混凝土中心和表面的温度差值，从而可防止混凝土的裂缝开展。2.表面保温层养护。在混凝土的表面铺设各种保温材料，可以有效地防止混凝土表面的热量散失，降低新浇筑混凝土的表面与内部之间的温差，延缓混凝土的降温速率。3.尽快回填土。在大体积混凝土结构拆模后，宜尽快回填土，用土体保温避免气温骤变时产生有害影响，亦可延缓降温速率，避免产生裂缝。我国有的大体积混凝土结构工程就因为拆模后未回填土而长期暴露在外，结果引起裂缝。3.3 加强混凝土的温度监测工作温度控制是大体积混凝土施工中的一个重要环节，也是防止温度裂缝的关键。加强施工监测工作在大体积混凝土的凝结硬化过程中，及时摸清大
40、体积混凝土不同深度温度场升降的变化规律，随时监测混凝土内部的温度情况，以便有的放矢地采取相应的技术措施，确保混凝土不产生过大的温度应力，避免温度裂缝的发生，具有非常重要的作用。监测混凝土内部的温度，可采用在混凝土内部不同部位埋设铜热传感器，用混凝土温度测定记录仪进行施工全过程的跟踪监测，做到全面、及时、均匀地控制大体积混凝土温度情况。为了准确地了解混凝土内部温度场的分布情况，除需要按设计要求布置一定数量的传感器外，还要确保埋入混凝土中的每个传感器具有较高的可靠性。因此，必须对传感器进行封装，封装的工序一般包括：初筛、热老化处理、绝缘试验、馈线焊接和密封。目前在工程上所用的混凝土测定记录仪，不仅
41、可显示读数，而且还自动记录各测点的温度，能及时绘制出混凝土内部温度变化曲线，随时可对照理论计算值，可有的放矢地采取相应的技术措施。这样在施工过程中，可以做到对大体积混凝土内部的温度变化进行跟踪监测，实现信息化施工，确保施工质量。铜热传感器，在混凝土浇筑前埋置于基础内，一般按结构的厚度分上、中、下三层设)置。测温的时间，应在混凝土浇筑完毕12h开始，前5d每隔2h测一次；到后可延长到4h测一次；l0d后可延长到6h测一次。当混凝土表面温度与大气温度接近，大气温度与混凝土中心温度的温差不大于25时，可以解除保温，停止测温工作。第四章 结论保温养护是大体积混凝土施工的关键环节。保温养护的目的主要是降
42、低大体积混凝土浇筑块体的内外温差值以及降低混凝土块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受温度应力时的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。同时，在养护过程中保持良好的温度和防风条件，使混凝土在良好的环境下养护，施工人员应根据事先确定的温控指标的要求，来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。混凝土浇筑后46小时内可能在表面上出现塑性裂缝，可采用二次压光或二次浇灌层处理。塑料薄膜，草袋等可作为保温材料覆盖混凝土和模板，在寒冷季节可搭设挡风保温棚，覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算确定。具有保温性能良好的材料可以用于混凝土的保温养护中。在大体积混凝土施工时，可因地制宜地采用保温
43、性能好而又便宜的材料用作大体积混凝土的保温养护中。在大体积混凝土保温养护过程中，应对混凝土块体的内外温差和降温速度进行监测，根据现场实测结果可随时掌握与温控施工控制资料有关的资料(内外温差、最高温升及降温速度等)，可根据这些实测结果调整保温养护措施以满足温控标的要求。在大体积混凝土养护过程中，不得采用强制、不均匀的降温措施，否则，易使大体积混凝土产生裂缝。大体积混凝土施工时，主要采用钢模和木模。无论钢模、木模在模板拆除后，都应根据大体积混凝土浇筑块体内部实际的温度场情况，按温控指标的要求采取必要的保温措施。对标高位于士0000以下的部位，应及时回填土；士0000以上部位应及时加以覆盖，不宜长期暴露在风吹日晒的环境中。 参考文献1 江正荣，朱国粱简明施工计算手册冲国建筑工业出版社19912 侯君伟现浇混凝土建筑结构施工手册机械工业出版社20033 杨南方等混凝土结构施工实用手册中国建筑工业出版社20014 张少锋大体积混凝土温度裂缝的控制土木工程200216(2)5 王铁梦工程结构裂缝控制19976 陆士强膨胀剂在大体积混凝土和薄壁混凝土中的应用混凝土2001(2)7叶昌琳:大体积混凝土施工，北京中国建筑工业出版社，1987
