建筑工程大體積混凝土施工技術研究畢業(yè)論文.doc

沈陽城市建設學院應用科技學院畢業(yè)論文專 業(yè)： 建筑工程技術 姓 名： 佟 超 學 號： 140700154 2017年4月姓名佟 超專業(yè)建筑工程技術 論文題目大體積混凝土，無縫施工技術，溫度控制措施指導教師評語：指導教師簽字：年 月 日評閱人（評語）意見：評閱人簽字：年 月 日摘 要工程結構中的大體積混凝土如箱形基礎，施工期間混凝土水化熱引起的溫度作用和自身收縮等變形將產生較大的溫度應力，若設計和施工不當就會產生危害性裂縫。過去，我國大都采用設置伸縮縫或后澆帶的方法來解決這種問題，但由于結構的整體性、使用功能和建設工期等方面的原因，現(xiàn)對這類結構均提出了無縫施工的要求，即在施工中不設伸縮縫或后澆帶，同樣能夠滿足設計和施工質量的要求。文章即提出了對這種無縫施工工藝的一些探討，以期能得到對溫度控制措施的一個全面的了解用以指導我們的現(xiàn)場施工。關鍵詞：大體積混凝土，無縫施工技術，溫度控制措施目錄摘要目錄第一章 引言11.1 概述11.2 大體積混凝土的特點2第二章 大體積混凝土結構裂縫產生的機理32.1 裂縫種類及成因32.2 大體積混凝土溫度裂縫的產生原理42.2.l 水泥水化熱52.2.2 外界氣溫變化52.2.3 約束條件62.2.4 混凝土的收縮變形6第三章 大體積混凝土溫度裂縫控制83.1控制混凝土溫升83.1.1 選用中低熱的水泥品種83.1.2 摻加外加劑83.1.3 粗細骨料選擇113.1.4控制溫度應力123.1.5 控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度153.2加強混凝土的保溫和養(yǎng)護163.2.1 大體積混凝土的養(yǎng)護要求163.2.2大體積混凝土的養(yǎng)護措施173.3 加強混凝土的溫度監(jiān)測工作17第四章 結論19參考文獻20致謝2121第一章 引言1.1 概述在建筑工程中，混凝土、鋼筋混凝土是建筑結構的主要材料。由于經濟建設規(guī)模的迅速擴大，建筑業(yè)向高、大、深和復雜結構的方向發(fā)展。工業(yè)建筑中的大型設備基礎；大型構筑物的基礎；高層、超高層和特殊功能建筑的箱型基礎及轉換層；有較高承載力的樁基厚大承臺等都是體積較大的鋼筋混凝土結構，大體積混凝土已大量地應用于工業(yè)與民用建筑之中。什么是大體積混凝土，目前國內尚無統(tǒng)一的定義。只有普通混凝土配合比設計規(guī)程JGJ / 55-2000中認為“混凝土結構物中實體最小尺寸大于或等于lm的部位所用的混凝土簡稱大體積混凝土”，這種提法不夠科學準確，因為很多獨立基礎的最小尺寸大于lm，卻不是大體積，也有很多結構最小尺寸小于lm，但體積較大，水化熱引起的變形也較大，應列入大體積混凝土之列。美國混凝土學會認為，大體積混凝土是“現(xiàn)場澆筑的混凝土，盡寸大到需要采取措施降低水化熱和水化熱引起的體積變化。以最大限度地減少混凝土的開裂。”美國混凝土學會還認為應考慮水化熱引起體積變化與開裂問題。國際預應力混凝土協(xié)會海工混凝土設計與施工建議規(guī)定“凡是混凝土一次澆筑最小尺寸大于0.6m，特別是水泥用量大于400kg1m3時，應考慮采用水化放熱慢的水泥或采取其他降溫散熱措施”。國外對大體積砼的定義，即考慮了混凝土結構的幾何尺寸，同時也考慮了水泥水化熱引起體積變化與裂縫問題。參照國外的標準，結合實際的工作經驗，筆者認為，大體積混凝土的定義為:現(xiàn)場澆筑混凝土結構的幾何尺寸較大，且必須采取技術措施以避免水泥水化熱及體積變化引起的裂縫，這類結構稱為大體積混凝土。 1.2 大體積混凝土的特點“大體積混凝土”最早出現(xiàn)在水利水電工程中。在水利水電工程建設應用中許多科研工作者對“大體積混凝土”已作了大量細致的研究，發(fā)展至今從理論到施工方法，施工方案及優(yōu)化控制等方面己比較成熟，并相應制訂了一系列規(guī)定，例如：早在1933年1936年美國建成的大苦果重力壩，混凝土澆筑量達250萬立方米，并且未出現(xiàn)裂縫。我國的三峽大壩，在各方面都取得了很大的成功。但是，建筑大體積混凝土由于工程規(guī)模的大小、結構形式、混凝土特點、配筋構造及受荷情況都與水利水電類建筑物差異很大。建筑工程大體積混凝土相比于工大體積混凝土一般塊體較薄，體積較?。换炷猎O計強度高，單方混凝土水泥用量較大；連續(xù)性整體澆筑要求較高；結構構筑物多屬于地下、半地下或室內，受外界條件變化影響較小。此外，在混凝土溫度及溫度應力的計算方法和采取的措施上，兩者也有很多差異。建筑工程中，大體積混凝土與一般混凝土也是不同的。大體積混凝土具有結構厚大、澆筑量大，工程條件復雜，且多為現(xiàn)澆超靜定結構混凝土，施工技術和質量要求高等特點。因此，除了必須具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性以外，還應滿足結構物的整體性和耐久性要求。第二章 大體積混凝土結構裂縫產生的機理2.1 裂縫種類及成因混凝土是由水泥漿、砂子和石子組成的水泥漿體和骨料的兩相復合型脆性材料。存在著兩種裂縫：肉眼看不見的微觀裂縫和肉眼看得見的宏觀裂縫。微觀裂縫是混凝土本身就有的，它的寬度僅25pm，主要有三種形式的微觀縫：砂漿與石子粘結面上的裂縫，稱為粘著裂縫；穿越砂漿的微裂縫，稱為水泥石裂縫；穿越骨料的微裂縫，稱為骨料裂縫。微觀裂縫在混凝土結構中的分布是不規(guī)則、不貫通的，并且肉眼看不見，因此有微觀裂縫的混凝土可以承受拉力。寬度不小于005mm的裂縫稱為宏觀裂縫，宏觀裂縫是由微觀裂縫擴展而來的?；炷两Y構的裂縫產生的原因主要有三種，一是由外荷載引起的；二是結構次應力引起的裂縫，這是由于結構的實際工作狀態(tài)和計算假設模型的差異引起的；三是變形應力引起的裂縫，這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起的結構變形，當變形受到約束時便產生應力，當此應力超過混凝土抗拉強度時就產生裂縫田。混凝土的宏觀裂縫按其成因有荷載裂縫、變形裂縫、施工裂縫、堿骨料反應裂縫。根據(jù)它們在結構中的分布區(qū)域，一般可分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三類?；炷帘砻媪芽p一般是在干縮變形和混凝土自身溫度場變化的內部約束或由于氣溫驟降而引起的。表面混凝土冷卻受內部熱混凝土的約束而產生的溫度應力，當它們大于混凝土同齡期的抗拉強度時裂縫就會發(fā)生。如果不受其它因素的影響，一般不會形成貫穿裂縫或深層裂縫。內部裂縫是在澆筑塊頂面上出現(xiàn)表面裂縫后，再在其上澆筑新混凝土，則原來的表面裂縫就變成了內部裂縫。深層裂縫是出現(xiàn)在脫離基礎約束范圍以外的表面裂縫，在經歷一個較長降溫的過程以后，如果內部溫度較高，在混凝土塊內部將形成一個溫度梯度比較陡的復雜溫度場，從而使裂縫向縱深發(fā)展，形成深層裂縫，其內部仍是連續(xù)的?；A貫穿裂縫是切斷混凝土結構的大裂縫。混凝土澆筑溫度過高加上混凝土水化熱溫升，形成混凝土的最高溫度，當降到施工期的最低溫度時，即產生基礎溫差，這種由于均勻降溫產生的溫度應力，當其大于同齡期混凝土的抗拉強度時就產生裂縫?；A貫穿裂縫是混凝土變形受外界約束而發(fā)生的，它的整個斷面均受拉應力，只要產生裂縫，就會形成貫穿裂縫。微裂縫是所有混凝土結構都具有的，它的存在是正常的現(xiàn)象。它雖然對混凝土結構的變形、強度有影響，但在設計規(guī)范中就已經考慮到微裂縫對混凝土強度和抗裂性能的影響，對具體的結構不需另加研究。但微裂縫的存在，結構受力作用時，就會發(fā)展成宏觀裂縫。其基本過程是原始粘結裂縫的逐漸擴大和新的粘結裂縫的出現(xiàn)，產生少量穿越砂漿的裂縫，穿越砂漿的裂縫發(fā)展較快，并出現(xiàn)局部穿越骨料的裂縫，各種裂縫迅速發(fā)展并逐漸貫通，形成貫穿裂縫。2.2 大體積混凝土溫度裂縫的產生原理溫度，作為一種變形作用，在混凝土結構中引起的裂縫有表面裂縫和貫穿裂縫兩種。這兩種裂縫在不同程度上都屬于有害裂縫。由于高層建筑、高聳結構物和大型設備基礎的出現(xiàn)，大體積混凝土也被廣泛采用，大體積混凝土結構的溫度裂縫日益成為建筑工程技術人員面臨的技術難題。大體積混凝土的質量問題是混凝土結構產生裂縫。造成結構裂縫的原因是復雜的，綜合性的。但是，大體積混凝土從澆筑時起，到達設計強度止，即施工期間產生的結構裂縫主要是水泥水化熱引起的溫度變化造成的。大體積混凝土產生溫度裂縫，是其內部矛盾發(fā)展的結果。矛盾的一方面是混凝土由于內外溫差而產生的應力和應變，另一方面是外部約束和混凝土各質點間的約束，要阻止這種應變。一旦溫度應力超過混凝土能承受的抗拉強度時，即會出現(xiàn)裂縫。這是導致混凝土產生裂縫的主要原因，現(xiàn)將產生裂縫的主要原因分述如下：2.2.l 水泥水化熱水泥水化過程中要放出一定的熱量。而大體積混凝土結構物一般斷面較厚，水泥放出的熱量聚集在結構物內部不易散發(fā)。通過實測，水泥水化熱引起的溫升，在水利工程中一般為1525C，而在建筑工程中一般為2030C，甚至更高。水泥水化熱引起的絕熱溫升，是與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關，并隨混凝土的齡期(時間)按指數(shù)關系增長，一般在1012天接近于最終絕熱溫升。但由于結構物有一個自然散熱條件，實際上混凝土內部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在混凝土澆筑后的最初35天。由于混凝土的導熱性能差，澆筑初期混凝土的強度和彈性模量都很低，對水化熱引起的急劇溫升約束不大，相應的溫度應力也較小。隨著混凝土齡期的增長，彈性模量的增高，對混凝土內部降溫收縮的約束也就愈來愈大，以至產生很大的拉應力。當混凝土的抗拉強度不足以抵抗這種拉應力時，便開始出現(xiàn)溫度裂縫。2.2.2 外界氣溫變化大體積混凝土在施工階段，外界氣溫的變化影響是顯而易見的，因為外界氣溫愈高?；炷恋臐仓囟纫灿?；而外界溫度下降，又增加混凝土的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會大大增加外層混凝土與內部混凝土的溫度梯度，這對大體積混凝土是極為不利的?；炷羶炔康臏囟仁撬斓慕^熱溫度，澆注溫度和結構物的散熱降溫等各種溫度疊加，而溫度應力則是由溫差引起的溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應力也愈大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內部的最高溫度一般在6065C，并且有較大的連續(xù)時間(與結構尺寸和澆筑塊體厚度有關)。在這種情況下，研究合理的溫度控制措施，防止混凝土內外溫差引起的過大溫度應力，就顯得更為重要。2.2.3 約束條件各種結構物在變形變化過程中，必然會受到一定的“約束”或“抑制”而阻礙變形，這就是指的約束條件。約束條件一般可概括為兩類：即外約束和內約束(亦稱自約束)。外約束指結構物的邊界條件，一般指支座或其它外界因素對結構物變形的約束。內約束指較大斷面的結構，由于內部非均勻的溫度及收縮分布，各質點變形不均勻而產生的相互約束。具有大斷面的結構，其變形還可能受到其它物體的宏觀約束。大體積混凝土由于溫度變化會產生變形，而這種變形又受到約束，便產生了應力，這就是溫度變化引起的應力狀態(tài)。而當應力超過某一數(shù)值，便引起裂縫。2.2.4 混凝土的收縮變形混凝土中80的水分要蒸發(fā)，約20的水分是水泥硬化所必須的?；炷了饔卯a生的體積變形，稱為“自身體積變形”，該變形主要取決于膠凝材料的性質，對于普通水泥混凝土來說，大多數(shù)為收縮變形，少數(shù)為膨脹變形，一般在-50+50 x l0-6曠范圍內。如果以混凝土溫度線膨脹系數(shù)為10x0-6計，當混凝土的自身體積變形從-0 x l0-6擊變至50 x l0-6時，即相當于溫度變化10引起的變形，這一數(shù)值是相當可觀的。目前，補償收縮混凝土的研究和發(fā)展逐漸認識到，如果有意識地控制和利用混凝土的自身體積膨脹，有可能大大改善某些混凝土的抗裂性。但對于普通水泥混凝土，由于大部分屬于收縮的自身體積變形，數(shù)量級較小，一般在計算中忽略不計.如前指出，在混凝土中尚有80的游離水分需要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會引起混凝土體積的收縮(干縮)，這種收縮變形不受約束條件的影響。若有約束，即可引起混凝土的開裂，并隨齡期的增長而發(fā)展?；炷恋氖湛s機理比較復雜，其最大的原因，可能是內部孔隙水蒸發(fā)變化時引起的毛細管引力。收縮在很大程度上是有可逆現(xiàn)象的。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復膨脹并幾乎達到原有的體積干濕交替將引起混凝土體積的交替變化，這對混凝土是很不利的。此外，影響混凝土收縮的因素很多，主要是水泥品種和混合材、混凝土的配合成分，化學外加劑以及施工工藝，特別是養(yǎng)護條件等。第三章 大體積混凝土溫度裂縫控制3.1控制混凝土溫升大體積混凝土結構在降溫階段，由于降溫和水分蒸發(fā)等原因產生收縮，再加上存在外約束不能自由變形而產生溫度應力。因此，控制水泥水化熱引起的溫升，即減小了降溫溫差，這對降低溫度應力、防止產生溫度裂縫能起釜底抽薪的作用。為控制大體積混凝土結構因水泥水化熱而產生的溫升，需采取相應的施工措施。3.1.1 選用中低熱的水泥品種混凝土升溫的熱源是水泥水化熱，在施工中應選用水化熱較低的水泥以及盡量降低單位水泥用量。為此，施工大體積混凝土結構多用325#、425#礦渣硅酸鹽水泥。3.1.2 摻加外加劑為了滿足送到現(xiàn)場的商品混凝土具有一定坍落度，如單純增加單位水泥用量，不僅多用水泥，加劇混凝土收縮，而且會使水化熱增大，容易引起開裂。因此應選擇適當?shù)耐饧觿?.減水劑：混凝土材料是由水泥、砂石骨料、化學外加劑和外摻礦物活性材料組成的復合材料，其性能是由各組成材料的性能和摻量(配合比)決定的，低熱補償收縮大體積混凝土也是一種混凝土。其性能也由其組成材料的性能和摻量決定。依據(jù)現(xiàn)有材料的特性，分析配制低熱補償收縮大體積混凝土的可行性。目前國際上通用的高效減水劑主要有兩類:第一類是以磺酸鹽甲醛縮合物為代表的磺化煤焦油系減水劑，第二類是以三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物為代表的樹脂系減水劑。高效減水劑屬陰離子表面活性劑，在其很長的碳氫鏈上含有大量的極性基，當它吸附于水泥顆粒表面時，在水泥顆粒周圍形成了擴散雙電位層，使水泥顆粒相互排斥而保持較好的分散狀態(tài)，并使水的表面漲力降低，從而大大提高了水泥漿體的流動性。和未摻高效減水劑的混凝土相比，采用同樣的塌落度，摻高效減水劑的混凝土可大大減小水灰比。高效減水劑使用后，不僅能降低水灰比，而且能使混凝土拌合物中的水泥更為分散，從而使硬化后的空隙率及孔隙分布情況得到進一步改善。通過試驗，在同樣水灰比情況下，摻高效成水劑的混凝土28天強度比不摻高效成水劑的混凝土要多，且塌落度增加很大。在保證相同塌落度條件下，摻高效減水劑的混凝土3天和7天強度能提高50%70%，28天強度提高40%以上。木質素磺酸鈣屬陰離子表面活性劑，對水泥顆粒有明顯的分散效應，并能使水的表面張力降低而引起加氣作用。因此，在混凝土中摻入水泥重量025的木鈣減水劑(即木質素磺酸鈣)，它不僅能使混凝土和易性有明顯的改善，同時又減少了10左右的拌合水，節(jié)約10左右的水泥，從而降低了水化熱。近年來，開發(fā)一種新型“減低收縮劑，常用的有UEA，AEA，是摻入后可使混凝土空隙中水分表面張力下降從而減少收縮的新材料，它可減少收縮40-60，但是能否起到有效地控制收縮裂縫的作用，還應注重其適用條件和后期收縮。因此，要提高混凝土的強度，摻高效減水劑是很有效的措施。但是，摻高效減水劑的混凝土拌合物凝結時間可稍許提前并且塌落度損失較快。因此，大體積混凝土施工時易使用緩凝型高效減水劑。摻入緩凝高效減水劑既可減少混凝土的單位用水量，滿足稠度的要求，又能提高混凝土的和易性，延緩混凝土的凝結時間，降低水化熱。2.膨脹劑：膨脹混凝土的膨脹性能主要來源于膨脹水泥或摻加膨脹劑的水化作用。目前應用較多的是UEA混凝土膨脹劑，它是一種特制的硫鋁酸鹽膨脹劑，主要由無水硫鋁酸鈣。它加到普通水泥中與水拌合后，使混凝土的強度和膨脹發(fā)展相協(xié)調。膨脹混凝土的強度分自由膨脹強度和約束膨脹強度。自由強度常隨膨脹值增加而下降，而約束強度則有所提高。因一定的膨脹結晶能夠使混凝土更加致密，毛細孔減小，界面結構得到改善，從而使強度提高。在混凝土中摻入膨脹劑，混凝土在硬化過程中產生體積膨脹，這部分膨脹可以部分或全部補償硬化過程中冷縮和干縮，減少或避免混凝土的開裂。3.粉煤灰：粉煤灰是從燒煤粉的鍋爐煙氣中收集的粉狀灰粒，國外把它叫做“飛灰”或者“磨細燃料灰”。把粉煤灰摻入混凝土中，就制成粉煤灰混凝土因為這種混凝土能夠節(jié)約礦物資源和能源，減少環(huán)境污染，改善混凝土性能，因此它是一種經濟的改性混凝土，開發(fā)利用粉煤灰混凝土技術已引起國內外工程界人士的高度重視。粉煤灰的礦物組成相當復雜。目前在混凝土中應用較多的低鈣粉煤灰主要有六 種礦物組分，即玻璃微珠、海綿狀玻璃體、石英、氧化鐵、碳粒，硫酸鹽等。這六種礦物的含量較多，對粉煤灰的影響也較大。由于，粉煤灰具有火山灰活性效應，在混凝土中摻入粉煤灰可以提高混凝土的密實性。齡期越長，反應越完全，混凝土越密實，混凝土的強度也越高。同時，粉煤灰具有膠凝作用和減水作用(優(yōu)質粉煤灰)。在混凝土中摻加粉煤灰，改善了混凝土的和易性，降低了水灰比，減少了多余水份蒸發(fā)后形成的孔隙，粉煤灰取代部分水泥后，早期水化熱明顯降低，對于大體積混凝土工程摻粉煤灰的混凝土能使溫度峰值顯著降低，出現(xiàn)峰值溫度的時間也能推遲。但是，摻入粉煤灰后增加了混凝土的干縮，并且早期強度有所降低，這在實際工程中應予以注意。綜上所述，在大體積混凝土中摻入U型膨脹劑能使混凝土產生適度微膨脹來補償收縮，在有約束的條件下，在混凝土中建立自應力，混凝土凝固后，仍存在微弱的膨脹和內應力，可補償混凝土的收縮;摻入粉煤灰，改善了混凝土的和易性，增加了膠凝物質，降低了混凝土的水灰比，減少了多余水份蒸發(fā)后形成的孔隙。粉煤灰替代水泥，使水化熱明顯降低，對于大體積混凝土工程，可降低混凝土內部溫度;摻入高效減水劑和緩凝劑可減少混凝土單位用水量，滿足稠度要求，提高混凝土和易性，滿足泵送要求，并能延長凝結時間，降低水化熱。3.1.3 粗細骨料選擇為了達到預定的要求，同時又要發(fā)揮水泥最有效的作用，粗骨料應達到最佳的最大粒徑。對于大體積鋼筋混凝土，粗骨料的規(guī)格往往與結構物的配筋間距、模板形狀以及混凝土澆筑工藝等因素有關。宜優(yōu)先采用以自然連續(xù)級配的粗骨料配制混凝土。因為用連續(xù)級配粗骨料配制的混凝土具有較好的和易性、較少的用水量和水泥用量以及較高的抗壓強度。在石子規(guī)格上可根據(jù)施工條件，盡量選用粒徑較大、級配良好的石子。因為增大骨料粒徑，可減少用水量，而使混凝土的收縮和泌水隨之減少。同時亦可減少水泥用量，從而使水泥水化熱減小，最終降低了混凝土的溫升。當然骨料粒徑增大后，容易引起混凝土的離析，因此必須優(yōu)化級配設計，施工時加強攪拌、澆筑和振搗工作。根據(jù)有關試驗結果表明，采用5-25mm石子每立方米混凝土可減少用水量15kg左右，在相同水灰比的情況下，水泥用量可減少20kg左右。粗骨料顆粒的形狀對混凝土的和易性和用水量也有較大的影響。因此，粗骨料中的針、片狀顆粒按重量計應不大于15。細骨料以采用中、粗砂為宜。根據(jù)有關試驗資料表明，當采用細度模數(shù)為279、平均粒徑為038的中、粗砂，它比采用細度模數(shù)為212、平均粒徑為0336的細砂，每立方米混凝土可減少用水量2025kg，水泥用量可相應減少2835kg。這樣就降低了混凝土的溫升和減小了混凝土的收縮。泵送混凝土的輸送管道除直管外，還有錐形管、彎管和軟管等。當混凝土通過錐形管和彎管時，混凝土顆粒間的相對位置就會發(fā)生變化，此時如混凝土的砂漿量不足，便會產生堵管現(xiàn)象。所以在級配設計時適當提高一些砂率是完全必要的，但是砂率過大，將對混凝土的強度產生不利影響。因此在滿足可泵性的前提下，應盡可能使砂率降低。另外，砂、石的含泥量必須嚴格控制。根據(jù)國內經驗，砂、石的含泥量超過規(guī)定，不僅會增加混凝土的收縮，同時也會引起混凝土抗拉強度的降低，對混凝土的抗裂是十分不利的。因此在大體積混凝土施工中建議將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 控制溫度應力由于大體積混凝土體積較大，如果完全不能散熱，混凝土處于絕熱狀態(tài)，上層覆蓋新混凝土后，受到新混凝土中水化熱的影響，老混凝土中的溫度還會略有回升，過了第二個溫度高峰以后，溫度繼續(xù)下降，最后降低到最終穩(wěn)定溫度，該點溫度在持續(xù)下降過程中，受到外界氣溫變化的影響還會隨著時間而有一定的波動。 1.混凝土溫度應力的發(fā)展過程 由于混凝土彈性模量隨著齡期而變化，在大體積混凝土結構中，溫度應力發(fā)展過程分三個階段。（1）早期應力:自澆筑混凝土開始，至水泥放熱作用基本結束時止，一般約一個月左右。這個階段有兩個特點:一是水化作用而放出大量的水化熱，引起溫度場的急劇變化;二是混凝土彈性模量隨著時間而急劇變化。（2）中期應力:自水泥放熱作用基本結束時至混凝土冷卻到最終穩(wěn)定溫度時，這個時期中溫度應力是由于混凝土的冷卻及外界溫度變化所引起的，這些應力與早期產生的溫度應力相疊加。在此期間混凝土的彈性模量還有一些變化，但變化幅度較。 （3）晚期應力:混凝土完全冷卻以后的運行時期，溫度應力主要是由外界氣溫變化所引起的，這些應力與早期和中期的殘余應力相疊加形成了混凝土晚期應力。 2.混凝土溫度應力的類型 （1）自生應力 邊界上沒有受到任何約束或者完全靜定的結構，如果結構內部溫度是線性分布的，即不產生應力，如果結構內部溫度是非線性分布的，由于結構本身的互相約束而產生的應力，稱為自生應力。例如，混凝土冷卻時，表面溫度較低，內部較高，表面的溫度收縮變形受到內部的約束，在表面出現(xiàn)拉應力，在內部出現(xiàn)壓應力。 （2）約束應力結構的全部或部分邊界受到外界約束，溫度變化時不能自由變形而引起的應力。例如，混凝土澆筑塊冷卻時受到基礎的約束而產生的應力，在靜定結構內只會出現(xiàn)自生應力，但在超靜定結構內可能同時出現(xiàn)自生應力和約束應力，而且兩種應力互相疊加。 3.混凝土溫度應力的分析 大體積混凝土的變形主要是:溫度變化產生變形，變形產生應力，所以分析混凝土溫度應力的發(fā)展過程和分布規(guī)律，首先分析溫度場。根據(jù)當?shù)貧夂驐l件，施工方法及混凝土的熱學特性，按照傳導原理進行計算。 大體積混凝土溫度應力的研究包括兩個方面的內容:一是結構的溫度場，二是結構的應力場。目前結構的溫度場問題己解決，而應力場問題尚處于研究階段，許多理論計算方法都很復雜。 大體積混凝土溫度場既可計算，也可進行實際測量，而應力場的測試卻不穩(wěn)定，目前比較先進的是冶金部建筑研究總院開發(fā)的混凝土溫度應力傳感器測試溫度應力。這在實際施工中不易做到，測試也很容易出現(xiàn)誤差。我們設想，在實際工程中，直接控制溫度來保證施工的澆筑強度和混凝土的溫升在控制范圍之內，以此來實現(xiàn)混凝土的溫度應力小于其抗拉強度。使大體積混凝土施工不出現(xiàn)裂縫，保證大體積混凝土的施工質量。4.降低混凝土的絕熱升溫(1)減少水泥用量水泥水化放熱是混凝土升溫的內熱源，降低水泥用量，就減少了水化熱。一般方法有:減小坍落度，摻大塊石，減小砂率，使用減水劑，緩凝劑，摻混合材(如粉煤灰)，采用先進的攪拌工藝。 (2)使用低熱水泥 選用水化熱低的水泥，優(yōu)先選用大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山炭質硅酸鹽水泥，減少水化熱引起的絕熱溫升。(3)降低澆筑溫度澆筑溫度低可以降低最高溫升。盡量避免炎熱的夏季施工，不宜中午澆筑，對原材料實行預冷卻等，盡可能降低澆筑溫度。（4）降低當量溫差 當量溫差是由于干縮引起的，應減小干縮率。影響干縮率的主要因素有骨料，養(yǎng)護條件，水灰比，摻合料等。 (5)強制降溫 在混凝土內部預埋水管，通入冷卻水，降低混凝土內部的最高溫度。 5.減小約束 (l)減小外部約束大體積混凝土一般是厚實體重的整澆結構物，地基對其約束十分明顯，這是Y起約束收縮，產生裂縫的一個主要因素。減小地基約束的方法是設置滑動層，即了塊體與地基之間設置砂墊層或瀝青油氈層，允許塊體自由變形，避免開裂。（2）減小內部約束內部約束主要是內外溫差過大造成的，解決的方法是加強保溫養(yǎng)護，控制內外溫差、降溫速率，保證濕度。保溫法有覆蓋法，暖棚法，蓄水法。覆蓋法就是在混凝土澆筑完畢，用保溫材料(如油布，鋸末，草袋，塑料布等)覆蓋在混凝土上面;暖棚法是在塊體上面搭設大棚，通過人工加熱使棚內空氣滿足溫控條件。蓄水法就是在混凝土終凝后，在塊體表面蓄一定高度的水，利用水的導熱系數(shù)低，達到隔熱降溫效果。綜上所述，控制大體積混凝土裂縫的方法很多，而且各種方法之間是相互關連相互制約的。3.1.5 控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度為了降低大體積混凝土總溫升和減少結構的內外溫差，需要先控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度?；炷恋脑牧现惺拥谋葻彷^小，但其在每立方米混凝土中所占的重量較大；水的比熱最大，但它的重量在每立方米混凝土中只占一小部分。因此對混凝土出機溫度影響最大的是石子及水的溫度，砂的溫度次之，水泥的溫度影響很小。為了進一步降低混凝土的出機溫度，其最有效的辦法就是降低石子的溫度。在氣溫較高時，為防止太陽的直接照射，可在砂、石堆場搭設簡易遮陽裝置，必要時須向骨料噴射水霧或使用前用冷水沖洗骨料?；炷翉臄嚢铏C出料后，經攪拌運輸車運輸、卸料、泵送、澆筑、振搗、平倉等工序后的混凝土溫度稱為澆筑溫度。關于澆筑溫度的控制，我國有些規(guī)范提出不得超過25，否則必須爭取特殊的技術措施的規(guī)定。美國ACI施工手冊中規(guī)定不得超過32；日本土木學會施工規(guī)程中規(guī)定不得超過30；日本建筑學會鋼筋混凝土施工規(guī)程中規(guī)定不得超過35。在土建工程的大休積鋼筋混凝土施工中，澆筑溫度對結構物的內外溫差影響不大，因此對主要受早期溫度應力影響的結構物，沒有必要對澆筑溫度控制過嚴。但是考慮到溫度過高會引起較大的干縮以及給混凝土的澆筑帶來不利影響，適當限制澆筑溫度是合理的。建議最高澆筑溫度控制在40以下為宜，這就要求在常規(guī)施工情況下合理選擇澆筑時間，完善澆筑工藝以及加強養(yǎng)護工作。3.2 加強混凝土的保溫和養(yǎng)護剛澆筑的混凝土強度低、抵抗變形能力小，如遇到不利的溫濕度條件，其表面容易發(fā)生有害的冷縮和干縮裂縫。保溫的目的是減小混凝土表面與內部溫差及表面混凝土溫度梯度，防止表面裂縫的發(fā)生。無論在常溫還是在負溫下施工，混凝土表面都需覆蓋保溫層。常溫保溫層，可以對混凝土表面因受大氣溫度變化或雨水襲擊的溫度影響起到緩沖作用；負溫保溫層則根據(jù)工程項目地點、氣溫以及控制混凝土內外溫差等條件進行設計。但負溫保溫層必須設置不透風材料覆蓋層，否則效果不夠理想。保溫層兼有保濕的作用，如果用濕砂層，濕鋸末層或積水保濕效果尤為突出，保濕可以提高混凝土的表面抗裂能力。3.2.1 大體積混凝土的養(yǎng)護要求1.在大體積混凝土保溫養(yǎng)護過程中，應對混凝土澆筑塊體的里外溫差和降溫速度進行監(jiān)測，現(xiàn)場實測是控制大體積混凝土施工中是一重要環(huán)節(jié)：根據(jù)現(xiàn)場實測結果可隨時掌握與溫控施工控制數(shù)據(jù)有關的數(shù)據(jù)(里外溫差、最高溫升及降溫速度等)，可根據(jù)這些實測結果調整保溫養(yǎng)護措施以滿足溫控指標的要求。2.保溫養(yǎng)護的時間，應根據(jù)溫度應力(包括混凝土收縮產生的應力)加以控制確定，如何時開始覆蓋保溫材料對保溫最有利呢?目前施工單位大都在混凝土表層終凝后就開始覆蓋保溫層，這無疑偏早，合理的保溫時間應從混凝土降溫時開始，這是因為：1)混凝土在升溫階段基本上處于受壓狀態(tài)(表面拉應力非常小)，混凝土出現(xiàn)裂縫的機會非常?。?)如果在升溫階段開始保溫，這實際上是進行混凝土蓄熱，勢必提高了混凝土的最高溫升，根據(jù)多年經驗，混凝土保溫開始至少在混凝土澆筑3d以后進行；3)大體積混凝土的養(yǎng)護期不得少于28天，保溫層覆蓋層的拆除應分層逐步進行。3.保溫養(yǎng)護過程中，應保持混凝土表面濕潤。保濕可以提高混凝土的表面抗裂能力。有資料表明，潮濕養(yǎng)護時，混凝土極限拉伸值比干燥養(yǎng)護時要大2050。4.具有保溫性能良好的材料可以用于混凝土的保溫養(yǎng)護中。在大體積混凝土施工中可因地制宜地采用保溫性能好，又便宜的材料作為大體積混凝土的保溫養(yǎng)護，如塑料薄膜、草袋等。5.在大體積混凝土養(yǎng)護過程中，不得采用強制、不均勻的降溫措施。否則，易使大體積混凝土產生裂縫。6.在大體積混凝土拆模后，應采取預防寒潮襲擊、突然降溫和劇裂干燥等措施。當采用木模板，而且木模板又作為保溫養(yǎng)護措施的一部份時，木模板的拆除時間應根據(jù)保溫養(yǎng)護的要求確定。3.2.2大體積混凝土的養(yǎng)護措施1.蓄水養(yǎng)護?；炷两K凝后，在其表面蓄存一定深度的水，采取蓄水養(yǎng)護是一種較好的方法。我國許多工程曾經采用，并取得良好的效果。水的導熱系數(shù)為058w(mK)，具有一定的隔熱保溫作用。這樣可以延緩混凝土內部水化熱的降溫速率，縮小混凝土中心和表面的溫度差值，從而可防止混凝土的裂縫開展。2.表面保溫層養(yǎng)護。在混凝土的表面鋪設各種保溫材料，可以有效地防止混凝土表面的熱量散失，降低新澆筑混凝土的表面與內部之間的溫差，延緩混凝土的降溫速率。3.盡快回填土。在大體積混凝土結構拆模后，宜盡快回填土，用土體保溫避免氣溫驟變時產生有害影響，亦可延緩降溫速率，避免產生裂縫。我國有的大體積混凝土結構工程就因為拆模后未回填土而長期暴露在外，結果引起裂縫。3.3 加強混凝土的溫度監(jiān)測工作溫度控制是大體積混凝土施工中的一個重要環(huán)節(jié)，也是防止溫度裂縫的關鍵。加強施工監(jiān)測工作在大體積混凝土的凝結硬化過程中，及時摸清大體積混凝土不同深度溫度場升降的變化規(guī)律，隨時監(jiān)測混凝土內部的溫度情況，以便有的放矢地采取相應的技術措施，確保混凝土不產生過大的溫度應力，避免溫度裂縫的發(fā)生，具有非常重要的作用。監(jiān)測混凝土內部的溫度，可采用在混凝土內部不同部位埋設銅熱傳感器，用混凝土溫度測定記錄儀進行施工全過程的跟蹤監(jiān)測，做到全面、及時、均勻地控制大體積混凝土溫度情況。為了準確地了解混凝土內部溫度場的分布情況，除需要按設計要求布置一定數(shù)量的傳感器外，還要確保埋入混凝土中的每個傳感器具有較高的可靠性。因此，必須對傳感器進行封裝，封裝的工序一般包括：初篩、熱老化處理、絕緣試驗、饋線焊接和密封。目前在工程上所用的混凝土測定記錄儀，不僅可顯示讀數(shù)，而且還自動記錄各測點的溫度，能及時繪制出混凝土內部溫度變化曲線，隨時可對照理論計算