水工混凝土温度应力、温控防裂研究.pdf

与 建 材装 饰2014 年 5 月 期， 技术同时应用于混凝土质量检查、 基础帷幕检测。 3 水利水电工程施工技术的发展趋势 随着国内水利工程施工技术不断发展， 加上我国对外开放政 策以及加入世界贸易组织，我国水利工程施工技术也逐步的和 世界其他国家接轨， 水利工程施工的高新技术、 符合性材料以及 新的施工工艺也不断涌现出来，着大大推动了我国水利施工行 业的发展，虽然我国的水利工程施工技术更新和发展的速度十 分惊人， 但是水利工程施工技术的发展还不够完善， 与西方一些 发达国家相比还有一定的差距，对水利工程施工新技术的引入 我国一定要运用辩证的思维方式，结合我我国水利工程现阶段 的特点以及实际发展过程中的需要，大胆的吸收西方发达国家 先进的水利工程施工中机械设备的施工经验以及工艺技术， 使 我国水利工程施工在国际市场上保持强劲的竞争力。 4 加强水利工程中的技术管理工作的具体措施 4.1 完善监测制度 要完善对水利工程施工技术的监测制度， 提高水利工程建设 的考核指标， 细化到每一个点。主要是为了提高水利工程施工中 的技术应用， 保障水利工程的实用性和建设质量。在水利工程施 工中工作设备的稳定性和更新很有必要。 4.2 完善惩罚制度 我们要完善奖罚制度， 提高人事调动的公平公正， 秉承能者 多劳， 劳者多得原则开展水利工程的施工工作， 促进施工技术的 不断应用。 4.3 长久认真落实管理工作 对水利工程施工过程中存在的问题不能只抓一时， 长久的认 真落实才是最重要的， 我们不能搞形式主义， 只在特定的时间段 做好面子工作， 我们的工作很重要， 利国利民， 不能半途而废， 更 不能从内部懈怠工作， 不然我们所做的一切都是白费的。 5 小 结 行业中不断的涌现出新的施工技术和新的工艺， 给传统的水 利工程施工带来较大的影响。水利工程施工技术应用的意义重 大， 它能大大提高水利工程的质量， 增加施工方的效益， 保障施 工安全。 参考文献 1李晓娟.浅谈水利水电工程施工技术及其中存在的问题J.科技创新与 应用， 2012 （14） . 2袁宝义.探究和分析水利水电施工技术J.电源技术应用， 2014 （02） . 3于晶涛.探讨水利水电工程建筑的施工技术及管理J.黑龙江科技信 息， 2012 （13） . 4张振中.浅谈水利水电施工技术J.技术与市场， 2011 （04） . 5王 林.关于水利水电施工技术的探讨J.科协论坛 （下半月） ， 2012 （10） . 收稿日期： 2014-5-2 水工混凝土温度应力、 温控防裂研究 陈 龙 （贵州省荔波县水利局贵州 荔波558400） 摘要： 混凝土在现代各类的工业、 建筑业和工程中都有着广泛的应用。 在水利工程中的应用尤其突出。 人们关心桥梁 的质量和安全性、 堤坝的承受力以及新建的大楼是否会倒塌等等。因此， 作为主要施工材料的混凝土的温度裂缝问题， 成 为直接影响整个工程质量的重要因素， 温度应力和温控防裂是施工中一个重要问题。已经引起了人们对工程界的广泛关 注， 混凝土裂缝问题使水泥内部结构发生改变， 使建筑物严重变形， 而这些都与混凝土内部的温度应力和温度控制裂缝有 着至关重要的关系。混凝土在水利工程中应用时会发生裂缝， 而裂缝又与温度有直接关系。所以， 本文就水工混凝土温度 的应力与温控防裂这两个方面进行细致的研究和阐述。 关键词： 水工混凝土； 温度应力； 温控防裂 中图分类号： TV544文献标识码： B 文章编号： 1673-0038 （2014） 21-0213-02 混凝土从 19 世纪起， 在民用建筑， 工程建设中就已经开始使 用， 随着现代化工业的发展， 混凝土使用中存在的问题也显露出 来， 防裂问题也就引起了更多人的高度重视。 1938 年， 美国的波尔 德坝采取了温控措施， 取得了一定的效果。20 世纪 70 年代， 在俄 国建造了托克托古尔重力坝， 他们采用了托克托古尔法， 这在温 控防裂上取得了巨大成功。在我国温控防裂问题也成为工程界重 点研究的项目， 朱伯芳院士提出了扩网并层算法； 丁宝英首次提到 了材料参数问题； 刘光庭教授对断裂力学进行计算。目前， 中国很 多学士和院校都开展了对混凝土温度应力和温控防裂的研究， 利 用先进的工程软件， 积累了大量的丰富的经验和理论。取得了明 显的效果。不断的研究数据表明， 混凝土的结构特点不是它的裂 缝形成问题的主要原因， 温度应力才是导致裂缝的主要原因。 1 裂缝成因分析 混凝土应用于各类建筑中，使用中几乎都会出现混凝土裂 缝现象， 只不过轻重有差别。 在水利工程建设中， 水工混凝土裂缝 问题比较严重。裂缝的成因有很多， 其中最主要的是温度和湿度 的变化作用。 混凝土是脆性材料， 抗拉强度较弱， 由于混凝土自身 结构特点， 抗拉强度是不均匀的， 即使在一块水工混凝土中， 分布 也是不均匀的， 所以容易在他的薄弱部位出现裂缝。水泥在浇筑 后凝结散热， 体积膨胀后热量向外散发， 内部冷却收缩， 而且它的 内部温度变化比较慢， 表面温度变化却很快， 所以就会产生一个 温差， 如果在养护时， 疏忽大意， 就会干湿不定， 导致裂缝的出现。 这就产生了温度应力。 温度应力的大小是由混凝土内部温度场和 基岩表面的约束条件决定的，当它超过本身的极限抗拉的强度 时， 就会出现不同程度的裂缝。 2 温度应力分析 2.1 温度应力的成因 温度应力引起的原因有两类： 自生应力和约束应力。在施工 水利建设 213 与 建 材装 饰2014 年 5 月 月份123456789101112 气温4.26.19.915.722.224.229.430.427.221.314.38.4 表 1 自然气温值 寒潮降临123456 气温变化-5-5000+5 表 2 寒潮降温值 表 3 水泥水化热参数 水泥品种 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 熟料含量跃95%跃85%4575%5575% 水热化大较大较小较小 中， 建筑的边界上没有静止的结构对它施加约束力， 由于内部温 度不均匀的分布特点， 就会出现温度应力。如桥墩， 体积较大， 混 凝土表面温度低， 而内部温度高， 在它表面就会出现拉应力， 内 部出现压应力。建筑物的部分边界或全部受外界约束， 变形受到 约束， 就会引起约束应力。如护栏混凝土。这两种应力与混凝土 干缩引起的应力共同发生作用， 加上徐变的影响， 温度应力就计 算出来了。 2.2 温度应力的形成 温度应力的形成过程分三个阶段： 淤早期： 从浇筑水工混凝 土开始直到水泥放热结束， 需要大约 30d 时间， 这个阶段有两个 特征： a.水泥会放出大量水化热； b.混凝土模具的变化剧烈。弹性 模量产生变化， 所以混凝土内部就形成了残余应力。于中期： 水 泥放热基本结束到混凝土冷却的温度稳定不变， 这个时期， 温度 应力是因为外界气温的变化， 混凝土冷却引起的， 它与早起的残 余应力共同作用， 此时混凝土弹性模量不会出现大的变化。盂晚 期： 这一时期是水工混凝土冷却后的运转。外界气温的变化直接 影响到温度的应力大小。应力与之前的残余应力共同作用。 3温度应力的实例 针对温度应力受气候温度影响的特点， 下面， 以一实例为证， 详细分析计算温度应力值。三叉河口闸是秦淮河整治工程之一， 它的结构特点是钢筋混凝土，底板厚 2.5m，单块泥板顺流长 37m， 垂直水流长 15.5m， 为 C30 标号混凝土。底板基础为钢筋混 凝土浇筑， 地基的土质， 又软又黏。闸墩长 37m， 高 6m， 混凝土标 号 C40， 为了在这项工程中避免出现裂缝， 设计单位和施工单位 对该工程所使用的混凝土应变力进行了详细的分析和计算。 温度应力的测量和计算与温度和湿度有着直接关系， 所以参 考同纬度的地区数据， 估计值如表 13。 水泥的用量： 底板用 283kg/m3， 闸墩用 324kg/m3（如表 4） 。 混凝土线的膨胀系数值为： a 等于 8.5 乘以 10 的负 6 次方。 常规混凝土的模量值是 a 等于 0.24， b 等于 0.495， 地基的变形模 量是 10000kPa。水管冷却后， 测定温度应力。 结果表明， 混凝土的温度应力小于混凝土的抗拉强度。 4 水工混凝土温度控制和防裂的措施 4.1 控制温度 水工混凝土的温度应力与温度有直接的关系， 所以防止裂缝 就应该减轻温度应力， 这要做到两方面： 淤控制温度； 于约束条 件。具体的控制温度的措施如下： （1） 改善骨料级配， 把混合料掺入干硬混凝土中， 加入塑化剂 或引气剂， 减少混凝土里的水泥用量。用膨胀水泥或在水泥中加 入膨胀剂， 补偿温度低的收缩。 （2） 搅拌混凝土时， 要加入水或冰， 使碎石冷却， 来降低混凝 土浇筑温度。 （3） 温度特别高的时候， 浇筑混凝土要让浇筑层相对薄些， 浇 筑层面薄有利于散热。 （4） 可以在混凝土中间埋下水管， 通过冷水的循环来降低水 工混凝土的温度。 （5） 表面保温拆模的时间要科学合理， 还要注意温度的变化， 温度降低时要对表面实施保温措施，以免混凝土发生温度梯度 大而使混凝土表面拉应力大于它的抗拉强度导致形状发生改 变。在寒冷季节施工， 要对施工中暴露在外的混凝土实施保温措 施。 （6） 减缓发热速率， 降低水化热量。 减缓发热速率的主要措施 是掺入缓凝剂， 降低入仓的温度。 此外， 还要注意改善混凝土性能， 加强养护， 提高混凝土抗裂 的能力， 保持表面湿润， 避免干缩， 保证混凝土质量是防止出现 贯穿裂缝的重要方法。一旦发生干缩形变， 想要恢复原形是很困 难的。所以要防止混凝土早期的贯穿裂缝的发生。 4.2 早期养护 水工混凝土出现裂缝是很难避免的，表面的裂缝深度不同， 出现的原因主要是温度和湿度的变化异常。因而， 对水工混凝土 的保温措施非常关键， 它可以防止早起裂缝的出现， 水工混凝土 的养护是从浇筑后的前几天开始， 这个时期非常关键， 根据温度 应力的研究， 应该从下面几方面进行保温： （1） 密切关注气候的变化， 保证水工混凝土的温度平稳， 缩小 内外部温差。防止表面梯度过大， 而出现裂缝。 （2） 在强低温条件下， 尽量使水工混凝土的温度不出现骤降， 保持稳定温度。 （3） 避免新的混凝土与老的混凝土之间互相约束， 所以要避 免老混凝土温度过低。 以上对水工混凝土的温度应力的分析和对温控防裂措施， 做 了细致分析，目前虽然还没有什么最新的方式方法能彻底避免 水工混凝土的裂缝问题， 但是通过努力， 我们能尽量避免裂缝的 程度， 温度应力与温控防裂仍然是我们继续探索的重要课题。 参考文献 1宫经伟.水工准大体积混凝土分布式光纤温度监测与智能反馈研究D. 武汉大学， 2013. 2张国新， 刘有志， 刘 毅. “数字大坝” 朝 “智能大坝” 的转变-高坝温控防 裂研究进展A.中国大坝协会.水库大坝建设与管理中的技术进展中 国大坝协会 2012 学术年会论文集C.中国大坝协会， 2012 （11） . 3刘汝生.高原