大体积混凝土正文

目录

1BUET.....................................................1

1.1大体积混凝土探讨现状与存在的问题.........................1

L2本文探讨的内容与意义......................................2

2大体积混凝土裂缝成因分析与施工技术探讨.......................3

2.1裂缝与裂缝限制的概念与分类...............................3

2.2大体积混凝土裂缝的成因...................................4

2.2.1混凝土本身的影响.....................................5

2.2.2其他因素的影响.......................................6

2.3大体积混凝土施工方案和施工技术探讨......................7

2.3.1大体积混凝土的设计构造要求...........................7

2.3.2混凝土协作比与其材料.................................8

2.4混凝土的浇筑与养护......................................10

2.4.1混凝土的浇筑........................................10

2.4.2混凝土的养护........................................11

2.4.3混凝土浇筑块体表面保温层的计算方法..................11

2.4.4大体积混凝土浇筑的其它规定..........................13

2.5本章小结................................................14

3混凝土结构温度收缩裂缝限制理论.............................15

3.1计算温度应力的基本假定..................................15

3.2混凝土的基本物理力学性能................................15

3.2.1混凝土各龄期的收缩与收缩当量温差....................16

3.2.2混凝土的弹性模量....................................18

3.2.3混凝土极限拉伸值....................................18

3.2.4大体积混凝土的应力松弛系数..........................19

3.3混凝土温度的计算........................................20

3.3.1混凝土的绝热温升计算................................20

•3.3.2非绝热温升...........................................21

3.3.3混凝土表面温度的估算................................22

3.3.4混凝土内外温差计算..................................22

3.4大体积混凝土温度应力计算与裂缝限制条件.................23

3.4.1自约束拉应力的计算...................................23

3.4.2外约束拉应力计算....................................24

3.4.3限制温度裂缝的条件..................................25

3.5本章小结................................................25

4大体积混凝土施工实例一....................................26

4.1工程概况................................................26

4.2施工方案................................................26

4.2.1原材料...............................................26

4.2.2混凝土的搅拌、运输与打算............................26

4.2.3混凝土浇筑............................................27

4.2.4大体积混凝土的振捣..................................27

4.3大体积混凝土质量限制...................................27

4.3.1混凝土裂缝限制措施..................................28

4.3.2混凝土试块留置与养护................................35

4.4混凝土质量保证与成品爱护措施............................36

4.4.1混凝土质量保证措施..................................36

4.4.2成品爱护措施........................................37

4.4.3平安文明施工措施....................................37

5大体积混凝土施工实例二......................................38

5.1工程概况................................................38

5.2大体积混凝土原材料和外加剂的选用.......................39

5.3混凝土协作比设计.......................................40

5.4底板大体积混凝土质量限制措施............................40

5.4.1大体积混凝土质量标准................................40

5.4.2混凝土拌制与运输....................................41

5.4.3混凝土浇筑..........................................43

5.4.4混凝土养护..........................................44

5.4.5混凝土的振捣........................................45

5.4.6成品爱护与试块制作和管理............................45

5.5冬期施工混凝土质量保证措施..............................46

5.6大体积混凝土测温.......................................47

6结论与展望..................................................49

6.1结论....................................................49

6.2展望....................................................35

致谢........................................................51

参考文献......................................................52

1前言

1.1大体积混凝土探讨现状与存在的问题

随着中国经济的快速发展，我国的建筑行业也取得了辉煌的成就。其

中，混凝土结构设计理论与设计己经处于世界领先的水平。同时，也开发

出了一批新型建筑材料，出现了一大批的高层、超高层工业或民用建筑。

因此，大体积混凝土也越来越多的被应用到各种各样的实际工程之中。

大体积混凝上指的是最小断面尺寸大于1m以匕施工时必需实行相

应的技术措施妥当处理水化热引起的混凝土内外温度差，合理解决温度应

力并限制裂缝开展的混凝土结构⑴。其施工特点是:整体性要求比较高，耍

求连续浇筑;结构的体量较大，浇筑混凝土后形成较大的内外温差和温度应

力。大体积混凝土工程结构较厚，体形较大、钢筋较密，混凝土数量较多,

施工条件较为困难，施工技术要求高，必需同时满意强度、刚度、整体性

和耐久性要求，另外，还存在如何限制和防止温度应力，变形裂缝产生等

问题。随着大体积混凝土施工技术不断地提高，高质量的施工技术也成为

社会发展的必定要求。随着生产技术和生产力的不断提高，建设领域的渐

渐扩大，大体积混凝土渐渐应用于大型钢筋混凝土结构。但是，由于混凝

土内部蓄热量大，温度应力增大，使得混凝土裂缝的限制问题成为设计与

施工中的一个急需解决的重大问题⑵。1930年以后，人们起先留意大体

积混凝土的裂缝限制问题，并相识到水泥水化热引发的温度应力是大体积

混凝上产生裂缝的根本缘由。从今美国起先「对大体积混凝上结构进行全

面的探讨，开发了多种技术措施，这些技术措施包括：

(1)开发低热水泥

(2)降低混凝土中水泥用量

(3)开发新的混凝土施工工艺

(4)降低混凝土的浇筑温度

(5)对大体积混凝土的表面进行保温，限制其内外的温差

早在二卜世纪50年头，“工业建筑温度伸缩缝问题”在建筑领域里

是属于一个具有规范性的问题⑴。人们在前人探讨的基础上起先探讨温度

应力、温度限制的方法。

在国内，一般采纳阅历公式计算人体积混凝土其中心最高温度、施工

温度应力以与表面温度，这种做法能够简化计算且具有较强的好用价值。

但由于未能考虑大体积混凝土内部温度的连续性与连续变更的外界温度

的影响，同时采纳阅历值确定浇筑厚度的温降修正系数，所得结果与实际

施工过程中的温度场变更的规律相差很大。由于假设温度场与实际温度场

不符，加上没有考虑徐变的影响，施工期温度应力的计算结果与实际混凝

土的应力场也不相符合。依据阅历公式计算很难了解实际工程温度应力。

目前，很多学者应用现代化的计算机技术，综合考虑混凝土的入模温度、

混凝上的弹性模量在浇注过程的变更规律以与水泥水化热散热规律和外

界气温变更规律，采纳有限差分法或有限单元法求解一、二与三维大体积

混凝上温度场，有些学者全面的总结r大体积混凝土结构温度与裂缝限制

最新探讨结果与各种工业结构的裂健限制方法，提出了较为好用的大体积

混凝上工程裂缝的限制方法以与温度场和温度应力场的计算方法，并已在

大量工程中得到了广泛应用。与此同时，随着计算机技术的发展，混凝土

温度场与应力场的仿真计算也受到人们的重视。考虑诸多随机性，就温度

场获得而言，首先是近似处理结构边界条件;其次是考虑气温、水泥和日照

等影响因素的随机性;再次是估算原材料温度、混凝土出机温度、浇筑温度;

四是考虑混凝土的协作比的随机性引起的绝热温升随机性;五是采纳半阅

历半理论公式换算混凝土热学参数的随机性，如:导热系数、导温系数等。

就温度应力场的获得而言，一方面考虑是随机温度场的随机性，另一方面,

考虑混凝土材料力学特性如弹性模量、徐变度等，利用随机性分析大体积

混凝土的温度场分布规律是当今此类结构的一个发展趋势⑶。

目前，对大体积混凝土施工的探讨体现在以下两个方面：

(1)为了防止大体积混凝土肉件过长，致使构件底部或者是构件的部分

断面在收缩过程中约束应力过大，与当应力超过混凝土的在此龄期时的抗

拉强度时，混凝土将产生裂缝，故用伸缩缝将一个构件分成若干施工段。

于是，伸缩缝间距探讨也就成为大体积混凝土结构的主要探讨对象⑷。

Q)为r解决前面相关探讨理论不能解决的问题，在后期探讨过程中，

主要表现在混凝土组成材料的性能和大体积混凝土的协作比以与养护降

温等方法的探讨。

L2本文探讨的内容与意义

本文在前人探讨的基础上，大量查阅国内外与大体积混疑土相关文

献，主要探讨和介绍了以下内容：

(1)介绍了大体积混凝土应力的理论计算和分析方法，并将计算分析结

果与现场测试的结果进行比较分析，验证当前理论的正确性；

(2)探讨了大体积混凝土裂缝的成因，提出限制大体积混凝土施工裂

缝的有效措施；

(3)提出好用的计算混凝土裂缝的方法；

(4)依据本工程的实践阅历，提出大体积混凝土结构设计合理方法、

施工工艺的选择方法、制定合理施工方案的步骤等；

(5)依据实际工程阅历总结出大体积混凝土施工应留意的主要问题，

并提出相关解决方案；利用前面的方法对背景工程中的大体积混凝土基础

进行了温度场分析和温度监控。从材料选用、浇筑方式、养护等方面入手,

实行综合措施限制温度裂缝，达到预期目的。

2大体积混凝土裂缝成因分析与施工技术探讨

2.1裂缝与裂缝限制的概念与分类

裂缝是指固体材料中的某种不连续现象，在学术上属于结构材料强度

理论范畴⑸，是一种人们可以接受的材料特征。建筑结构的裂缝是不行避

开的，如对建筑物抗裂要求过高，必将付出巨大的代价，科学的探讨是将

其有害程度限制在允许范围之内。因此，建筑物的裂缝限制是指将裂缝的

预料、预防和处理工作。

大体积混凝土裂缝主要包括以卜.几种：

(1)微观裂缝

一般认为，混凝上的微观裂缝主要包括:粘着裂缝；水泥石裂缝；集

料裂缝。在这三种裂缝中，前两种较多，集料裂缝出现较少。混凝土出现

的微裂缝主要指前两种。微观裂缝的存在，对混凝土的基本性质产生重要

影响。由于混凝土微裂缝的分布规律是不规则的而且是非贯穿的，所以具

有微裂缝的混凝土是可以承受肯定拉力的。但是，在结构受拉力较大的部

位，微裂缝很简单扩展并贯穿整个结构，较早地导致结构断裂。事实上混

凝土结构物主要是剪拉破坏。

混凝土的构造理论可以说明混凝土微裂缝的成因，即视混凝土为各种

材料组成的非均质材料。在混凝土水化和硬化的同时，结构产生不匀称的

体积变形;各种材料之间的不匀称变形产生了相互约束应力。依据构相关计

算模型，不匀称变形引起内应力就导致粘着微裂缝出现。

总的来说，混凝土结构有裂缝是肯定的，无裂缝是相对的，裂缝限制

的目的也就是将混凝土限制在无大于。.05min裂缝的状态。

(2)宏观裂缝

宽度不小于0.05mm的裂缝称为宏观裂缝，宏观裂缝是由微观裂缝扩

展而来的。引起混凝土产生结构宏观裂缝的主要缘由包括:外荷载;结构次

应力;变形应力，当上述应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝⑹。

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。依据它们在结构中的分布区域，可分为贯穿裂缝、深层裂缝

与表间裂缝。

混凝土干缩变形和自身温度场变更的内部约束或由于气温骤降引起

混凝上表面裂缝。混凝上内外温差产生的温度应力，当它们大于混凝上同

龄期的抗拉强度时就会产生裂缝。一般状况下不会形成贯穿裂缝或深层裂

缝◎内部裂缝是由于在出现表面裂缝浇筑块顶面匕浇筑新混凝上形成的“

深层裂缝是出现在脱离基础约束范围以外的表面裂缝，由于混凝土降温的

过程较长，在混凝土块内部温度场困难，裂缝向纵深发展，形成了深层裂

缝，但是其内部仍是连续的。基础贯穿裂缝是切断混凝土结构的大裂缝。

混凝土水化热温升导致浇筑温度过高，形成最高温度，当降到最低温度时,

即产生基础温差，当温度应力大于同龄期混凝上的抗拉强度时就产生基础

贯穿裂缝。

2.2大体积混凝土裂缝的成因

依据有关资料，混凝土早期裂缝80%左右由施工因素造成的，15%

左右因混凝土材料方面的缘由渣成，5%左右因设计不当造成。混凝土裂

缝的产生主要与材料、施工、设计、运用环境等有关。因此，混凝土产生

裂缝缘由主要有以下几点。

2.2.1混凝土本身的影响

(1)混凝土的体积稳定性

混凝土的体积稳定性是指混凝土在反抗物理、化学作用卜.产生变形的

实力。

体积稳定性不好致使混凝土的抗渗性性能降低，溶液性的物质渗透到混凝

土中，

造成混凝土的耐久性能下降。涅凝上的体积变更可以分为三个阶段°

①混凝土硬化前的体积变更

②混凝上硬化过程中的体积变更

③混凝土硬化后的体积变更

(2)混凝土的收缩团

收缩是混凝土本身所固有的一种重要特性。在没有负载的状况下，混

凝土的开裂往往由于收缩变形而导致。混凝土的收缩变形主要包括以下儿

个方面等。

①干燥收缩

②白收缩

③塑性收缩

④化学减缩

⑤温度收缩

⑥碳化收缩

⑦沉降收缩

(3)混凝土的徐变

在随意荷载作用下，混凝土结构除了发生弹性变形外，还产生一种随

时间缓慢增加的非弹性变形，称为“徐变变形”。徐变变形比瞬时弹性变

形大1〜3倍。徐变变形是混凝土内部质点的粘性滑动现象。当混凝土结

构变形不变，混凝土内部约束应力减小，称为“应力松弛”⑻。

徐变能降低大体积混凝土结构的温度应力，削减收缩裂缝，也能削减

结构应力集中区和因基础不匀称沉降引起局部应力的结构的应力峰值。有

时在工程施工中可在保持大体积混凝土强度不变的条件下，设法提高混凝

上的徐变以减缓结构裂缝的目的。但结构的徐变也有不利的一面，比如徐

变会不断加大结构的变形;在预应力混凝土结构中，徐变会还会引起预应力

的损失等，所以应综合考虑徐变的影响。

(4)混凝土所用材料的影响

①水泥和水

混凝土结构开裂主要是由于本身收缩受到约束而产生的拉应力超过

其抗拉强度。混凝上产生的收缩值与强度值因水泥种类、水泥用量拌制不

同而不同。水泥的细度问题是须要我们特殊关注的，水泥的细度越细，混

凝上越简单开裂。

②砂、石骨料

混凝土骨料的含泥量越高越简单开裂。这是由于骨料表面所带的泥份

阻碍了竹料与水泥浆之间的咬合粘结，弱化了界面结构，因而降低了混凝

土的抗拉强度。

③外加剂和掺合料

试验表明掺化学外加剂的混凝土干缩值较大。运用一般化学外加剂比

运用促凝性AE减水剂的干缩值低。混凝土的初期干缩值在运用外加剂的

状况下较大，不掺外加剂比运用促凝性AE减水剂混凝土的干缩值低。混

凝土掺加膨胀剂时养护的要求更高。在早期养护不好时，膨胀混凝土更简

单发生裂缝。

2.2.2其他因素的影响

(1)结构设计因素

在实际I：程中，可以通过理论计算来限制裂缝；通常采纳构造设计来

对变形作用引起的裂缝加以限制⑼。

结构计算时，要先假定结构物的受力体系有关参数，而常规的计算模

型与很多结构物的实际工作状态有肯定的差别，使得内力计算的结果与实

际结果相差很大，这些未考虑到的可能内力一般会引起结构裂缝。

对于约束条件的影响。结构在变形变更时，会受到肯定的抑制而阻碍

其自由变形，该抑制即称为“约束结构内部各质点之间的约束称为“内

约束”，不同结构之间一的约束称为“外约束

大体积混凝土由于变形受到约束才产生应力。在全约束条件下，混凝

土结构的变形，应是混凝土线膨胀系数和温差的乘积，即：

e=AT-a

(2.1)

£一温度收缩时的相对变形;

温差;

。一线膨胀系数。

当出于混凝土的极限拉伸值与时，结构出现裂缝。由于混凝土产生

徐变变形;结构不行能受到全约束，而且，所以温差在25℃甚至30C状况

下，混凝上亦可能不开裂,因此，改善约束对于防止混凝上开裂的效果很

明显。

(2)施工方面的因素

①违章施工、不当施工造成混凝土裂缝

夏季施工时由于混凝上的经时坍损较大，混凝土的和易性和流淌性较

差，假如现场工人人为加水，就会降低混凝土强度，造成不同配比混凝土

的干缩裂缝和凝缩裂缝。

主要由以下缘由造成：施工时预留孔洞、预埋通风采暖水电管道，未

实行钢筋加强措施，造成裂缝;主要结构部位模板支撑不利，或拆模过早造

成混凝土内部受振，或者混凝土内部在未达到设计强度时超负荷造成裂缝;

混凝土养护工作管理不严，造成混凝土早期强度增长时失水，收缩量大，

产生裂缝;现场浇筑停留时间超过混凝土终凝时间，没有处理好接头部位

等。

②施工时混凝土振捣方式不当

不正确的振捣方式会造成混凝土分层离析、表面浮浆而使混凝土面层

开裂，或混凝土产生匀称沉降收缩而在结构厚薄交界处出现裂缝。

③混凝土养护不当引起混凝土开裂

现场养护不当是造成混凝上收缩开裂最主要的缘由“°)。混凝土浇筑

后，若表面不与时覆盖进行潮湿养护，表面水分快速蒸发，很简单产生收

缩裂缝，特殊是在风速、相对湿度低、大气温高的状况下，十缩更简单发

生。

④环境气候的因素

外界气温的变更状况在大体积混凝土结构施工期间对防止大体积混

凝土开裂有重大影响。混凝土的内部温度是各种温度的叠加，而温度应力

则是温差所引起的温度变形造成的，与温差呈正比。因此，应实行合理的

温度限制措施，以防止大体积混凝土温度应力过大。

2.3大体积混凝土施工方案和施工技术探讨

大体积混凝土产生裂缝是由多种缘由造成的，其主要缘由是温度应力

引起的应变造成的。要想避开大体积混凝十.的质量问题也应进行综合治理

叫

2.3.1大体枳混凝土的设计构造要求

(1)大体积混凝土基础的工程设计除应满意设计规范与生产工艺的要

求外，宜符合卜.列要求：

①混凝土设计强度等级宜在C25〜C40的范围内；

②配置承受温度应力与限制温度裂缝开展的构造钢筋；

③当大体积混凝土置于岩石类地基上时，宜在混凝土垫层上设置滑动

层；

④设计中应尽可能削减大体积混凝土外部约束；

⑤设计单位提出温度场和应变的相关测试要求；

⑥大块式基础与其他筏式、箱体基础不宜设置永久变形缝与竖向施工

缝；

⑦大体积混凝土应依据混凝土浇筑过程中温度裂缝限制的要求设置

水平施工缝的；

(2)大体枳混凝土工程施工前，应验算浇筑体的温陵、温度应力与收

缩应力，确定施工阶段升温峰值，内外温差与降温速率的限制指标，制定

温控的技术措施。

一般状况下，混凝土入模温度绝热温升值最大值不超过45'C;内外温

差不超过30℃;降温速率为2.0℃/do

(3)大体积混凝土施工前，应驾驭近期气象状况(如高温、寒潮等)。在

冬期施工时，应制定相应措施。

(4)大体积混凝土模板宜采纳钢模板、木模板或钢木混合模板。

2.3.2混凝上协作比与其材料

⑴经设计单位同意，当大体积混凝土的强度等级为C20以上时，可

利用混凝土60天的后期强度作为混凝土强度评定、工程交工验收与混凝

土协作比设计的依据。

(2)在保证设计所规定强度、耐久性等要求和满意施工工艺特性的前

提下，

应依据合理运用材料、削减水泥用量和降低混凝土的绝热温升的原则

进行大体积混凝土协作比选择。

(3)大体积混凝土协作比选择时应考虑应尽量削减水泥用量，使混凝

土浇筑后的内外温差和降温速度得到有.效限制，以降低养护的费用。

(4)大体积混凝土协作比设计应符合下列规定：

①混凝土强度等级的设计依据可利用混凝上60天或90天后期强度;

②混凝土拌合物，浇注时坍落度应低于160±20而;水泥用量宜限

制在230〜450kg/m3(强度等级在C25〜C40);

③拌合水用量不宜大于190kg/m、3；

④矿物掺合料的掺量，应依据工程的具体状况和耐久性要求确定;粉

煤灰掺量不宜超过水泥用量的40%;矿渣粉的掺量不宜超过水泥用量的

50%;两种掺合料的总量不宜大于混凝土中水泥重量的50%;

⑤水胶比不宜大于0.55;

⑥砂率宜为38〜45%;

⑦拌合物泌水量宜小于10L/m3;

⑧混凝土协作比应通过计算和试配确定，对泵送混凝土还应进行泵送

试验；

⑨混凝土协作比设计方法应按现「行的《一般混凝土协作比设计技术

规程》执行；

⑩混凝土的强度应符合国家现行的《混凝土强度检验评定标准》的有

关规定。

(5)配制大体积混凝土所用水泥的选择与其质量应符合下列规定।⑵：

①所用水泥应符合下列国家标准：《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸

盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥》；《硅酸盐水泥、一般硅酸盐水泥》；当采纳

其他品种时其性能指标必需符合有关的国家标准要求；

②应优先选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，大体积混

凝土施工所用水泥其7天的水化热不宜大于270KJ/kg;

③当混凝土有抗渗指标要求时，所用水泥的铝酸三钙(C3A)含量不应

大于8%;

④所用水泥在搅拌站的入罐温度不应大于60Co

(6)大体积混凝土所用骨料的选择，除应符合现行国家标准的质量要

求外，应符合下列规定：

①细骨料采纳中砂，其细度模数应大于2.3,含泥量不大于3%,当

含泥量超标时，应在搅拌前进行水洗，检测合格后方可运用；

②粗骨料宜选用粒径5〜31.5mm,级配良好，含泥量不大于1%,

非碱活性的粗骨料;非泵送施工时粗骨料的粒径可适当增大；

(7)混凝土中掺用的外加剂与混合料应符合下列规定：

①作为改善性能和降低混凝十.硬化过程水泥水化热的矿物掺合料;粉

煤灰和高炉粒化矿渣粉，其质量应符合现行的国家标准《用于水泥混凝_1

中的粉煤灰》GB1596、《用于水泥混凝土中的粒化高炉矿渣粉》

GB/T18046的规定；

②所用外加剂的质量与应用技术应符合现行国家标准《混凝土外加

剂》GB8076、《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119和有关环境爱护

的规定。外加剂的品种、掺量应依据工程具体状况通过水泥适应性和实际

效果试验确定;必需考虑外加剂对硬化混凝土收缩等性能的影响;慎用含有

膨胀性能的外加剂;对耐久性要求较高和寒冷地区的大体积混凝土宜采纳

引气剂或引气减水剂；

2.4混凝土的浇筑与养护

2.4.1混凝土的浇筑

(1)混凝上的浇筑方法可采纳分层连续浇筑或推移式连续浇筑(如图

2」所示，数字为浇筑先后次序)，不得随意留施工缝，并符合下列规定；

①混凝上的摊铺厚度应依据所用振捣器的作用深度与混疑上的和易

性确定。当采纳泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不宜大于60。mm:当采

纳非泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不宜大于400mm；

②分层连续浇筑或推移式连续浇筑，其层间的间隔时间应尽量缩短，

必需在前层混凝土初凝之前，将其次层混凝上浇筑完毕。层间最长的时间

间隔应不大于混凝土的初凝时间。混凝土的初凝时间应通过试验确定。当

层间间隔时间超过混凝土的初赛时间时，层面应按施工缝处理。

a一分层连续浇注b一

推移式连续浇筑

图2.1混凝土浇筑工艺

对于工程量较大、浇筑面积也大、一次连续浇筑层厚度不大(一般不

超过3m),且浇筑实力不足时的混凝土工程，宜采纳推移式连续浇筑法。

(2)大体积混凝土施工实行分层浇筑混凝土时，水平施工缝的处理应

符合下列规定【网:

①清除浇筑表面的浮浆、儒弱混凝土层与松动的石子，并匀称的露出

粗骨料；

②在上层混凝土浇筑前，应用压力水冲洗混凝土表面的污物，充分潮

湿，但不得有积水；

③对非泵送与低流淌度混凝土，在浇筑上层混凝土时，应实行接浆措

施。

(3)混凝土的拌制、运输必需满意连续浇筑施工以与尽量降低混凝上

出罐温度等方面的要求，并应符合下列规定：

①当燥热季节浇筑大体积混凝上时，混凝上搅拌场、站宜对砂、石骨

料实行遮阳、降温措施；

②当采纳自备搅拌站时，搅拌站应尽量靠近混凝上浇筑地点，以缩短

水平运输距离；

③当采纳泵送混凝土施工时，混凝土的运输宜采纳混凝土搅拌运输

车。混凝土搅拌运输车的数量应满意混凝土连续浇筑的要求。

(4)在混凝土浇筑过程中，应与时清除混凝土表面的泌水。在大体积

混凝土浇筑过程中，由于混凝土表面泌水现象普遍存在，为保证混凝土的

浇筑质量，要与时清除混凝土表面泌水。因为泵送混凝土的水灰比一般比

较大，泌水现象也比较严峻，不与时清除，将会降低结构的混凝土质量”文

2.4.2混凝土的养护

(1)在每次混凝上浇筑完毕后，应与时按温控技术措施的要求进行保温

养护，并应符合下列规定“国：

①保温养护措施，应使混凝上浇筑块体的内外温差与降温速度满意温

控指标的要求；

②保温养护的持续时间，应依据温度应力(包括混凝卜收缩产生的应

力)加以限制、确定，但不得少15天。保温覆盖层的拆除应分层逐步进行;

③保温养护过程中，应保持混凝土表面的潮湿，

(2)混凝土浇筑后4〜6小时内可能在表面上出现塑性裂缝，可实行二

次压光或二次浇灌层处理。

(3)塑料薄膜、草袋锯末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。覆盖层的厚度应依据温控指标的要求计算。

(4)在大体积混凝土施工时，可因地制宜地采纳保温性能好而又便宜

的材料用作大体积混凝土的保温养护中。

2.4.3混凝土浇筑块体表面保温层的计算方法

混凝土结构的表面保温层厚度受外界气温、养护方法、结构厚度与混

凝土本身性能等很多因素的影响，可用下列步蛛近似估算：

⑴混凝土浇筑体表面保温层厚度

（2.2）

其中6一混凝土表面的保温层厚度（m）;

Ao—混凝土的导热系数（KJ/mh.℃）

、一第i层保温材料的导热系数（KJ/mh•℃）

豆一混凝土浇筑体表面温度（℃）

Tq—混凝土达到最高温度（浇筑后3〜5天）的大气平均温度（℃）

Tmax一混凝土浇筑体内的最高温度（℃）

h—混凝土结构的实际厚度（m）

计算时可取

Tb-Tq=15C〜20C,Tmax-Tb=20℃〜25C

《一传热系数修正值，取L3〜2.3,见表（2.1）

表2.1传热系数修正值Kb

保温层种类

K.K2

由易透风材料组成，但在混凝2.02.3

土面层上再铺一层不透风材

料

在易透风保温材料上铺一层1.61.9

不易透风材料

在易透风保温材料上下各铺1.31.5

一层不易透风材料

由不易透风的材料组成（如油1.31.5

布、帆布、棉麻毡、胶合板）

注：1、K值为风速&4m/s状况；2、2值为风速＞4m/s状况

⑵保温层相当于混凝土虚拟厚度的计算।⑹

①多种保温材料组成的保温层总热阻（考虑最外层与空气间的热阻）按式

（2.3）

计算：

+上(2.3)

式中Rs——保温层总热阻（m2h℃/kJ）

6.—第i层保温材料厚度（m）

Xi—第i层保温材料的导热系数（kJ/m•h'C）

瓦一固体在空气中的放热系数(KJ/m'h•℃),可按表(2.2)取

值

表2.2固体在空气中的放热系数

风速瓦风速

(m/s)光滑表面粗糙表面(m/s)光滑表面粗糙表面

018.442221.03505.090.036096.6019

0.528.646031.32246.0103.1257110.8622

1.035.713438.59897.0115.9223124.7461

2.049.346452.94298.0128.4261138.2954

3.063.021267.49599.0140.5955151.5521

4.076.612482.132510.0152.5139164.9341

②混凝上表面对保温介质放热的总放热系数(不考虑保温层的热容量)，可

按式(2.4)计算：

A=y(2.4)

式中A—总放热系数(kJ/m?•h•℃)

R、——保温层总热阻(m2h“C/kJ)

③保温层相当于混凝土的虚拟厚度，可按式(2⑸计算：

〃=4(2.5)

Ba

式中ff——混凝土的虚拟厚度(m)

A—总放热系数kJ/m2•h•C

4—混凝土的导热系数(KJ/mh•℃)

按保温层相当于混凝土的虚拟厚度，进行大体积混凝土浇筑体温度场

与温度应力计算，应验证保温层厚度是否满意温控指标的要求。

2.4.4大体枳混凝土浇筑的其它规定

⑴在大体积混凝土保温养护过程中，应对混凝土浇筑块体的内外温差

和降温速度进行监测，依据现场实测结果可随时驾驭与温控施工限制数据

有关的数据，调整保温养护措施以满意温控指标的一要求。

(2)在大体积混凝土养护过程中，不得采纳强制、不匀称的降温措施。

(3)大体积混凝土施工时，主要采纳钢模和木模。当采纳钢模时，依

据保温养护的须要，钢模外也应实行保温措施，当采纳木模时，可把木模

作为保温材料考虑。无论钢模、木模在模板拆除后，都应依据大体积混凝

上浇筑块体内部实际的温度场状况，按温控指标的要求实行必要的保温措

施。

(4)对标高位于±0.000以卜的部位，应与时回填土；土0.000以上

部位应与时加以覆盖，不宜长期暴露在风吹日晒的环境中。

2.5本章小结

本章中主要探讨了大体积混凝上裂缝成因与限制方法，通过本章对有

关内容的论述，我们可以得出以下结论或观点：

(1)大体积混凝上的裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝，其中，微观裂缝

乂可分为:粘着裂缝，水泥石裂堤，集料裂缝。宏观裂缝按其成因可分为荷

载裂缝、变形裂缝、施工裂缝、碱骨料反应裂缝。依据它们在结构中的分

布区域，可分为贯穿裂缝、深层裂缝与表面裂缝三类。

(2)大体积混凝土裂缝大小受以下三方面因素影响：

①混凝_L_L本身性能

②结构设计方面的因素。

③施工方面的因素

(3)大体积混凝十.制定施工方案时应当留意的问题和具体施工措施制

定时应当考虑的因素，提出了关于大体积混凝土施工的一些指导性看法。

具体而言，大体积混凝土施工方案的制定应当包括以下几个方面：

①大体积混凝土的设计构造要求:包括规范一般要求和应力计算方

法。

②设计协作比与材料的选用方法。

③大体积混凝土浇筑与养护具体措施:包括浇筑方法的选取、水平施

工缝的留设、保温方法、表层保温层的计算等。

④大体积混凝土冬季施工应当留意的问题:包括混凝土出机温度与浇

筑温度的选择、基础与冷缝的预热、原材料的加热、混凝上运输过程中的

保温、浇筑过程中如何削减热量的损失以与保温养护方案等。

3混凝土结构温度收缩裂缝限制理论

3.1计算温度应力的基本假定

建筑工程中，大体积混凝土，在计算与分析中可做以下假定"‘I：

①混凝土收缩变形较大；

②均为配筋结构，配筋率较高，对限制裂缝有利；

③降温与收缩的共同作用是导致混凝土开裂的主要缘由；

④地基是非刚性的；

⑤限制裂缝的方法主要依靠合理配筋、改进设计、采纳合理的浇筑方

案和浇筑后加强养护等措施。

3.2混凝土的基本物理力学性能

混凝土是一种非均质的合成材料，其物理力学性能与组成材料的各自

性能有关。计算混凝土的温度与收缩应力时，常涉与到混凝十.各龄期的收

缩与收缩当量温差、弹性模量、极限拉伸值、松弛系数等几个相关的性能

叫

3.2.1混凝土各龄期的收缩与收缩当量温差

依据国内外统计资料，采纳下列指数函数表达式进行混凝土收缩值的

计算：

4⑺=<(1-)-必知必…%(3.1)

式中％⑺一混凝土龄期为t时混凝土收缩引起的相对变形值；

个一一在标准试验状态下混凝土最终收缩的相对变形值，取

3.24x104;

表3.1混凝土收缩变形不同条件影响修正系数

水

养

泥胶环境

水护

细浆相对

泥水胶时

Mi度MM量MM湿度M

品2比34问56

((%(%

种(

m2/))

天)

kg)

矿

渣1.20.81.11.2

3001.00.3.201.0125

水5515

泥

低

热1.11.11.11.1

4000.41.0251.2230

水0318

泥

般1.31.21.41.0

1.05000.5303401.1

水5159

泥

火

山

1.61.41.71.0

灰1.06000.6354501.0

8257

水

泥

抗0.7————————402.151.0600.8

硫848

酸

盐

水

泥

2.50.7

——457170

57

3.00.9

—5010800.7

36

14

0.90.5

90

34

180

粉煤灰矿粉

EsFs减水

7MMMg掺量M掺量M

78剂I0u

(%)(%)

00.1.0

0.00无10101

540

00.0.050.8有1.3200.86201.01

.1765

010.100.7——300.89301.02

.26

01.0.150.6———400.90401.05

.3038

01.20.200.6——————

.41

01.0.250.5——————

.5315

01.4——

.6

01.—

.743

注：-----水力半径的倒数，为构件截面周长(L)与截面面积(F)之比,

-=100L/F(m1);兽—配筋率，Es、Ec——钢筋、混凝土的弹性模

YEcFc

量（N/mm2）,Fs、Fc——钢筋、混凝土的截面积（mm?）；粉煤灰（矿

渣粉）掺量一一指粉煤灰（矿渣粉）掺合料占胶凝材料总重的百分数。

3.2.2混凝土的弹性模量

混凝土的弹性模量可以采纳表达式（3.3）进行计算：

现）=/&（1—它）

（3.3）

式中E（z）——混凝上令其为t时，混凝土的弹性模量（N/mm2）;

E。—混凝土的弹性模量，一般近似取标准条件下28d的弹性模量,

可按表3.2取用；

P——掺合料修正系数，该系数取值应以现场试验数据为准，在施工

打算阶段和现场无试验数据时，可参考下述方法进行计算

△一4•尸2

4——粉煤灰掺量对应系数，取值参见表3.3

的—矿粉掺量对应系数，取值参见表3.3

（P——系数，应依据所用混凝土试验确定，当无试验数据时，可近似

取值0=0.09

表3.2混凝土在标准养护条件下龄期为28天时的弹性模量

混凝土强度等级混凝十.弹性模量（N/rrm?）

C252.80X104

C303.0X104

C353.15X104

C403.25X101

表3.3不同掺量掺和料弹性模量调整系数

掺量020%30%40%

粉煤灰（Pt）10.990.980.96

1.021.031.G4

矿渣粉（p2）1

3.2.3混凝土极限拉伸值

混凝土的抗裂实力取决于混凝土的极限拉伸值。混凝土的极限拉伸

值由瞬时极限拉伸值（£pj和徐变变形（分）两部分组成：

十%(3.4)

探讨表明，一般状况下，与仃的值与J的值相等，所以计算时凡可取

为2倍的名,，为平安起见，则取却=1.5仁，

混凝土的瞬时极限拉伸值与混凝土的龄期有关，还与配筋有关，

考虑龄期和配筋的影响后，混凝土的瞬时极限拉伸值可按下式计算：

吸—加+衿产黑(3.5)

式中限，⑺—龄期为t的混凝土瞬时极限拉伸值

ft—混凝土的抗拉强度设计值(Mpa)

〃——结构配筋率(不加百分号，如0.3%,贝h=0.3)

d—钢筋直径(cm)

3.2.4大体积混凝上的应力松弛系数

在荷载作用下，钢筋混凝土结构随着时间的延长产生徐变，徐变引起

应力松弛与温度应力松弛，对防止混凝上开裂有益，因此在计算混凝土温

度应力时应考虑应力松弛的影响。一般状况下，龄期越短，应力作用时间

越长，徐变引起的松弛也越大;在计算温度应力时，徐变所导致混凝土的松

弛系数S(t)是松弛应力与弹性应力的比值”叫表3.4和表3.5分别给出了

考虑荷载持续时间和龄期影响的松弛系数以与忽视混凝上龄期影响的松

弛系数。

表3.4考虑荷载持续时间和龄期影响的松弛系数

♦2天■5天『二10天r=20天

rH(r,t)rrH(r,t)rH(r,t)

2151101201

2.250.4265.250.51010.250.55120.250.592

2.50.3425.50.44310.50.49920.50.549

2.750.3045.750.41010.750.47620.750.534

30.27860.383110.457210.521

40.22570.296120.392220.473

50.19980.262140.306250.367

100.187100.228180.251300.301

200.186200.215200.238400.253

300.186300.208300.214500.252

80.18680.20080.21080.251

表3.5忽视混凝土龄期影响的松弛系数

t3691215182124273000

(d

)

S0.50.50.40.40.40.30.30.30.30.30.2

(t)72841868652392783

3.3混凝土温度的计算

在大体积混凝土施工时，为防止表面裂缝产生，必需限制温差，进行

各种温度的计算。

3.3.1混凝土的绝热温升计算

所谓“绝热温升”即在混凝上四周没有任何散热条件、没有任何热损

耗的状况下，水泥水化热全部转化为使混凝土温度上升的热量23。在绝热

条件下的混凝土的绝热温升，呼按以下步骤计算：

⑴水泥的水化热

C=­Q/(3.6)

n+t

Q,一在龄期t天时的水泥累积水化热(kJ/kg);

Qo—水泥水化热总量(kJ/kg);

t一混凝土龄期(d);

n一常数，为便于计算将上式改写为：

——(3.7)

Q,弘弘

水泥水化热总量2,其值亦可依据下式进行计算：

4

。0=-------------(3.8)

7/Q7-3/Q3

⑵股凝材料水化热总量

通常Q值当无试验数据时，可考虑依据下述公式进行计算：

(3.9)

式中Q—胶凝材料水化热总量(kJ/kg);

k一不同掺量掺合料水化热调整系数，其值取法参见表3.6

表3.6不同掺量掺合料水化热调整系数

掺量010%20%30%40%

粉煤灰10.960.950.930.82

(k1)

矿渣粉110.930.920.84

(k2)

注:表中掺量为掺合料占总胶凝材料用量的白.分比。

当现场采纳粉煤灰与矿粉双掺时，k值依据下式计算：

k=+k2—\

(3.10)

式中K一粉煤灰掺量对应系数；

七一矿粉掺量对应系数。

⑶混凝土的绝热温升阳)

因水泥水化热引起混凝土的绝热温升值可按下式计算：

丁⑺考(1-L)

(3.11)

式中"〃一混凝土龄期为t时的绝热温升(℃);

印一每nP混凝上的胶凝材料用量(kg/m3);

J混凝土的比热，一般为0.92〜L0(kJ/(kg/C)〕;

夕一混凝土的重力密度，240。〜2500(kg/m3);

小一与水泥品种、浇筑温度等有关的系数，0.3〜0.5(d“)；

f一混凝土龄期(d),

3.3.2非绝热温升

在实际工程中，混凝土浇筑后，非绝热温升。一般可按下式进行近似

估算：

T'm(t)=Tf+"

(3.12)

式中〃河一龄期t时混凝土内部实际温度(C);

A混凝土浇筑温度(9);

〃一混凝土最高绝热温升(℃);

产温降系数。随浇筑块厚度与混凝土龄期而异。

不同结构厚度，非绝热温升状态卜.混凝土水化热的温升与绝热温升的

比值见表3.7。

表3.7非绝热温升状态下混凝土水化热的温升与绝热温升的比值

结构厚1.01.52.03.05.06.0

度

?%+Th0.360.490.570.680.790.82

3.3.3混凝土表面温度的估算

混凝土结构的表面温度可用下式近似估算：

4

■=4+炉做(3.13)