第一篇：有關大體積混凝土基礎溫度應力分析與裂縫控制

一、上傳版塊：陜西建筑/建筑施工

二、上傳標題：混凝土基礎溫度應力分析與裂縫控制

三、摘 要：介紹大體積砼基礎溫度應力的特點及計算。通過溫度變化量控制曲線來控制大體積混凝土裂縫。

四、正 文：

大體積混凝土基礎溫度應力分析與裂縫控制

鄭琴孝

（中天建設集團有限公司）

大體積混凝土基礎中由于水泥水化產生大量水化熱積聚在混凝土內部，使得內部溫度急劇上升。而混凝土內部和表面散熱速度不一致，在基礎內部產生不同的溫度應力。當結構內部某一處的溫度應力超過混凝土允許應力時將產生裂縫。溫度裂縫可能破壞結構的整體性和穩定性,對結構危害非常大，因此，分析溫度場、溫度應力的變化規律、制定合理的溫控防裂措施是工程中非常重要的一個課題。

實際工程施工中，當混凝土澆筑完畢后，一方面要通過測得實際溫度變化來檢驗預設的措施是否可行；另一方面當外界氣溫等條件突變時通過測得實際溫度變化來衡量是否要采取加強保溫等調整措施。目前對于普通的工程如要每一次通過測得實際溫度轉化為溫度應力來討論是否要要采取調整措施是不太可行的，因工作量太大。所以常據規范要求用控制內外溫差小于25℃的辦法來簡單控制，即混凝土基礎中心溫度與表面溫度之差小于25℃即認為不會產生裂縫。其實這樣控制顯得過于宏觀。如果能找到一種直接通過溫度比較就能較精確的確定控制措施的方法將為實際施工帶來極大的便利。

一、概況

多數大體積混凝土基礎板均是采用綜合蓄熱法進行保溫養護，因此具有相似的溫度場性質。本論文選用非常典型的基礎進行討論。筏板厚1.8m,混凝土為C55,砂率38%,水膠比0.38,具體配合比見表 1-1。

表 1-1 配合比

強度 等級 材料 名稱 用C55 g/m3 配比 水泥 P.O42.5 量405 16.33

砂 670 27.03

石子

1065 42.97

外加

水 185 7.46

膨脹劑 39 1.58

粉煤灰 100 4.03

合計 2478.6

14.6 0.58 溫度應力計算

各齡期典型混凝土基礎板彈性徐變溫度應力計算結果。

據混凝土齡期，2d、6d、9d、12d、15d、18d、21d、24d。1.8m筏板沿厚度方向從上往下按10cm分成18層，計算出每一層交接處的溫度應力。這樣就可以得到每一齡期筏板內的溫度應力分布圖。溫板溫度應力計算公式為：

??t?????i?1neKi?t,?i?????Ei?TiKt,?iR

1??i?1n??彈性模E0=105/(2.2+(33/fcu))=35.71×103N/mm2

0.34E????E0?1?exp?0.40??????

典型混凝土基礎板在各時段溫度分布

參數選取：固體表面在空氣中的放熱系數?的數值與風速有關，對于粗糙表面，一般用??23.9?14.50Va。假設風速Va?4.0m/s，得混凝土和毛毯表面在空氣中的放熱系數均為??82.23kJ/(m2?h??C)。

毛毯一層2.5mm，二層厚為5 mm，毛毯導熱系數為??0.1549KJ/(m?h??C)。可得二層毛毯等效表面放熱系數??22.5kJ/(m2?h??C)

表 1-2 場分析中的主要參數表 參

數 混凝土導熱系數 混凝土毛毯空氣中放熱系數

混凝土比熱 混凝土線膨脹系數 毛毯導熱系數 混凝土初溫(入模溫度)二層毛毯等效表面放熱系數

環境溫度 溫凝土密度 混凝土導溫系數

單

位 取

值 216 1972.8 0.915 8.0E-06 3.7 23 540.0

2478.6 0.10

kJ/(m?d??C)

kJ/(m2?d??C)

kJ/(Kg?C)

/℃

kJ/(m?d??C)

℃

kJ/(m2?d??C)

℃

kg/m3

m2/d 可以計算出，筏板沿厚度方向(每10cm)在不同齡溫期溫度應力分布如錯誤！未找到引用源。所示。

19***3100.511.52 基礎板內沿厚度各分層2d溫度應力6d溫度應力9d溫度應力12d溫度應力15d溫度應力18d溫度應力21d溫度應力24d溫度應力-0.51-1溫度應力(單位：Mpa）各齡期典型混凝土基礎板極限拉伸變化圖

對平均氣溫17℃時計算得混凝土極限拉伸與允許極限拉伸值比較如圖 1-1所示： 100.00極限拉伸(10-6)80.0060.0040.0020.000.00036912齡期(d)1518212417度允許

圖 1-1平均氣溫17℃時基礎板極限拉伸允許值和實際值比較圖

從圖 1-1可知，平均氣溫17℃時，覆蓋兩層毛毯后，筏板實際拉伸值小于允許值，不會產生裂縫。

典型混凝土基礎板在不同條件下溫度應力、極限拉伸變化情況比較

1）從錯誤！未找到引用源。可知，筏板的溫度應力在板中分布是不斷變化的。從筏板全部為壓應力到板兩側出現拉應力峰值，到板兩側拉應力峰值向板中心移，最后板中心拉最大這樣的變化過程。

2）極限拉伸值曲線就是選每一時段基礎板中最大拉應力值對應的極限拉伸值組成的。而拉應力是同一個位置在不同時段應力值疊加結果，某一點拉應力值與此點處溫度變化累計值成正比。但并不是每個時段溫度變化累計最大值的位置都與最大拉應力相對應，這是因為彈性模量的影響。因此必須選臨界狀態的最大拉應力對應的溫度變化累計值來組成控制曲線。

3）通過計算發現，溫度拉應力的最大值在第6天前與混凝土板表面溫度變化量累計值成正比，溫度應力的最大值在6天至15天與板中心至表面間某點溫度變化量累計值成正比，溫度應力的最大值在15天后與板中心溫度變化量累計值成正比。典型混凝土基礎板在不同條件下各齡期最大溫度應力對應的溫度變化量圖 應用上面的原理，可以得到1.8m厚板在不同條件下各齡期最大溫度應力對應的溫度變化量圖。圖 1-可知，平均溫度5℃，10℃，17℃時溫度變化曲線都在0℃時上部；且隨著產均氣溫越高，溫度變化曲線越在上方。

0-50-10-15-20-25-30-35-40-45-***溫度變化量(度)0度5度10度17度齡期(d)

圖 1-3 各齡期最大溫度應力對應的變化量曲線圖

典型混凝土基礎板臨界的各齡期最大溫度應力對應的溫度變化量曲線圖

在實際施工中，根據實測溫度去求溫度應力很不方便。而且每次用實測溫度去求溫度應力工作量也比較大，希望能找到一種簡單的方法直接通過各齡期測溫就能反映溫度應力，這樣就能直觀簡潔的控制施工。圖 1-是1.8m厚板臨界的各齡期最大溫度應力對應的溫度變化量控制曲線圖，當實測或計算得到的各齡期溫度變化量曲線在這控制線上部時，不會產生裂縫。

0-50-10-15-20-25-30-35-40-45-***溫度變化量(度)齡期(d)

圖 1-4 各齡期最大溫度應力對應的溫度變化量控制曲線 在大體積混凝土基礎施工前，始終可以預先找到一條臨界的溫度變化量控制曲線，當實測或計算得到的各齡期溫度變化量曲線在這控制線上部時，大體積混凝土基礎就不會產生溫度裂縫。這就為控制大體積混凝土基礎裂縫找到了一種很好的方法，而且這種方法簡單、控制精度較高。把通過溫度變化量控制曲線來控制大體積混凝土裂縫這種方法應用到工程實踐中，將會帶來極大的便利。

[作者簡介] 鄭琴孝（1973—），男，浙江嵊州人，中天建設集團榆林工程處負責人，工程師，西安交通大學工程碩士，陜西榆林市經濟開發區桃園小區7#樓2單元101室，719000，電話：***

五、關鍵詞：大體積砼、溫度應力、溫度、控制曲線

第二篇：大體積混凝土溫度裂縫淺析及控制方法

大體積混凝土溫度裂縫淺析及控制方法

【摘 要】隨著我國經濟的發展，工程建設規模越來越大型化、復雜化，這使得工程建設中的大體積混凝土溫度裂縫問題日益突出并成為具有相當普遍性的問題。文中通過分析大體積混凝土溫度裂縫產生的原因，從中找到控制裂縫的措施及解決的方法，從而為保證建筑物和構件的安全奠定了基礎。大體積混凝土溫度裂縫的類型混凝土結構物的裂縫可分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫主要有三種，一是骨料和水泥石粘合面上的裂縫，稱為粘著裂縫；第二是水泥石自身的裂縫，稱為水泥石裂縫；三是骨料本身裂縫，稱為骨料裂縫。微觀裂縫在混凝土結構中的分布是不規則，不貫通的，并且肉眼看不見。宏觀裂縫是由微觀裂縫擴展而來的。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大量的出現，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。

大體積混凝土溫度裂縫的成因

2.1 概述

當混凝土結構產生變形時，在結構的內部、結構與結之間，都會受到約束。當混凝土結構截面較厚時，其內部溫度分布不均勻，引起內部不同部位的變形相互約束，稱之為內約束，當一個結構物的變形受到其他結構的阻礙時稱之為外約束。建筑工程中的大體積混凝土結構所承受的變形，主要是由溫差和收縮產生，其約束既有外約束又有內約束。大體積鋼筋混凝土結構中，由于結構截面大，體積大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產生較大的溫度變化和收縮膨脹作用，由此引起的溫度應力是導致鋼筋混凝土產生裂縫的主要原因。這種裂縫的起因是溫度變化引起的變形，當變形得不到滿足時才會引起應力，而且應力與結構的剛度大小有關，只有當應力超過一定數值才引起裂縫。

2.2 溫度變化引起變形在大體積混凝土工程施工中，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內部溫度和溫度應力劇烈變化。實際混凝土內部的最高溫度多數發生在混凝土澆筑的最初3 到5 天，隨著混凝土齡期的增長，溫度逐漸下降，而彈性模量增高，因此混凝土內部降溫收縮的約束也就愈來愈大，以致產生很大的拉應力，當混凝土的抗拉強度不足以抵抗這種應力時，開始出現溫度裂縫。

2.3 變形受到約束，引起應力當大體積混凝土澆筑在基巖或老混凝土上時，由于基巖(或老混凝土)的壓縮模量(或彈性模量)較高，混凝土溫度變化所產生的變形受到基巖(或老混凝土)的約束，而在新澆混凝土內部形成溫度應力，在升溫階段，約束阻止新澆混凝土的溫度膨脹變形，在混凝土內形成壓應力。而在降溫階段，新澆混凝土收縮(降溫收縮與干縮)因存在較強大的地基或基礎的約束而不能自由收縮，在新澆混凝土內形成拉應力。2.4 應力超過了混凝土的抗拉強度，導致裂縫的產生混凝土早期抗拉強度是很低的。值得注意的是隨著水泥標號的提高，水泥用量的不斷增加，抗拉強度也會相應增加。另外，由于水化熱的影響，1 天齡期的小試件強度可比實際大尺寸構件中的強度低 50%，也就是說導致混凝土構件的早期強度降低；而28 天齡期的小試件強度則可比實際構件強度高30%；也就是說對設計而言不安全。因此這也是要限制最高溫度的一個原因。

2.5 外界氣溫變化的影響大體積混凝土在施工期間，外界氣溫變化的影響也很大。混凝土的內部溫度是澆筑溫度、水化熱的絕熱溫升和結構散熱降溫等各種溫度的疊加之和，外界氣溫愈高，混凝土的結構溫度也愈高，如外界溫度下降，會增加混凝土的降溫幅度，特別是在外界氣溫驟降時，會增加外層混凝土與內部混凝土的溫度梯度。溫度應力是由溫差引起的變形造成的，溫差愈大，溫度應力也愈大。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可達60oC，并且有較大的延續時間。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顯得更為重要。

2.6 混凝土的收縮變形混凝土收縮變形引起的溫度應力大于混凝土的抗拉強度時，就會產生裂縫，因此混凝土的收縮也是引起裂縫不可忽視的因素。大體積混凝土溫度裂縫控制及措施

在大體積混凝土工程施工中，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內部溫度和溫度應力劇烈變化，從而導致混凝土發生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內外溫差及降溫速度，是防止混凝土出現有害的溫度裂縫的關鍵問題。我們將大體積混凝土溫度裂縫的基本控制措施分為設計措施、施工措施和監測措施。隨著材料科學的發展和施工技術的完善，現場大體積混凝土的施工積累了不少經驗，如留永久性變形縫或伸縮縫、用蛇形冷卻水管來降低大體積混凝土內部溫度、采用液態氮降低混凝土入模溫度以及使用微膨脹混凝土減緩干縮等等。總上所述，為防止裂縫、減輕溫度應力，我們主要是從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。

3.1 控制溫度的措施

①采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；

②拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；

③熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

④在混凝土中埋設水管，通入冷水降溫；

⑤規定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發急劇的溫度梯度；

⑥施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構，在寒冷季節采取保護措施；

⑦使用低熱或中熱水泥。水泥的主要發熱成分是鋁酸三鈣(C3A)和硅酸三鈣(C3S)，制造時適當降低這兩種成分的含量即可降低其水化熱。

3.2 改善約束條件的措施

①合理地分縫分塊；

②避免基礎過大起伏；

③合理的安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露；

此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要，應特別注意避免產生貫穿裂縫，出現后要恢復其結構的整體性是十分困難的，因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發生為主。

根據以上述分析，大體積混凝土在三個階段產生的溫度應力均與內外部的溫差有關，因此，有效的控制混凝土內外溫差，就成為了有效控制溫度應力的關鍵。對此，《混凝土結構工程施工及驗收規范》曾作了如下要求“大體積混凝上表面和內部溫差應控制在設計要求的范圍內，當設計無具體要求時，溫差不宜超過25oC”，并對澆筑溫度也作了“不宜超過28oC”的規定。對于大體積混凝土的溫差控制一般從三方面著手：第一是控制混凝土的絕對發熱量；第二是采取有效措施降低混凝土內外溫差；第三是改善周圍的約束條件，改進配筋狀況，減小裂縫寬度。所以，要真正實現大體積混凝土的質量控制，則應從原材料、設計、施工等各個環節抓起。

結束語

總之，大體積混凝土中產生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結構不合理，原材料不合格，模板變形，基礎不均勻沉降等。為了保證建筑物和構件的安全，我們一方面要從控制溫度、改變約束、降低溫度著手，另一方面應可能設法提高混凝土的抗裂性能。只有在施工中采取以上行之有效的措施，才能控制裂縫的出現或延伸，進而保證建筑物安全、穩定的工作。

第三篇：大體積混凝土溫度裂縫（范文模版）

大體積混凝土溫度裂縫

摘要：介紹了大體積混凝土概念的界定，從溫度應力和內外約束兩個方面淺析了大體積混凝土溫度裂縫產生的機理，總結了混凝土開裂的三種方式。根據裂縫產生的機理，結合工程實踐從設計和施工角度總結出大體積混凝土溫度裂縫的控制措施。

關鍵詞：大體積混凝土；溫度裂縫；溫差

在全球各地的土木工程中，混凝土是最重要的建筑材料，其強度高、耐久性好，廣泛用于各類建筑物、構筑物。隨著人類科技的不斷進步，建筑技術的不斷發展，各種新型結構相繼涌現，使得大體積混凝土結構應用越來越廣泛。但大體積混凝土自身導熱性能較差，混凝土內部水化熱量難以散發，而表面散熱快，中心溫度和表面溫度的差異造成混凝土開裂。

混凝土的溫度裂縫問題是一個相當普遍的質量問題，不僅影響建筑物的外觀，更會危及建筑的正常使用及結構的耐久性。特別是隨著建設規模的日趨增大，大體積混凝土結構日益增多，工程裂縫控制技術難度更高。很多研究學者對如何避免大體積混凝土開裂進行了研究，大部分學者提出采用埋設冷卻水管的溫控措施，或者使用微膨脹混凝土。但是這些方法不僅造價高，而且也不完全可靠。大體積混凝土溫度裂縫的控制從設計、材料、施工等多方面入手，采用綜合治理措施更為有效。大體積混凝土概念的界定

對大體積混凝土概念的界定問題，在工程界有一個逐步認識的過程。在研究初期主要是定量判別法，根據混凝土的厚度和溫差來區別，采用0.8-1m和25℃作為區分的界限。

《JGJ55-2000 普通混凝土配合比設計規程》 采用定量和定性相結合的解釋，其定義為：混凝土結構物實體最小尺寸等于或大于1m，或預計會因水泥水化熱引起混凝土內外溫差過大而導致裂縫的混凝土。

美國混凝土協會（ACI 116R—00）的解釋是：“任意體量的混凝土，當其尺寸大到必須采取預防措施控制由于水泥水化熱和體積變化以最大限度減少裂縫時，均可稱為大體積混凝土”（concrete, mass-any volume of concrete with dimensions large enough to require that measures be taken to cope with generation of heat from hydration of the cement and attendant volume change , to minimize cracking）。

而日本建筑學會標準(JASS5)的解釋為：“結構斷面最小厚度在80cm以上，同時水化熱引起混凝土內部的最高溫度與外界氣溫之差預計超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土”。

參考以上列出的解釋，筆者認為大體積混凝土這個術語中的“大”在某種意義上屬于約定俗成的說法；因為《JGJ55-2000 普通混凝土配合比設計規程》和美國混凝土協會（ACI 116R—00）的解釋中提到的因水泥水化熱和體積變化引起混凝土裂縫，并沒有對體積做出定量要求，而包含了體積不大但因預計水泥水化熱和收縮會引起混凝土裂縫時需要采取預防措施來控制裂縫的混凝土結構。2 2.1 大體積混凝土溫度裂縫產生機理淺析 溫度應力

超大體積混凝土由于水泥水化時會放出大量的水化熱，而混凝土自身體積較厚，混凝土表面和內部的散熱條件不同，混凝土表面由于直接和空氣接觸，散熱條件好，熱量可向大氣中散發，表面溫度上升較少；而混凝土內部自身導熱性能差，水化熱積聚在混凝土內部不易散發，溫度會上升較多，這樣就形成外低內高的溫差。由于外部約束和內部約束的存在，使混凝土不能自由變形，于是就會在混凝土內部產生溫度應力，這種由于溫度變化產生的變形受到約束而產生的應力稱為溫度應力。由此可見：產生溫度應力必須具備兩個必要條件是溫差和約束。溫差越大，產生的溫度應力越大，混凝土越容易開裂。當超大體積混凝土被完全嵌固時，它受到的約束最大，此時溫度應力會達到最大值，當約束減小時，所產生的溫度應力也隨之減小，開裂的概率也隨之降低。

2.2 約束

超大體積混凝土受到的約束一般分為內約束和外約束兩種。2.2.1 內約束引起溫度裂縫的機理

一個物體或一個構件本身各質點之間的相互約束作用稱為“內約束”。大體積混凝土在水泥水化時，會形成外低內高的溫差，這種溫差會使大體積混凝土內部溫度分布不均勻，會引起質點發生的變形不一致，從而產生內約束。大體積混凝土中心由于溫度較高，所產生的熱膨脹也較表面大，因而在混凝土中心產生壓應力，而表面則產生拉應力。當表面拉應力超過混凝土的抗拉強度時，就會在大體積混凝土的外表面產生裂縫，這種裂縫比較分散、裂縫寬度小、深度也很小，俗稱“表面裂縫”。它一般發生在澆筑后的溫度上升階段，是由于混凝土體積發生膨脹所形成的。表面裂縫的形狀見圖1所示。

圖1 表面裂縫

2.2.2 外約束引起的溫度裂縫的機理

一個物體的變形受到其它物體的阻礙，一個結構的變形受到另一個結構的阻礙，這種結構與結構之間，物體與物體之間，物體與構件之間，基礎與地基之間的相互牽制作用稱作“外約束”。大體積混凝土澆筑后數日(一般不少于5 d)，水泥水化熱基本上釋放完畢，由于環境溫度較低，這時大體積混凝土就會從最高溫度開始逐漸降溫，降溫的結果會引起混凝土的收縮，同時混凝土中多余水分也隨之蒸發，這樣就會引起混凝土體積出現不同程度的收縮。而地基、其它結構往往會對大體積混凝土進行約束，讓其不能自由變形，在這種外部約束的作用下，混凝土的內外溫差就會產生溫度應力。這種溫度應力一般是拉應力，當該溫度應力超過混凝土的抗拉強度時，就會從約束面開始向上出現開裂，從而形成溫度裂縫。若溫度應力足夠大，裂縫會連續產生，甚至會貫穿整個截面。貫穿裂縫會嚴重影響結構的性能，它會破壞結構的整體性、耐久性、防水性，給結構帶來重大的損傷，直接影響到工程結構安全。貫穿裂縫一般發生在混凝土的溫度下降階段，且外部約束較大，裂縫一般與約束面成直角關系。如約束體為樁基、巖體、以及老混凝土結構面時，約束力會更大，產生的溫度應力也會更大。但只有在溫差(最高溫度與最終穩定溫度差)25℃以上，才會出現這種裂縫。此外，不同的約束體會導致不同的貫穿裂縫，且其發生部位和裂縫的多少也會不一樣。若產生貫穿裂縫，后期養護不到位，還會加劇裂縫發展。外部約束應力形成裂縫的情況如圖2所示。

圖2 部約束應力所形成的裂縫

雖然引起大體積混凝土開裂的原因很多，但是按照裂縫深度的不同，一般可將裂縫分為：貫穿裂縫、深層裂縫和表面裂縫。在這三種裂縫中，貫穿裂縫的危害最大，它貫穿了結構面，破壞了結構的整體穩定性，大大降低結構的安全使用性能。深層裂縫的危害其次，并沒完全切斷結構面，除地基或受既有建筑混凝土影響外，不會發展成貫穿裂縫，則對結構的影響不太大。表面裂縫的危害性一般較小，除特種結構(如：有防輻射要求的探傷室、有防水要求的堤壩等)外，表面裂縫可以通過抹灰等方式處理。

圖3 大體積混凝士結構裂縫類型示意圖 大體積混凝土溫度裂縫的控制

混凝土開裂不但會使結構承載能力相應的下降，改變結構的受力狀態，而且會影響到結構外表的美觀，影響結構的正常使用。例如：若大壩開裂則會使水滲漏，若探傷室開裂則會使射線泄露，嚴重影響到結構的使用功能。因此，我們一定要采取有效措施控制大體積混凝土的開裂。王鐵夢教授從1955年起就開始研究分析多種結構裂縫，并在此基礎上，提出了“抗”、“放”的原則。許多學者在“抗”、“放”原則的基礎上又提出了多種抗裂措施。在實際工程中，應結合工程特點靈活運用“抗”、“放”、“抗放”結合的原則控制裂縫的開裂。在實際工程的設計和施工中，就可以通過分析混凝土開裂的不同原因來采取具體的防裂措施。例如：開裂原因與結構設計和受力荷載有關時，應當結合概念設計、平面布置、受力加固等原則和方法考慮控制混凝土開裂的措施。控制大體積混凝土開裂的措施與一般混凝土相比，除了上述措施之外，由于大體積混凝土的固有特性(主要是混凝土中的溫度應力和溫差)，還有一些其他的抗裂措施。下面重點分析在設計和施工中，控制大體積混凝土開裂的措施。

大體積混凝土裂縫控制措施可分為兩類，一類是：設計措施：設計控制措施可以分為以下幾點：①合理布置平面、立面；可以避免體型突變，保證各種系數達到規范要求(安全系數應當適當提高)；②合理留設施工縫；施工縫位置應優先選在在受力較薄弱、剪力較小的結構上，例如：探傷室大體積施工時，其墻體的施工縫可以留在板底和墻體之間；③合理配置鋼筋；一般大體積混凝土的配筋率較小，適當提高配筋率可以改善應力分布情況，增強混凝土的抗拉應力，抵抗溫度應力的影響，降低裂縫產生的可能性。

控制大體積混凝土開裂的另一類措施是：施工措施，這是控制大體積混凝土裂縫的關鍵。其施工措施可分為以下幾個方面：

(1)合理的混凝土配合比設計；配合比設計包括選材和比例控制，在選材時，水化熱是造成大體積混凝土開裂的主要原因。配合比設計時，可以在保證混凝土結構強度的條件下，降低水泥的使用量，選用較低水化熱的水泥(如粉煤灰硅酸鹽水泥)，或者在混凝土中添加適當的粉煤灰、礦粉等，減少水化熱的產生量。避免選用早強水泥、含氯化物、含鋁酸鈣等影響大體積混凝土結構使用的水泥。摻加適當的添加劑如：減水劑(在同等強度條件下，減水劑可以降低水灰比，在保證水泥用量不變時，節約用水；在保證用水量不變時，節省水泥。)、微膨脹劑(微膨脹劑可以減少混凝土的體積收縮，減小混凝土的收縮應力。)。為防止混凝土開裂，要嚴格控制骨料級配、含泥量，嚴禁使用海砂。在進行配合比設計時，一定要經過多次試驗，經過試驗合格后，方可用于施工；經檢驗配合比不合格或強度不夠的混凝土，嚴禁用于工程施工。

(2)施工工藝的選擇；施工工藝包含攪拌、輸送、澆筑等幾個過程，為保證混凝土有良好和易性和加工性能，一定要做好攪拌和輸送工作。另外，需要注意：攪拌站或商品混凝土供應站應當建在實際工程附近。攪拌前可先用冷水沖刷骨料，降低建筑溫度；攪拌時應該投料次序準確，不得一次性全加，按照配合比設計原則分清先后次序，一般情況下應先投水泥攪拌；攪拌時間合理，不得發產生分層、離析現象。運輸時應當迅速，運輸方式、運輸路徑應當便捷，保證運輸車輛的運行，防止堵塞和交通擁擠，盡量減少周轉次數和輸送時間，避免離析(一旦發生，應進行二次攪拌)現象。澆筑前應進行技術交底，確定澆筑方案，做好準備工作；澆筑時供料及時，不能有離析，振搗密實，增強混凝土密實度，大體積混凝土還應當采用振搗棒振搗，并在混凝土初凝前進行二次振搗；妥善處理泌水；澆筑完成后，應及時采取合理措施，進行養護。

(3)采取合適的溫控方案；溫控方案包括兩種：保溫法和降溫法。降溫法指在混凝土內部埋設冷水管，這種方法多用于水利、交通結構。保溫法一種是在混凝土表面采用保溫材料覆蓋，這種方法適用于我國南方氣溫在15℃以上的季節，寒冷地區不太適用；另一種是表面蓄水保溫，表面蓄水保溫可以控制表面龜裂，保證工程質量。在采用溫控方案時一定要結合結構所在的地理環境和結構的組成形式。在混凝土結構設計時應當采取合理措施，避免結構形式和受力荷載所造成的混凝土開裂：施工時應當保證每個施工工序、施工措施都嚴格按照施工技術方案進行，并做好預警方案，一旦施工過程中出現問題即可立即實施備案，防止問題繼續發展。

參考文獻：

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第四篇：大體積混凝土溫度裂縫控制措施

大體積混凝土溫度裂縫控制措施

1、概述

此次擬澆筑砼系華榮xx城D區基礎筏板。D區基礎砼等級為為C35P8，板的一般厚度為2.0m，集水井處最厚區域為4.35m；本區域一次澆筑砼方量約為2980m3；板內配筋情況是：板上下部均為φ28@150雙向雙層網筋，第二層配有φ18@150雙向網筋一層，板中間配置構造抗裂鋼筋網片φ16@200，D區柱下配置φ22@150。由此可見，該筏板確具有體形大、結構厚、砼方量多，鋼筋密而工程條件較復雜和施工技術要求高等特點。

大體積混凝土是指最小斷面尺寸大于1m以上的混凝土結構。與普通鋼筋砼相比，具有結構厚，體形大、混凝土數量多、工程條件復雜和施工技術要求高的特點。

大體積混凝土在硬化期間，一方面由于水泥水化過程中將釋放出大量的水化熱，使結構件具有“熱漲”的特性；另一方面混凝土硬化時又具有“收縮”的特性，兩者相互作用的結果將直接破壞混凝土結構，導致結構出現裂縫。因而在混凝土硬化過程中，必須采用相應的技術措施，以控制混凝土硬化時的溫度，保持混凝土內部與外部的合理溫差，使溫度應力可控，避免混凝土出

現結構性裂縫。

2、大體積混凝土裂縫產生的原因

大體積混凝土墩臺身或基礎等結構裂縫的發生是由多種因素引起的，各類裂縫產生的主要影響

因素如下：

（1）收縮裂縫。混凝土的收縮引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。選用的水泥品種不同，其干縮、收縮的量也不同。

（2）溫差裂縫。混凝土內外部溫差過大會產生裂縫。主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大。特別是大體積混凝土更易發生此類裂縫。

大體積混凝土結構要求一次性整體澆筑。澆筑后，水泥因水化熱，由于混凝土體積大，聚集在內部的水泥水化熱不易散發，混凝土內部溫度將顯著升高，而其表面則散熱較快，形成了較大的溫度差，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力。此時，混凝土齡期短，抗拉強度很低。當溫差產生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度，則會在混凝土表面產生裂縫。（3）材料裂縫。材料裂縫表現為龜裂，主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量過多而引起的。

3、大體積混凝土裂縫控制的理論計算

華榮.上海城D區，混凝土及其原材料各種原始數據及參數為：一是C35P8混凝土采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其配合比為：水：水泥：砂：石子：粉煤灰：礦粉（單位Kg）=172：285：716：1070：60：100（每立方米混凝土質量比），砂、石含水率分別為3%、0%，混凝土容重

為2390Kg/m3。

二是各種材料的溫度及環境氣溫：水30℃，砂、石子35℃，水泥40℃，粉煤灰35℃，礦粉35℃，環境氣溫32℃。3.1混凝土溫度計算

（1）混凝土拌和溫度計算：公式TO=∑Timici/∑mici可轉換為:TO=[0.9

（mcTc+msTs+mgTg+mfTf+mkTk）+4.2Tw(mw-Psms-Pgmg)+C1(PsmsTs+PgmgTg)-C2(Psms+Pgmg)÷[4.2mw+0.9(mc+ms+mg+mf+m

k)] 式中：TO為混凝土拌和溫度；mw、mc、ms、mg、mf、mk—水、水泥、砂、石子、粉煤灰、礦粉單位用量（Kg）；Tw、Tc、Ts、Tg、Tf、Tk—水、水泥、砂、石子、煤灰、礦粉的溫度（℃）；Ps、Pg—砂、石含水率（%）；C1、C2—水的比熱容（KJ/Kg.K）及溶解熱（KJ/Kg）。

當骨料溫度>0℃時，C1=4.2，C2=0；反之C1=2.1，C2=335.本實例中的混凝土拌和溫度為：TO=[0.9(285*40+716*35+1070*35+60*35+100*35)+4.2*30(172-716*3%)+4.2*3%*716*35]÷4.2*

172+0.9(285+716+1070+60+100)]=34.3℃.（2）混凝土澆筑溫度計算：按公式TJ=TO-(α.Tn+0.032n)*(TO-YQ)式中：TJ—混凝土澆筑溫度（℃）；TO—混凝土拌和溫度（℃）；TQ—混凝土運送、澆筑時環境氣溫（℃）；Tn—混凝土自開始運輸至澆筑完成時間（h）；n—混凝土運轉次數。

α--溫度損失系數（/h）本例中，若Tn取1/3，n取1，α取0.25，則：

TJ=34.3-（0.25×1/3+0.032×1）×（34.3-32）=34.0℃

3.2混凝土的絕熱溫升計算

Th=WO.QO/(C.ρ)

式中：WO—每立方米混凝土中的水泥用量（Kg/m3）;QO—每公斤水泥的累積最終熱量（KJ/Kg）；C—混凝土的比熱容取0.97（KJ/Kg.k）；ρ—混凝土的質量密度（Kg/m3）

Th=（285*375）/（0.97*2390）=55.8℃

3.3混凝土的內部實際溫度

Tm=TJ+ξ?Th

式中：TJ—混凝土澆筑溫度； Th—混凝土最終絕熱溫升；ξ—溫將系數查建筑施工手冊，若混凝土澆筑厚度4.0m，則：ξ3取0.74，ξ15取0.55，ξ21取0.37.Tm(3)=34.0+0.74*55.8=75.3℃;

Tm(15)=34.0+0.55*55.8=64.7℃;

Tm(21)=34.0+0.37*55.8=54.6℃.3.4混凝土表面溫度計算

Tb(T)=Tq+4h,(H-h,)△T(T)/H2式中：Tb(T)—齡期T時混凝土表面溫度（℃）；Tq--齡期T時的大氣溫度（℃）；H—混凝土結構的計算厚度（m）。

按公式H=2h+ h,計算，h—混凝土結構的實際厚度（m）;h,--混凝土結構的虛厚度（m）;h ,=K?λ/Βk=--計算折減系統取0.666，λ—混凝土的導熱系數取2.33W/m?K

β—模板及保溫層傳熱系數（W/m2?K）；

β值按公式β=1/（∑δi/λi+1/βg）計算；δi—模板及各種保溫材料厚度（m）;λi—模板及各種保溫材料的導熱系數（W/m?K）；βg—空氣層傳熱系數可取23（W/m2?K）.T(T)--齡期T時，混凝土中心溫度與外界氣溫之差（℃）：

T(T)= Tm(T)-Tq，若保護層厚度取0.04m，混凝土灌注厚度為4m，則：

β=1/（0.003/58+0.04/0.06+1/23）=1.4：1 h,=K?λ/β=0.666×2.33/1.41=1.1;

H=2h+ h,=4.0+2×1.1=6.2(m)

若Tq取32℃，則：

T（3）=75.3-32=43.3℃ T(15)=64.7-32=32.7℃ T(21)=54.6-32=22.6℃

則：Tb(3)=32+4×1.1（6.2-1.1）×43.3/6.22=57.3℃ Tb(15)=32+4×1.1（6.2-1.1）×32.7/6.22=51.1℃ Tb(21)=32+4×1.1（6.2-1.1）×22.6/6.22=45.2℃ 3.5混凝土內部與混凝土表面溫差計算

本工程中： T(3)s=75.3-57.3=18℃ △ T(15)s=64.7-51.1=13.6℃ △ T(21)s=54.6-45.2=9.4℃

4、計算結果分析

從以上計算可以看出，混凝土3d齡期時內外溫度差達到最大值18℃，符合混凝土內外溫差小于25℃的技術要求。但必須看到計算結果是基于養護環境溫度為32℃，表面保溫措施得當，入模混凝土溫度為34℃條件下得出的。實際施工養護中有可能無法滿足以上條件要求。2008年8月19日實測C30混凝土拌和后溫度未36℃，當時拌和水溫度為30℃，環境溫度為32℃，若養護環境溫度為夜間較低時的情況，假設為23℃，則△T(3)s=22.6℃，加上保溫措施有可能達不到要求，有產生溫度裂縫的可能，因此有必要采取一丁的措施防止溫度裂縫的產生。

5、大體積混凝土施工技術措施

（1）降低混凝土入模溫度。包括：澆筑大體積混凝土時應選擇較適宜的氣溫，盡量避開炎熱天氣澆筑。可采用溫度較低的地下水攪拌混凝土，或在混凝土拌和水中加入冰塊，同時對骨料進行遮陽保護、灑水降溫等措施，以降低混凝土拌和物的入模溫度，摻加相應的緩凝型減水劑。（2）加強施工中的溫度控制。包括：在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養護，以使混凝土緩緩降溫，充分發揮其徐變特性，減低溫度應力。應堅決避免曝曬，注意溫濕，采取長時間的養護，確定合理的拆模時間，以延緩降溫速度，延長降溫時間，充分發揮混凝土的“應力松弛效應”；加強測溫和溫度監測。可采用熱敏溫度計監測或專人多點監測，以隨時掌握與控制混凝土內的溫度變化。混凝土內外溫差應控制在25℃以內，基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內，并及時調整保溫及養護措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不致過大，以有效控制有害裂縫的出現（養護措施詳見大體積砼澆筑方案）。

（3）提高混凝土的抗拉強度。包括：控制集料含泥量。砂、石含泥量過大，不僅增加混凝土的收縮而且降低混凝土的抗拉強度，對混凝土的抗裂十分不利，因此在混凝土拌制時必須嚴格控制砂、石的含泥量，將石子含泥量控制在1%以下，中砂含泥量控制在2%以下，減少因砂、石含泥量過大對混凝土抗裂的不利影響；改善混凝土施工工藝。加強早期養護，提高混凝土早期及相應齡期的抗拉強度和彈性模量；在大體積混凝土基礎表面及內部設置必要的溫度配筋，以

改善應力分部，防止裂縫的出現。

第五篇：大體積混凝土控制溫度和收縮裂縫的技術措施

為了有效地控制有害裂縫的出現和發展，必須從控制混凝土的水化升溫、延緩降溫速率、減小混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸強度、改善約束條件和設計構造等方面全面考慮，結合實際采取措施。A.降低水泥水化熱和變形

1）、選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配制混凝土，如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、復合水泥等。

2）、充分利用混凝土的后期強度，減少每立方米混凝土中水泥用量。根據試驗每增減10kg水泥，其水化熱將使混凝土的溫度相應升降1。

3）、使用粗骨料，盡量選用粒徑較大、級配良好的粗細骨料；控制砂石含泥量；摻加粉煤灰等摻合料或摻加相應的減水劑、緩凝劑，改善和易性、降低水灰比，以達到減少水泥用量、降低水化熱的目的。

4）、在基礎內部預埋冷卻水管，通入循環冷卻水，強制降低混凝土水化熱溫度。

5）、在厚大無筋或少筋的大體積混凝土中，摻加總量不超過20 的大石塊，減少混凝土的用量，以達到節省水泥和降低水化熱的目的。

6）、在拌合混凝土時，還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補償收縮，減少混凝土的溫度壓力。

7）、改善配筋。為了保證每個澆筑層上下均有溫度筋，可建議設計人員將分布筋做適當調整。溫度筋宜分布細密，一般用 8鋼筋，雙向配筋，間距15cm。這樣可以增加抵抗溫度應力的能力。上層鋼筋的綁扎，應在澆筑完下層混凝土之后進行。8）、設置后澆縫。當大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當設置后澆縫，以減小外應力和溫度應力；同時也有利于散熱，降低混凝土的內部溫度。B、降低混凝土溫度差

1）、選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土，盡量避開炎熱天氣澆筑混凝土。夏季可采用低溫水或冰水攪拌混凝土，可對骨料噴冷水霧或冷氣進行覆蓋或設置遮陽裝置避免日光直曬，運輸工具如具備條件也應搭設避陽設施，以降低混凝土拌合物的入模溫度。

2）、摻加相應的緩凝型減水劑，如木質素磺酸鈣等。

3）、在混凝土入模時，采取措施改善和加強模內的通風，加速模內熱量的散發。

C、加強施工中的溫度控制

1）、在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養護，緩緩降溫，充分發揮徐變特性，減低溫度應力，夏季應注意避免暴曬，注意保濕，冬期應采取措施保溫覆蓋，以免發生急劇的溫度梯度發生。

2）、采取長時間的養護，規定合理的拆模時間，延緩降溫時間和速度，充分發揮混凝土的“應力松弛效應”。

3）、加強測溫和溫度監察與管理，實行信息化控制，隨時控制混凝土內的溫度變化，內外溫差控制在25 以內，基面溫差和基底面溫差均控制在20 以內，及時調整保溫及養護措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不至過大，以有效控制有害裂縫的出現。

4）、合理安排施工程序，控制混凝土在澆筑過程中均勻上升，避免混凝土拌合物堆積過大高差。在結構完成后及時回填土，避免其側面長期暴露。

D、改善約束條件，削減溫度應力

1）、采取分曾或分塊澆筑大體積混凝土，合理設置水平或垂直施工縫，或在適當的位置設置施工后澆帶，以放松約束程度，減少每次澆筑長度的蓄熱量，防止水化熱的積聚，減少溫度應力。

2）、對大體積混凝土基礎與巖石地基，或基礎與厚大的混凝土墊層之間設置滑動層，如采用平面澆瀝青膠鋪砂、或刷熱瀝青或鋪卷材。在垂直面、鍵槽部位設置緩沖層，如鋪設30-50mm瀝青木絲板或聚苯乙烯泡沫塑料，釋放約束力。