有关大体积混凝土基础温度应力分析与裂缝控制（优秀范文五篇）

第一篇：有关大体积混凝土基础温度应力分析与裂缝控制

一、上传版块：陕西建筑/建筑施工

二、上传标题：混凝土基础温度应力分析与裂缝控制

三、摘 要：介绍大体积砼基础温度应力的特点及计算。通过温度变化量控制曲线来控制大体积混凝土裂缝。

四、正 文：

大体积混凝土基础温度应力分析与裂缝控制

郑琴孝

（中天建设集团有限公司）

大体积混凝土基础中由于水泥水化产生大量水化热积聚在混凝土内部，使得内部温度急剧上升。而混凝土内部和表面散热速度不一致，在基础内部产生不同的温度应力。当结构内部某一处的温度应力超过混凝土允许应力时将产生裂缝。温度裂缝可能破坏结构的整体性和稳定性,对结构危害非常大，因此，分析温度场、温度应力的变化规律、制定合理的温控防裂措施是工程中非常重要的一个课题。

实际工程施工中，当混凝土浇筑完毕后，一方面要通过测得实际温度变化来检验预设的措施是否可行；另一方面当外界气温等条件突变时通过测得实际温度变化来衡量是否要采取加强保温等调整措施。目前对于普通的工程如要每一次通过测得实际温度转化为温度应力来讨论是否要要采取调整措施是不太可行的，因工作量太大。所以常据规范要求用控制内外温差小于25℃的办法来简单控制，即混凝土基础中心温度与表面温度之差小于25℃即认为不会产生裂缝。其实这样控制显得过于宏观。如果能找到一种直接通过温度比较就能较精确的确定控制措施的方法将为实际施工带来极大的便利。

一、概况

多数大体积混凝土基础板均是采用综合蓄热法进行保温养护，因此具有相似的温度场性质。本论文选用非常典型的基础进行讨论。筏板厚1.8m,混凝土为C55,砂率38%,水胶比0.38,具体配合比见表 1-1。

表 1-1 配合比

强度 等级 材料 名称 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

膨胀剂 39 1.58

粉煤灰 100 4.03

合计 2478.6

14.6 0.58 温度应力计算

各龄期典型混凝土基础板弹性徐变温度应力计算结果。

据混凝土龄期，2d、6d、9d、12d、15d、18d、21d、24d。1.8m筏板沿厚度方向从上往下按10cm分成18层，计算出每一层交接处的温度应力。这样就可以得到每一龄期筏板内的温度应力分布图。温板温度应力计算公式为：

ti1neKit,iEiTiKt,iR

1i1n弹性模E0=105/(2.2+(33/fcu))=35.71×103N/mm2

0.34EE01exp0.40

典型混凝土基础板在各时段温度分布

参数选取：固体表面在空气中的放热系数的数值与风速有关，对于粗糙表面，一般用23.914.50Va。假设风速Va4.0m/s，得混凝土和毛毯表面在空气中的放热系数均为82.23kJ/(m2hC)。

毛毯一层2.5mm，二层厚为5 mm，毛毯导热系数为0.1549KJ/(mhC)。可得二层毛毯等效表面放热系数22.5kJ/(m2hC)

表 1-2 场分析中的主要参数表 参

数 混凝土导热系数 混凝土毛毯空气中放热系数

混凝土比热 混凝土线膨胀系数 毛毯导热系数 混凝土初温(入模温度)二层毛毯等效表面放热系数

环境温度 温凝土密度 混凝土导温系数

单

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 可以计算出，筏板沿厚度方向(每10cm)在不同龄温期温度应力分布如错误！未找到引用源。所示。

19***3100.511.52 基础板内沿厚度各分层2d温度应力6d温度应力9d温度应力12d温度应力15d温度应力18d温度应力21d温度应力24d温度应力-0.51-1温度应力(单位：Mpa）各龄期典型混凝土基础板极限拉伸变化图

对平均气温17℃时计算得混凝土极限拉伸与允许极限拉伸值比较如图 1-1所示： 100.00极限拉伸(10-6)80.0060.0040.0020.000.00036912龄期(d)1518212417度允许

图 1-1平均气温17℃时基础板极限拉伸允许值和实际值比较图

从图 1-1可知，平均气温17℃时，覆盖两层毛毯后，筏板实际拉伸值小于允许值，不会产生裂缝。

典型混凝土基础板在不同条件下温度应力、极限拉伸变化情况比较

1）从错误！未找到引用源。可知，筏板的温度应力在板中分布是不断变化的。从筏板全部为压应力到板两侧出现拉应力峰值，到板两侧拉应力峰值向板中心移，最后板中心拉最大这样的变化过程。

2）极限拉伸值曲线就是选每一时段基础板中最大拉应力值对应的极限拉伸值组成的。而拉应力是同一个位置在不同时段应力值叠加结果，某一点拉应力值与此点处温度变化累计值成正比。但并不是每个时段温度变化累计最大值的位置都与最大拉应力相对应，这是因为弹性模量的影响。因此必须选临界状态的最大拉应力对应的温度变化累计值来组成控制曲线。

3）通过计算发现，温度拉应力的最大值在第6天前与混凝土板表面温度变化量累计值成正比，温度应力的最大值在6天至15天与板中心至表面间某点温度变化量累计值成正比，温度应力的最大值在15天后与板中心温度变化量累计值成正比。典型混凝土基础板在不同条件下各龄期最大温度应力对应的温度变化量图 应用上面的原理，可以得到1.8m厚板在不同条件下各龄期最大温度应力对应的温度变化量图。图 1-可知，平均温度5℃，10℃，17℃时温度变化曲线都在0℃时上部；且随着产均气温越高，温度变化曲线越在上方。

0-50-10-15-20-25-30-35-40-45-***温度变化量(度)0度5度10度17度龄期(d)

图 1-3 各龄期最大温度应力对应的变化量曲线图

典型混凝土基础板临界的各龄期最大温度应力对应的温度变化量曲线图

在实际施工中，根据实测温度去求温度应力很不方便。而且每次用实测温度去求温度应力工作量也比较大，希望能找到一种简单的方法直接通过各龄期测温就能反映温度应力，这样就能直观简洁的控制施工。图 1-是1.8m厚板临界的各龄期最大温度应力对应的温度变化量控制曲线图，当实测或计算得到的各龄期温度变化量曲线在这控制线上部时，不会产生裂缝。

0-50-10-15-20-25-30-35-40-45-***温度变化量(度)龄期(d)

图 1-4 各龄期最大温度应力对应的温度变化量控制曲线 在大体积混凝土基础施工前，始终可以预先找到一条临界的温度变化量控制曲线，当实测或计算得到的各龄期温度变化量曲线在这控制线上部时，大体积混凝土基础就不会产生温度裂缝。这就为控制大体积混凝土基础裂缝找到了一种很好的方法，而且这种方法简单、控制精度较高。把通过温度变化量控制曲线来控制大体积混凝土裂缝这种方法应用到工程实践中，将会带来极大的便利。

[作者简介] 郑琴孝（1973—），男，浙江嵊州人，中天建设集团榆林工程处负责人，工程师，西安交通大学工程硕士，陕西榆林市经济开发区桃园小区7#楼2单元101室，719000，电话：***

五、关键词：大体积砼、温度应力、温度、控制曲线

第二篇：大体积混凝土温度裂缝浅析及控制方法

大体积混凝土温度裂缝浅析及控制方法

【摘 要】随着我国经济的发展，工程建设规模越来越大型化、复杂化，这使得工程建设中的大体积混凝土温度裂缝问题日益突出并成为具有相当普遍性的问题。文中通过分析大体积混凝土温度裂缝产生的原因，从中找到控制裂缝的措施及解决的方法，从而为保证建筑物和构件的安全奠定了基础。大体积混凝土温度裂缝的类型混凝土结构物的裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝。微观裂缝主要有三种，一是骨料和水泥石粘合面上的裂缝，称为粘着裂缝；第二是水泥石自身的裂缝，称为水泥石裂缝；三是骨料本身裂缝，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。宏观裂缝是由微观裂缝扩展而来的。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大量的出现，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成为建筑工程技术人员面临的技术难题。

大体积混凝土温度裂缝的成因

2.1 概述

当混凝土结构产生变形时，在结构的内部、结构与结之间，都会受到约束。当混凝土结构截面较厚时，其内部温度分布不均匀，引起内部不同部位的变形相互约束，称之为内约束，当一个结构物的变形受到其他结构的阻碍时称之为外约束。建筑工程中的大体积混凝土结构所承受的变形，主要是由温差和收缩产生，其约束既有外约束又有内约束。大体积钢筋混凝土结构中，由于结构截面大，体积大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩膨胀作用，由此引起的温度应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝的起因是温度变化引起的变形，当变形得不到满足时才会引起应力，而且应力与结构的刚度大小有关，只有当应力超过一定数值才引起裂缝。

2.2 温度变化引起变形在大体积混凝土工程施工中，由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化。实际混凝土内部的最高温度多数发生在混凝土浇筑的最初3 到5 天，随着混凝土龄期的增长，温度逐渐下降，而弹性模量增高，因此混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以致产生很大的拉应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种应力时，开始出现温度裂缝。

2.3 变形受到约束，引起应力当大体积混凝土浇筑在基岩或老混凝土上时，由于基岩(或老混凝土)的压缩模量(或弹性模量)较高，混凝土温度变化所产生的变形受到基岩(或老混凝土)的约束，而在新浇混凝土内部形成温度应力，在升温阶段，约束阻止新浇混凝土的温度膨胀变形，在混凝土内形成压应力。而在降温阶段，新浇混凝土收缩(降温收缩与干缩)因存在较强大的地基或基础的约束而不能自由收缩，在新浇混凝土内形成拉应力。2.4 应力超过了混凝土的抗拉强度，导致裂缝的产生混凝土早期抗拉强度是很低的。值得注意的是随着水泥标号的提高，水泥用量的不断增加，抗拉强度也会相应增加。另外，由于水化热的影响，1 天龄期的小试件强度可比实际大尺寸构件中的强度低 50%，也就是说导致混凝土构件的早期强度降低；而28 天龄期的小试件强度则可比实际构件强度高30%；也就是说对设计而言不安全。因此这也是要限制最高温度的一个原因。

2.5 外界气温变化的影响大体积混凝土在施工期间，外界气温变化的影响也很大。混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和，外界气温愈高，混凝土的结构温度也愈高，如外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别是在外界气温骤降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度。温度应力是由温差引起的变形造成的，温差愈大，温度应力也愈大。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可达60ºC，并且有较大的延续时间。在这种情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显得更为重要。

2.6 混凝土的收缩变形混凝土收缩变形引起的温度应力大于混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝，因此混凝土的收缩也是引起裂缝不可忽视的因素。大体积混凝土温度裂缝控制及措施

在大体积混凝土工程施工中，由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，从而导致混凝土发生裂缝。因此，控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，是防止混凝土出现有害的温度裂缝的关键问题。我们将大体积混凝土温度裂缝的基本控制措施分为设计措施、施工措施和监测措施。随着材料科学的发展和施工技术的完善，现场大体积混凝土的施工积累了不少经验，如留永久性变形缝或伸缩缝、用蛇形冷却水管来降低大体积混凝土内部温度、采用液态氮降低混凝土入模温度以及使用微膨胀混凝土减缓干缩等等。总上所述，为防止裂缝、减轻温度应力，我们主要是从控制温度和改善约束条件两个方面着手。

3.1 控制温度的措施

①采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；

②拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；

③热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；

④在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；

⑤规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发急剧的温度梯度；

⑥施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保护措施；

⑦使用低热或中热水泥。水泥的主要发热成分是铝酸三钙(C3A)和硅酸三钙(C3S)，制造时适当降低这两种成分的含量即可降低其水化热。

3.2 改善约束条件的措施

①合理地分缝分块；

②避免基础过大起伏；

③合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露；

此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。

根据以上述分析，大体积混凝土在三个阶段产生的温度应力均与内外部的温差有关，因此，有效的控制混凝土内外温差，就成为了有效控制温度应力的关键。对此，《混凝土结构工程施工及验收规范》曾作了如下要求“大体积混凝上表面和内部温差应控制在设计要求的范围内，当设计无具体要求时，温差不宜超过25ºC”，并对浇筑温度也作了“不宜超过28ºC”的规定。对于大体积混凝土的温差控制一般从三方面着手：第一是控制混凝土的绝对发热量；第二是采取有效措施降低混凝土内外温差；第三是改善周围的约束条件，改进配筋状况，减小裂缝宽度。所以，要真正实现大体积混凝土的质量控制，则应从原材料、设计、施工等各个环节抓起。

结束语

总之，大体积混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格，模板变形，基础不均匀沉降等。为了保证建筑物和构件的安全，我们一方面要从控制温度、改变约束、降低温度着手，另一方面应可能设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，才能控制裂缝的出现或延伸，进而保证建筑物安全、稳定的工作。

第三篇：大体积混凝土温度裂缝（范文模版）

大体积混凝土温度裂缝

摘要：介绍了大体积混凝土概念的界定，从温度应力和内外约束两个方面浅析了大体积混凝土温度裂缝产生的机理，总结了混凝土开裂的三种方式。根据裂缝产生的机理，结合工程实践从设计和施工角度总结出大体积混凝土温度裂缝的控制措施。

关键词：大体积混凝土；温度裂缝；温差

在全球各地的土木工程中，混凝土是最重要的建筑材料，其强度高、耐久性好，广泛用于各类建筑物、构筑物。随着人类科技的不断进步，建筑技术的不断发展，各种新型结构相继涌现，使得大体积混凝土结构应用越来越广泛。但大体积混凝土自身导热性能较差，混凝土内部水化热量难以散发，而表面散热快，中心温度和表面温度的差异造成混凝土开裂。

混凝土的温度裂缝问题是一个相当普遍的质量问题，不仅影响建筑物的外观，更会危及建筑的正常使用及结构的耐久性。特别是随着建设规模的日趋增大，大体积混凝土结构日益增多，工程裂缝控制技术难度更高。很多研究学者对如何避免大体积混凝土开裂进行了研究，大部分学者提出采用埋设冷却水管的温控措施，或者使用微膨胀混凝土。但是这些方法不仅造价高，而且也不完全可靠。大体积混凝土温度裂缝的控制从设计、材料、施工等多方面入手，采用综合治理措施更为有效。大体积混凝土概念的界定

对大体积混凝土概念的界定问题，在工程界有一个逐步认识的过程。在研究初期主要是定量判别法，根据混凝土的厚度和温差来区别，采用0.8-1m和25℃作为区分的界限。

《JGJ55-2000 普通混凝土配合比设计规程》 采用定量和定性相结合的解释，其定义为：混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。

美国混凝土协会（ACI 116R—00）的解释是：“任意体量的混凝土，当其尺寸大到必须采取预防措施控制由于水泥水化热和体积变化以最大限度减少裂缝时，均可称为大体积混凝土”（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）。

而日本建筑学会标准(JASS5)的解释为：“结构断面最小厚度在80cm以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土”。

参考以上列出的解释，笔者认为大体积混凝土这个术语中的“大”在某种意义上属于约定俗成的说法；因为《JGJ55-2000 普通混凝土配合比设计规程》和美国混凝土协会（ACI 116R—00）的解释中提到的因水泥水化热和体积变化引起混凝土裂缝，并没有对体积做出定量要求，而包含了体积不大但因预计水泥水化热和收缩会引起混凝土裂缝时需要采取预防措施来控制裂缝的混凝土结构。2 2.1 大体积混凝土温度裂缝产生机理浅析 温度应力

超大体积混凝土由于水泥水化时会放出大量的水化热，而混凝土自身体积较厚，混凝土表面和内部的散热条件不同，混凝土表面由于直接和空气接触，散热条件好，热量可向大气中散发，表面温度上升较少；而混凝土内部自身导热性能差，水化热积聚在混凝土内部不易散发，温度会上升较多，这样就形成外低内高的温差。由于外部约束和内部约束的存在，使混凝土不能自由变形，于是就会在混凝土内部产生温度应力，这种由于温度变化产生的变形受到约束而产生的应力称为温度应力。由此可见：产生温度应力必须具备两个必要条件是温差和约束。温差越大，产生的温度应力越大，混凝土越容易开裂。当超大体积混凝土被完全嵌固时，它受到的约束最大，此时温度应力会达到最大值，当约束减小时，所产生的温度应力也随之减小，开裂的概率也随之降低。

2.2 约束

超大体积混凝土受到的约束一般分为内约束和外约束两种。2.2.1 内约束引起温度裂缝的机理

一个物体或一个构件本身各质点之间的相互约束作用称为“内约束”。大体积混凝土在水泥水化时，会形成外低内高的温差，这种温差会使大体积混凝土内部温度分布不均匀，会引起质点发生的变形不一致，从而产生内约束。大体积混凝土中心由于温度较高，所产生的热膨胀也较表面大，因而在混凝土中心产生压应力，而表面则产生拉应力。当表面拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会在大体积混凝土的外表面产生裂缝，这种裂缝比较分散、裂缝宽度小、深度也很小，俗称“表面裂缝”。它一般发生在浇筑后的温度上升阶段，是由于混凝土体积发生膨胀所形成的。表面裂缝的形状见图1所示。

图1 表面裂缝

2.2.2 外约束引起的温度裂缝的机理

一个物体的变形受到其它物体的阻碍，一个结构的变形受到另一个结构的阻碍，这种结构与结构之间，物体与物体之间，物体与构件之间，基础与地基之间的相互牵制作用称作“外约束”。大体积混凝土浇筑后数日(一般不少于5 d)，水泥水化热基本上释放完毕，由于环境温度较低，这时大体积混凝土就会从最高温度开始逐渐降温，降温的结果会引起混凝土的收缩，同时混凝土中多余水分也随之蒸发，这样就会引起混凝土体积出现不同程度的收缩。而地基、其它结构往往会对大体积混凝土进行约束，让其不能自由变形，在这种外部约束的作用下，混凝土的内外温差就会产生温度应力。这种温度应力一般是拉应力，当该温度应力超过混凝土的抗拉强度时，就会从约束面开始向上出现开裂，从而形成温度裂缝。若温度应力足够大，裂缝会连续产生，甚至会贯穿整个截面。贯穿裂缝会严重影响结构的性能，它会破坏结构的整体性、耐久性、防水性，给结构带来重大的损伤，直接影响到工程结构安全。贯穿裂缝一般发生在混凝土的温度下降阶段，且外部约束较大，裂缝一般与约束面成直角关系。如约束体为桩基、岩体、以及老混凝土结构面时，约束力会更大，产生的温度应力也会更大。但只有在温差(最高温度与最终稳定温度差)25℃以上，才会出现这种裂缝。此外，不同的约束体会导致不同的贯穿裂缝，且其发生部位和裂缝的多少也会不一样。若产生贯穿裂缝，后期养护不到位，还会加剧裂缝发展。外部约束应力形成裂缝的情况如图2所示。

图2 部约束应力所形成的裂缝

虽然引起大体积混凝土开裂的原因很多，但是按照裂缝深度的不同，一般可将裂缝分为：贯穿裂缝、深层裂缝和表面裂缝。在这三种裂缝中，贯穿裂缝的危害最大，它贯穿了结构面，破坏了结构的整体稳定性，大大降低结构的安全使用性能。深层裂缝的危害其次，并没完全切断结构面，除地基或受既有建筑混凝土影响外，不会发展成贯穿裂缝，则对结构的影响不太大。表面裂缝的危害性一般较小，除特种结构(如：有防辐射要求的探伤室、有防水要求的堤坝等)外，表面裂缝可以通过抹灰等方式处理。

图3 大体积混凝士结构裂缝类型示意图 大体积混凝土温度裂缝的控制

混凝土开裂不但会使结构承载能力相应的下降，改变结构的受力状态，而且会影响到结构外表的美观，影响结构的正常使用。例如：若大坝开裂则会使水渗漏，若探伤室开裂则会使射线泄露，严重影响到结构的使用功能。因此，我们一定要采取有效措施控制大体积混凝土的开裂。王铁梦教授从1955年起就开始研究分析多种结构裂缝，并在此基础上，提出了“抗”、“放”的原则。许多学者在“抗”、“放”原则的基础上又提出了多种抗裂措施。在实际工程中，应结合工程特点灵活运用“抗”、“放”、“抗放”结合的原则控制裂缝的开裂。在实际工程的设计和施工中，就可以通过分析混凝土开裂的不同原因来采取具体的防裂措施。例如：开裂原因与结构设计和受力荷载有关时，应当结合概念设计、平面布置、受力加固等原则和方法考虑控制混凝土开裂的措施。控制大体积混凝土开裂的措施与一般混凝土相比，除了上述措施之外，由于大体积混凝土的固有特性(主要是混凝土中的温度应力和温差)，还有一些其他的抗裂措施。下面重点分析在设计和施工中，控制大体积混凝土开裂的措施。

大体积混凝土裂缝控制措施可分为两类，一类是：设计措施：设计控制措施可以分为以下几点：①合理布置平面、立面；可以避免体型突变，保证各种系数达到规范要求(安全系数应当适当提高)；②合理留设施工缝；施工缝位置应优先选在在受力较薄弱、剪力较小的结构上，例如：探伤室大体积施工时，其墙体的施工缝可以留在板底和墙体之间；③合理配置钢筋；一般大体积混凝土的配筋率较小，适当提高配筋率可以改善应力分布情况，增强混凝土的抗拉应力，抵抗温度应力的影响，降低裂缝产生的可能性。

控制大体积混凝土开裂的另一类措施是：施工措施，这是控制大体积混凝土裂缝的关键。其施工措施可分为以下几个方面：

(1)合理的混凝土配合比设计；配合比设计包括选材和比例控制，在选材时，水化热是造成大体积混凝土开裂的主要原因。配合比设计时，可以在保证混凝土结构强度的条件下，降低水泥的使用量，选用较低水化热的水泥(如粉煤灰硅酸盐水泥)，或者在混凝土中添加适当的粉煤灰、矿粉等，减少水化热的产生量。避免选用早强水泥、含氯化物、含铝酸钙等影响大体积混凝土结构使用的水泥。掺加适当的添加剂如：减水剂(在同等强度条件下，减水剂可以降低水灰比，在保证水泥用量不变时，节约用水；在保证用水量不变时，节省水泥。)、微膨胀剂(微膨胀剂可以减少混凝土的体积收缩，减小混凝土的收缩应力。)。为防止混凝土开裂，要严格控制骨料级配、含泥量，严禁使用海砂。在进行配合比设计时，一定要经过多次试验，经过试验合格后，方可用于施工；经检验配合比不合格或强度不够的混凝土，严禁用于工程施工。

(2)施工工艺的选择；施工工艺包含搅拌、输送、浇筑等几个过程，为保证混凝土有良好和易性和加工性能，一定要做好搅拌和输送工作。另外，需要注意：搅拌站或商品混凝土供应站应当建在实际工程附近。搅拌前可先用冷水冲刷骨料，降低建筑温度；搅拌时应该投料次序准确，不得一次性全加，按照配合比设计原则分清先后次序，一般情况下应先投水泥搅拌；搅拌时间合理，不得发产生分层、离析现象。运输时应当迅速，运输方式、运输路径应当便捷，保证运输车辆的运行，防止堵塞和交通拥挤，尽量减少周转次数和输送时间，避免离析(一旦发生，应进行二次搅拌)现象。浇筑前应进行技术交底，确定浇筑方案，做好准备工作；浇筑时供料及时，不能有离析，振捣密实，增强混凝土密实度，大体积混凝土还应当采用振捣棒振捣，并在混凝土初凝前进行二次振捣；妥善处理泌水；浇筑完成后，应及时采取合理措施，进行养护。

(3)采取合适的温控方案；温控方案包括两种：保温法和降温法。降温法指在混凝土内部埋设冷水管，这种方法多用于水利、交通结构。保温法一种是在混凝土表面采用保温材料覆盖，这种方法适用于我国南方气温在15℃以上的季节，寒冷地区不太适用；另一种是表面蓄水保温，表面蓄水保温可以控制表面龟裂，保证工程质量。在采用温控方案时一定要结合结构所在的地理环境和结构的组成形式。在混凝土结构设计时应当采取合理措施，避免结构形式和受力荷载所造成的混凝土开裂：施工时应当保证每个施工工序、施工措施都严格按照施工技术方案进行，并做好预警方案，一旦施工过程中出现问题即可立即实施备案，防止问题继续发展。

参考文献：

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JGJ55-2000 普通混凝土配合比设计规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.[2] 王铁梦．工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，2004．

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第四篇：大体积混凝土温度裂缝控制措施

大体积混凝土温度裂缝控制措施

1、概述

此次拟浇筑砼系华荣xx城D区基础筏板。D区基础砼等级为为C35P8，板的一般厚度为2.0m，集水井处最厚区域为4.35m；本区域一次浇筑砼方量约为2980m3；板内配筋情况是：板上下部均为φ28@150双向双层网筋，第二层配有φ18@150双向网筋一层，板中间配置构造抗裂钢筋网片φ16@200，D区柱下配置φ22@150。由此可见，该筏板确具有体形大、结构厚、砼方量多，钢筋密而工程条件较复杂和施工技术要求高等特点。

大体积混凝土是指最小断面尺寸大于1m以上的混凝土结构。与普通钢筋砼相比，具有结构厚，体形大、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。

大体积混凝土在硬化期间，一方面由于水泥水化过程中将释放出大量的水化热，使结构件具有“热涨”的特性；另一方面混凝土硬化时又具有“收缩”的特性，两者相互作用的结果将直接破坏混凝土结构，导致结构出现裂缝。因而在混凝土硬化过程中，必须采用相应的技术措施，以控制混凝土硬化时的温度，保持混凝土内部与外部的合理温差，使温度应力可控，避免混凝土出

现结构性裂缝。

2、大体积混凝土裂缝产生的原因

大体积混凝土墩台身或基础等结构裂缝的发生是由多种因素引起的，各类裂缝产生的主要影响

因素如下：

（1）收缩裂缝。混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响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，混凝土的收缩就越大。选用的水泥品种不同，其干缩、收缩的量也不同。

（2）温差裂缝。混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。

大体积混凝土结构要求一次性整体浇筑。浇筑后，水泥因水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高，而其表面则散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时，混凝土龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土表面产生裂缝。（3）材料裂缝。材料裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多而引起的。

3、大体积混凝土裂缝控制的理论计算

华荣.上海城D区，混凝土及其原材料各种原始数据及参数为：一是C35P8混凝土采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，其配合比为：水：水泥：砂：石子：粉煤灰：矿粉（单位Kg）=172：285：716：1070：60：100（每立方米混凝土质量比），砂、石含水率分别为3%、0%，混凝土容重

为2390Kg/m3。

二是各种材料的温度及环境气温：水30℃，砂、石子35℃，水泥40℃，粉煤灰35℃，矿粉35℃，环境气温32℃。3.1混凝土温度计算

（1）混凝土拌和温度计算：公式TO=∑Timici/∑mici可转换为: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为混凝土拌和温度；mw、mc、ms、mg、mf、mk—水、水泥、砂、石子、粉煤灰、矿粉单位用量（Kg）；Tw、Tc、Ts、Tg、Tf、Tk—水、水泥、砂、石子、煤灰、矿粉的温度（℃）；Ps、Pg—砂、石含水率（%）；C1、C2—水的比热容（KJ/Kg.K）及溶解热（KJ/Kg）。

当骨料温度>0℃时，C1=4.2，C2=0；反之C1=2.1，C2=335.本实例中的混凝土拌和温度为：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）混凝土浇筑温度计算：按公式TJ=TO-(α.Tn+0.032n)*(TO-YQ)式中：TJ—混凝土浇筑温度（℃）；TO—混凝土拌和温度（℃）；TQ—混凝土运送、浇筑时环境气温（℃）；Tn—混凝土自开始运输至浇筑完成时间（h）；n—混凝土运转次数。

α--温度损失系数（/h）本例中，若Tn取1/3，n取1，α取0.25，则：

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

3.2混凝土的绝热温升计算

Th=WO.QO/(C.ρ)

式中：WO—每立方米混凝土中的水泥用量（Kg/m3）;QO—每公斤水泥的累积最终热量（KJ/Kg）；C—混凝土的比热容取0.97（KJ/Kg.k）；ρ—混凝土的质量密度（Kg/m3）

Th=（285*375）/（0.97*2390）=55.8℃

3.3混凝土的内部实际温度

Tm=TJ+ξ•Th

式中：TJ—混凝土浇筑温度； Th—混凝土最终绝热温升；ξ—温将系数查建筑施工手册，若混凝土浇筑厚度4.0m，则：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混凝土表面温度计算

Tb(T)=Tq+4h,(H-h,)△T(T)/H2式中：Tb(T)—龄期T时混凝土表面温度（℃）；Tq--龄期T时的大气温度（℃）；H—混凝土结构的计算厚度（m）。

按公式H=2h+ h,计算，h—混凝土结构的实际厚度（m）;h,--混凝土结构的虚厚度（m）;h ,=K•λ/Βk=--计算折减系统取0.666，λ—混凝土的导热系数取2.33W/m•K

β—模板及保温层传热系数（W/m2•K）；

β值按公式β=1/（∑δi/λi+1/βg）计算；δi—模板及各种保温材料厚度（m）;λi—模板及各种保温材料的导热系数（W/m•K）；βg—空气层传热系数可取23（W/m2•K）.T(T)--龄期T时，混凝土中心温度与外界气温之差（℃）：

T(T)= Tm(T)-Tq，若保护层厚度取0.04m，混凝土灌注厚度为4m，则：

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℃，则：

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

则：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混凝土内部与混凝土表面温差计算

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、计算结果分析

从以上计算可以看出，混凝土3d龄期时内外温度差达到最大值18℃，符合混凝土内外温差小于25℃的技术要求。但必须看到计算结果是基于养护环境温度为32℃，表面保温措施得当，入模混凝土温度为34℃条件下得出的。实际施工养护中有可能无法满足以上条件要求。2008年8月19日实测C30混凝土拌和后温度未36℃，当时拌和水温度为30℃，环境温度为32℃，若养护环境温度为夜间较低时的情况，假设为23℃，则△T(3)s=22.6℃，加上保温措施有可能达不到要求，有产生温度裂缝的可能，因此有必要采取一丁的措施防止温度裂缝的产生。

5、大体积混凝土施工技术措施

（1）降低混凝土入模温度。包括：浇筑大体积混凝土时应选择较适宜的气温，尽量避开炎热天气浇筑。可采用温度较低的地下水搅拌混凝土，或在混凝土拌和水中加入冰块，同时对骨料进行遮阳保护、洒水降温等措施，以降低混凝土拌和物的入模温度，掺加相应的缓凝型减水剂。（2）加强施工中的温度控制。包括：在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，以使混凝土缓缓降温，充分发挥其徐变特性，减低温度应力。应坚决避免曝晒，注意温湿，采取长时间的养护，确定合理的拆模时间，以延缓降温速度，延长降温时间，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”；加强测温和温度监测。可采用热敏温度计监测或专人多点监测，以随时掌握与控制混凝土内的温度变化。混凝土内外温差应控制在25℃以内，基面温差和基底面温差均控制在20℃以内，并及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不致过大，以有效控制有害裂缝的出现（养护措施详见大体积砼浇筑方案）。

（3）提高混凝土的抗拉强度。包括：控制集料含泥量。砂、石含泥量过大，不仅增加混凝土的收缩而且降低混凝土的抗拉强度，对混凝土的抗裂十分不利，因此在混凝土拌制时必须严格控制砂、石的含泥量，将石子含泥量控制在1%以下，中砂含泥量控制在2%以下，减少因砂、石含泥量过大对混凝土抗裂的不利影响；改善混凝土施工工艺。加强早期养护，提高混凝土早期及相应龄期的抗拉强度和弹性模量；在大体积混凝土基础表面及内部设置必要的温度配筋，以

改善应力分部，防止裂缝的出现。

第五篇：大体积混凝土控制温度和收缩裂缝的技术措施

为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑，结合实际采取措施。A.降低水泥水化热和变形

1）、选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。

2）、充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量。根据试验每增减10kg水泥，其水化热将使混凝土的温度相应升降1。

3）、使用粗骨料，尽量选用粒径较大、级配良好的粗细骨料；控制砂石含泥量；掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂、缓凝剂，改善和易性、降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。

4）、在基础内部预埋冷却水管，通入循环冷却水，强制降低混凝土水化热温度。

5）、在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中，掺加总量不超过20 的大石块，减少混凝土的用量，以达到节省水泥和降低水化热的目的。

6）、在拌合混凝土时，还可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度压力。

7）、改善配筋。为了保证每个浇筑层上下均有温度筋，可建议设计人员将分布筋做适当调整。温度筋宜分布细密，一般用 8钢筋，双向配筋，间距15cm。这样可以增加抵抗温度应力的能力。上层钢筋的绑扎，应在浇筑完下层混凝土之后进行。8）、设置后浇缝。当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外应力和温度应力；同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度。B、降低混凝土温度差

1）、选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气浇筑混凝土。夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土，可对骨料喷冷水雾或冷气进行覆盖或设置遮阳装置避免日光直晒，运输工具如具备条件也应搭设避阳设施，以降低混凝土拌合物的入模温度。

2）、掺加相应的缓凝型减水剂，如木质素磺酸钙等。

3）、在混凝土入模时，采取措施改善和加强模内的通风，加速模内热量的散发。

C、加强施工中的温度控制

1）、在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力，夏季应注意避免暴晒，注意保湿，冬期应采取措施保温覆盖，以免发生急剧的温度梯度发生。

2）、采取长时间的养护，规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。

3）、加强测温和温度监察与管理，实行信息化控制，随时控制混凝土内的温度变化，内外温差控制在25 以内，基面温差和基底面温差均控制在20 以内，及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不至过大，以有效控制有害裂缝的出现。

4）、合理安排施工程序，控制混凝土在浇筑过程中均匀上升，避免混凝土拌合物堆积过大高差。在结构完成后及时回填土，避免其侧面长期暴露。

D、改善约束条件，削减温度应力

1）、采取分曾或分块浇筑大体积混凝土，合理设置水平或垂直施工缝，或在适当的位置设置施工后浇带，以放松约束程度，减少每次浇筑长度的蓄热量，防止水化热的积聚，减少温度应力。

2）、对大体积混凝土基础与岩石地基，或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层，如采用平面浇沥青胶铺砂、或刷热沥青或铺卷材。在垂直面、键槽部位设置缓冲层，如铺设30-50mm沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料，释放约束力。