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1、SOUTH CHINA UNIVERSITY OF TECHNOLOGY高等教育自学考试毕业论文混凝土温度应力裂缝控制III办学单位: 专业年级: 学 生: 指导教师:华南理工大学公开学院建筑工程2013级本科魏少鹏(010114315997)谢勇提交日期： 2015年&月_W_日中文摘要1Abstract 11绪论211研究的背景与意义112文献综述 22混凝土温度应力裂缝概况及分析62. 1混凝土温度应力裂缝概况及其产生原因622温度应力的分析 72.2.1温度应力的形成过程72.2.2温度应力的引起原因723本章小结 113温度裂缝的预防措施 133.1合理选用原材料和配合比133.2施
2、工方法133.2.1设计控制措施143.2.2施工控制措施143.2.3监测措施143.3采用保温保湿措施143.4控制混凝土入模温度控制143. 5夕卜加剂的使用 163. 6本章小结 164工程实践1 7结论25参考文献26致谢29摘要：重点介绍混凝土温度应力裂缝的产生及其预防措施，对温度应 力裂缝进行分析，从而得出控制温度应力裂缝的方法，并在工程实践 中应用关键词：温度应力；裂缝控制；温度裂缝Abstract： Mainly introduce the concrete temperature stress cracks and preventive measures oftempera
3、ture cracks, stress analysis, and obtain stress cracking control temperature, andthe application in engineering practiceKey Words： Temperature stress; crack control; temperature crack1绪论1.1研究的背景与意义近年来，随着我国国民经济的高速发展和人民生活水平不断提高。国家对 基础建设的投资逐年递增，国内建筑业形势一片大好。各种建筑物、构筑物的 形体规模也不断扩大，大体积混凝土在建筑工程中的应用也越来越广。但是，
4、由于大体积混凝土具有结构厚、体积大、数量多、工程条件复朵和施工技术要 求高等特点，因而在施工过程中若控制不当极易产生纵横交错的温度裂缝。不 仅影响了混凝土的观感质量，严重者会出现深入和贯穿性的裂缝，从而降低结 构耐久性，削弱构件承载力，其至影响建筑物的安全使用，造成人员伤亡和巨 大的财产损失。所以，如何采取有效措施防止大体积混凝土由于温度应力引起 的开裂，是工程界普遍关注的问题。大体积混凝土在现代工程建设中占有重耍的地位,特别是工业建筑工程中应用 十分广泛，如火力发电厂的汽机基础，就是一个大型的大体积混凝土特例。大体 积混凝土施工的工艺要求很高，在施工过程中，如何控制大体积混凝土的温度裂 缝就
5、是施工工艺的关键点，也是大体积混凝土施工的难点。尽管在施工中采取各 种措施，小心谨慎，但裂缝仍时自出现。混凝土中裂缝的出现严重影响到混凝土 结构的整体性和耐久性。从而影响到混凝土结构的使用功能及安全性能。因此在 大体积混凝土施工过程中，温度应力及温度的控制十分重要。1.2文献综述1 李彤厚.大体积混凝土承台施工温度裂缝控制实例J建筑技术开发，2001. 10.吴义明等.大体积高强混凝土转换层板温度裂缝控制J混凝土，2002. 7.3 曹可之大休积混凝土结构裂缝控制的综合措施J 建筑结构，2006. 8.4 JGJ55-2000普通混凝土配合比设计规范S2混凝土温度应力裂缝概况及分析2.1混凝土
6、温度应力裂缝概况及其产生原因结构物在实际使用中承受各种荷载，当结构的抗拉强度不足以抵抗荷载作用时， 结构就可能岀现裂缝。外荷载的直接应力和次应力、温度变化、缩胀以及不均匀 沉降等都会产生裂缝。大体积混凝土常见的质量问题是混凝土结构产生裂缝。造 成结构裂缝的原因是复杂的，综合性的。但是，人体积混凝土从浇筑时起，至ij达 到设计强度止，即施工期间产生的结构裂缝主要是由水泥水化热引起的温度变化 造成的。大体积混凝土工程，水泥用量多，结构截面大，I大I此，混凝土浇筑以后, 水泥放岀大量水化热，混凝土温度升高。由于混凝土导热不良，体积过大，相对 散热较小，混凝土内部水化热积聚不易散发，外部则散热较快。升
7、温阶段，混凝 土表面温度总是低于内部温度。依据热胀冷缩的原理，中心部分混凝土膨胀的速 度要比表面混凝土快，中心部分与表面质点间形成相互约束，中心属于约束膨胀, 不会开裂；表面属于约束收缩，当表面拉应力（t）超过混凝土的极限抗拉强度 时，混凝土表面就产生裂缝。随着水泥水化反应的减慢及混凝土的不断散热，大体积混凝土由升温阶段过渡到 降温阶段，温度降低，体积收缩。由于混凝土内部热量是通过表面向外散发，降 温阶段，混凝土表面温度与中心温度仍然存在差值，如果过大，同升温阶段一样 产生表面裂缝。降温过程，混凝土体积收缩，同时，考虑到边界条件和地基的约 束，属于约束收缩。但此时，混凝土龄期增长，强度增大，弹
8、性模量增高，I大I此, 降温收缩产生的拉应力较大，除了抵消升温时产生的压应力外，在混凝土中形成 了较高的拉应力（t）,超过混凝土的抗拉强度关，就引起大体积混凝土的贯穿 裂缝。水泥水化硕化，水是必备的前提条件，但混凝土为了满足施工和易性的要求，通 常所加水量是水泥水化所需水量的数倍，多余的水为游离水，游离水容易蒸发， 引起体积收缩（称为干缩）。干缩与混凝土降温产生的冷缩叠加，增大了混凝土 中的拉应力，加剧了混凝土中裂缝的产生。混凝土裂缝产生的原因冇很多种，一是由外荷载引起的，这是发生最为普遍的一 种情况，二是结构次应力引起的裂缝，这是由于结构的实际工作状态与计算假设 模型的差异引起的;三是变形应
9、力引起的裂缝，这是由温度、收缩、膨胀、不均 匀沉降等因素引起结构变形，当变形受到约束时便产生应力，当此应力超过混凝 土抗拉强度吋就产生裂缝。建筑工程中的大体积混凝土结构中，曲于结构截面大，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作用，由此形成的温度收缩应力是导 致大体积混凝土产生裂缝的主要原因。表而裂缝是由于混凝土表而和内部的散热 条件不同，温度外低内高，形成了温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产 生拉应力，表面拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的;通裂缝是由于大体积混凝 土在强度发展到一定程度,混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土 失水引起的体积收缩变形，受到
10、地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应 力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截而的裂缝。这两种裂缝不同 程度上，都属有害裂缝。因此，掌握温度应力的变化规律及温度控制对于进行大 体积混凝土施工极为重要。2. 2温度应力的分析2. 2.1温度应力的形成过程温度应力的形成可分为以下三个阶段：早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段有两个 特征，一是水泥放出大量水化热，二是混凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模 量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。中期：口水泥放热作用基木结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这个时期中, 温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化
11、所引起，这些应力与早期形成 的残余应力相叠加，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。晚期：混凝土完全冷却以后的服役吋期。温度应力主要是外界气温变化所引起， 这些应力与前两种的残余应力相叠加。2. 2. 2温度应力引起的原因对于边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由 于结构木身互相约朿而出现的温度应力。因为大体积混凝土结构尺寸相对较大， 混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间过程出现压 应力，这种应力成为口身应力。结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力，此时的应 力称为约束应力。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作
12、用。温度应力的分布及 大小是比较复杂的，在人多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的 徐变使温度应力有相当大的松弛，所以分析计算温度应力时，还必须考虑徐变的 影响。2. 3本章小结综上所述，大体积混凝土内部的温度应力是由水化热和外界气温变化等各种因素 引起的叠加应力。由于混凝土是一种脆性材料抗拉强度只相当于抗压强度的 1/10左右，当混凝土内温度应力超过混凝十极限抗拉强度时，混凝土就会产生 裂缝3温度裂缝的预防措施3.1合理选用原材料和配合比3.1.1选用水化热低的水泥在大体积混凝土设备基础工程中，水化热引起的升温较高，降温幅度大，容易产 牛温度裂缝，因此，在选择水泥时应尽量避免采用或
13、不用早期强度高的水泥，应 优先选用矿物成分铝酸三钙含量较低，水化中氧化钙、氧化镁和二氧化镁尽可能 少的水泥，这样可以达到减少水化热的目的。另外，为使混凝土减少升温，降低 水化热，可以在满足设计强度要求的前提卜，减少水泥用量，尽量选用中低热水 泥。一般工程可选用矿渣水泥或粉煤灰水泥。3.1.2选用粒径较大骨料尽量选用骨料粒径较人和级配良好的粗骨料，施工中可掺入一些不大于20%的人 块毛石，这样配制的混凝土即能减少水泥用量和用水量又能降低水化热，同时， 述可以达到捉高混凝土的抗压强度。另外，砂、石含泥量要严格控制。砂的含泥 量小于2%,石的含泥量小于1%。3.1.3掺入适量减水剂和微膨胀剂。掺加一
14、定数量的减水剂或缓凝剂，可以减少水泥用量，改善和易性，推迟水化热 的峰值期。而掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，也可以减少混凝土的温度应力。3.1.4利用混凝土的后期强度据试验数据表明，每立方米的混凝土水泥用量，每增减10公斤，混凝十.温度受 水化热影响相应升降lc。因此，可根据大体积混凝土设备基础结构的实际情况, 对结构的刚度和强度进行复核并取得设计和质检部门的认可后，可用f45、f60 或f90替代f28作为混凝土设计强度，这样毎立方米混凝土的水泥用量会减少 4070千克/立方米。相应的水化热温升也减少4C7C。利用混凝土后期强 度主要是从配合比设计入手，并通过试验证明28天之后混凝土强度能继
15、续增长。 到预计的时间能达到或超过设计强度。3.1.5优化混凝土的配合比以便在保证混凝土强度及流动度条件下，尽量节省水泥、降低混凝土绝热温升。 按照基于绝热温升控制的绿色高性能混凝土配合比优化设计四功能准则对配合 比进行优化；3. 2施工方法在大体积混凝土工程施工中，由于水泥水化热引起混凝土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，控制混凝十.浇筑块体因水化热引起的 温升、混凝土块体的内外温差及降温速度，是防止混凝土出现有害温度裂缝的关 键。自上世纪初开始，冇关大体积混凝土防裂问题就得到研究。美国通过箭右坝（1915年，高107米）、胡佛坝（1930年，221米）等大坝的建设对大体积混 凝土进行了全面的研究，在上世纪60年代就得到了一套比较定型的大体积混凝 土设计、施工模式。即采用低热水泥或一部分用活性掺合料；降低水泥含量 以减少总的水化热量；限制浇筑层厚度和最短的浇筑间歇期；采用人工冷却 混凝土组成材料的方法来降低混凝土的浇筑温度；在混凝土浇筑以后，采用预 埋冷却水管，通循环水来降低混凝上的水化热温升;保护新浇混凝上的暴露面, 以防止突然的降温，在极端寒冷地区，
