大体积混凝土硬化过程中的温度检测和应力计算

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发布时间：2021-09-09

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大体积混凝土硬化过程中的温度检测和应力计算
林永秋，苏晓樟，孙林柱
(温州大学，浙江温州325035)
摘要：大体积混凝土结构需要解决的主要问题是胶凝材料在水化中释放大量的水化热而不易散发引起温度变化和混凝土收缩对结构
产生作用导致混凝土出现裂缝。通过对大体积混凝土硬化过程中热胀冷缩应力状态分析，提出大体积混凝土温度控制相关措施。结合工程
实例，介绍使用计算机和温度热流量检测仪检测大体积混凝土温度温差变化的方法。并根据检测数据，计算分析混凝土的应力。总结得出
若干控制温度引起裂缝的方法，为大体积混凝土施工提供指导作用。
关键词：大体积混凝土；水化热；温度；应力；裂缝
中图分类号： TU528．07 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2010)07—0135—04
Temperature detection and stress calculation of mass concrete during hardening process
L Yong-qiu．SUXiao-zhang．SUNLin-zhu
(WenzhouUniversity，Wenzhou 325035，China)
Abstract： The main problem ，which has to be solved for the construction of mass concrete，iS the a口pearance of crack of concrete due to the
temperature change resulting from the emission difi culty ofhuge hydration heat ofgelled material and the concre~ contraction effects on the con—
stmction．In this paper，through the stress analysis ofthe heat-expansion and cold-contraction during hardening process ofmass concrete，we propose
some specific procedures and measures to control the temperature of mass concrete．wim the engineering projects．we introduce how to use
computer and temperature—heat flux detecting instrument to measure the temperature chan ge ofmass concrete an d according the observed data，we
calculate and analyze the stress of concrete．We obtain some methods on controlling crack caused by temperature and provide guidance for con—
stmction ofmass concrete．
Key words： mass concrete；hydration heat；temperature；stress；crack
0 引言 1 大体积混凝土温度控制、应力松弛及应力计算
大体积混凝土浇筑成型后，水泥水化产生大量热能引起混
凝土温度升高，由于混凝土的传热性能低，聚集在混凝土内的
热能不易扩散，相对形成外冷内热的一个温度梯度。随着水泥
水化的进行，混凝土温度逐渐升高体积膨胀，一定时间后(一般
为3-5 d)内部温度达到峰值。这个过程是混凝土初凝后的热胀
阶段。这时内部混凝土处于膨胀受压而外侧混凝土处于受拉的
应力状态。随后混凝土内部热量逐步向外扩散，温度逐渐降低，
体积缩小。这个过程是混凝土初凝后的冷缩阶段，此时混凝土外
部成形并具有一定的强度对内部混凝土形成约束作用，而内部
温度逐渐降低，体积缩小，构件内部混凝土处于受拉的应力状态。
在热胀阶段，当混凝土膨胀产生的拉应力大于混凝土的即
时抗拉强度时和在冷缩阶段，当混凝土收缩产生的拉应力大于
混凝土的即时抗拉强度时，混凝土会产生裂缝。这种裂缝属于混
凝土的早期裂缝，它可以通过一定的控制措施来避免。水泥水化
热越大，温度越高，温度梯度越大，形成的拉应力就越大，产生裂
缝的可能性越大。温度引起大体积混凝土裂缝的问题是30多年
来工程界关注并进行研究的课题。根据工程实体检测温度曲线，
动态量性地分析混凝土硬化过程的应力情况，得出混凝土温度
控制量的尺度，为避免混凝土出现早期裂缝提供科学依据。
收稿日期：2010-03—10
1．1 大体积混凝土温度控制
大体积混凝土工程施工技术规程[1】，提出温度控制指标如下。
(1)混凝土浇筑温度不宜大于35℃，不应小于5℃。
(2)混凝土内外温差不应大于25℃。
(3)混凝土降温速率不宜大于3 oC／d。
(4)高层建筑及大型构筑物的基础，混凝土表面温度和环
境温度之差不应大于25℃。
由此混凝土温度控制可以分两个阶段进行。
1．1．1 大体积混凝土配合比设计阶段
普通混凝土采用28 d龄期强度作为设计强度，而大体积混
凝土宜采用60 d或90 d龄期强度作为设计强度，配合比要通过
计算和试配确定并应遵循以下原则：① 最小水泥用量；② 最大
堆积密度；③合理水胶比。水泥品种宜选用水化热低的水泥，例
如矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥等。同时选用级配良好卵
石(碎石)，采用中粗砂掺入外加剂等方法亦可降低混凝土配合
比中水泥用量。通过配合比设计可以降低混凝土绝热温升，延
迟温升峰值到来时间和延缓降温速率。
1．1．2 大体积混凝土施工阶段
大体积混凝土应采用预拌混凝土，且应由同一家供应商供