有关大体积混凝土基础温度应力分析与裂缝控制

1、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

2、。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

3、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 配合比等级名称P.O42.5砂石子水膨胀剂粉煤灰合计C55 g/m3用量405670106514.6185391002478.616.3327.0342.970.587.461.584.03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

4、算公式为：nn .二 t ：；：K t,-iE；' J K t,"_iR一i J 1 -弹性模 Eo=1O5/(2.2+(33/fcu)=35.71103N/mm 2E = E01|1 - exp -0.40 0.34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P的数值与风速有关，对于粗糙表面，一般用2 =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 8 =82.23kJ/（m2 h 系）。毛毯一层2.5mm二层厚为5 mm毛毯导热系数为 九=0.1549KJ/（m，h 3C）。可得二层毛毯等效表面

5、放热系数 2 =22.5kJ/（m2 h C）表1-2 场分析中的主要参数表混凝土导热系数kJ /(m d . C)216混凝土毛毯空气中放热系数2_kJ/(m d C)1972.8混凝土比热kJ /(Kg ； C)0.915混凝土线膨胀系数/c8.0E-06毛毯导热系数kJ /(m d C)3.7混凝土初温（入模温度）c23二层毛毯等效表面放热系数2_kJ /(m d C)540.0环境温度c17温凝土密度kg/m32478.6混凝土导温系数m2/d0.10筏板沿厚度方向（每10cm近不同龄温期温度应力分布如 错误！未可以计算出, 找到引用源。所示层分各度厚沿内板础基1917卜32d温度应力

6、* 6d温度应力上9d温度应力一J 12姗度应力15姗度应力T- 18姗度应力21d温度应力-24姗度应力-0.500.511.521-1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17c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:03691215182124龄期（d）3一,伸拉限极图1-1 平均气温17c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17c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

7、。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天与板中心至表面问某点温度变化量累计 值成正

8、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5c, 10C, 17c时温度变化曲线都在 0c时上部;且随着产均气温越高，温度变化曲线越在上方。* 0度 5度10度-17度图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。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（1