本科生土建施工组织设计文献综述

毕业设计（论文） 献

述文综

浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 文献综述

关于大体积混凝土施工的文献综述

1 序言

大体积混凝土裂缝是困扰建筑业多年的质量通病，如裂缝较多、较深，将直接影响结构安全。这些大体积混凝上结构，由外荷载引起裂缝的可能性较小，而由水泥水化过程中释放的水化热引起的温度变化和混凝士收缩产生的温度应力和收缩应力是产生裂缝的主要原冈，是在大体积混凝上结构施工中要解决的重要问题。

2 大体积混凝土的概况错误！未找到引用源。

2.1大体积混凝土的含义

高居武[7]（2009）说过：大体积混凝土应该更能反映大体积混凝土ff3m程性质：现场浇筑混凝土结构的几何尺寸较大，且必须采取技术措施解决水泥水化热及随之引起的体积变形问题，以最大的限度减少开裂，这类结构称为大体积混凝土。既考虑了混凝土结构的几何尺寸，同时也考虑了水泥水化热引起体积变化与裂缝问题。 叶昌琳[8]（1987）提出：我国工程界中一般认为“混凝士结构物中实体最小尺寸大于或等于lm的部位所用的混凝土简称大体积混凝土”，这种提法不够科学准确，因为很多独立基础的最小尺寸大于1日，却不是大体积，也有很多结构最小尺寸小于lm，但体积较大，水化热引起的变形也较大，应列入大体积混凝士之列

吴中伟[10]（2010）提出：美国混凝土学会ACl207认为，大体积混凝土是“现场浇筑的混凝土．尺寸大到需要采取措施降低水化热和水化热引起的体积变化。以最大限度地减少混凝土的开裂。美国混凝土学会还认为，结构最小的尺寸大于0，6m，即应考虑水化热引起体变化与开裂问题。国际预应力混凝土协会(FIP)《海工混凝土设计与施工建议》规定“凡是混凝土一次浇筑最小尺寸大于0．6m。特别是水泥用量大于400kg／m3时，应考虑采用水化放热慢的水泥或采取其他降温散热措施”。日本建筑学 会标准(JASSS)认为“结构断面最小尺寸在80cm以上，水化热引起混凝士内最高温度与外界气温之差超过25℃的混凝土称为大体积混凝土”

2.2 大体积混凝土的特点

朱伯芳[5]（1999）认为：l、混凝土是脆性材料，抗拉强度只有抗压强度的1／10左右；拉伸变形能力也很小，短期加载时的极限拉伸变形只有(O．6\．O)×10-4，约相当于温度降低6---10\的变形；长期加载时极限拉伸变形也只有(1．2～2．O)×10-4。2、大体积混凝土结构断面尺寸比较大，混凝土浇筑以后，由于水泥的水化热，内部温度急剧上升，此时混凝土弹性模量很小，徐变很大，升温引起的压应力并不大；但在日后温度逐渐降低时，弹性模量比较大，徐变较小，在一定的约束条件下

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会产生相当大的拉应力。3、大体积混凝土通常是暴露在外面的，表面与空气或水接触，一年四季中气温和水温的变化在大体积混凝土结构中会引起相当大的拉应力。 4、大体积混凝土结构通常是不配筋的，或只在表面或孔洞附件配置少量钢筋，与结构的巨大断面相比，含钢率是很低的。在钢筋混凝土结构中，拉应力主要由钢筋承担， 5、混凝土只承受压应力。在大体积混凝土结构内，由于没有配置钢筋，如果出现了拉应力，就要依靠混凝土本身来承受。

王铁梦[15]（1997）和张亚鹏[16]（2007）都提到土木工程大体积混凝土特点：从大体积混凝土的定义来看，我们认为只有坝体混凝土及工业与民用建筑中的少数特厚壁结构大于1．5m的混凝土才可称为“大体积混凝土\。工业与民用建筑的设备基础、箱形基础、筏式底板、立墙以及地下隧道的温度收缩应力是值得深入研究并加以解决的问题。结构形式常采用现浇钢筋混凝土超静定结构，温度和收缩变化复杂，约束作用较大，容易引起开裂。随着高层及超高层建筑的增加，混凝土强度级别较高，水泥用量较大，壁厚较小，收缩变形较大，常见收缩裂缝。

3 阐述国内外大体积混凝土施工的研究现状错误！未找到引用源。

3.1 国外研究现状

George Earl Troxelle 和 Harmer E.Davis[17]在l956年研究了水泥的矿物成分(水泥的品种)对混凝土绝热温升的影响，认为细水泥的发热速率比粗水泥快，而水泥细度对最终发热量没有影响。J．J．Brooks和A F．AI-kaisi[18]研究了波特兰水泥和矿渣水泥在升温后浇筑的早期强度发展规律。

王赫[11]（1997）等人有过研究：大体积混凝土的裂缝问题在国外研究较早。从1900年到1930年，建成的混凝土坝施工中，已开始对大体积混凝土防裂措施进行研究。，1915年，美国在爱德荷州建成了世界上第一座高于100m的混凝土坝(坝高107m)，即箭石坝(Arrow Rock)。在施工中，开始用坍落度测稠度、塑制试件测定抗压强度，但对加水量仍无严格控制，拌制的混凝土仍很稀。由于施工技术上的缺陷，那时的混凝土坝出现了严重的裂缝。1930年后，开始注意到大坝混凝土的裂缝问题。到1933年，美国开始修建世界上第一座高于200m的混凝土坝——胡佛坝(221m高)，对大体积混凝土进行了全面的研究。第一次采取温控制措施，主要包括横缝分布均为15m，混凝土的水泥用量为223kg／m3，采用低热水泥，浇筑层厚1．5m并限制间歇期、预埋冷却水管等。结果表明这些温控防裂措施是比较成功的。美国在对水工大体积混凝土温控裂缝方面，在20世纪60年代初己形成了一套比较定型的设计、施工模式。前苏联在1977年修建了托克托古尔电站，也形成了一套行之有效的大体积混凝土温控防裂措施，即托克托古尔法。

叶琳昌[14]（1986）说过：1953年美国在修订混凝土坝的施工规范时，美国陆军工程师团首次对混凝土的表面保温提出了明确要求：首先当温度骤降超过14℃时，必须对混凝土表面进行保温，其次在每年九月至次年的四月的低温季节，当浇注块顶面和侧面暴露时间超过了30天，也需要对混凝土表面进行保温。

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3.2 国内研究现状

孙林柱[3]（1999） 依据温度裂缝控制的要求, 对大体积混凝土内部温度、由温度引起的温度应力以及最大伸缩缝间距进行了理论分析, 给出了控制裂缝的主要措施，为高层建筑基础大体积混凝土施工提供重要的指导作用。

龚召熊[12]（2000）认为：我国的大体积混凝土水工工程的建设起步较晚，从20世纪50年代开始研究混凝土的温度裂缝问题。初期修建丹江口工程时，混凝土出现了大量裂缝，后经过停工整顿，在现场进行了历时数年的调查研究工作，总结了设计、施工方面的经验，提出了防裂措施，一是严格控制基础允许温差、新老混凝土上下层温差和内外温差；二是严格执行新浇混凝土的表面保护；三是提高混凝土的抗裂能力。复工后，没有出现严重危害性的贯穿裂缝或较深层裂缝。表面裂缝也很少出现，为以后防裂技术奠定了基础。随后，水工方面防裂技术发展迅速、日趋成熟。跨世纪宏伟工程三峡大坝能够顺利建设的前提之一正是大体积混凝土防裂技术的成熟 程志[2]（2010）:超大体积混凝土在水泥水化时, 会形成外低内高的温差, 这种温差会使超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。超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, 就会在超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。

袁勇[1]（2004）分析了现浇混凝土早期性能特点和早期应力、应变发展规律介绍了结构特性、环境因素对混凝土性质变化作用机理。提出了混凝土结构的时变应力分析理论。对早期裂缝控制的基本理论与实际应用方法进行了阐述。

刘海成[4]（2005） 在大体积混凝土应力场计算中，混凝土的弹性模量和徐变变形都与温度有关，温度场应力场存在耦合现象。根据温度损伤和温度对徐变的影响, 建立了考虑温度影响的混凝土弹性模量表达式和徐变应变计算的递推公式。应用粘弹性与损伤耦合和正交各向异性损伤理论, 描述了混凝土在高应力水平下的非线性徐变特性和由于微裂缝扩展引起的刚度退化与应变软化, 建立了考虑温度影响的大体积混凝土结构应力场分析的有限元表达式。

4 大体积混凝土施工中存在的问题

唐祥胜[6]（2005）就对提出过在大体积混凝土施工中的存在问题：混凝土最重要的两种变形是一膨胀与收缩。但这两种变形引起混凝士开裂是有条件的，并非膨胀就不开裂，收缩就一定开裂：或者膨胀就一定开裂。收缩就不开裂，而是膨胀或收缩都

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有可能引起混凝土开裂或不开裂，这要看约束条件。约束条件的不同。会产生不同的结果。不受约束的收缩叫做自由收缩，自由收缩不会引起开裂，受到约束的收缩叫约束收缩，约束收缩达到一定值时就引起开裂。相反，自由膨胀会引起开裂，而约束膨胀则不会发生开裂。自由与约束两种不同条件，膨胀与收缩两种不同的变形产生不同的后果，是因为究其本质，它们属于“相向变形”与“背向变形”两种变形”

王亚斌[9]（1997）中认为：用保湿隔热法对大体积混凝士进行养护。在尽量减少混凝土内部温升的前提下，大体积混凝士的养护是一项关键工作，必须切实做好。养护主接是保持适宜的温度和湿度条件，混凝土的保温措施常常也起到保湿的效果，因此兼收两方面的效果。从温度应力的观点出发，保温的目的有两个：其一是减少混凝土表面的热扩散，减少混凝土表面的温度梯度，防止产生表面裂缝，其二是延长散热时间，充分发挥混凝土强度的潜力和材料松驰特性，使平均总温差对混凝土产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，防止产生贯穿裂缝。潮湿养护的作用是：首先刚浇灌不久的混凝土，尚处于凝固硬化阶段，水化的速度较快，适宜的潮湿条件可防止混凝土表面的脱水而产生干缩裂缝；其次混凝土在保湿及潮湿条件下可使水泥的水化作用顺利进行，提高混凝土的极限拉伸和抗拉强度强度，早期抗拉能力上升很快。

戴镇潮[13]（2001）就提出过这样的问题：混凝土在硬结过程中，由于水泥的水化作用，在初始几天产生大量的水化热，混凝土温度升高。由于混凝土导热不良，体积较大，相对散热较小，因此形成热量的积聚。内部水化热不易散失，外部混凝土散热较快，水化热温升随壁(板)厚度增加而加大，混凝土形成一定的温度梯度。无论温升阶段，还是温降阶段，混凝土中心温度总是高于混凝土表面温度。根据热胀冷缩的原理，中心部分混凝土膨胀速率要比表面混凝土大。因此，混凝土中心与表面各质点闻的内约束以及来自地基及其它外部边界约束的共同作用，使混凝土内部产生压应力，混凝土表面产生拉应力。当温度梯度大到一定程度时，表面拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面产生裂缝。在升温阶段，混凝土未充分硬化，弹性模量小，因此拉应力较小，只引起混凝土表面裂缝

5 总结

通过这些文献的了解，对大体积混凝土的在建筑施工工艺中，普遍存在的问题，例如，水化热，开裂，养护等等问题在原因，实质上有了更加深刻的理解，对如何解决这些问题，通过专家的研究，对于如何解决大体积混凝土施工中，对于由于水化热产生的内部温度，和表面温度所产生的温差而导致的混凝土开裂是重点要解决的技术难点。

错误！未找到引用源。

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参考文献

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[2] 程志, 郭宏,韩云山.超大体积混凝土温度裂缝控制技术[J].四川建筑科学研究 2010年04

期

[3] 孙林柱．大体积混凝土温度裂缝控制的理论分析及其对策[J]．淮南工业学院学报．1999年

第4 期

[4] 刘海成 宋玉普 吴智敏．考虑温度影响的大体积混凝土应力场分析方法[J]．大连理工大 学学报．2005 年第1 期

[5] 朱伯芳．大体积混凝土温度应力与温度控制[M]．北京：中国电力出版社，1999

[6] 唐祥胜．大体积混凝土裂缝控制与防止措施 .硕士学位论文[D]．安徽：合肥工业大学，2005．5 [7] 高居武，大体积混凝土施工技术的应用研究[J],施工技术，2009

[8] 叶昌琳．大体积混凝士施工[M]．北京：北京中国建筑工业出版杜，1987，5～7 [9] 王亚斌．大体积混凝土温度预测与裂缝控制[M]．桥梁建设．1997．4．76～77 [10] 吴中伟，张鸿直．膨胀混凝土[M]．北京：中国铁道出版杜，1990，72～76 [11] 王赫等，关于大体积混凝土温度控制的若干问题[J]。施工技术，1997 [12] 龚召熊，水工混凝土的温控与防裂[M]，中国水利水电出版社，2000 [13] 戴镇潮，大体积混凝土的防裂[J]，混凝土，2001年第9期

[14] 叶琳昌，沈义．大体积混凝土施LE[M]．北京：中国建筑工业出版社，1986 [15] 王铁梦．工程结构裂缝控制[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997

[16] 张亚鹏．高层建筑基础大体积混凝土仿真与温度裂缝控制研究[D]．邯郸：河北工程大学硕

士学位论文，2007

[17] George Earl Troxelle，Hamler E．Davis．Composition and Propefties of Concrete[M]，

New York，1956．

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