大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)工程

大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)工程(高層建筑工程）第一節(jié)混凝土裂縫混凝土是由多種材料組成的非勻質(zhì)材料，它具有較高的抗壓強度、良好的耐久性及抗拉強度低、抗變形能力差、易開裂的特性?；炷恋牧芽p理論不少，有唯象理論、統(tǒng)計理論、構(gòu)造理論、分子理論和斷裂理論，近代混凝土的研究，逐漸由宏觀向微觀過渡。借助于現(xiàn)代化的試驗設(shè)備，可以證實在尚未承載的混凝土結(jié)構(gòu)中存在著肉眼看不見的微觀裂縫。“微觀裂縫”亦稱“肉眼不可見裂縫”，寬度一般在0.05mm以下，主要有三種：即沿著骨料周圍出現(xiàn)的骨料與水泥石粘結(jié)面上的粘著裂縫；分布于骨料之間水泥漿中水泥石裂縫和存在于骨料本身的骨料裂縫。上述三種微觀裂縫，前兩種較多，后者較少。且微觀裂縫在混凝土中的分布是不規(guī)則、不貫穿的，因此有微觀裂縫的混凝土可以承受拉應(yīng)力。寬度不小于0.05mm的裂縫是肉眼可見裂縫，稱“宏觀裂縫”。宏觀裂縫是微觀裂縫擴展的結(jié)果?；炷亮芽p產(chǎn)生的原因，主要是：(1)由外荷載的直接應(yīng)力(即按常規(guī)計算的主要應(yīng)力)引起的裂縫；(2)由結(jié)構(gòu)的次應(yīng)力引起的裂縫；(3)由變形變化引起的裂縫，即由溫度、收縮、不均勻沉降、膨脹等變形變化產(chǎn)生應(yīng)力而引起的。大體積混凝土的裂縫多由變形變化引起的，即結(jié)構(gòu)要求變形，當(dāng)變形受到約束得不到滿足時，引起應(yīng)力，當(dāng)該應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時就引起裂縫。為此，裂縫的產(chǎn)生既與變形大小有關(guān)，又與約束的強弱有關(guān)。結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形變化時，不同結(jié)構(gòu)之間和結(jié)構(gòu)內(nèi)部各質(zhì)點之間都會產(chǎn)生約束，前者稱為“內(nèi)約束”，后者成為“內(nèi)約束”。

外約束分為自由體、全約束和彈性約束。

1.自由體自由體即變形不受其他結(jié)構(gòu)任何約束的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的變形等于結(jié)構(gòu)自由變形，無約束度應(yīng)力。即變形最大，應(yīng)力為零。

2.全約束全約束即結(jié)構(gòu)的變形全部受到其他結(jié)構(gòu)的約束，使變形結(jié)構(gòu)無任何變形的可能。即應(yīng)功最大，變形為零。

3.彈性約束

彈性約束即介于上述兩種約束狀態(tài)之間的一種約束，結(jié)構(gòu)的變形受到部分約束，產(chǎn)生部分變形。變形結(jié)構(gòu)和約束結(jié)構(gòu)皆彈性體，二者之間的相互約束稱“彈性約束”，即既有變形，又有應(yīng)力。這是最常遇到的一種約束狀態(tài)。

內(nèi)約束是當(dāng)結(jié)構(gòu)截面較厚時，其內(nèi)部溫度和濕度分布不均勻，引起各質(zhì)點變形的相互約束。

建筑工程中的大體積混凝土，相對說來體積不算很大，它承受的溫差和收縮主要是均勻溫差和均勻收縮，故外約束應(yīng)力占主要地位，因此我們要重點研究由結(jié)構(gòu)變形和外約束引起的應(yīng)力。

大體積混凝土由于截面大，水泥用量大，水泥水化釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化，由此形成的溫度應(yīng)力是導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫分為兩種：（1）混凝土澆筑初期，水泥水化產(chǎn)生大量水化熱，使混凝土的溫度很快上升。但由于混凝土表面散熱條件較好，熱量可向大氣中散發(fā)，因而溫度上升較少；而混凝土內(nèi)部由于散熱條件較差，熱量散發(fā)少，因而溫度上升較多，內(nèi)外形成溫度梯度，形成內(nèi)約束。結(jié)果混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，面層產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)該拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。(2)混凝土澆筑后數(shù)日，水泥水化熱基本上已釋放，混凝土從最高溫逐漸降溫，降溫的結(jié)果引起混凝土收縮，再加上由于混凝土中多余水分蒸發(fā)、碳化等引起的體積收縮變形，受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束（外約束），不能自由變形，導(dǎo)致產(chǎn)生溫度應(yīng)力（拉應(yīng)力），當(dāng)該溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時，則從約束面開始向上開裂形成溫度裂縫。如果該溫度應(yīng)力足夠大，嚴(yán)重時可能產(chǎn)生貫穿裂縫，破壞了結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性和防水性，影響正常使用。為此，應(yīng)盡一切可能堅決杜絕貫穿裂縫。大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫，按其深度一般可分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫(圖6—2)三種。貫穿性裂縫切斷了結(jié)構(gòu)斷面，破壞結(jié)構(gòu)整體性、穩(wěn)定性和耐久性等，危害嚴(yán)重。深層裂縫部分切斷了結(jié)構(gòu)斷面，也有一定危害性。表面裂縫雖然不屬于結(jié)構(gòu)性裂縫，但在混凝土收縮時，由于表面裂縫處斷面削弱且易產(chǎn)生應(yīng)力集中，能促使裂縫進(jìn)一步開展。國內(nèi)外有關(guān)規(guī)范對裂縫寬度都有相應(yīng)的規(guī)定，—般都是根據(jù)結(jié)構(gòu)工作條件和鋼筋種類而定。我國的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GBJlO—89)，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最大允許裂縫寬度亦有明確規(guī)定：室內(nèi)正常環(huán)境下的一般構(gòu)件為0.3mm；露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境為0.2mm。一般來說，由于溫度收縮應(yīng)力引起的初始裂縫，不影響結(jié)構(gòu)的瞬時承載能力，而對耐久性和防水性產(chǎn)生影響。對不影響結(jié)構(gòu)承載能力的裂縫，為防止鋼筋銹蝕、混凝土碳化、酥松剝落等，應(yīng)對裂縫加以封閉或補強處理。對于基礎(chǔ)、地下或半地下結(jié)構(gòu)，裂縫主要影響其防水性能。當(dāng)裂縫寬度只有0．1～0．2mm時，雖然早期有輕微滲水，經(jīng)過一段時間后一般裂縫可以自愈。裂縫寬度如超過0.2～0．3mm，其滲水量與裂縫寬度的三次方成正比，滲水量隨著裂縫寬度的增大而增加甚快，為此，對于這種裂縫必須進(jìn)行化學(xué)灌漿處理。大體積混凝土施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫，是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。一方面是混凝土由于內(nèi)外溫差產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是結(jié)構(gòu)的外約束和混凝土各質(zhì)點間的約束(內(nèi)約束)阻止這種應(yīng)變。一旦溫度應(yīng)力超過混凝土能承受的抗拉強度，就會產(chǎn)生裂縫。總結(jié)過去大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的情況，可知道產(chǎn)生裂縫的原因如下：1.水泥水化熱水泥在水化過程中要產(chǎn)生一定的熱量，是大體積混凝土內(nèi)部熱量的主要來源。由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失，所以會引起急驟升溫。水泥水化熱起的絕熱溫升，與混凝土單位體積內(nèi)的水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期按指數(shù)關(guān)系增長，一般在10d左右達(dá)到最終絕熱溫升，但由于結(jié)構(gòu)自然散熱，實際上混凝土內(nèi)部的最高溫度，大多發(fā)生在混凝土澆筑后的3～5d?；炷恋膶?dǎo)熱性能較差，澆筑初期，混凝土的彈性模量和強度都很低，對水化熱急劇溫升引起的變形約束不大，溫度應(yīng)力也就較小。隨著混凝土齡期的增長，彈性模量和強度相應(yīng)提高，對混凝土降溫收縮變形的約束愈來愈強，即產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，當(dāng)混凝土的抗拉強度不足以抵抗該溫度應(yīng)力時，便開始產(chǎn)生溫度裂縫。

2．約束條件結(jié)構(gòu)在變形變化時，會受到一定的抑制而阻礙其自由變形，該抑制即稱“約束”。如前所述，約束分為外約束與內(nèi)約束。大體積混凝土由于溫度變化產(chǎn)生變形，這種變形受到約束才產(chǎn)生應(yīng)力。在全約束條件下，混凝土結(jié)構(gòu)的變形，應(yīng)是溫差和混凝土線膨脹系數(shù)的乘積，即ε＝△T·α，當(dāng)ε超過混凝土的極限拉伸值εp時，結(jié)構(gòu)便出現(xiàn)裂縫。由于結(jié)構(gòu)不可能受到全約束，且混凝土還有徐變變形，所以溫差在25℃甚至30℃情況下混凝土亦可能不開裂。無約束就不會產(chǎn)生應(yīng)力，因此，改善約束對于防止混凝土開裂有重要意義。3.外界氣溫變化大體積混凝土施工期間，外界氣溫的變化對大體積混凝土開裂有重大影響?；炷恋膬?nèi)部溫度是澆筑溫度、水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)散熱降溫等各種溫度的疊加之和。外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也愈高；如外界溫度下降，會增加混凝土的降溫幅度，特別在外界溫度驟降時，會增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，這對大體積混凝土極為不利。溫度應(yīng)力是由溫差引起的變形造成的.溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大.大體積混凝土不易散熱，其內(nèi)部溫度有時高達(dá)80℃以上，而且延續(xù)時間較長，為此研究合理溫度控制措施，對防止大體積混凝土內(nèi)外溫差懸殊引起過大的溫度應(yīng)力，顯得十分重要。4．混凝土的收縮變形混凝土的拌合水中，只有約20％的水分是水泥水化所必須的，其余的80％都要被蒸發(fā)?；炷猎谒嗨^程中要產(chǎn)生體積變形，多數(shù)是收縮變形，少數(shù)為膨脹變形，這主要取決于所采用的膠凝材料的性質(zhì)。混凝土中多余水分的蒸發(fā)是引起混凝土體積收縮的主要原因之一。這種干燥收縮變形不受約束條件的影響，若存在約束，即產(chǎn)生收縮應(yīng)力。混凝土的干燥收縮機理較復(fù)雜，其主要原因是混凝土內(nèi)部孔隙水蒸發(fā)變化時引起的毛細(xì)管引力所致。這種干燥收縮在很大程度上是可逆的?；炷廉a(chǎn)生干燥收縮后，如再處于水飽和狀態(tài)，混凝土還可以膨脹恢復(fù)達(dá)到原有的體積。

除上述干燥收縮外，混凝土還產(chǎn)生碳化收縮，即空氣中的CO2與混凝土水泥石中的Ca(0H)2反應(yīng)生成碳酸鈣，放出結(jié)合水而使混凝土收縮。第二節(jié)混凝土溫度應(yīng)力一、計算溫度應(yīng)力的基本假定關(guān)于溫度應(yīng)力的理論研究由來已久，在1934年F.H.Mac二B就以地基為無限剛性的基本假定，用彈性力學(xué)理論計算出澆筑在無限剛性基巖上的一片矩形墻的溫度應(yīng)力。由于其基本假定與實際有出人，故限制了其應(yīng)用范圍。于1961年日本的森忠次又研究了類似的問題，開始他亦假定地基為無限剛性的，研究了非線性溫度應(yīng)力分布的問題。后來他又研究了溫度應(yīng)力與地基剛度成非線性的關(guān)系。但由于其計算冗繁，且由于無窮級數(shù)解取的項數(shù)有限而使內(nèi)力曲線跳躍，故不便實用。后來美國墾務(wù)局考慮基巖非剛性的影響，計算中以“有效彈性模量”代替混凝土的實際彈性模量，使?jié)仓诜莿傂曰鶐r上的結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力有所降低，與實際靠近了一步。

與此同時，我國的水利電力科學(xué)研究院亦對混凝土壩的溫度應(yīng)力進(jìn)行了大量的理論研究和模型試驗，潘家錚、朱伯芳等人在這方面都取得了不少研究成果。建筑工程中，尤尤其是高層建筑筑基礎(chǔ)工程中的的所謂的大體積積混凝土，其幾幾何尺寸遠(yuǎn)比壩壩體小，而且還還具有下述特點點：(l)混混凝土強度級別別較高，水泥用用量較大，因而而收縮變形大；；(2)均為配配筋結(jié)構(gòu)，配筋筋率較高，抗不不均勻沉降的受受力鋼筋的配筋筋率多在0.5％以上，配筋筋對控制裂縫有有利；(3）由于幾何何尺寸不是十分分巨大，水化熱熱溫升較快，降降溫散熱亦較快快，因此，降溫溫與收縮的共同同作用是引起混混凝土開裂的主主要因素；(4)地基一一般比壩基弱，，地基對混凝土土底部的約束也也比壩基弱，因因而地基是非剛剛性的;(5)控制裂縫縫的方法不象壩壩體混凝土那樣樣，要采用特制制的低熱水泥和和復(fù)雜的冷卻系系統(tǒng)，而主要是是依靠合理配筋筋、改進(jìn)設(shè)計、、采用合理的澆澆筑方案和澆筑筑后加強養(yǎng)護(hù)等等措施，以提高高結(jié)構(gòu)的抗裂性性和避免引起過過大的內(nèi)外溫差差而出現(xiàn)裂縫。。根根據(jù)上述特點，，可以認(rèn)為這類類結(jié)構(gòu)所承受的的溫差和收縮，，主要是均勻溫溫差和均勻收縮縮，因而外約束束應(yīng)力是主要的的。針對上述特特點，冶金部建建筑科學(xué)研究院院王鐵夢同志建建立了一種計算算方法，結(jié)果比比較符合實際。。二、溫度應(yīng)力計計算在地基為非剛性性的前提下，根根據(jù)土力學(xué)可知知：從結(jié)構(gòu)物與與地基接觸面上上的剪應(yīng)力與水水平變位成線形形關(guān)系的假定出出發(fā)，可以提供供下述方程式；；ττ(x)=一CxU(x)(6-1)式中ττ(x)―結(jié)結(jié)構(gòu)物與地基接接觸面上的剪應(yīng)應(yīng)力（MPa））;U(x)―上上述剪應(yīng)力處地地基的水平位移移（mm）;Cx―阻力系系數(shù)（即產(chǎn)生單單位位移的剪應(yīng)應(yīng)力）(N/mm3);負(fù)號是表示剪應(yīng)應(yīng)力的方向與位位移的方向相反反。阻力系數(shù)Cx，，隨地基的變形形模量增加而增增大；隨地基的的塑性變形增加加而減小；隨水水平位移速度的的增加而增大；；隨地基對結(jié)構(gòu)構(gòu)反力的增加而而增大。對于阻阻力系數(shù)Cx、、，要精確的加加以定量有一定定的困難。目前前主要是參考土土動力學(xué)、抗滑滑穩(wěn)定試驗等方方面的理論研究究和統(tǒng)計資料，，Cx取值為為：軟軟粘土0.01一0.03N/mm3砂質(zhì)粘土0.03一一0.06N/mm3堅硬粘土0.06一一0.10N/mm3風(fēng)化巖石和低強強度等級素混凝凝土0.60一1.00N/mm3C10以上的的配筋混凝土1.00一1.50N/mm3,當(dāng)采用樁基時，，樁對結(jié)構(gòu)的變變形亦有約束作作用，所以除去去上述地基的阻阻力系數(shù)外，尚尚需增加單位面面積地基上樁的的阻力系數(shù)C’’x：(6－2)式中Q―樁樁產(chǎn)生單位位移移所需的水平力力（N/mm）;當(dāng)樁與結(jié)構(gòu)鉸接接時：(6－3)當(dāng)樁與結(jié)構(gòu)固結(jié)結(jié)時：(6－4)F―每根樁樁分擔(dān)的地基面面積（mm2）;Kn―地基基水平側(cè)移剛度度（1×10－2N/mm2);E―樁的彈彈性模量（MPa）;I―樁樁的慣性矩（mm4）;

D――樁的直徑或或邊長（mm）。溫度應(yīng)力的計算算簡圖如圖6－－3所示。高高層建筑箱形基基礎(chǔ)、樁基承臺臺和筏式基礎(chǔ)的的底板厚度遠(yuǎn)小小于長度和寬度度，如厚度小于于或等于0.2倍的長度（H/L0.2）時，在在溫度收縮變形形作用下，其全全截面基本為均均勻受力，因此此，其計算簡圖圖即為一彈性地地基上均勻受力力的長條板。在底板的任意點點x處截取一一段dx長度度的微體，其厚厚度為t。微微體全高H承承受均勻內(nèi)力σx（N為其合力力），地基對底底板的剪應(yīng)力為為τ(Q為其合合力)。任意點底板的水水平位移，由約約束位移和自由由位移組成：(6－6)式中U――底板任意意點的水平位移移Uσ―底板約束位位移；α―混凝土的線線膨脹系數(shù)；T―結(jié)構(gòu)構(gòu)計算溫差（℃℃）;x―計算處處距離變形不動動點的距離。將式（6－1）、（6－－9）代人人式（6－5））得：式（6-10））為一二階微微分方程，其通通解為：式中A、B――待定的常常數(shù)。代人式（6－11）得：常數(shù)A、B確定定：x＝o處，為不不動點，所以U=0,由于于shO＝0，，而ch0≠0A=0;x＝L/2處，，σx＝0，由式（6－7）得E＝＝0將式（6-13）、（6-14）代人人式（6-7））得水平應(yīng)力力：由式（6一1）、（6一一14）得得剪應(yīng)力：是引起垂直裂縫縫的主要應(yīng)力，，其最大值在x＝0處，由式式(6—15)得：式中E――混凝土一定定齡期時的彈性性模量a―混凝土土的線膨脹系數(shù)數(shù)；L―結(jié)構(gòu)長長度；T―結(jié)結(jié)構(gòu)計算溫差；；H―結(jié)構(gòu)厚厚度。上述計算未考慮慮混凝土的徐變變，如考慮混凝凝土徐變引起的的應(yīng)力松弛，將將拉應(yīng)力取為正正值，則由收縮縮引起的最大的的溫度拉應(yīng)力為為：式中S(t)―應(yīng)應(yīng)力松弛系數(shù)；；其他符號同前。?；炷两Y(jié)構(gòu)在荷荷載作用下，不不僅產(chǎn)生彈性變變形，隨著時間間的延續(xù)還產(chǎn)生生非彈性變形，，即徐變，徐變變引起應(yīng)力松弛弛。徐變引起的的溫度應(yīng)力松弛弛，對防止混凝凝土開裂有益，，因此在計算混混凝土溫度應(yīng)力力時應(yīng)考慮應(yīng)力力松弛的影響。。松弛與加荷時時混凝土的齡期期有關(guān)，齡期越越短，徐變引起起的松弛也越大大；另外，還與與應(yīng)力作用的時時間長短有關(guān)，，應(yīng)力作用時間間越長則松弛。。計算應(yīng)力松弛系系數(shù)的方法有以以下兩種：(1)只考慮荷載載持續(xù)時間、忽忽略齡期影響的的松弛系數(shù)（在在簡化計算中應(yīng)應(yīng)用）。見表6-1或按式式（6-19））計算。(2)考慮荷載載持續(xù)時間和齡齡期影響的松弛弛系數(shù)。見表6-2。考慮荷載持續(xù)時時間和齡期影響響的應(yīng)力松弛系系數(shù)s(t)表表6-2注：1.t表示荷載持持續(xù)時間；2．?dāng)U表示示齡期。式（6一18）中的E、、T、S(t)都都是隨齡期t變變化的變量，，計算溫度應(yīng)力力時，應(yīng)分別計計算出不同齡期期時的Ei(t)、Ti(t)、S(t)i，進(jìn)而計算出相相應(yīng)溫差區(qū)段（（一般取2~3d）內(nèi)產(chǎn)生生的溫度應(yīng)力，，而后累加即即得最大溫度應(yīng)應(yīng)力σxmax（t）），即：對于非長條形、、有一定寬度的的大體積混凝土土結(jié)構(gòu)，應(yīng)按二二維結(jié)構(gòu)計算(一般大體積混混凝土基礎(chǔ)均屬屬于二位平面應(yīng)應(yīng)力)：式中σxmax（t））——最大溫度度應(yīng)力（MPa）;△σi——將從溫升升的峰值至周圍圍氣溫的總降溫溫差劃分為n段段，為第i區(qū)區(qū)段因降溫產(chǎn)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力力（MPa））;Ei(t)——第i區(qū)段段的混凝土彈性性模量（MPa）;△Ti(t)——第i區(qū)段段的結(jié)構(gòu)計算溫溫差（℃）;S(t)i——第i區(qū)段段的齡期時的應(yīng)應(yīng)力松弛系數(shù)（（參見表7－－2）;αα——混混凝土的線膨脹脹系數(shù)（一般取取1.0×10－5）;ν——泊桑比，取取0.15（（單向受力時不不考慮）;ch———雙曲余弦函數(shù)數(shù)。由式（6一21）可以看看出，結(jié)構(gòu)按二二維計算得出的的溫度應(yīng)力值要要大于按一維計計算的結(jié)果。溫溫度應(yīng)力和剪應(yīng)應(yīng)力的分布如圖圖6一4所所示。如溫度應(yīng)力的數(shù)數(shù)值超過當(dāng)時的的混凝土極限抗抗拉強度，就會會在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)中部(由于中中間應(yīng)力最大)出現(xiàn)第一條裂裂縫，將結(jié)構(gòu)一一分為二(圖6—5)。由于于裂縫的出現(xiàn)，，產(chǎn)生應(yīng)力重分分布，每塊結(jié)構(gòu)構(gòu)又產(chǎn)生自己的的應(yīng)力分布，

裂縫1

裂縫2裂縫2（裂縫2出現(xiàn)之之前）裂縫3圖6—5在溫溫度應(yīng)力作用下結(jié)結(jié)構(gòu)裂縫開展過程程剪應(yīng)力會引起圖6－2(b)所所示的端部斜裂縫縫，裂縫由下向上上發(fā)展。由式（6－21）可知，σxmax（t）除與E、T、、α有關(guān)之外，還與結(jié)結(jié)構(gòu)長度L有關(guān)關(guān)，結(jié)構(gòu)長度L增增長，溫度應(yīng)力力亦增大，但是他他們之間呈非線性性關(guān)系，可由計算算結(jié)果證明。在利利用式（6－20）、式（6－21）計算算最大溫度應(yīng)力時時，首先要確定E和T的數(shù)值值，因為它們是隨隨齡期變化的。一定齡期時的混凝凝土彈性模量，可可按下式計算：E(t)=E0(1–e-0.09t)(6-22)式中E(t)―一定齡期時的的混凝土彈性模量量（MPa）;E0―齡期為28d時的混凝土彈彈性模量（MPa）;t―混混凝土的齡期（（d）。

結(jié)構(gòu)構(gòu)計算溫差T，，可按下式計算：：T=Tm+Ty(t)(6-23)式中T――結(jié)構(gòu)計算溫溫差（℃）;Tm―各齡期混凝土土的水泥水化熱降降溫溫差（℃））;Ty(t)―各齡期的混凝凝土的收縮當(dāng)量溫溫差（℃）。為了便于將混凝土土降溫產(chǎn)生的溫度度應(yīng)力與水泥水化化過程中因為拌合合水蒸發(fā)等原因引引起混凝土收縮而而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力力用同一計算公式式進(jìn)行計算，必須須將混凝土各齡期期的收縮量轉(zhuǎn)換為為收縮當(dāng)量溫差。。準(zhǔn)確的計算混凝土土的水泥水化熱降降溫溫差有一定的的困難。而混凝土土的水泥水化熱降降溫溫差相似于混混凝土的水泥水化化熱升溫溫差，因因此，可以計算混混凝土澆筑后因水水泥水化熱的升溫溫值來確定水泥水水化熱降溫溫差Tm?；炷烈蛩嗨療嵋鸬臏厣址植既鐖D6－6所所示。其中T2為混凝土結(jié)構(gòu)表面面因水泥水化熱而而升高的溫度數(shù)值值。Tmax是混凝土內(nèi)部因水水泥水化熱而升高高的最大溫度值。。而T1乃混凝土內(nèi)部因水水泥水化熱而平均均升高的溫度值。。因此Tm＝T2＋1/2（T1－T2）（（6－24）混凝土因水泥水化化熱而引起的溫升升，分“絕熱溫升升”與“非絕熱溫溫升”。所謂“絕熱溫升””即在混凝土周圍圍無任何散熱條件件、無任何熱損失失的情況下，水泥泥水化熱全部轉(zhuǎn)化化為使混凝土溫度度升高的熱量。在在絕熱條件下的混混凝土的絕熱溫升升，可利用美國墾墾務(wù)局提出的公式式進(jìn)行計算：式中E(t)―在齡期t時時混凝土的絕熱溫溫升（℃）;E0―混凝土的最終終絕熱溫升（℃））;mc―每m3混凝土中的水泥用用量（kg/m3）;Q―每kg水水泥的水化熱量量（kJ/kg），見表表6一4;c――混凝土的比熱熱（0.97kJ/kg.K）;ρ―混凝土的密度度（2400kg/）;e―常常數(shù)，2.71828;m―隨隨混凝土澆筑溫度度、水泥品種等而而異的系數(shù)，見表表6－3。但是，大體積混凝凝土結(jié)構(gòu)因水泥水水化熱的溫升屬““非絕熱溫升”，，在其因水化熱升升溫過程中，還存存在散熱條件。所所以，Tm要按“非絕熱溫升升”進(jìn)行計算。由由于結(jié)構(gòu)的散熱邊邊界條件較復(fù)雜，，要準(zhǔn)確的計算““非絕熱溫升”十十分困難，在工程程實用上也無此必必要。建議可用下下述方法求得T1:1．計算法當(dāng)當(dāng)大體積積混凝土的澆筑溫溫度等于外界氣溫溫時，混凝土內(nèi)部部各點因水泥水化化熱升高的溫度和和平均升高的溫度度值T1可按下式計算：式中h――混凝土的厚度度（m）;a――混凝土導(dǎo)溫系系數(shù)（熱擴散系數(shù)數(shù)）(m2/d)。與骨骨料種類和用量有有關(guān)（表6－5））;n―水泥水化化熱散完的天數(shù)；；t――混凝土齡期期（d）;其其他符號同上上。n=1、3、、5…，為一一級數(shù)，由于收斂斂很快，計算時取取前兩項即可。如果混凝土的澆筑筑溫度Ti不等于當(dāng)時的氣溫溫Tq。，則存在初始溫溫差，計算T1時尚需疊加由于初初始溫差引起的平平均溫差：其中Ti－混凝土的澆筑溫溫度(℃)；Tq－當(dāng)時的大氣溫度度(℃)；其他符號同前。v2．圖表法在“非絕熱溫升””情況下，散熱的的快慢與結(jié)構(gòu)厚度度有關(guān)，一般符合合“越薄散熱越快快、越厚散熱越慢慢”的規(guī)律。當(dāng)結(jié)結(jié)構(gòu)厚度超過5m時，大體積混混凝土的實際溫升升T1已接近絕熱溫升Th。根據(jù)水利水電科學(xué)學(xué)研究院的資料，，不同結(jié)構(gòu)厚度，，非絕熱溫升狀態(tài)態(tài)下混凝土水化熱熱的溫升與絕熱溫溫升的比值（T1/Th）見表6－6。。各齡期不同厚度結(jié)結(jié)構(gòu)的水化熱溫升升與絕熱溫升的關(guān)關(guān)系如圖6一7所示。由圖中中曲線可以看出，，結(jié)構(gòu)厚度愈薄，，水化熱溫升階段段則愈短，溫度峰峰值出現(xiàn)較早，很很快即產(chǎn)生降溫。。結(jié)構(gòu)厚度越厚，，則水化熱溫升階階段越長，溫度峰峰值出現(xiàn)較晚，且且持續(xù)時間較長。。實際上，混凝土土的水化熱溫還與與外界氣溫有關(guān)外外界氣溫愈高，水水化熱溫升階段愈愈短，溫度峰值出出現(xiàn)時間愈早，且且持續(xù)時間愈長。。這是由于氣溫影影響水泥水化速度度，且氣溫高時不不易散熱之故。求得ξ后，，即可由ξξ和求得T1?；炷两Y(jié)構(gòu)構(gòu)表面的水水化熱溫升升，與溫溫度場的變變化有關(guān)，，即它受外外界氣溫、、養(yǎng)護(hù)方法法、結(jié)構(gòu)厚厚度等的影影響?；炷羶?nèi)部部的溫度場場分布，可可用下式表表示：(6-29)式中Tx(t)―齡期t時計算算厚度x處處的混凝凝土溫度（（℃）;Tq―齡期t時，大大氣溫度（（℃）;H―混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的計算厚厚度（m））;H=h＋2h‘h‘―混凝土土結(jié)構(gòu)的虛虛厚度（m）;h―混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的實際厚厚度（m））;△T(t)―齡期t時時，混凝凝土中心溫溫度與外界界氣溫之差差（℃）。。式（6-29）中的的混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)虛厚度度，是傳熱熱學(xué)上的一一個概念，，即從結(jié)構(gòu)構(gòu)真實邊界界向外延伸伸一個虛厚厚度h‘‘，得到到一個虛邊邊界，在此此虛邊界上上，結(jié)構(gòu)表表面溫度等等于外界介介質(zhì)的溫度度。而此虛虛厚度與混混凝土的導(dǎo)導(dǎo)熱、表面面保溫情況況等有關(guān)：：式中λ―混凝土土導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)(可取2.33W／m．K)；β―混凝土表表面模板及及保溫層等等的傳熱系系數(shù)(W／／m2．K)；K―折減減系數(shù)(根根據(jù)試驗資資料可取0.666)。式(6—30)中的的，按下式式計算：式中δi―各種保溫溫材料(包包括模板)的厚度(m)；λi―各種保溫溫材料的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)(W／m··K)，見見表6—7；βq―空氣層的的傳熱系數(shù)數(shù)(23W／m2.K)。。在式(6——29)中中，當(dāng)x＝＝h’時，，即可求得得混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的表面面溫度T1：由式(6——27)或或表6—6求得，由由式(6——32)求求得了后，，代人式(6—24)即可求求得各齡期期混凝土的的水化熱降降溫溫差Tm值。在上述計算算中，為求求得混凝土土的水泥水水化熱溫升升值，需進(jìn)進(jìn)行較繁瑣瑣的計算。。在這方面面，經(jīng)過現(xiàn)現(xiàn)場實際測測溫及統(tǒng)計計整理，王王鐵夢在其其《建筑物物的裂縫控控制》一書書中提供了了表6—8所示的水水化熱溫升升值Tm。如不符合上上述適用條條件時，則則溫升值Tm需乘乘以表6-9中各各修正系數(shù)數(shù)。混凝土各齡齡期的收縮縮當(dāng)量溫差差，按下式式計算:式中——混凝土土各齡期的的收縮值；；—混凝土的的線膨脹系系數(shù)。而式中εy0―標(biāo)準(zhǔn)狀狀態(tài)下混凝凝土的極限限收縮值，，一般為3.24×10－4；所謂標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)狀態(tài)，系系指用325號普普通水泥；；標(biāo)準(zhǔn)磨細(xì)細(xì)度；骨料料為花崗巖巖碎石；mw/mc＝0.40；水泥漿漿含量為20%；；混凝土土用振動搗搗實；自然然硬化；試試件截面為為20cm×20cm（（截面水水力半徑的的倒數(shù)：r＝0.2）；；測定收縮縮前濕養(yǎng)護(hù)護(hù)7d；；空氣相對對濕度為50%;b―經(jīng)驗系系數(shù)，取0.01;t―混混凝土齡期期（d））;M1―水泥品種種修正系數(shù)數(shù)；M2―水泥細(xì)度度修正系數(shù)數(shù)；M3―骨料品種種修正系數(shù)數(shù)；M4―水灰比修修正系數(shù)；；

M5―水泥漿量量修正系數(shù)數(shù)；M6―養(yǎng)護(hù)條件件修正系數(shù)數(shù)；M7―環(huán)境相對對濕度修正正系數(shù)；M8―構(gòu)件尺寸寸修正系數(shù)數(shù)；M9―混凝土搗搗實方法修修正系數(shù)；；M10―考慮配筋筋率的修正正系數(shù)。各修正系數(shù)數(shù)的具體數(shù)數(shù)值見表6－10:這樣，將Tm和Ty(t)的結(jié)果代人人式（6－－23）），即可可求得結(jié)構(gòu)構(gòu)計算溫差差T值。。三．最大整整澆長度（（伸縮縫間間距）計算算根據(jù)上述計計算，存在在外約束的的大體積混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)，其變形形與溫度應(yīng)應(yīng)力直接有有關(guān)。當(dāng)溫溫度應(yīng)力接接近混凝土土的極限抗抗拉強度ft時，混凝土土的拉伸變變形ε亦將接近其其極限拉伸伸變形εp。式中arch―反反雙曲余余弦函數(shù)；；其他符號同同前。由于T為為正值（升升溫）時，，εp為為負(fù)值（壓壓應(yīng)變）;T為為負(fù)值（降降溫）時，，εp為為正值（拉拉應(yīng)變），，所以εp與T恒恒為異號。。用絕對值值表示上式式，則：由式（6－－35））可以看出出，計算溫溫差T與與混凝土極極根拉伸εεp之間的的關(guān)系很重重要，一般般情況下大大于，分?jǐn)?shù)數(shù)是正值，，它們的差差值越大，，整個分?jǐn)?shù)數(shù)則越小，，即最大整整澆長度越越短；反之之，它們的的差值越小小，整個分分?jǐn)?shù)越大，，則最大整整澆長度越越長。如果果值趨近于于值，則分分?jǐn)?shù)趨向于于無限大，，arcch（（趨向無限限大），這這就表示最最大整澆長長度可趨向向無限大，，說明在任任何情況下下都可以整整澆。因此此，降低結(jié)結(jié)構(gòu)計算溫溫差和提高高混凝土的的極限拉伸伸變形，對對延長最大大整澆長度度是十分重重要的。式（6－35）是是按混凝土土的極限拉拉伸推導(dǎo)出出來的，即即按水平拉拉應(yīng)力＝R1＝E。。。導(dǎo)出出的最大整整澆長度。。這種狀態(tài)態(tài)可以看作作是當(dāng)最大大溫度應(yīng)力力接近混凝凝土抗拉強強度、而混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)尚未開裂裂時的最大大整澆長度度。一旦混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)在最大應(yīng)應(yīng)力處（結(jié)結(jié)構(gòu)中部））開裂，則則形成兩塊塊，此時的的最大溫度度應(yīng)力則遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于混凝凝土的抗拉拉強度。這這種情況下下的整澆長長度就比式式（6-35））求出的的小了一半半，這時的的整澆長度度稱為最小小整澆長度度，其值為為：計算中應(yīng)當(dāng)當(dāng)采用兩者者的平均值值，即以平平均的整澆澆長度［Lcp］］做為控制制整澆長度度的依據(jù)，，如結(jié)構(gòu)的的實際長度度超過［Lcp］］，則表示示需要留伸伸縮縫，伸伸縮縫的間間距即〔Lcp〕〕，否否則就可整整體澆筑。。平均的整整澆長度〔〔Lcp〕按按下式計算算：式中a―混混凝土的線線膨脹系數(shù)數(shù)；T―結(jié)結(jié)構(gòu)計算溫溫差；εp―混凝土土的極限拉拉伸值；E―混混凝土的的彈性模量量；H――混凝凝土結(jié)構(gòu)的的厚度；Cx―阻阻力系數(shù)數(shù)。式中的E和和T可可按式（6－22）、（（6－23）計計算?；炷恋臉O極限拉伸值值εp，由瞬時極極限拉伸值值和徐變變變形兩部分分組成：εp=εpa+εn(6-38)式中εp―混混凝土的極極限拉伸值值；εpa―混凝土土的瞬時極極限拉伸值值；εn―混凝土土的徐變變變形εpa值的離散性性很大，影影響因素很很多，特別別是與施工工質(zhì)量的關(guān)關(guān)系很大。。εn值與溫差、、收縮變形形速度有關(guān)關(guān)，一般情情況下，εn的值約與εpa的值相等，，所以計算算時可取為為兩倍的εpa，為安全起起見，則取取εn＝1.5εpa?；炷恋乃菜矔r極限拉拉伸值εpa外。，與混混凝土的齡齡期有關(guān)，，還與配筋筋情況有關(guān)關(guān)，適當(dāng)配配置鋼筋能能提高混凝凝土的瞬時時極限拉伸伸值。實踐踐證明，合合理地配置置鋼筋，無無論對于溫溫度應(yīng)力或或收縮應(yīng)力力作用下的的結(jié)構(gòu)，都都能有效地地提高其抗抗裂能力。。考考慮齡齡期和配筋筋的影響后后，混凝土土的瞬時極極限拉伸值值可按下式式計算：(6一39)式中ft―混凝凝土的抗拉強度度設(shè)計值（MPa）;μ―配筋率（%）;d――鋼筋直徑徑（cm）;t―混混凝土的齡期（（d）。四、其他各種情情況的溫度應(yīng)力力和整澆長度的的計算如果施工的混凝凝土結(jié)構(gòu)不滿足足H/L≤0.2的條件件，或施工其他他斷面的結(jié)構(gòu)，，這時怎樣來計計算其溫度應(yīng)力力和整澆長度？？（一）H/L>0.2的結(jié)結(jié)構(gòu)上述公式（6－－18）、（（6－20））、（6－37）等計算公公式，只適用于于H/L≤0.2條條件下混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力力和整澆長度的的計算。因為在在這種情況下我我們采用了均勻勻溫差和均勻收收縮的假定，這這樣，在工程計計算中的誤差是是可以忽略不計計的。但對于一一些厚板、墻體體等，其高長比比(H/L)遠(yuǎn)大于于0.2，，這時其內(nèi)部部的應(yīng)力很不均均勻，不再符合合均勻受力的假假定。結(jié)構(gòu)的最大約束束應(yīng)力在約束邊邊，離開約束邊邊向上即迅速衰衰減。約束作用用的影響范圍只只限于約束邊附附近。類似于彈彈性理論中的““邊緣干擾問題題”（圖6－8）。根據(jù)研研究知道，半無無限長墻體的邊邊緣干擾范圍約約為（0.38一0.46)L。。為簡化計算，，我們將影響范范圍（即溫度應(yīng)應(yīng)力衰減至零處處的高度）定于于0.40L。溫度應(yīng)應(yīng)力沿墻高的衰衰減，符合指數(shù)數(shù)函數(shù)：式中L―結(jié)構(gòu)底底邊的長度；σmax―最大溫度應(yīng)應(yīng)力；m―系數(shù)，，按表6－11采用。為能將式（6－－18）、（（6－20））、（6－37）等計算公公式用于H/L>0.2的的墻體，可進(jìn)行行簡化處理，就就是把不同高長長比并承受不均均勻應(yīng)力的彈性性約束墻體，按按等效作用原理理，用一承受均均勻應(yīng)力的“計計算墻體”來代代替。“計算墻墻體”的均勻應(yīng)應(yīng)力值就取不均均勻應(yīng)力的最大大值（約束邊處的應(yīng)力值））。這樣，“計計算墻體”的高高度必然低于不不均勻受力的實實際墻體。按內(nèi)內(nèi)力相等的原理，可以算算出“計算墻體體”的計算高度度H（圖6一一9）:這樣，上述的一一切計算公式，，只要用萬代替替H，就皆可可用于H/L>0.2的混混凝土厚板和墻墻體。按式（6－41）求得得之不同高長長比墻體的計計算高度，大大致在0.15L－0.20L之之間。為簡化化計算，對于于一切H/L>0.2的墻體和和厚板，可以以一律采用計計算高度H=0.2L。（二）其他斷斷面的結(jié)構(gòu)對于其他斷面面的結(jié)構(gòu)，通通過理論計算算可以證明，，只要將β值變化后，則則上述各計算算公式皆可用用來計算其溫溫度應(yīng)力和最最大整澆長度度。1.箱形斷斷面結(jié)構(gòu)（圖圖6－10））這種結(jié)構(gòu)與長長條板相似，，只需代人新新的β值，上式各公公式皆可應(yīng)用用。式中符號見圖圖。2．箱形斷斷面結(jié)構(gòu)的基基礎(chǔ)底板已澆澆筑，后期澆澆筑的側(cè)墻和和頂板（圖6-11））此時側(cè)墻墻和頂板同時時收縮，受到到基礎(chǔ)底板的的約束。這時時應(yīng)將混凝土土基礎(chǔ)底板看看作加強地基基，Cx值應(yīng)予以提高高。計算公式式仍與長條板板一樣，只是是β值為：3.箱形斷面面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)礎(chǔ)和側(cè)墻已澆澆筑，后期澆澆筑的頂板（（圖6-12）此時，側(cè)墻即即作為頂板的的“地基”，，同樣應(yīng)用長長條板計算公公式，只是值值?。菏街衎’―頂板板有效寬度，，有兩個側(cè)墻墻時取b’＝＝1/2b；；有三個側(cè)墻墻時，b’＝＝1/4b；其他符號見圖圖。五、計算實例例【例1】一基基礎(chǔ)底板，長長90.8m，寬31.3m，，厚2.5m，混凝土土總量約700Om3。。地基土為為軟粘土，基基礎(chǔ)底板下打打有鋼管樁。?；A(chǔ)底板混混凝土用425號礦渣渣水泥，水泥泥用量為275kg/m3。預(yù)計基礎(chǔ)混混凝土澆筑后后30d左左右，基礎(chǔ)混混凝土的溫度度就可降至周周圍大氣的溫溫度。要求驗驗算基礎(chǔ)混凝凝土整體澆筑筑后，是否會會產(chǎn)生溫度裂裂縫？【解】該基基礎(chǔ)L＝90.8m,H＝2.5m,H/L＝＝2.5/90.8＝0.028<0.20，，符合計算算假定。該計算實例就就是要求利用用式(6—20)，驗算算由溫差和混混凝土收縮所所產(chǎn)生的溫度度應(yīng)力是否超超過當(dāng)時的基基礎(chǔ)混凝土的的極限抗拉強強度。式(6—20)如如下所示：其中現(xiàn)以下述順序序求解上式中中的各種計算算數(shù)據(jù)：阻力系數(shù)Cx該實例基礎(chǔ)下下面打有鋼管管樁，這使阻阻力系數(shù)Cx增大，所所以：Cx＝Cx1+Cx‘

式中中Cx1――地基土土的阻力系數(shù)數(shù)；Cx'―鋼管管樁增加的阻阻力系數(shù)。Q―鋼管管樁產(chǎn)生Icm側(cè)移所所需的水平推推力（N））;F―每根根鋼管樁所承承擔(dān)的基礎(chǔ)底底面積（m2）。因此Cx=Cxl+Cx‘=10+2.07=12.07N/cm3(2)基基礎(chǔ)厚度H=25Ocm(3)各各齡期的混凝凝土彈性模量量由式（6-22）知：：E（t））=E0（1-e–0.09t）由于3d后后開始降溫，，所以從第3d開始計計算：（4）混混凝土的線膨膨脹系數(shù)α＝＝1×10－5（℃）(5)結(jié)結(jié)構(gòu)長度L=9080cm(6)結(jié)構(gòu)計算算溫度由由式（6一一23）知知：T＝Tm+Ty(t)

1)混凝土各各階段的降溫溫溫差Tm根根據(jù)表表6－8，，混凝土澆筑筑后3d時時最高非絕熱熱水泥水化熱熱溫升為25℃（夏夏季施施工）。根據(jù)據(jù)式（6一一25），，水泥水化化熱引起的混混凝土絕熱溫溫升最高絕熱溫升升應(yīng)為：式中mc—每立方米混混凝土的水泥泥用量，此處處為275kg/m3Q0—單位水泥28d的累計計水化熱,此此處用425號礦渣水泥泥,由表6-4查得Q0＝33400J／kg；；C—混凝土比比熱，為993．7J／／kg·K；；ρ—混凝土密密度，為2400kg／／m3。2)混凝土土的收縮當(dāng)量量溫差了Ty(t)根據(jù)式(6——33)：此外M1、M2……M10各種修正系數(shù)數(shù)經(jīng)計算總值值取為1.50，所以：：(7)應(yīng)應(yīng)力松弛系系數(shù)S(t)按表6－1采用用。

(8)計算算溫度應(yīng)力：：而該混凝土30d齡期期時的抗拉強強度ft＝1.3MPaσmax<ft所以，該基礎(chǔ)礎(chǔ)底板不會由由于降溫溫差差和混凝土收收縮而形成溫溫度裂縫。該基礎(chǔ)底板澆澆筑三天后,內(nèi)部混凝土土的實際最高高溫升了:T3＝25.1℃℃,混凝土入入模溫度為28℃，因此此，基礎(chǔ)底板板內(nèi)部混凝土土的最高溫度度為25.1+28＝53.1℃。。根據(jù)氣候預(yù)預(yù)報三天后的的自然平均溫溫度約25℃℃，而混凝土土表面的溫度度可在30℃℃以上。因此此，混凝土內(nèi)內(nèi)外最大溫差差為53.1—30＝23.1℃以以下，這表明明混凝土整體體澆筑后不會會產(chǎn)生表面裂裂縫。該基礎(chǔ)底板在在施工時為防防止開裂，還還采取了一系系列措施：如如為減少水泥泥水化熱而采采用水化熱較較低的礦渣水水泥，并摻加加減水劑木質(zhì)質(zhì)素磺酸鈣以以減少水泥用用量；為提高高混凝土的抗抗拉強度而采采用級配良好好的骨料，并并限制砂、石石中的含泥量量；為提高混混凝土的極限限拉伸，在施施工時精心施施工，保證搗搗實的質(zhì)量；；為防止表面面散熱過快，，造成過大的的內(nèi)外溫差，，在基礎(chǔ)表面面和側(cè)面皆以以兩層草袋覆覆蓋；為防備備氣溫驟降，，造成內(nèi)外溫溫差過大，在在基礎(chǔ)上表面面準(zhǔn)備有碘鎢鎢燈，以用來來加熱；拆模模后迅速回填填土等。為防防止過大的內(nèi)內(nèi)外溫差，有有的厚大基礎(chǔ)礎(chǔ)底板還在表表面采用積水水養(yǎng)護(hù)的方法法，即在混凝凝土表面上用用磚砌成淺水水池，然后放放人30cm深的水，起起保溫和養(yǎng)護(hù)護(hù)雙重作用。。高50層的的深圳國際貿(mào)貿(mào)易中心大廈廈施工時即采采用了此法。?！纠?】一一基礎(chǔ)底板板長30m，，寬20m，，厚lm，橫橫向配置受力力鋼筋，配筋筋率0．5％％，縱向配置置構(gòu)造鋼筋，，配筋為Ф14，間距150mm，，配筋率為0.205％％。底板的地地基為堅硬的的砂質(zhì)粘土，，底板混凝土土強度等級為為C25，混混凝土入模溫溫度為20℃℃。經(jīng)計算得得知，混凝土土澆筑一晝夜夜后，上、下下表面溫升10℃，內(nèi)部部平均溫升30℃，約15d左右可可降至周圍的的平均氣溫20℃。試問問該底板是否否可不留施工工縫進(jìn)行整體體澆筑?【解】該該實例就是要要求利用式(6—37)計算最大整整澆長度，如如計算結(jié)果超超過該底板長長度，則不需需留施工縫，，可以整體澆澆筑；否則就就需要留伸縮縮縫。式(6—37)如如下所示：現(xiàn)以下述順序序求解上式中中的各種計算算數(shù)據(jù)：(1)基基礎(chǔ)底板厚厚度H=100cm;

(2)由由于地基為堅堅硬砂質(zhì)粘土土，阻力系數(shù)數(shù)Cx＝60N/cm3;(3)混混凝土線膨膨脹系數(shù)＝1×10－5。(4)混混凝土彈性性模量由于其他條件件皆符合標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)狀態(tài)，修正正系數(shù)為1.0，只有養(yǎng)養(yǎng)護(hù)時間為15d，M6=0.93,養(yǎng)(6)混混凝土的極限限拉伸εp(7)最最大整澆長度度〔Lcp〕所以，該基礎(chǔ)礎(chǔ)底板不需留留伸縮縫，可可以一次連續(xù)續(xù)整體澆筑。。第三節(jié)防防止混凝土溫溫度裂縫的技技術(shù)措施對于大體積混混凝土結(jié)構(gòu)，，為防止其產(chǎn)產(chǎn)生溫度裂縫縫，除需按照照上述方法進(jìn)進(jìn)行認(rèn)真的計計算，做到事事先心中有數(shù)數(shù)之外，在施施工之前和施施工過程中采采取有效的技技術(shù)措施，亦亦有重大意義義。根據(jù)我國大體體積混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)施工經(jīng)驗驗，為防止產(chǎn)產(chǎn)生溫度裂縫縫，應(yīng)著重在在控制混凝土土溫升、延緩緩混凝土降溫溫速率、減少少混凝土收縮縮、提高混凝凝土極限拉伸伸值、改善約約束和完善構(gòu)構(gòu)造設(shè)計等方方面采取措施施。另外，在在大體積混凝凝土結(jié)構(gòu)施工工過程中的溫溫度監(jiān)測亦十十分重要，它它可使有關(guān)人人員及時了解解混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)部溫度變變化情況，必必要時可臨時時采取事先考考慮的有效措措施，以防止止混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)產(chǎn)生溫度裂裂縫。一.控制混凝凝土溫升大體積混凝土土結(jié)構(gòu)在降溫溫階段，由于于降溫和水分分蒸發(fā)等原因因產(chǎn)生收縮，，再加上存在在外約束不能能自由變形而而產(chǎn)生溫度應(yīng)應(yīng)力的。因此此，控制水泥泥水化熱引起起的溫升，即即減小了降溫溫溫差，這對對降低溫度應(yīng)應(yīng)力、防止產(chǎn)產(chǎn)生溫度裂縫縫能起釜底抽抽薪的作用。。為控制大體積積混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)因水泥水化化熱而產(chǎn)生的的溫升，可以以采取下列措措施：(一)用用中低低熱的水泥品品種混凝土升溫的的熱源是水泥泥水化熱，選選用中低熱的的水泥品種，，可減少水化化熱，使混凝凝土減少升溫溫。為此，施施工大體積混混凝土結(jié)構(gòu)多多用325號號、425號礦渣硅硅酸鹽水泥。。如425號號礦渣硅酸酸鹽水泥其3d的水化化熱為18OkJ/kg，而而425號號普通硅酸鹽鹽水泥則為25OkJ/kg，，水化熱量量減少28％％。（二）利用混混凝土的后期期強度試驗數(shù)據(jù)證明明，每立方米米的混凝土水水泥用量，每每增減IOkg，水泥泥水化熱將使使混凝土的溫溫度相應(yīng)升降降1℃。。因此，為控控制混凝土溫溫升，降低溫溫度應(yīng)力，減減少產(chǎn)生溫度度裂縫的可能能性，可根據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)實際承承受荷載情況況，對結(jié)構(gòu)的的剛度和強度度進(jìn)行復(fù)算并并取得設(shè)計和和質(zhì)量檢查部部門的認(rèn)可后后，可采用f45、f60或f90替代f28作為混凝土設(shè)計強強度，這樣可使每每立方米混凝土的的水泥用量減少40～70kg/左右，，混凝土的水化熱熱溫升相應(yīng)減少4～7℃。。由于高層建筑與大大型工業(yè)設(shè)施等施施工工期很長，其其基礎(chǔ)等大體積混混凝土結(jié)構(gòu)承受的的設(shè)計荷載，要在在較長時間之后才才施加其上，所以以只要能保證混凝凝土的強度在28d之后繼續(xù)增增長，且在預(yù)計的的時間（45、、60或90d）能達(dá)到或超超過設(shè)計強度即可可。上海寶山鋼鐵總廠廠一期工程中的兒兒個大型混凝土基基礎(chǔ)，為解決水泥泥水化熱問題，曾曾采用過以60d齡期為標(biāo)準(zhǔn)強強度的混凝土配合合比，事后為探索索混凝土強度增長長規(guī)律，曾收集過過874個f60的數(shù)據(jù)。結(jié)果證明明28d之后混混凝土強度都有不不同程度的增長，，C20～C40的混凝土，其其f60比f28平均增長12％％～26.2％。證明同時時摻加粉煤灰和木木質(zhì)素磺酸鈣者最最佳，單獨摻加粉粉煤灰或木質(zhì)素磺磺酸鈣者次之，什什么也未摻加者居居后。上海在多數(shù)高層建建筑（如亞洲賓館館、新錦江賓館、、虹橋賓館等）的的大體積混凝土基基礎(chǔ)施工中，分別別采用f45、f60替代f28作為混凝土設(shè)計強強度。除寶山鋼鐵鐵總廠外，其他一一些大型工業(yè)設(shè)施施（如浦東煤氣廠廠筒倉基礎(chǔ)、耀華華玻璃廠浮法熔窯窯基礎(chǔ)等）亦采用用了f60。利用混凝土后期強強度，要專門進(jìn)行行混凝土配合比設(shè)設(shè)計，并通過試驗驗證明28d之之后混凝L土強強度能繼續(xù)增長。。（三）摻加減水劑劑木質(zhì)素磺酸鈣木質(zhì)素磺酸鈣屬陰陰離子表面活性劑劑，對水泥顆粒有有明顯的分散效應(yīng)應(yīng)，并能使水的表表面張力降低而引引起加氣作用。因因此，在混凝土中中摻人水泥重量0.25％的木木鈣減水劑（即木木質(zhì)素磺酸鈣），，它不僅能使混凝凝土和易性有明顯顯的改善，同時又又減少了10％％左右的拌合水，，節(jié)約10％左左右的水泥，從而而降低了水化熱。。從表6－12可可看出，混凝土土中摻人木鈣減水水劑后，7d的的水化熱略有增大大，但可減少水泥泥用量10％左左右，因此水化熱熱還是降低的。同同時可明顯延遲水水化熱釋放的速度度，放熱峰也較不不摻者推遲，這樣樣不但可減小溫度度應(yīng)力，且可使初初凝和終凝的時間間相應(yīng)延緩5一一8h，可大大大減少了在大體積積混凝土施工過程程中出現(xiàn)溫度裂縫縫的可能性。（四）摻加粉煤灰灰外摻料試驗資料表明，在在混凝土內(nèi)摻人一一定數(shù)量的粉煤灰灰，由于粉煤灰灰具有一定活性，，不但可代替部分分水泥，而且粉煤煤灰顆粒呈球形，，具有“滾珠效應(yīng)應(yīng)”而起潤滑作用用，能改善混凝土土的粘塑性，并可可增加泵送混凝土土（大體積混凝土土多用泵送施工））要求的0.315mm以以下細(xì)粒的含量，，改善混凝土可泵泵性，降低混凝土土的水化熱。另外根據(jù)大體積混混凝土的強度特性性，初期處于高溫溫條件下，強度增增長較快、較高，，但后期強度就增增長緩慢，這是由由于高溫條件下水水化作用迅速，隨隨著混凝土的齡期期增長，水化作用用慢慢停止的緣故故。摻加粉煤灰后后可改善混凝土的的后期強度，但其其早期抗拉強度及及早期極限拉伸值值均有少量降低。。因此對早期抗裂裂要求較高的工程程，粉煤灰摻人量量應(yīng)少一些，否則則表面易出現(xiàn)細(xì)微微裂縫。摻加原狀粉煤灰和和磨細(xì)粉煤灰對水水泥水化熱的影響響，見表6－13、表6－14。（五）粗細(xì)骨料選選擇為了達(dá)到預(yù)定的要要求，同時又要發(fā)發(fā)揮水泥最有效的的作用，粗骨料有有一個最佳的最大大粒徑。對于土建建工程的大體積鋼鋼筋混凝土，粗骨骨料的規(guī)格往往與與結(jié)構(gòu)物的配筋間間距、模板形狀以以及混凝土澆筑工工藝等因素有關(guān)。。宜優(yōu)先采用以自然然連續(xù)級配的粗骨骨料配制混凝土。。因為用連續(xù)級配粗骨料配制的的混凝土具有較好好的和易性、較少少的用水量和水泥泥用量以及較高的的抗壓強度。在石石子規(guī)格上可根據(jù)據(jù)施工條件，盡量量選用粒徑較大、、級配良好的石子子。因為增大骨料料粒徑，可減少用用水量，而使混凝凝土的收縮和泌水水隨之減少。同時時亦可減少水泥用用量，從而使水泥泥的水化熱減小，，最終降低了混凝凝土的溫升。當(dāng)然然骨料粒徑增大后后，容易引起混凝凝土的離析，因此此必須優(yōu)化級配設(shè)設(shè)計，施工時加強強攪拌、澆筑和振振搗等工作。根據(jù)據(jù)有關(guān)試驗結(jié)果表表明，采用5～40mm石子比比采用5～25mm石子每立方方米混凝土可減少少用水量15kg左右，在相同同水灰比的情況下下，水泥用量可減減少20kg左左右。粗骨料顆粒的形狀狀對混凝土的和易易性和用水量也有有較大的影響。因因此，粗骨料中的的針、片狀顆粒按按重量計應(yīng)不大于于15％。細(xì)細(xì)骨料以以采用中、粗砂為為宜。根據(jù)有關(guān)試試驗資料表明，當(dāng)當(dāng)采用細(xì)度模數(shù)為為2.79、平平均粒徑為0.38的中、粗砂砂，它比采用細(xì)度度模數(shù)為2.12、平均粒徑為為0.336的的細(xì)砂，每立方方米混凝土可減少少用水量20～25kg，水泥泥用量可相應(yīng)減少少28～35kg。這樣就降低低了混凝土的溫升升和減小了混凝土土的收縮。泵送混凝土的輸送送管道除直管外，，還有錐形管、彎彎管和軟管等。當(dāng)當(dāng)混凝土通過錐形形管和彎管時，混混凝土顆粒間的相相對位置就會發(fā)生生變化，此時如混混凝土的砂漿量不不足，便會產(chǎn)生堵堵管現(xiàn)象。所以在在級配設(shè)計時適當(dāng)當(dāng)提高一些砂率是是完全必要的，但但是砂率過大，將將對混凝土的強度度產(chǎn)生不利影響。。因此在滿足可泵泵性的前提下，應(yīng)應(yīng)盡可能使砂率降降低。另外，砂、石的含含泥量必須嚴(yán)格控控制。根據(jù)國內(nèi)經(jīng)經(jīng)驗，砂、石的含含泥量超過規(guī)定，，不僅會增加混凝凝土的收縮，同時時也會引起混凝土土抗拉強度的降低低，對混凝土的抗抗裂是十分不利的的。因此在大體積積混凝土施工中，，建議將石子的含含泥量控制在小于于1%，砂的的含泥量控制在小小于2％。六）控制混凝土的的出機溫度和澆筑筑溫度為了降低大體積混混凝土總溫升和減減少結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫溫差，控制出機溫溫度和澆筑溫度同同樣很重要。根據(jù)攪拌前混凝土土原材料總的熱量量與攪拌后混凝土土總熱量相等的原原理，可得出混凝凝土的出機溫度T0如下：計算時一般?。篶s=cg＝cc＝800J/kg℃cw=400OJ/kg℃由式（6-42））可以看出，混混凝土的原材料中中石子的比熱較小小，但其在每立方方米混凝土中所占占的重量較大；水水的比熱最大，但但它的重量在每立立方米混凝土中只只占一小部分。因因此對混凝土出機機溫度影響最大的的是石子及水的溫溫度，砂的溫度次次之，水泥的溫度度影響很小。為了了進(jìn)一步降低混凝凝土的出機溫度，，其最有效的辦法法就是降低石子的的溫度。在氣溫較較高時，為防止太太陽的直接照射，，可在砂、石堆場場搭設(shè)簡易遮陽裝裝置，必要時須向向骨料噴射水霧或或使用前用冷水沖沖洗骨料?；炷翉臄嚢铏C出出料后，經(jīng)攪拌運運輸車運輸、卸料料、泵送、澆筑、、振搗、平倉等工工序后的混凝土溫溫度稱為澆筑溫度度。關(guān)于澆筑溫度的控控制，我國有些規(guī)規(guī)范提出不得超過過25℃，否否則必須采取特殊殊的技術(shù)措施的規(guī)規(guī)定。美國ACI施工手冊中規(guī)規(guī)定不得超過32℃；日本土土木學(xué)會施工規(guī)程程中規(guī)定不得超過過30℃；日日本建筑學(xué)會鋼筋筋混凝土施工規(guī)程程中規(guī)定不得超過過35℃。在在土建工程的大體體積鋼筋混凝土施施工中，澆筑溫度度對結(jié)構(gòu)物的內(nèi)外外溫差影響不大，，因此對主要受早早期溫度應(yīng)力影響響的結(jié)構(gòu)物，沒有有必要對澆筑溫度度控制過嚴(yán)。如寶寶山鋼鐵總廠施工工的7個大體積積鋼筋混凝土基礎(chǔ)礎(chǔ)，其中有4個個基礎(chǔ)混凝土的澆澆筑溫度為32~35℃，均均未采取特殊的技技術(shù)措施，并未出出現(xiàn)影響混凝土質(zhì)質(zhì)量的問題。但是是考慮到溫度過高高會引起較大的干干縮以及給混凝土土的澆筑帶來不利利影響，適當(dāng)限制制澆筑溫度是合理理的。建議最高澆澆筑溫度控制在4?！嬉韵聻闉橐耍@就要求我我們在常規(guī)施工情情況下合理選擇澆澆筑時間，完善澆澆筑工藝以及加強強養(yǎng)護(hù)工作。二.延緩混凝土降溫速速率大體積混凝土澆筑筑后，為了減少升升溫階段內(nèi)外溫差差，防止產(chǎn)生表面面裂縫；給予適當(dāng)當(dāng)?shù)某睗耩B(yǎng)護(hù)條件件，防止混凝土表表面脫水產(chǎn)生干縮縮裂縫；使水泥順順利進(jìn)行水化，提提高混凝土的極限限拉伸值；以及使使混凝土的水化熱熱降溫速率延緩，，減小結(jié)構(gòu)計算溫溫差，防止產(chǎn)生過過大的溫度應(yīng)力和和產(chǎn)生溫度裂縫，，對混凝土進(jìn)行魚魚塑醚越途望是重重要的。大體積混凝土表面面保溫牛保濕材料料的厚度，可根據(jù)據(jù)熱交換原理按下下式計算:式中δ―保溫材料的厚厚度（m）;h―結(jié)構(gòu)厚度度（m）;λ―保溫材料的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)（見表7－7）;λc―混凝凝土的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)（可取取為2.3W/m··K）;T2―混凝凝土表面面的溫度度（℃））;Tmax―混凝凝土中的的最高溫溫度（℃℃）;Tg――混凝凝土達(dá)到到最高溫溫度（澆澆筑后3～5d））時的大大氣平均均溫度（（℃））;K―傳傳熱系系數(shù)的修修正值（（見表6－16））。式（6－－43）中中的0.5h，，是指指混凝土土中心最最高溫度度向邊界界散熱的的距離，，取為結(jié)結(jié)構(gòu)物厚厚度的1/2。。大體積混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行行蓄水養(yǎng)養(yǎng)護(hù)是一一種較好好的方法法，我國國一些工工程曾采采用?；炷两K終凝后，，在其表表面蓄存存一定深深度的水水。由于于水的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)為0.58W/m··K，，有一定定的隔熱熱保溫效效果，這這樣可延延緩混凝凝土內(nèi)部部水化熱熱的降溫溫速率，，縮小混混凝土中中土表面面的溫差差值，從從而可控控制混凝凝土的裂裂縫開展展。根據(jù)熱交交換原理理，每一一立方米米混凝土土在規(guī)定定時間內(nèi)內(nèi)，內(nèi)部部中心溫溫度降低低到表面面溫度時時放出的的熱量，，等于混混凝土在在此養(yǎng)護(hù)護(hù)期間散散失到大大氣中的的熱量。。此時混混凝土表表面所需需的熱阻阻系數(shù)，，可按下下式計算算：式中R—混凝凝土表面面的熱阻阻系數(shù)(K／W)；X—混凝凝土維持持到指定定溫度的的延續(xù)時時間(h)；M—混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)物的表表面系數(shù)數(shù)(1／／m)；；M＝F/VF—結(jié)構(gòu)構(gòu)物與大大氣接觸觸的表面面面積(m2)．V—結(jié)構(gòu)構(gòu)物的體體積()；Tmax—混凝土土中心最最高溫度度(℃)；T2—混凝土土表面的的溫度(℃)；；K—傳熱熱系數(shù)的的修正值值，蓄水水養(yǎng)護(hù)時時取1.3；700——混凝土土的熱容容量，即即比熱與與表觀密密度的乘乘積(kJ／m3.K)；Ti—混凝土土澆筑、、振搗完完畢開始始養(yǎng)護(hù)時時的溫度度(℃)；mc—每立方方米混凝凝中的水水泥用量量(kg)；Q—混凝凝土在指指定齡期期內(nèi)水泥泥的水化化熱(kJ／kg)。。熱阻系數(shù)數(shù)與保溫溫材料的的厚度和和導(dǎo)熱系系數(shù)有關(guān)關(guān)，當(dāng)采采用水作作為保溫溫養(yǎng)護(hù)材材料時，，可按下下式計算算混凝土土表面的的蓄水深深度：hs＝R··λw式中hs—混凝土土表面的的蓄水深深度(m)；R—熱阻阻系數(shù)，，由式(7—44)求求得；λw—水的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)，取0.58W／m·K。。此外，在在大體積積混凝土土結(jié)構(gòu)拆拆模后，，宜盡快快回填土土，用土土體保溫溫避免氣氣溫驟變變時產(chǎn)生生有害影影響，亦亦可延緩緩降溫速速度，避避免產(chǎn)生生裂縫。。我國有有的大體體積混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)工程就就因為拆拆模后未未回填土土而長期期暴露在在外，結(jié)結(jié)果引起起裂縫。。三.減少混凝凝土收縮縮、提高高混凝土土的極限限拉伸值值通過改善善混凝土土的配合合比和施施工工藝藝，可以以在一定定程度上上減少混混凝土的的收縮和和提高其其極限拉拉伸值εp，這對防防止產(chǎn)生生溫度裂裂縫亦起起一定的的作用。?；炷恋牡氖湛s值值和極限限拉伸值值，除與與上述的的水泥用用量、骨骨料品種種和級配配、水灰灰比、骨骨料含泥泥量等有有關(guān)外，，還與施施工工藝藝和施工工質(zhì)量密密切有關(guān)關(guān)。對澆筑后后的混凝凝土進(jìn)行行二次振振搗，能能排除混混凝土因因泌水在在粗骨料料、水平平鋼筋下下部生成成的水分分和空隙隙，提高高混凝土土與鋼筋筋的握裹裹力，防防止因混混凝土沉沉落而出出現(xiàn)的裂裂縫，減減小內(nèi)部部微裂，，增加混混凝土密密實度，，使混凝凝土的抗抗壓強度度提高10％％～20％左左右，從從而提高高抗裂性性。混凝土二二次振搗搗的恰當(dāng)當(dāng)時間是是指混凝凝土經(jīng)振振搗后尚尚能恢復(fù)復(fù)到塑性性狀態(tài)的的時間，，一般稱稱為振動動界線，，掌握二二次振搗搗恰當(dāng)時時間的方方法一般般有以下下二種：：(l)將將運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)著的振振動棒以以其自身身的重力力逐漸插插人混凝凝土中進(jìn)進(jìn)行振搗搗，混凝凝土仍可可恢復(fù)塑塑性的程程度是使使振動棒棒小心拔拔出時混混凝土仍仍能自行行閉合，，而不會會在混凝凝土中留留下孔穴穴，則可可認(rèn)為當(dāng)當(dāng)時施加加二次振振搗是適適宜的(2)為為了準(zhǔn)確確地判定定二次振振搗的適適宜時間間，國外外一般采采用測定定貫入阻阻力值的的方法進(jìn)進(jìn)行。即即當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫入阻阻力值達(dá)達(dá)到35ON/cm2時，以前前進(jìn)行二二次振搗搗是有效效的，不不會損傷傷已成型型的混凝凝土。根根據(jù)有關(guān)關(guān)試驗結(jié)結(jié)果，當(dāng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)貫貫人阻力力值為35ON/cm2時，對應(yīng)應(yīng)的立方方體試塊塊強度約約為25N/cm2，對應(yīng)的的壓痕儀儀強度值值約為27N/cm2。由于采用用二次振振搗的最最佳時間間與水泥泥品種、、水灰比比、坍落落度、氣氣溫和振振搗條件件等有關(guān)關(guān)。，在在實際工工程使用用前做些些試驗是是必要的的。同時時在最后后確定二二次振搗搗時間時時，既要要考慮技技術(shù)上的的合理，，又要滿滿足分層層澆筑、、循環(huán)