湖北水利水电职业技术学院 教师授课教案 课程名称:水利水电工程施工技术 00年至200年第学期第 次课 授课班级:03级水工 编制日期 课题(章节):第九章混凝土建筑物施工 92大体积混凝土温度控制 传授主要知识点 混凝土温度变化过程、温度应力与温度裂缝、大体积混凝土温度控制措施 传授主要技能点 了解大体积混凝土温度控制的基本要求 教学步骤安排:1、复习上节课内容 2、讲述大体积混凝土温度控制 3、小结本次课内容 授课方式 课堂讲授 2、多媒体演示 3、介绍典型的施工实例 教学手段: 板书、多媒体、相关施工图片 作业布置情况 利用课后习题进行练习,巩固知识,补充习题 课后分析与小结 教师签名 页
教师签名： 第 1 页 湖北水利水电职业技术学院 教 师 授 课 教 案 课程名称：水利水电工程施工技术 200 年至 200 年第 学期第 31 次课 授课班级： 03 级水工 编制日期： 年 月 日 课题（章节）： 第九章 混凝土建筑物施工 9.2 大体积混凝土温度控制 传授主要知识点： 混凝土温度变化过程、 温度应力与温度裂缝、 大体积混凝土温度控制措施 传授主要技能点： 了解大体积混凝土温度控制的基本要求 教学步骤安排： 1、复习上节课内容 2、讲述大体积混凝土温度控制 3、小结本次课内容 授课方式： 1、课堂讲授 2、多媒体演示 3、介绍典型的施工实例 教学手段： 板书、多媒体、相关施工图片 作业布置情况： 利用课后习题进行练习，巩固知识，补充习题。 课后分析与小结：
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第二节大体积混凝土温度控制 般把结构最小尺度大于2m的混凝土称为大体积混凝土。大体积混凝土要求控制水泥水化产生的热 量及伴随发生的体积变化,尽量减少温度裂缝 混凝土温度变化过程 水泥在凝结硬化过程中,会放出大量的水化热。水泥在开始凝结时放热较快,以后逐渐变慢,普通水 泥最初3d放出的总热量占总水化热的50%以上。水泥水化热与龄期的关系曲线如图10-11。图中Q为水泥 的最终发热量(J/kg),其中m为系数,它与水泥品种及混凝土入仓温度有关 QQo(l-c m) 龄期t(d) 水泥水化热与龄期关系曲线图10-11 混凝土的温度随水化热的逐渐释放而升高,当散热条件较好时,水化热造成的最高温度升高值并不大 也不致使混凝土产生较大裂缝。而当混凝土的浇筑块尺寸较大时,其散热条件较差,由于混凝土导热性能 不良,水化热基本上都积蓄在浇筑块内,从而引起混凝土温度明显升髙,有时混凝土块体中部温度可达60~ 80℃。由于混凝土温度高于外界气温,随着时间的延续,热量慢慢向外界散发,块体内温度逐渐下降。这 种自然散热过程甚为漫长,大约要经历几年以至几十年的时间水化热才能基本消失。此后,块体温度即趋 近于稳定状态。在稳定期内,坝体内部温度基本稳定,而表层混凝土温度则随外界温度的变化而呈周期性 波动。由此可见,大体积混凝土温度变化一般经历升温期、冷却期和稳定期三个时期(如图11-12) 上升冷却期十稳定期 大体积混凝土温度变化过程 图10-12 由图可知 △T=T-T:=T+T-Tr 由于稳定温度Tr值变化不大,所以要减少温差,就必须采取措施降低混凝土土入仓温度T和混凝土的 最大温升T。 二、温度应力与温度裂缝 混凝土温度的变化会引起混凝土体积变化,即温度变形。而温度变形一旦受到约束不能自由伸缩时, 教师签名 页
教师签名： 第 3 页 第二节 大体积混凝土温度控制 一般把结构最小尺度大于 2m 的混凝土称为大体积混凝土。大体积混凝土要求控制水泥水化产生的热 量及伴随发生的体积变化，尽量减少温度裂缝。 一、混凝土温度变化过程 水泥在凝结硬化过程中，会放出大量的水化热。水泥在开始凝结时放热较快，以后逐渐变慢，普通水 泥最初 3d 放出的总热量占总水化热的 50%以上。水泥水化热与龄期的关系曲线如图 10-11。图中 Qo 为水泥 的最终发热量(J/kg)，其中 m 为系数，它与水泥品种及混凝土入仓温度有关。 图 10-11 混凝土的温度随水化热的逐渐释放而升高，当散热条件较好时，水化热造成的最高温度升高值并不大， 也不致使混凝土产生较大裂缝。而当混凝土的浇筑块尺寸较大时，其散热条件较差，由于混凝土导热性能 不良，水化热基本上都积蓄在浇筑块内，从而引起混凝土温度明显升高，有时混凝土块体中部温度可达 60～ 80℃。由于混凝土温度高于外界气温，随着时间的延续，热量慢慢向外界散发，块体内温度逐渐下降。这 种自然散热过程甚为漫长，大约要经历几年以至几十年的时间水化热才能基本消失。此后，块体温度即趋 近于稳定状态。在稳定期内，坝体内部温度基本稳定，而表层混凝土温度则随外界温度的变化而呈周期性 波动。由此可见，大体积混凝土温度变化一般经历升温期、冷却期和稳定期三个时期(如图 11－12)。 图 10-12 由图可知 △T=Tm-Tf=Tp+Tr-Tf 由于稳定温度 Tf 值变化不大，所以要减少温差，就必须采取措施降低混凝土土入仓温度 Tp 和混凝土的 最大温升 Tr。 二、温度应力与温度裂缝 混凝土温度的变化会引起混凝土体积变化，即温度变形。而温度变形一旦受到约束不能自由伸缩时
就必然引起温度应力。若为压应力,通常无大的危害;若为拉应力,当超过混凝土抗拉强度极限时,就会 产生温度裂缝,如图10-13 混凝土坝裂缝型式 1贯穿裂缝:2深层裂缝;3表面裂缝 图10-13 1、表面裂缝 大体积混凝土结构块体各部分由于散热条件不同,温度也不同,块体内部散热条件差,温度较高,持 续时间也较长;而块体外表由于和大气接触,散热方便,冷却迅速。当表面混凝土冷却收缩时,就会受到 内部尚未收缩的混凝土的约束产生表面温度拉应力,当它超过混凝土的抗拉极限强度时,就会产生裂缝。 一般表面裂缝方向不规则,数量较多,但短而浅,深度小于1m,缝宽小于0.5mm。有的后来还会随着 坝体内部温度降低而自行闭合。因而对一般结构威胁较小。但在混凝土坝体上游面或其他有防渗要求的部 位,表面裂缝形成了渗透途径,在渗水压力作用下,裂缝易于发展;在基础部位,表面裂缝还可能与其他 裂缝相连,发展成为贯穿裂缝。这些对建筑物的安全运行都是不利的,因此必须采取一些措施,防止表面 裂缝的产生和发展 防止表面裂缝的产生,最根本的是把内外温差控制在一定范围内。防止表面裂缝还应注意防止混凝土 表面温度骤降(冷击)。冷击主要是冷风寒潮袭击和低温下拆模引起的,这时会形成较大的内外温差,最容 易发生表面裂缝。因此在冬季不要急于拆模,对新浇混凝土的表面,当温度骤降前应进行表面保护。表面 保护措施可采用保温模板、挂保温泡沫板、喷水泥珍珠岩、挂双层草垫等 2、深层裂缝和贯穿裂缝 混凝土凝结硬化初期,水化热使混凝土温度升髙,体积膨胀,基础部位混凝土由于受基岩的约束,不 能自由变形而产生压应力,但此时混凝土塑性较大,所以压应力很低。随着混凝土温度的逐渐下降,体积 也随之收缩,这时混凝土已硬化,并与基础岩石粘结牢固,受基础岩石的约束不能自由收缩,而使混凝土 内部除抵消了原有的压应力外,还产生了拉应力,当拉应力超过混凝土的抗拉极限强度时,就产生裂缝。 裂缝方向大致垂直于岩面,自下而上开展,缝宽较大(可达1~3mm),延伸长,切割深(缝深可达3~5m以 上),称之为深层裂缝。当平行坝轴线出现时,常常贯穿整个坝段,则称为贯穿裂缝。 基础贯穿裂缝对建筑物安全运行是很危险的,因为这种裂缝发生后,就会把建筑物分割成独立的块体 使建筑物的整体性遭到破坏,坝内应力发生不利变化,特别对于大坝上游坝踵处将出现较大的拉应力,甚 至危及大坝安全 防止产生基础贯穿裂缝,关键是控制混凝土的温差,通常基础容许温差的控制范围如表10-1 表10-1基础容许温差△T℃) 浇筑块边长L(m) 17~20[21~3031~40通仓长块 离基础面0~0.2L 26~2524~2222-1919~1616~14 高度h)02~0.428-2726-2525~2222-1919-17 混凝土浇筑块经过长期停歇后,在长龄期老混凝土上浇筑新混凝土时,老混凝土也会对新混凝土起约 教师签名 第_4页
教师签名： 第 4 页 就必然引起温度应力。若为压应力，通常无大的危害；若为拉应力，当超过混凝土抗拉强度极限时，就会 产生温度裂缝，如图 10-13。 图 10-13 1、表面裂缝 大体积混凝土结构块体各部分由于散热条件不同，温度也不同，块体内部散热条件差，温度较高，持 续时间也较长；而块体外表由于和大气接触，散热方便，冷却迅速。当表面混凝土冷却收缩时，就会受到 内部尚未收缩的混凝土的约束产生表面温度拉应力，当它超过混凝土的抗拉极限强度时，就会产生裂缝。 一般表面裂缝方向不规则，数量较多，但短而浅，深度小于 lm，缝宽小于 0.5mm。有的后来还会随着 坝体内部温度降低而自行闭合。因而对一般结构威胁较小。但在混凝土坝体上游面或其他有防渗要求的部 位，表面裂缝形成了渗透途径，在渗水压力作用下，裂缝易于发展；在基础部位，表面裂缝还可能与其他 裂缝相连，发展成为贯穿裂缝。这些对建筑物的安全运行都是不利的，因此必须采取一些措施，防止表面 裂缝的产生和发展。 防止表面裂缝的产生，最根本的是把内外温差控制在一定范围内。防止表面裂缝还应注意防止混凝土 表面温度骤降(冷击)。冷击主要是冷风寒潮袭击和低温下拆模引起的，这时会形成较大的内外温差，最容 易发生表面裂缝。因此在冬季不要急于拆模，对新浇混凝土的表面，当温度骤降前应进行表面保护。表面 保护措施可采用保温模板、挂保温泡沫板、喷水泥珍珠岩、挂双层草垫等。 2、深层裂缝和贯穿裂缝 混凝土凝结硬化初期，水化热使混凝土温度升高，体积膨胀，基础部位混凝土由于受基岩的约束，不 能自由变形而产生压应力，但此时混凝土塑性较大，所以压应力很低。随着混凝土温度的逐渐下降，体积 也随之收缩，这时混凝土已硬化，并与基础岩石粘结牢固，受基础岩石的约束不能自由收缩，而使混凝土 内部除抵消了原有的压应力外，还产生了拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉极限强度时，就产生裂缝。 裂缝方向大致垂直于岩面，自下而上开展，缝宽较大(可达 1～3mm)，延伸长，切割深(缝深可达 3～5m 以 上)，称之为深层裂缝。当平行坝轴线出现时，常常贯穿整个坝段，则称为贯穿裂缝。 基础贯穿裂缝对建筑物安全运行是很危险的，因为这种裂缝发生后，就会把建筑物分割成独立的块体， 使建筑物的整体性遭到破坏，坝内应力发生不利变化，特别对于大坝上游坝踵处将出现较大的拉应力，甚 至危及大坝安全。 防止产生基础贯穿裂缝，关键是控制混凝土的温差，通常基础容许温差的控制范围如表 10-1。 表 10-1 基础容许温差△T(℃) 浇筑块边长 L(m) 〈16 17～20 21～30 31～40 通仓长块 离基础面 高度 h(m) 0～0.2L 26～25 24～22 22～19 19～16 16～14 0.2～0.4L 28～27 26～25 25～22 22～19 19～17 混凝土浇筑块经过长期停歇后，在长龄期老混凝土上浇筑新混凝土时，老混凝土也会对新混凝土起约
束作用,产生温度应力,可能导致新混凝土产生裂缝,所以新老混凝土间的内部温差(即上下层温差),也 必须进行控制,一般允许温差为15~20℃ 三、大体积混凝土温度控制的措施 (一)减少混凝土发热量 1、采用低热水泥 采用水化热较低的普通大坝水泥、矿渣大坝水泥及低热膨胀水泥。 2、降低水泥用量 (1)掺混合材料 (2)调整骨料级配,提高骨料最大粒径 (3)采用低流态混凝土 (4)掺外加剂(减水剂、加气剂) (5)其他措施:如采用埋石混凝土;坝体分区使用不同强度等级的混凝土;利用混凝土的后期强度。 (二)降低混凝土的入仓温度 1、料场措施 (1)加大骨料堆积高度; (2)地弄取料; (3)搭盖凉棚 (4)喷水雾降温(石子)。 冷水或加冰拌和 3、预冷骨料 (1)水冷。如喷水冷却、浸水冷却。 (2)气冷。在供料廊道中通冷气。 (三)散发浇筑块热量 1、表面自然散热 采用薄层浇筑,浇筑层厚度采用3~5cm,在基础地面或老混凝土面上可以浇1~〓m的薄层,上、下层 间歇时间宜为5~10d。浇筑块的浇筑顺序应间隔进行,尽量延长两相邻块的间隔时间,以利侧面散热 2、人工强迫散热一一埋冷却水管 利用预埋的冷却水管通低温水以散热降温。冷却水管的作用有: (1)一期冷却混凝土浇后立即通水,以降低混凝土的最高温升 (②)二期冷却在接缝灌浆时将坝体温度降至灌浆温度,扩张缝隙以利灌浆。 教师签名 第_5页
教师签名： 第 5 页 束作用，产生温度应力，可能导致新混凝土产生裂缝，所以新老混凝土间的内部温差(即上下层温差)，也 必须进行控制，一般允许温差为 15～20℃。 三、大体积混凝土温度控制的措施 (一)减少混凝土发热量 1、采用低热水泥 采用水化热较低的普通大坝水泥、矿渣大坝水泥及低热膨胀水泥。 2、降低水泥用量 (1)掺混合材料； (2)调整骨料级配，提高骨料最大粒径； (3)采用低流态混凝土； (4)掺外加剂(减水剂、加气剂)； (5)其他措施：如采用埋石混凝土；坝体分区使用不同强度等级的混凝土；利用混凝土的后期强度。 (二)降低混凝土的入仓温度 1、料场措施 (1)加大骨料堆积高度； (2)地弄取料； (3)搭盖凉棚； (4)喷水雾降温(石子)。 2、冷水或加冰拌和 3、预冷骨料 (1)水冷。如喷水冷却、浸水冷却。 (2)气冷。在供料廊道中通冷气。 (三)散发浇筑块热量 1、表面自然散热 采用薄层浇筑，浇筑层厚度采用 3～5cm，在基础地面或老混凝土面上可以浇 1～2m 的薄层，上、下层 间歇时间宜为 5～10d。浇筑块的浇筑顺序应间隔进行，尽量延长两相邻块的间隔时间，以利侧面散热。 ２、人工强迫散热——埋冷却水管 利用预埋的冷却水管通低温水以散热降温。冷却水管的作用有： (1)一期冷却 混凝土浇后立即通水，以降低混凝土的最高温升。 (2)二期冷却 在接缝灌浆时将坝体温度降至灌浆温度，扩张缝隙以利灌浆