1、高墩大跨連續剛構橋在懸臂施工中墩頂 0 號塊的的混凝土澆筑量較大, 且多采用高強混凝土 , 發熱量較大基本符合大體積混凝土的相關 規定, 產生的水化熱并有可能由此產生溫度作用的裂縫。溫度裂縫引 起的大量工程質量問題造成巨大經濟損失 , 已引起了各方面的關注。 近年來 , 許多研究者致力于早期約束應力的計算 , 以確定出現開裂的 危險性。依據材料的性質水化熱的發展。 剛度的增大與松弛能力的減 小、抗拉強度的增長、 熱膨脹系數與化學反應對變形的影響建立了許 多計算機程序。所有這些參數主要取決于齡期、溫度、水泥類型與混 凝土拌合物的組成實際上只有可能大致估算這些參數的影響。然而 , 在建立近似材料性

2、質模型方面 , 已經有了很大進展。這樣的模型需要 假設現場的溫度與約束條件。 日本與法國開發出在現場測定約束應力 的新方法 , 實驗室與現場的試驗結果與計算結果比較 , 使該領域獲得 了顯著進展。1989年,RILEM成立了混凝土早期溫度裂縫委員會，并于 1998年出版了避免混凝土早期熱裂縫的論文集 。 2002年又創 建了關于早期混凝土溫度變形與開裂的技術委員會(RILEM-DTD)O各國學者對溫度裂縫與控制進行了積極的研究。(來自中國范文網轉載請保留)Michael Staffzur 在 90 年代初對基礎底板上墻體與底板交接處由于 混凝土水化熱而產生的裂縫進行了分析。其論文探討了如何防止

3、這些 裂縫, 她提出了對底板進行預冷卻 , 同時對墻板采取預加熱的技術措 施, 應用建議的理論方法進行計算 , 論文最后通過一個實際工程隊實測的結果與理論計算結果進行了對比Gerd Thielen,Horst Grube 在 1990 年發表文章介紹了幾種防止裂縫 的方法 , 其中包括了由于荷載產生的裂縫 , 文中介紹了試驗設備與幾 個試驗 , 其中試驗包括溫度對混凝土彈性模量的影響 , 開裂框架的溫 度與拉力受時間的影響、溫度引起的拉力試驗等。Rupert Springgenschmid,Rolf Breitenbucher 等在 1990 年針對早 期混凝土 , 用裂縫溫度關系來對混凝土框

4、架開裂趨勢進行估計 , 并 給出了一個近似的公式 , 在公式中考慮了攪拌混凝土、水泥、外加劑 等對溫度的影響。Enrique Miraambell,Antonoi Agudo 提出了一個分析模型 , 來對箱梁 大橋的溫度與應力分布進行預測。 模型考慮了環境影響、 物理與材料 性質、橋的地點與橋的截面幾何形狀的影響 , 她將該分析模型推導的 結果與其她作者試驗所得結果進行了對比。瑞典律勒歐理工大學的MatS Embo ng,Stig Bema nder等幾位學者對早期混凝土的熱應力與熱裂縫作了很多試驗 , 試驗包括徐變試驗、自由 熱體積變化試驗、松弛試驗等 , 通過試驗提出了理論模型 , 該模型

5、編為 計算機程序 , 能進行混凝土不同情況的分析。從幾個列子得出結論 , 即為了控制結構的開裂 , 僅僅考慮早期溫度場的分布就是遠遠不夠的 還應考慮結構不同構件中的不同軸向與環向約束、 早期混凝土的短時 力學性能的影響等。上世紀 40 年代至 70 年代, 美國墾務局 , 前蘇聯水工研究院 , 日本京都 大學森忠次教授等對大體積與內容的實際設計與施工技術、 溫度控制 標準、溫度控制措施等都做了深入研究 , 如澆筑塊的合理分縫分層 , 適當減少水泥用量 , 選擇低熱水泥 , 各種骨料預冷方法 （ 由各種單獨冷 源冷卻到水冷、真空氣化法、風冷的幾種方法的綜合冷卻方法 ） 與對 溫度場、溫度應力與溫

6、度裂縫發生的設計計算等。 其重點在于防止大 體積混凝土出現裂縫 , 即抗裂。同時也探求對已出現的裂縫進行有效 地補救與加固等各項措施。在溫度應力計算方面 , 首先就是 Frit Leonhardt 對德國幾座預應力的混凝土箱梁發生嚴重裂縫的情況進行 分析 , 提出了橫向溫度應力估算值 , 定量的討論的厚壁箱梁的溫度應 力問題 , 認為溫度應力就是預應力箱梁發生裂縫的主要原因。河海大 學張子明教授對不同養護條件下混凝土的絕熱升溫進行的研究 , 采用 化學反應速率描述時間與溫度對混凝土絕熱升溫的影響 , 探討化學反 應速率與養護溫度之間的關系 ; 丁寶瑛等在溫度應力計算中考慮材料 參數變化的影響。

7、上世紀 50 年代以后 , 隨著我國筑壩工程的開展 , 我國對大體積混凝土 溫度應力與溫度控制問題也作了大量的研究工作 , 取得了很大成就。 潘家錚、朱伯芳等提出了大體積混凝土溫度控制的整套設計理論 , 解 決了澆筑溫度計算 , 結構溫度場的差分解與有限元解法 , 提出各種邊 界與初始條件下的板梁、圓管、澆筑塊、拱壩、支墩壩、重力壩等溫 度應力分析方法。 這些研究工作的主要目的在于控制大體積混凝土的 結構溫度以防止其開裂 , 過去, 水利水電工程由于施工工期長、 施工環 節多、影響因素復雜 ,尤其就是缺乏有效的工程管理與控制手段 , 特別 就是當各種不利因素發生時 , 很難及時發現這些因素對工

8、程的影響程 度,更難于進行科學的決策 ,造成工程拖期與建造費用的大幅提高 , 而 計算機模擬系統模擬混凝土澆筑施工的過程 , 計算出混凝土溫度場及 溫度應力 , 不僅可以全面、周密的反映各種影響混凝土施工的因素 , 而且比較容易改變施工參數、 修改方案與進行多方案的比較及敏感性 分析, 可完全彌補傳統工程類比法的缺點。 因而采用計算機模擬施工 , 不僅可減少技術人員的計算強度、難度與縮短施工方案的制定時間 , 同時也能提高施工方案與機械利用率等定量指標的準確性 , 指導工程 設計與施工管理。在現澆混凝土早期裂縫控制問題上 12, 朱伯芳(1976) 、王鐵夢(1987) 等人就開始了大量的溫度

9、應力與溫度裂縫控制的實驗研究。 從理論計 算的基礎上得出了很多控制溫度裂縫與防止裂縫的技術措施。 王鐵夢 (1987) 對各種工程裂縫進行了系統的分析 , 提出了溫度計算理論與收 縮預測的公式 ,提出取消伸縮縫的理論與實踐依據 , 并在工程中的應 用。根據有關工程 , 陳志明等對不同厚度的大體積鋼筋混凝土在高溫 下混凝土內部溫度進行了施工全過程的跟蹤與實測 , 統計整理出混凝 土的中心部位的溫度升降變化的全部曲線。 在大量的工程實際的整理 與統計基礎上 ,考慮各種施工因素 , 提出了大體積混凝土在高溫情況 下的最高溫度值得經驗計算公式。 天津大學研究了大體積混凝土二維 溫度場的機理 ,建立了大

10、體積混凝土的二維溫度場的數學模型 , 并使 之程序化。YanZhoNuiu(1995)對早期混凝土熱力學進行了有限元分析, 并考慮了大體積混凝土中的水化熱分布與環境溫度變化溫度變化就是熱應力與溫度裂縫的起因。每克水泥水化約釋放 500J 的熱量,混凝土的熱傳導性能低 , 使得熱量難以擴散到環境中去。 導致 了大體積的混凝土構件早期溫度升高。 混凝土還會與環境發生熱交換 如從太陽輻射或者熱養護中得到熱量 , 溫度的變化必然導致應力與變 形, 甚至引起結構的破壞。靜定結構的溫度變化不會產生支座約束應 力 , 但就是 , 實際上結構往往就是超靜定的。或受外部多余約束, 或受內部的限制 , 尤其對于混

11、凝土成型早期 ,溫度的變化不均勻 （在結構不 同位置不同時刻 ,溫度就是不相同的 ）, 會導致不同的約束效應。 因此, 預測溫度變化及其分布對分析應力與應變 , 防止溫度裂縫就是重要 的。與所有化學反應類似 ,水泥在較高溫度下水化熱較快 , 特別厚的構 件內部溫度較高。根據成熟度的概念 , 構件內核的強度發展就比表面 快。因此, 現場精確確定不同部位的溫度發展對施工組織有很大的價 值。近年來,基礎、橋梁、隧道襯砌以及其她構件尺寸增加 , 水化熱以及溫 度變化已經成為素混凝土與普通鋼筋混凝土約束力與開裂的主要原 因。受混凝土早期強度發展快容易受到業主與開發商青睞并給其帶來 利益的驅使 , 水泥生

12、產商將水泥當中的 含量不斷增加、 礦粉磨細度不 斷提高。Mehta曾說:20世紀30年代前，美國普通硅酸鹽混凝土的 含量在30%以下,材料試驗學會標準（ASTM允許22%勺顆粒大于75 m自20世紀50年代開始，的含量超過了 50%,而且基本上沒有大于75 m的顆粒。西方工業國家于 20世紀40 70年代曾經因為早期強 度很大的混凝土問世 , 而當時結構設計強度尚不高 , 于就是出現將混 凝土以大水灰比、低水泥用量的方式生產 , 在滿足強度要求的前提下 易于施工操作 ,然而這給混凝土接哦古耐久性帶來后患, 尤其就是暴露于侵蝕性環境條件下工作的時候。根據英國 Wischers 的報道 : 在I9

13、60年配制30 35MPa混凝土時，用水泥量350kgm3、水灰比0、 45來達到。在1985年，同樣的混凝土只需250 kgm3水泥、0、6的 水灰比制備。對于進行結構計算的設計者而言 , 兩種混凝土的強度時 一樣的。然而從兩種混凝土的微觀組成角度瞧 , 二者就是不同的 , 水灰 比較大的混凝土碳化速度要快于水灰比低的混凝土 , 對凍土與化冰鹽 的耐久性也不如后者。國內的情況與國外有些差異 , 但混凝土拌合物的工作度由小變大的趨 勢就是很明顯的。 各方為加快施工速度 , 縮短工期并加快模板的周轉 , 水泥 的含量增高、粉磨細度大、混合材摻量少的高早強水泥備受市 場歡迎; 散裝水泥的運送方式 , 在簡化工地操作、 降低售價、 均化產品 方面的優勢使其迅速的推廣 , 但就是水泥溫度居高不下 , 已成為影響 拌合物澆筑溫度高、水化快、塌落損失大的重要原因。與此同時混凝 土設計等級也在不斷提高 , 促使混凝土單位水泥用量迅速增長 , 高強 混凝土的推廣應用 , 進一步加劇的上述趨勢。但就是隨著低水灰比 （又稱水膠比 ）高早