浅谈大体积混凝土温度场受不同因素的影响及选择标准

赵云

（山西省长治市水利建筑工程处 046000）

浅谈大体积混凝土温度场受不同因素的影响及选择标准

赵云

（山西省长治市水利建筑工程处 046000）

在对几项工程的大体积混凝土的考察中发现，分析了不同环境的温度、不同的模板材料、不同的截面尺寸对温度场的影响，研究了大体积混凝土温度场的变化规律，大体积混凝土模板选择的标准和影响因素，让实际的建设施工有了标准的根据，能够让大体积混凝土均衡强度并得到较快的发展。

混凝土；温度场；大体积

目前来说，在建筑工程施工上采用的大体积混凝土的结构是越来越频繁，这种结构因为空气的热对流作用会让混凝土的内部和表面产生温差，从而造成随龄期变化的温度场。分析后发现大体积混凝土的表面和内部之间的温差小，而内部温度高对增强实体强度是有帮助的，如果迅速的均衡强度既可以提早的拆除模板，而且还可以提快施工的速度和加快材料的周转。现在国内其实对大体积混凝土的温度场的分析研究只有限于研究峰值时的温度与表内温差的极值，然而影响温度场不同的重要原因和如何减小内外温差以及如何确定模板材料选择标准也是少之又少。

1 大体积钢筋混凝土

对于大体积混凝土的定义，大部分国家都是依照自己本国的工程施工的以往经验，制定了适合自己本国标准的定义。通过对比我们发现，这些定义主要是根据混凝土结构的体积的大小、厚度尺寸大小、水泥多少的用量等来区别。另外国际预应力协会认为当混凝土在浇筑时尤其是一次性浇筑超过尺寸的状况下，尤其是在水泥的使用量达到或超过的时候，在这时必须采取措施让它降温。其实使用水化放热速率较为缓慢的水泥也不失为一种明智的选择。在我国对于大体积混凝土的相关说明在已经发表的《大体积混凝土施工规范》中解释的比较清楚了。在中国对这项定义的解释，是根据实体的结构的最小尺寸和是否会产生严重的裂缝来作为区别标准的。

2 大体积钢筋混凝土结构的特点

大体积钢筋混凝土结构有几个特点：其中材料就是由水泥、粗细骨料和水搅拌而组成的，混凝土在硬化之后就具备了天然的石材的性质，它的抗压强度变高，但抗拉强度却变的比较低。当混凝土浇筑刚完成，初期形成强度的时候，因为水泥的水化作用，将会释放大量的热量。由于它的导热性作用不高，而且散热的作用不太明显，因此大体积混凝土的内部，温度将会明显升高，所以混凝土的内部体积会出现比较明显的膨胀。然而在往后的降温中，由于混凝土已经形成一定的强度，弹性的模量将变大，在各种条件的约束下，在升温过程中导致的体积膨胀就开始复原，所以就会引起比较大的拉应力。环境温度对大体积混凝土具有巨大的影响，尤其是表层的混凝土，经常直接和大气或水相接触，造成温度的波动比较大。因此就很容易会出现的内外温差较大的情况。加之外部环境的温度变化，也会引起十分大的拉应力。所以，这也是造成混凝土的表面有裂缝的重要原因之一。在一般的情况下，比较常见的混凝土结构的内部钢筋可以承受局部的应力，但是对于大体积混凝土来说，大都在表面设有钢筋，它的内部并不设有受力筋。所以一旦混凝土的内部产生拉应力时，混凝土的内部就更容易出现微裂缝，从而甚至产生贯通的裂缝。

3 大体积钢筋混凝土的温度场

温度是一个被用来描述物体的冷热程度的物理用词。就大体积混凝土的结构而言，只用一个温度值是不能准确的表示整个结构的冷热状态的。所以，必须引用温度场这一概念来表示大体积混凝土结构内部的温度状况。温度场的定义是指把混凝土内部在某一时刻所有点的温度值连接起来，这时就叫做对应某时的混凝土温度场。

当环境温度不断升高，混凝土中心和表面的温度也将会有所升高，从而混凝土的整体强度也会得到较快的发展。当混凝土的温度不断升高，混凝土的强度的加强速度也会变快，然而当混凝土的内外温差继续变大，直到出现了峰值温度，产生内外温差最大值，到这个阶段了混凝土的整体强度就不能得到均衡的发展，当温度开始下降时候，混凝土的内外温差不断缩小，这个时候混凝土的整体强度比温升时候发展的更加均衡。

在相同环境温度情况下，保温模板、钢模板的混凝土中心与混凝土表面温度的极大差值依次增大，其中钢模板的中心与表面温度的差值一般都会超过20℃。保温模板之所以叫做保温模板是因为他的保温作用最明显。表面与混凝土的中心温度最高，内外温差最小。其中在同种模板材料下，如果厚度的增加也能够使混凝土的模板保温效果得到增加。

4 大体积钢筋混凝土温度应力

因大体积混凝土结构的体积和厚度都比普通的要大，所以导致混凝土的表面和内部的散热条件具有明显的不同。表面的混凝土和大气接触的表面积比内部的大，散热条件好，它的热量一般可以直接散发到大气里去，因此大体积混凝土由于水化热而造成的表面的温升情况比较少。又由于大体积混凝土的内部与表面有温差的存在，这样导致混凝土结构温度的变形情况不一样，混凝土结构就不能自由的伸缩变形，它的内部就会产生应力。这种因为温度变形不一致在混凝土内部被约束而造成的拉应力被定义为温度应力。其中温度应力一般可以分为这两种：①当混凝土在冷却时，表面和内部出现温差。由于混凝土本身约束的存在，表层的混凝土的收缩会受到阻碍，从而造成表面拉应力。但是当混凝土内部的温度较高时，会导致膨胀变形，也会出现压应力。②钢筋混凝土结构自身具有相互约束的特性，因而产生的的应力，被叫做自生应力。

5 模板材料的选择标准

对于模板材料的选择需要不仅要考虑模板材料，模板的厚度还要考虑环境温度变化的因素，这样才能更好的有利于缩小大体积混凝土的表内温差、提高体内的温度，促进混凝土的强度均衡发展、促使其快速发展。经过上述的分析，针对环境的温度差异、模板材料的不同和厚度不同、截面尺寸大小的不同等影响原因，提出了大体积混凝土结构建设模板的选择建议。

对于模板选择的原则应该要有利于混凝土内部强度的均衡发展和快速发展。强度的均衡性主要表现在混凝土内部结构强度增长的一致性，一般当表面与中心温度的温差较小时，这样就能够使大体积混凝土的强度得到较好的均衡发展，其中混凝土的较快性主要表现在大体积混凝土整体结构强度的发展趋势比普通混凝土结构的强度发展的速率要快，一般在混凝土的整体温度比较高时，才有利于大体积混凝土的强度得到更好的发展。

在相同的环境温度条件下，其中保温模板的混凝土中心与表面温度的差值比竹胶合板和钢模板最大温差值要小。其中钢模板的最大温差值是最大的，由于钢模板的内部与表面温度差值比较大，所以不满足内外温差要求，因此我们在工程建设中一般不采用钢模板来作为大体积混凝土的模板。对于大体积混凝土的工程，我们应该在选择模板的条件时采用要使混凝土在浇筑后保持7d表面温度大于20℃，中心与表面的温差小于20℃。其中混凝土的温升和温降过程一般会体现在混凝土浇筑完的7d，在这期间对混凝土的强度的均衡发展的作用较为明显。所以在大体积混凝土浇筑的7d内我们要着重注意。防止暴雨等自然灾害对其的影响，适当的采用合适的材料模板对大体积混凝土进行保护。

6 结语

由于大体积混凝土的结构具有以上这些特点，所以在大体积混凝土的结构浇筑中，应该要求不能出现拉应力或较小的拉应力，处理自重和水压力等外部的荷载这一点其实并不是很困难。在实践中发现，许多大体积的混凝土结构在建设期间就已经出现了裂缝，因此我们应该从更高的起点对大体积混凝土的温度应力问题进行分析。

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TU755

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1004-7344（2016）16-0329-02

2016-5-19