【正文】 時(shí)，混凝土凝固時(shí)間約為 6 個(gè)小時(shí)，但是在 ℃時(shí)，其凝固時(shí)間達(dá)到了約 12 個(gè)小時(shí)。凝固時(shí)間的延遲，將增加留置養(yǎng)護(hù)的時(shí)間。當(dāng)溫度低于 4℃的水繼續(xù)冷卻時(shí)，水的體積就會(huì)增加，造成混凝土性能的損壞。課題選取的數(shù)據(jù)是石山口水庫(kù) 08 年 3 月修復(fù)工程的部分?jǐn)?shù)據(jù)，而白沙水庫(kù)閘室和閘墩混凝土的澆筑時(shí)間在 04 年春季的 2～5 月。5 月屬于適合澆筑混凝土的季節(jié)。根據(jù)石山口水庫(kù)加固工程總體施工計(jì)劃安排，混凝土澆筑時(shí)間安排在春季的 2～3 月份，這兩個(gè)時(shí)段既避開(kāi)了嚴(yán)寒季節(jié)澆筑混凝土，而環(huán)境溫度又相對(duì)較低，且外界溫度處于升高期，較少出現(xiàn)溫度驟降的情況，利于降低混凝土的入倉(cāng)溫度和減少溫度、干縮裂縫。 澆筑環(huán)境溫度對(duì)水化熱曲線的影響在三者工程測(cè)點(diǎn)氣溫的比較中，中原新城測(cè)點(diǎn)由于混凝土澆筑為地下工程部分，施工中采用連續(xù)施工的方法，在混凝土澆筑完成后的 24 小時(shí)內(nèi)混凝土表面水化硬化時(shí)加蓋三層保溫措施。在隨后的測(cè)點(diǎn)溫度記錄中，除前期澆筑時(shí)溫度無(wú)法測(cè)量，其溫度測(cè)點(diǎn)變化受環(huán)境溫度影響較小，其水化熱曲線沒(méi)有出現(xiàn)明顯波動(dòng)，而環(huán)境溫度比較中晝夜變化溫度相差很大，混凝土水化熱基本沒(méi)受到環(huán)境溫度的影響。由于開(kāi)始澆筑時(shí)溫度較低其水化熱溫峰與石山口水庫(kù)閘墩工程達(dá)到峰值的齡期相比，有所延后。在較好的保溫措施下這一延后不太明顯。如圖 4—1。圖 4—1 C7 溫升曲線在石山口水庫(kù)與白沙水庫(kù)修復(fù)工程中，由于閘墩和閘室是處于地面上部。施工澆筑時(shí)是溫度比較溫暖的春季，澆筑時(shí)混凝土外模板厚度較薄。由于模板厚度很小不會(huì)影響混凝土水化放熱，又由于閘墩和閘室混凝土的尺寸、外形與普通大體積混凝土有巨大的差別；而且在閘墩混凝土養(yǎng)護(hù)方面養(yǎng)護(hù)措施較少且耗費(fèi)資金較多效果也不太明顯，所以混凝土水化溫度散熱速度很快。另外石山口水庫(kù)閘墩澆筑的復(fù)雜性與白沙水庫(kù)工程閘墩和閘室相比小的多。0204060800246810214618202462830234上/上上/上 .45上 圖 4—2 左中墩后澆帶上測(cè)點(diǎn)溫升曲線在石山口水庫(kù)的閘墩溫度記錄中，施工期環(huán)境溫度變化波動(dòng)范圍較大。如圖 4—2，此點(diǎn)代表了閘墩混凝土在水化熱的過(guò)程中的溫度變化和水化曲線的波動(dòng)特征，在距后澆帶較近時(shí)其水化溫度較小，且溫度波動(dòng)較距后澆帶遠(yuǎn)的位置波動(dòng)大。在后澆帶的溫度變化過(guò)程中，由于其受周圍普通混凝土的影響且與外界溫度交換比較緩慢所以其內(nèi)部很快達(dá)到混凝土的峰值，并且達(dá)到最大值的齡期比普通混凝土早。后澆帶兩側(cè)混凝土是熱的不良導(dǎo)體，散熱較慢，其峰值也較大，并且溫度殘余值也在很長(zhǎng)時(shí)間后才慢慢降至環(huán)境溫度水平。白沙水庫(kù)修復(fù)工程中由于澆筑措施準(zhǔn)備比較充分，在混凝土澆筑前后對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行了理論測(cè)試，并且在拌合混凝土?xí)r用冷水拌合。使混凝土的水化溫升曲線始終處于較低的溫度水平狀態(tài)。相關(guān)文獻(xiàn)指出大體積混凝土澆筑時(shí)混凝土內(nèi)部距離表面 7m 深處，水化熱基本等于絕熱升溫，即這些部位可以不考慮外界溫度的影響，但對(duì)閘墩結(jié)構(gòu)顯然行不通，氣溫影響不容忽視。根據(jù)測(cè)溫結(jié)果，分析典型測(cè)點(diǎn)與理論溫度的差值，可以說(shuō)明環(huán)境溫度對(duì)閘墩結(jié)構(gòu)不同位置的影響，即靠近閘墩與空氣接觸的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度差遠(yuǎn)較離表面測(cè)點(diǎn)溫度差值小。 混凝土配合比、材料、養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土水化溫升的影響優(yōu)化混凝土配合比盡量減少水泥用量是降低混凝土水化熱的主要目標(biāo)。雖然水灰比較小時(shí)，混凝土強(qiáng)度和耐久性可以提高，在已經(jīng)出現(xiàn)或者存在裂縫的情況下，對(duì)后期防裂縫擴(kuò)張有一定抑制作用。但水泥用量大，發(fā)熱量大，在早期容易出現(xiàn)混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大引起混凝土裂縫出現(xiàn)的現(xiàn)象，因此應(yīng)選用合適的配合比。在滿足混凝土強(qiáng)度、耐久性的條件下，盡可能選用較大水灰比，達(dá)到降低絕熱升溫的目的。表 4—2 混凝土力學(xué)熱學(xué)性能測(cè)試表抗壓強(qiáng)度（MPa）試件編號(hào)凝膠材料用量（kg/m3）粉煤灰摻量（％）砂率（％）配合比R7 R28計(jì)算絕熱溫升（℃）1 450 30 38 1：：:0.39 2 430 30 39 1::: 3 410 30 40 1::: 37 4 440 25 39 1::: 5 420 25 40 1::: 6 400 25 41 1::: 7 430 20 40 1::: 8 410 20 41 1::: 從表 4—2 可以看出八個(gè)試件不同配合比與混凝土的熱學(xué)性能也不一樣，水泥用量越大，混凝土的溫度也會(huì)隨之升高。不同水泥用量對(duì)混凝土內(nèi)部溫度的影響隨時(shí)間的變化而變化，其溫度值隨著水泥含量的增多而變的更高。在混凝土配合比中中原新城項(xiàng)目采用的是 號(hào)的普通硅酸鹽水泥，石子粒徑為5～20mm 中砂，并摻入有粉煤灰、高效減水劑、高性能膨脹劑等。石山口水庫(kù)中混凝土強(qiáng)度等級(jí)較小，普通澆筑為 C25，膨脹帶澆筑的混凝土強(qiáng)度等級(jí)是 C30。采用一般沙，石子粒徑為 10～80mm，摻有粉煤灰和添加劑。配合比的不同對(duì)于混凝土的熱學(xué)性能和強(qiáng)度影響非常大。充分養(yǎng)護(hù)是保證混凝土性能正常發(fā)展和防止產(chǎn)生干縮裂縫的重要措施。混凝土澆筑完畢后 12～18h 內(nèi)即應(yīng)開(kāi)始養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于 14d，重要部位養(yǎng)護(hù)時(shí)間達(dá)到 28d；混凝土表面保護(hù)也是防止產(chǎn)生表面裂縫的重要措施之一，采用塑料薄膜、草袋等保溫材料及時(shí)對(duì)閘底板上表面和閘墩進(jìn)行覆蓋保溫， 可以減少外界環(huán)境溫度變化對(duì)閘墩的影響。 對(duì)于不同環(huán)境工程中溫度差異性的本質(zhì)及影響在以上對(duì)三個(gè)工程的溫度及其相關(guān)數(shù)據(jù)方面的分析中可以看出：三項(xiàng)工程由于地理位置、施工條件、混凝土配合比、環(huán)境溫度的不同，三個(gè)工程中的水化熱溫度有較大的差異。究其本質(zhì)，混凝土在水化熱過(guò)程中受到多方面因素的共同影響造成混凝土水化曲線中的一些不規(guī)則波動(dòng)。在混凝土澆筑后可以看出，混凝土水化熱受到環(huán)境溫度的影響和養(yǎng)護(hù)條件的影響；澆筑前決定混凝土水化熱溫度的是混凝土中水泥的用量。在三項(xiàng)工程中，由于混凝土等級(jí)選定的不同，其水泥水化熱溫峰值也不相同。工程混凝土澆筑后，在硬化過(guò)程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，使得混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外出現(xiàn)較大的溫差，造成溫峰值的不同。表 4—3 中原新城部分測(cè)點(diǎn)溫峰測(cè)點(diǎn)位置 C3 C5測(cè)點(diǎn)分布 W1 W2 W3 W1 W2 W3 W4 W5峰值溫度(℃) 表 4—4 左中墩測(cè)點(diǎn)溫度峰值左中墩普通混凝土 膨脹混凝土測(cè)點(diǎn)位置 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14峰值溫度（℃） 白沙水庫(kù)工程中本文由于缺少具體數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)對(duì)比條件下，以《水閘溫控設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究》一書(shū)中的數(shù)據(jù)分析線為準(zhǔn)。在三者記錄的溫度數(shù)據(jù)中，可以知道普通混凝土工程與水工大體積混凝土工程的溫度峰值差距很大，由于工程采用澆筑的混凝土強(qiáng)度等級(jí)有明顯區(qū)別，普通混凝土工程中采用了高標(biāo)號(hào)的水泥來(lái)提高混凝土的強(qiáng)度，但是也加大了混凝土的水化熱溫度。在兩個(gè)水工混凝土工程中，由于混凝土強(qiáng)度等級(jí)及施工環(huán)境相似，在其混凝土測(cè)溫過(guò)程中測(cè)的數(shù)據(jù)有很大的相似處，其水化曲線的數(shù)值變化也在很大程度上顯示相同趨勢(shì)。在普通混凝土工程中，其水化熱曲線較水工混凝土平滑，其溫度值的變化跨度也相對(duì)較大。一般在前3～5天齡期達(dá)到混凝土最大峰值后在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)溫度才慢慢降至環(huán)境溫度水平，并隨環(huán)境溫度的變化而變化。水工閘墩混凝土中水化熱曲線在達(dá)到混凝土峰值溫度之后，其水化熱溫度由于受混凝土尺寸及環(huán)境溫度影響較大快速將至環(huán)境溫度水平。在混凝土澆筑完成后混凝土初凝直至終凝這段時(shí)間中，混凝土的溫度變化受到環(huán)境溫度的影響較大。如果混凝土中心溫度過(guò)高于周圍環(huán)境溫度差距較大的話很可能會(huì)受到較大溫度應(yīng)力造成混凝土開(kāi)裂，另外混凝土表面在水化放熱過(guò)程中由于經(jīng)常會(huì)受到外界溫度晝夜溫差的變化的影響而造成表面溫度裂縫。第五章 結(jié)論一般而言,對(duì)于長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于寬度和高度的型，如長(zhǎng)體的大體積混凝土，澆筑時(shí)，從長(zhǎng)方向的一端開(kāi)始，向另一端推進(jìn)；對(duì)于高度遠(yuǎn)大于長(zhǎng)度和寬度的型如立方柱的大體積混凝土，澆筑時(shí)，從下部分層逐步向推進(jìn)；對(duì)于環(huán)行的大體積混凝土，從一點(diǎn)開(kāi)始，從左右同時(shí)進(jìn)行，最后閉合。這樣可用最少的機(jī)械設(shè)備，達(dá)到連續(xù)澆筑的目地。此工程筏板基礎(chǔ)為長(zhǎng)方體，因此采用從一端向另一端分層遞進(jìn)的澆筑方法。澆筑方法：混凝土澆筑采用分層分段施工，以利于散熱和避免產(chǎn)生施工縫。從混凝土澆筑完初凝后前后的測(cè)溫記錄可以得出以下結(jié)論：從理論上假定大體積混凝土內(nèi)為單線導(dǎo)熱，均從底部向上通過(guò)表面導(dǎo)熱，所以溫度從上到下依次增加，及同一天同一組測(cè)溫孔溫度底部大于中部，中部大于頂部；從實(shí)際測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)得出，大體積混凝土下部溫度低于中間溫度，說(shuō)明混凝土實(shí)際非單線導(dǎo)熱，筏板基礎(chǔ)混凝土下部熱量通過(guò)墊層向土壤傳熱。在不受外界氣溫影響的情況下，大體積混凝土內(nèi)部溫度從凝固后開(kāi)始進(jìn)行水化反應(yīng)，溫度開(kāi)始升高，到一定時(shí)間達(dá)到最高溫度，隨后開(kāi)始降溫。從測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)看，混凝土中間及下部溫度符合以上結(jié)論，說(shuō)明混凝土中間及下部溫度變化基本不受外界氣溫影響，混凝土上部及表面溫度基本是先升高再降低，但混凝土上部及表面溫度受外界氣溫影響多一些，外界氣溫高時(shí)，上部及表面氣溫高些，外界氣溫底時(shí)，上部及表面氣溫底些。在此過(guò)程中，外界溫度較低時(shí)，內(nèi)外溫差較大，外界溫度較高時(shí)，內(nèi)外溫差較小。混凝土溫度場(chǎng)分布以結(jié)構(gòu)體中心為最高峰值圓心，向邊部環(huán)形依次遞減。采取控溫措施后的基礎(chǔ)中心溫度滿足工程質(zhì)量要求，減少了工程養(yǎng)護(hù)成本，達(dá)到良好的效果。大體積混凝土因受到厚度和體積的影響，表面和內(nèi)部散熱速度極不一致，水化熱溫升將使混凝土內(nèi)部溫度高于表面溫度，形成內(nèi)外溫差。內(nèi)外溫差越大，混凝土表面的約束應(yīng)力也就越大，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度抵不過(guò)應(yīng)力值時(shí)，就會(huì)造成開(kāi)裂，即溫度裂縫，將會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成極大危害。水閘和大壩一類大體積混凝土工程相比，雖然工程規(guī)模要小的多，但也屬于大體積混凝土工程，由于其結(jié)構(gòu)形態(tài)和受力特點(diǎn)比較特殊，混凝土產(chǎn)生裂縫比其他普通混凝土工程的危險(xiǎn)性要大的多。在以往的混凝土溫控防裂研究中，針對(duì)混凝土閘墩的研究成果不是很多能夠借鑒的成熟經(jīng)驗(yàn)也很少。在普通混凝土工程越來(lái)越完善的施工經(jīng)驗(yàn)下，也可借鑒其中的優(yōu)秀成果來(lái)運(yùn)用到水閘和閘墩的施工防護(hù)過(guò)程中，為了能夠在水閘混凝土施工中進(jìn)行溫控設(shè)計(jì)和選擇合適的防裂措施，減少盲目性，做到有據(jù)可依，對(duì)閘墩和水閘混凝土施工的溫控和防裂問(wèn)題的研究是非常必要的。文章以混凝土閘墩與普通大體積混凝土為研究對(duì)象，結(jié)合中原新城項(xiàng)目施工、石山口水庫(kù)閘墩修復(fù)工程和白沙水庫(kù)溢洪道泄洪閘改建工程對(duì)混凝土施工期的溫度進(jìn)行了比較，并且在隨后進(jìn)行了其影響因素的試驗(yàn)。在對(duì)比過(guò)程中采取比較典型的測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行溫度對(duì)比和溫度曲線分析，綜合考慮了環(huán)境施工、原材料及配合比的影響，對(duì)不同混凝土工程水化溫升曲線的影響進(jìn)行歸納從而得出以下結(jié)論：在研究混凝土溫度變化差異性的問(wèn)題時(shí)，要充分考慮到環(huán)境溫度、混凝土配合料、施工配合比等外界條件對(duì)混凝土的影響以及水閘與普通混凝土結(jié)構(gòu)尺寸、體積方面對(duì)混凝土內(nèi)部溫度變化造成的影響，工程規(guī)模及施工技術(shù)水平方面的因素對(duì)混凝土出機(jī)口溫度的影響也會(huì)影響到混凝土的水化溫升曲線。盡管一些大體積混凝土溫控措施和施工方案有一定的可行性，與水閘混凝土的溫控與防裂有一定的可比性，但是由于工程差異存在的多種因素的制約，不能完全將前者的研究成果生搬硬套到水工閘墩混凝土工程上；在進(jìn)行溫度差異性分析時(shí)要結(jié)合多方面，多個(gè)代表點(diǎn)，多項(xiàng)工程混凝土的水化溫升值來(lái)進(jìn)行分析比較溫度變化工程中的異同。在溫度差異性分析的前提下考慮混凝土溫度變化中內(nèi)外溫度差異過(guò)大的測(cè)溫點(diǎn)，進(jìn)行溫度控制，要切合實(shí)際以混凝土不出現(xiàn)溫度裂縫為目的。采取溫控措施可能會(huì)加大經(jīng)濟(jì)投入，并非是采取的溫控措施越多越好。合理的溫控設(shè)計(jì)，必要的水工和普通混凝土物理指標(biāo)計(jì)算、整體結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)的仿真分析、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)材料、混凝土配合比、試件結(jié)構(gòu)溫度對(duì)混凝土性能的變化試驗(yàn)等，為水工混凝土的溫度差異性比較提供了技術(shù)支持和理論依據(jù)，減少了盲目性，并且可有效防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。該研究課題盡管做了大量的理論和實(shí)際工作，但仍有一些問(wèn)題，在現(xiàn)有條件下無(wú)法做到對(duì)溫度差異性變化更深入細(xì)致的了解及做出測(cè)試結(jié)果。一些溫度控制及變化也沒(méi)有具體標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行對(duì)照和執(zhí)行，需要在以后的研究中做大量試驗(yàn)成果的數(shù)據(jù)分析和探討。致 謝在寫這篇論文的過(guò)程中，由于平時(shí)積累較少。很多書(shū)本知識(shí)還是有些不太確定，感謝劉老師在本文寫作過(guò)程中給予了作者很多建設(shè)性的建議。在本次論文編寫過(guò)程中，劉老師對(duì)該論文從選題，構(gòu)思到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)給予細(xì)心指引與教導(dǎo),使我得以最終完成畢業(yè)論文。在學(xué)習(xí)中,老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模，導(dǎo)師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神，將永遠(yuǎn)激勵(lì)著我。這段時(shí)間我還得到同組課題研究同學(xué)的關(guān)心支持和幫助。在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱，評(píng)議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。參考文獻(xiàn)[1] :中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1979.[2] 內(nèi)維爾AM(李國(guó)潘譯).:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1983.[3] ,1989(11).[4] ,1987.[5] 葉琳昌,:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1987.[6] (五).:水利電力出版社,1987.[7] 日本混凝土學(xué)會(huì)JCL大體積混凝土溫度應(yīng)力分委員會(huì)(林長(zhǎng)山等譯).大體積混凝土溫度應(yīng)力的推算方法(以往的研究及其總結(jié)).1984.[8] 歐洲混凝土委員會(huì)(胡德忻譯).1990年CEB/FIP混凝土結(jié)構(gòu)模式規(guī)范(1988年第一次草案).1989.[9] 理局,1980.