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：           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。  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)。 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。