市政工程之大体积混凝土施工计算，一次搞定！
1、大体积混凝土的温度裂缝
1.1 裂缝种类
1.2 裂缝产生的原因
2、大体积混凝土的温度应力
2.1大体积混凝土温度应力特点
2.2大体积混凝土温度应力计算
2.3混凝土热工计算
2.4混凝土拌和温度和浇筑温度计算
3、大体积混凝土温度裂缝的控制措施
3.1混凝土材料
3.2外部环境
3.3约束条件
3.4预应力技术
4、大体积混凝土施工泌水的防治
5、大体积混凝土施工算例
1.1裂缝种类
按产生原因一般可分为 ：
(1)荷载作用下的裂缝(约占10%)
(2)变形作用下的裂缝(约占80%)
(3)耦合作用下的裂缝(约占10%)
按裂缝有害程度分：
(1)有害裂缝
(2)无害裂缝
按裂缝出现时间分为：
(1)早期裂缝(3～28天)
(2)中期裂缝(28～180天)
(3)晚期裂缝(180～720天，最终20年)。
按深度一般可分为：
(1)表面裂缝
(2)浅层裂缝
(3)深层裂缝
(4)贯穿裂缝
图3.1 温度裂缝
1.2裂缝产生的原因
大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果，一方面是混凝土内外温差产生应力和应变，另一方面是结构的外约束和混凝土各质点间的内约束阻止这种应变，一旦温度应力超过混凝土所能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。
1、水泥水化热
水泥的水化热是大体积混凝土内部热量的主要来源，由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在混凝土内部不易散失。
2、外界气温变化
3、约束条件
结构在变形时会受到一定的抑制而阻碍其自由变形，该抑制即称“约束”，大体积混凝土由于温度变化产生变形，这种变形受到约束才产生应力。在全约束条件下，混凝土结构的变形：
4.、混凝土收缩变形
2.1大体积混凝土温度应力特点
混凝土的温度取决于它本身环境有温差存在，而结构物四周又不可能做到完全绝热，因此，在新浇筑的混凝土与其四周环境之间，就会发生热能的交换。模板、外界气候(包括温度、湿度和风速)和养护条件等因素，都会不断改变混凝土所贮备的热能，并促使混凝土的温度逐渐发生变动。因此，混凝土内部的最高温度，实际上是由浇筑温度、水泥水化热引起的绝对温升和混凝土浇筑后的散热温度三部分组成。
2.2大体积混凝土温度应力计算
1. 大体积混凝土温度计算
1) 最大绝热温升(二式取其一)
表3-1 不同品种、强度等级水泥的水化热
表3-2 系数m
2）混凝土中心计算温度
3）混凝土表层(表面下50～100mm处)温度
保温材料厚度(或蓄水养护深度)
表3-4 几种保温材料导热系数
表3-5 传热系数修正值
K值—一般刮风情况(风速小于4）；
L值—刮大风情况。
如采用蓄水养护，蓄水养护深度。
混凝土表面模板及保温层的传热系数。
混凝土虚厚度
混凝土计算厚度。
混凝土表层温度
4）混凝土内平均温度
2.大体积混凝土温度应力计算
1) 地基约束系数
单纯地基阻力系数查表3-6
表3-6 单纯地基阻力系数
桩的阻力系数
2) 大体积混凝土瞬时弹性模量
3) 地基约束系数
4) 混凝土干缩率和收缩当量温差
混凝土干缩率
收缩当量温差
5）结构计算温差(一般3d划分一区段)
6）各区段拉应力
表3-8 松弛系数S(t)
7）安全系数
3.大体积混凝土平均整浇长度(伸缩缝间距)
1) 混凝土极限拉伸值
2) 平均整浇长度(伸缩缝间距)
2.3混凝土热工计算
1.混凝土热导率计算
混凝土热导率，是指在单位时间内热流通过单位面积和单位厚度混凝土介质时，混凝土介质两侧为单位温差时热量的传导率。它是反映混凝土传导热量难易程度的系数。混凝土的热导率以下式表示：
2.混凝土比热计算
单位重量的混凝土，其温度升高1℃所需的热量称为混凝土的比热，可按式(3-23)计算。
3.混凝土热扩散系数计算
混凝土的热扩散系数(又称导温系数)是反映混凝土在单位时间内热量扩散的一项综合指标。热扩散系数愈大，愈有利于热量的扩散。混凝土的热扩散系数一般通过试验求得或按式(3-24)计算：
2.4混凝土拌和温度和浇筑温度计算
1.混凝土拌和温度计算
混凝土的拌和温度，是指组成混凝土的各种材料经搅拌形成均匀的混凝土出料后的温度，又称为出机温度，可按式(3-25)表示
若考虑混凝土搅拌时设置搅拌棚相对混凝土出机温度的影响，则混凝土的出机温度为：
2.混凝土浇筑温度计算
混凝土的浇筑温度一般可按式(3-27)计算
3.1混凝土材料
1.选择水泥品种
混凝土温升的热源是水泥水化热，故选用中低热的水泥品种，可减少水化热，使混凝土减少升温。例如，优先选用等级为32.5、42.5的矿渣硅酸盐水泥，因其与同等级的矿渣水泥和普通硅酸盐水泥相比，3d的水化热可减少28%。
2.减少水泥用量
由于水泥水化热而导致的温度应力是地下室墙板产生裂缝的主要原因，且混凝土的强度、抗渗等级越高，结构产生裂缝的概率也越高。在地下室外墙施工中，除了在保证设计要求的条件下尽量降低混凝土的强度等级以减少水化热外，还应该充分利用混凝土的后期强度。实验数据表明，每立方米的混凝土水泥用量每增(减)l0kg，水泥水化热使混凝土的温度相对升(降)达1℃。
3.选择外加剂
1) 减水剂
2) 粉煤灰
3) 膨胀剂
4) 选择粗、细骨料
含泥量
骨料粒径。
砂率和细度模数。
3.2外部环境
1.混凝土浇筑与振捣
对于地下室墙体结构的大体积混凝土浇筑，除了一般的施工工艺以外，应采取一些技术措施，以减少混凝土的收缩，提高极限拉伸，这对控制温度裂缝很有作用。
改进混凝土的搅拌工艺对改善混凝土的配合比、减少水化热、
提高极限拉伸有着重要的意义。
2.混凝土浇筑温度
适当地限制混凝土的浇筑温度，一般情况下，建议混凝土的最高浇筑温度应控制在40℃以下。
3.混凝土出机温度
为了降低大体积混凝土总温升和减小结构的内外温差，控制出机温度是很重要的。在混凝土的原材料中，石子的比热较小，但其在每立方米混凝土中所占的质量较大。水的比热最大，但它在混凝土中占的质量却最小。
4.混凝土养护
地下室外墙浇筑以后，为了减少升温阶段的内外温差，防止因混凝土表面脱水而产生干缩裂缝，应对混凝土进行适当的潮湿养护；为了使水泥顺利进行水化，提高混凝土的极限拉伸和延缓混凝土的水化热降温速度，防止产生过大的温度应力和温度裂缝，应加强对混凝土进行保湿和保温养护。
5.防风和回填
外部气候也是影响混凝土裂缝发生和开展的因素之一，其中，风速对混凝土的水分蒸发有直接的影响，不可忽视，地下室外墙混凝土应尽量封闭门窗，减少对流。
土是最佳的养护介质，地下室外墙混凝土施工完毕后，在条件允许的情况下应尽快回填。