大體積混凝土的定義美國混凝土協(xié)會〔ACI〕規(guī)定：“任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大，必須要求采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大的限度減少開裂。〞日本建筑協(xié)會標準〔JASS5〕中規(guī)定：“結構斷面最小尺寸在80cm以上，同時水化熱引起混凝土內的最高溫度與外界氣溫之差，預計超過25℃的混凝土，稱之為大體積混凝土。〞大體積混凝土的定義

大體積混凝土的定義建筑工程中的大體積混凝土結構中，由于結構截面大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，由此形成的溫度收縮應力是導致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。裂縫分為外表裂縫和貫穿裂縫兩種。外表裂縫是由于混凝土外表和內部的散熱條件不同，溫度外低內高，形成了溫度梯度，是混凝土內部產(chǎn)生壓應力，外表產(chǎn)生拉應力，外表的拉應力超過混凝土抗拉強度而引起的。貫穿裂縫是由于大體積混凝土在強度開展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這個降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形，受到地基和其他結構邊界條件的約束時引起的拉應力，超過混凝土抗拉強度時所可能產(chǎn)生的貫穿整個截面的裂縫。大體積混凝土的溫度裂縫大體積混凝土的溫度裂縫故大體積混凝土施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫，是其內部矛盾開展的結果，一方面是混凝土內外溫差產(chǎn)生應力和應變，另一方面是結構的外約束和混凝土各質點間的內約束阻止這種應變，一旦溫度應力超過混凝土所能承受的抗拉強度，就會產(chǎn)生裂縫。引起溫度裂縫的原因可分為以下幾類：

水泥水化熱

水泥的水化熱是大體積混凝土內部熱量的主要來源，由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在混凝土內部不易散失。

外界氣溫變化

大體積混凝土的溫度裂縫約束條件結構在變形時會受到一定的抑制而阻礙其自由變形，該抑制即稱“約束〞，大體積混凝土由于溫度變化產(chǎn)生變形，這種變形受到約束才產(chǎn)生應力。在全約束條件下，混凝土結構的變形：——混凝土收縮時的相對變形；——混凝土的溫度變化量；

——混凝土的溫度膨脹系數(shù)?；炷潦湛s變形

大體積混凝土的溫度應力混凝土的溫度取決于它本身環(huán)境有溫差存在，而結構物四周又不可能做到完全絕熱，因此，在新澆筑的混凝土與其四周環(huán)境之間，就會發(fā)生熱能的交換。模板、外界氣候(包括溫度、濕度和風速)和養(yǎng)護條件等因素，都會不斷改變混凝土所貯備的熱能，并促使混凝土的溫度逐漸發(fā)生變動。因此，混凝土內部的最高溫度，實際上是由澆筑溫度、水泥水化熱引起的絕對溫升和混凝土澆筑后的散熱溫度三局部組成。

大體積混凝土溫度應力特點大體積混凝土溫度計算最大絕熱溫升〔二式取其一〕Th——混凝土最大絕熱溫升(℃)mc——混凝土中水泥(包括膨脹劑)用量〔kg/m3〕F——混凝土活性摻合料用量〔kg/m3〕K——摻合料折減系數(shù)。粉煤灰取0.25~0.30Q——水泥28d水化熱(kJ/kg)c——混凝土比熱，取0.97[kJ/(kg·K)]ρ——混凝土密度(2400kg/m3)t——混凝土的齡期〔d〕m——系數(shù)、隨澆筑溫度改變大體積混凝土溫度計算水泥品種水泥強度等級水化熱Q(kJ/kg)3d7d28d硅酸鹽水泥42.531435437532.5250271334礦渣水泥32.5180256334表1不同品種、強度等級水泥的水化熱澆筑溫度(℃)51015202530m(1/d)0.2950.3180.3400.3620.3840.406表2系數(shù)m大體積混凝土溫度計算

混凝土中心計算溫度T1(t)——t齡期混凝土中心計算溫度〔℃〕Tj——混凝土澆筑溫度〔℃〕ξ(t)

——t齡期降溫系數(shù)大體積混凝土溫度計算澆筑層厚度(m)齡期t(d)369121518212427301.00.360.290.170.090.050.030.011.250.420.310.190.110.070.040.031.500.490.460.380.290.210.150.120.080.050.042.500.650.620.570.480.380.290.230.190.160.153.000.680.670.630.570.450.360.300.250.210.194.000.740.730.720.650.550.460.370.300.250.24齡期降溫系數(shù)ξ(t)

大體積混凝土溫度計算混凝土表層〔外表下50~100mm處〕溫度δ——保溫材料厚度〔m〕T2——混凝土外表溫度〔℃〕保溫材料厚度Tq——施工期大氣平均溫度〔℃〕λ——混凝土導熱系數(shù)，取2.33W/(m·K)Tmax——計算得混凝土最高溫度〔℃〕材料名稱密度(kg/m3)導熱系數(shù)λ[W/(m·K)材料名稱密度(kg/m3)導熱系數(shù)λ[W/(m·K)建筑鋼材780058礦棉，巖棉110～2000.031～0.065鋼筋混凝土24002.33瀝青礦棉氈100～1600.033～0.052水0.58泡沫塑料20～500.035～0.047木模板500～7000.23膨脹珍珠巖40～3000.019～0.065木屑0.17油氈0.05草袋1500.14膨脹聚苯板15～250.042瀝青蛭石板350～4000.081～0.105空氣0.03膨脹蛭石80～2000.047～0.07泡沫混凝土0.10大體積混凝土溫度計算λx——所選保溫材料導熱系數(shù)[W/(m·K)]大體積混凝土溫度計算Kb——傳熱系數(shù)修正值，取1.3~2.0。保溫層種類K1K21僅由容易透風的材料組成(如草袋、稻草板、鋸末、砂子)2.63.02由易透風材料組成，但在混凝土面層上再鋪一層不透風材料2.02.33在易透風保溫材料上鋪一層不透風材料1.61.94在易透風保溫材料上下各鋪一層不易透風材料1.31.55僅由不易透風材料組成(如油布、帆布、棉麻氈、膠合板)1.31.5K1值為一般刮風情況〔風速<4m/s，結構位置>25m〕；K2值為刮大風情況；大體積混凝土溫度計算Kb——傳熱系數(shù)修正值，取1.3~2.0。保溫層種類K1K21僅由容易透風的材料組成(如草袋、稻草板、鋸末、砂子)2.63.02由易透風材料組成，但在混凝土面層上再鋪一層不透風材料2.02.33在易透風保溫材料上鋪一層不透風材料1.61.94在易透風保溫材料上下各鋪一層不易透風材料1.31.55僅由不易透風材料組成(如油布、帆布、棉麻氈、膠合板)1.31.5K1值為一般刮風情況〔風速<4m/s，結構位置>25m〕；K2值為刮大風情況；大體積混凝土溫度計算如采用蓄水養(yǎng)護，蓄水養(yǎng)護深度hw——養(yǎng)護水深度〔m〕x——混凝土維持到指定溫度的延續(xù)時間，即蓄水養(yǎng)護時間〔h〕M——混凝土結構外表系數(shù)〔1/m〕,M=F/VF——與大氣接觸的外表〔m2〕V——混凝土體積〔m3〕700——折算系數(shù)[kJ/(m3·K)]λw——水的導熱系數(shù)，取0.58大體積混凝土溫度計算混凝土外表模板及保溫層的傳熱系數(shù)β——混凝土外表模板及保溫層等的傳熱系數(shù)[W/(m3·K)]δi——各保溫材料厚度〔m〕λi——各保溫材料導熱系數(shù)[W/(m3·K)]βq——空氣層的傳熱系數(shù)，取23[W/(m3·K)]大體積混凝土溫度計算混凝土虛厚度h’——混凝土虛厚度〔m〕k——折減系數(shù)，取2/3λ——混凝土導熱系數(shù)，取2.33[W/(m3·K)]大體積混凝土溫度計算混凝土計算厚度H——混凝土計算厚度〔m〕h——混凝土實際厚度〔m〕大體積混凝土溫度計算混凝土表層溫度T2(t)——混凝土外表溫度〔℃〕Tq——施工期大氣平均溫度〔℃〕h’——混凝土虛厚度〔m〕H——混凝土計算厚度〔m〕T1(t)——混凝土中心溫度〔℃〕大體積混凝土溫度計算混凝土平均溫度大體積混凝土應力計算地基約束系數(shù)單純地基阻力系數(shù)Cx1〔N/mm3〕土質名稱承載力(kN/m2)Cx1推薦值軟黏土80～1500.01～0.03砂質黏土250～4000.03～0.06堅硬黏土500～8000.06～0.10風化巖石和低強度素混凝土5000～100000.60～1.00C10以上配筋混凝土5000～100001.00～1.50大體積混凝土應力計算樁的阻力系數(shù)Cx2〔N/mm3〕Q——樁產(chǎn)生單位位移所需水平力(N/mm)當樁與結構鉸接時當樁與結構固接時

E——樁混凝土的彈性模量〔N/mm2〕I——樁的慣性矩〔mm4〕Kn——地基水平側移剛度，取1×10-2D——樁的直徑或邊長〔mm〕F——每根樁分擔的地基面積〔mm2〕大體積混凝土應力計算大體積混凝土瞬時彈性模量E(t)——t齡期混凝土彈性模量〔N/mm2〕

E0——28d混凝土彈性模量〔N/mm2〕e——常數(shù)，取2.718t——齡期〔d〕大體積混凝土應力計算地基約束系數(shù)E(t)——t齡期混凝土彈性模量〔N/mm2〕

h——混凝土實際厚度〔mm〕Cx1——單純地基阻力系數(shù)〔N/mm3〕Cx2——樁的阻力系數(shù)〔N/mm3〕β(t)——t齡期地基約束系數(shù)〔l/mm〕大體積混凝土應力計算混凝土干縮率和收縮當量溫差混凝土干縮率εY(t)——t齡期混凝土干縮率ε0Y(t)——標準狀態(tài)下混凝土極限收縮值，取3.24×10-4M1?M2???M10——各修正系數(shù)，參考建筑施工手冊第四版表10-88大體積混凝土應力計算收縮當量溫差TY(t)——t齡期混凝土收縮當量溫差〔℃〕α——混凝土線膨脹系數(shù)，取1×10-5〔1/℃〕大體積混凝土應力計算結構計算溫差〔一般3d劃分一區(qū)段〕ΔTi——i區(qū)段結構計算溫差〔℃〕Tm(i)——i區(qū)段平均溫度起始值〔℃〕Tm(i+3)——i區(qū)段平均溫度終止值〔℃〕TY(i+3)——i區(qū)段收縮當量溫差終止值〔℃〕TY(i)——i區(qū)段收縮當量溫差起始值〔℃〕大體積混凝土應力計算各區(qū)段拉應力σi——i區(qū)段混凝土內拉應力〔N/mm2〕——i區(qū)段平均彈性模量〔N/mm2〕——i區(qū)段平均應力松弛系數(shù)齡期t(d)369121518212427300.570.520.480.440.410.3860.3680.3520.3390.327i區(qū)段平均地基約束系數(shù)混凝土最大尺寸大體積混凝土應力計算到指定期混凝土內最大應力σmax——到指定期混凝土內最大應力〔N/mm2〕——泊松比，取0.15大體積混凝土應力計算平安系數(shù)ft——到指定期混凝土抗拉強度設計值〔N/mm2〕K——大體積混凝土抗裂平安系數(shù)，應≥1.15大體積混凝土平均整澆長度混凝土極限拉伸值ft——混凝土抗拉強度設計值〔N/mm2〕μ——配筋率〔%〕，μ=Fa/Fcd——鋼筋直徑〔mm〕t——指定齡期〔d〕Fa——鋼筋截面面積〔m2〕Fc——混凝土截面面積〔m2〕大體積混凝土平均整澆長度平均整澆長度〔伸縮縫間距〕[Lcp]——平均整澆長度〔伸縮縫間距〕〔mm〕h——混凝土厚度〔mm〕E(t)——指定時刻混凝土彈性模量〔N/mm2〕Cx——地基阻力系數(shù)〔N/mm3〕,Cx=Cx1+Cx2ΔT——指定時刻的累計結構計算溫差〔℃〕【例1】某工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土根底底板，厚度為0.8m，配置直徑16帶肋鋼筋，配筋率0.35%，混凝土強度等級采用C30，地基為堅硬黏土，施工條件正常(材料符合質量標準、水灰比準確、機械振搗、混凝土養(yǎng)護良好)。試計算早期(15d)不出現(xiàn)貫穿性裂縫的允許間距。大體積混凝土計算案例大體積混凝土計算案例均取1.0M4=1.42，M6=0.93，M7=0.70，M10=0.42混凝土經(jīng)過15d的收縮變形混凝土收縮當量溫差為大體積混凝土計算案例混凝土上、下面溫升為15℃，由于時間短，養(yǎng)護較好，氣溫差忽略不計，混凝土的水化熱溫差經(jīng)計算為25℃，那么計算溫差為混凝土的極限拉伸值大體積混凝土計算案例15d時混凝土的彈性模量伸縮縫的最大允許間距由計算知，板的最大允許伸縮縫間距為26m。當板的縱向長度小于26m時，可以防止裂縫出現(xiàn)。否那么那么需在中部設置伸縮縫或“后澆縫〞。當板下有樁根底時，計算阻力系數(shù)Cx時，應考慮樁基對根底底板的約束阻力。大體積混凝土計算案例【例2】大型設備根底底板長90.8m、寬31.3m、厚2.5m，混凝土為C20，采用60d后期強度配合比，用32.5礦渣水泥，水泥用量mc=280kg/m3

,混凝土澆筑入模溫度Tj=28℃，為25℃，結構物周圍用鋼模板，在模板和混凝土上外表外包兩層草袋保溫，混凝土比熱C=1.0kJ/kg?K混凝土密度ρ=2400kg/m3施工時平均氣溫試計算總降溫產(chǎn)生的最大溫度拉應力及平安系數(shù)。大體積混凝土計算案例解(1)計算絕熱溫升值，按式為簡單計只計算3d、7d、28d的值。(2)混凝土中心溫度計算，按式計算如下大體積混凝土計算案例(3)混凝土表層溫度。兩層草袋保溫按60mm計，那么保溫層傳熱系數(shù)混凝土虛厚度混凝土計算厚度混凝土表層溫度大體積混凝土計算案例(5)混凝土干縮率和當量溫差，按式那么(6)結構計算溫差，按式大體積混凝土計算案例(7)計算各齡期的混凝土彈性模量，按式(8)地基約束系數(shù)，按式大體積混凝土計算案例(9)各區(qū)段拉應力，按式各區(qū)段平均彈性模量大體積混凝土計算案例各區(qū)段平均應力松弛系數(shù)各區(qū)段平均地基約束系數(shù)大體積混凝土計算案例只計算拉應力(10)混凝土內最大應力，按式混凝土抗拉強度設計值