水的温度与体积的变化关系精选(九篇)

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第1篇：水的温度与体积的变化关系范文

关键词：大体积混凝土；温度裂缝；施工；温度控制

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

引言

近年来随着我国大规模工程建设的日益增多，大体积混凝土也越来越多的被应用到实际当中。但目前，大体积混凝土的裂缝较为普遍，尽管我们在施工中采取各种措施减少裂缝的发生，但裂缝仍时有发生。为此，在大体积混凝土施工中，研究其温度应力及温度控制具有重要的理论与现实意义。

1、大体积混凝土的概念及其施工特点

研究大体积混凝土在施工中的温度应力及温度控制问题，首先要明晰大体积混凝土的概念与施工特点。具体如下：

1.1 大体积混凝土的概念

一般来说，大体积混凝土的定义是：“结构断面最小尺寸在80cm以上，同时水化热引起的混凝土内最高温度与表面温度之差预计超过25℃的混凝土称之为大体积混凝土。”

1.2 大体积混凝土的施工特点

大体积混凝土结构的施工特点：

（1）整体性要求较高，往往不允许留设施工缝，一般要求连续浇筑。

（2）结构的体积较大，浇筑后混凝土产生的水化热量大，并积聚在混凝土内部不易散发，从而形成较大的内外温差，引起较大的温差应力。

2、温度应力的产生过程及裂缝的产生原因

2.1 温度应力的产生过程

根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:

（1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝土弹性模量急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成一定的残余应力。

（2）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。

（3）晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相叠加。

2.2 裂缝的产生原因

大体积混凝土温度裂缝的产生与水泥水化热、外界气温的变化、约束条件的变化和混凝土的收缩变形等因素息息相关。

2.2.1 水泥水化热的影响

水泥水化过程中产生一定的热量，而大体积混凝土结构一般断面较厚，水化热聚在结构内部不易散失，引起急剧升温，在建筑工程中一般为20～30℃甚至更高。

2.2.2 外界气温变化的影响

混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热升温和结构散热降温等各种温度的叠加之和。温度应力是由温差引起的变形造成的，温差愈大，温度应力也愈大。

2.2.3 混凝土的收缩变形

由于泵送混凝土的流动性与抗裂的要求相互矛盾，故应选取在满足泵送的坍落度下限条件下尽可能降低水灰比，因混凝土中水分越多，开裂可能越大。随着混凝土施工厚度增加，混凝土浮浆随之增多，因此应严格控制含水率，必要时调整混凝土水灰比，这对于控制混凝土的收缩和提高抗裂性是必要的。

2.2.4 约束条件与温度裂缝的关系

结构在变形时，必然受到外界条件阻碍，这种阻碍称为约束条件。在全约束条件下，混凝土结构的变形，是温差与温度膨胀系数的乘积，即：C=T•a，当超过混凝土的极限拉伸值时，裂缝便产生。

3解决的办法和措施

减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件以及施工方面着手。

3.1 控制温度的措施

3.1.1 混凝土内部温度的控制

根据原始情况计算出混凝土内部峰值温度，就可以根据影响峰值温度的因素进行混凝土内部温度的控制。控制温度主要从控制混凝土浇灌温度、温升、减少温差、改进施工操作条件人手，措施如下:

1) 采用改善骨料级配，用干硬性混凝土掺混合料，在混凝土内掺入一定数量的粉煤灰外掺料。由于粉煤灰具有一定的活性，不但可以替代部分水泥，而且粉煤灰颗粒呈球形，具有“滚珠效应”而起作用，能改善混凝土的粘塑性，并可增加泵送混凝土要求的0.315mm以下细粒的含量，改善混凝土可泵性，降低混凝土的水化热。如图所示：

图1 掺入30%粉煤灰对水泥水化热的影响效果

3.1.2 混凝土外部温度的控制

在混凝土浇筑、养护过程中可采取以下措施控制表面温度：首先可根据不同环境采取蓄水和盖塑料薄膜措施，在此基础上盖上草袋和麻袋进行保温保湿养护，在冬季可搭设保温挡风棚进行保温。覆盖层的厚度应根据温控指标的要求通过计算确定。气温骤降时应进行表面保温，以免混凝土产生急剧的温度梯度。

3.2 施工方面的措施

3.2.1 合理安排施工程序和施工进度

施工程序和施工进度安排，应满足以下几点要求：基础约束区的混凝土在设计规定的间歇期内连续均匀上升，不应出现薄层长间歇。基础强约束区混凝土宜在低温季节施工；其余部分基本做到短间歇连续均匀上升；相邻块、相邻坝段高差应符合规范允许的高差要求。

3.2.2 降低混凝土的浇筑温度

降低混凝土的浇筑温度应从降低混凝土出机口温度、减少混凝土运输途中和仓面温度回升以及入仓温度等几方面人手，具体措施有：避开高温时段浇筑，气温低的季节多浇，气温高的季节少浇，重要部位安排在低温季节、低温时段浇筑；提高骨料的堆料高度，在骨料仓上方设置遮阳棚以及对骨料进行预冷；采用加冰或加冰水拌和等。

3.3 养护措施

（1）加强混凝土表面保温，减小环境温度变化的影响，可在混凝土顶面加盖保温层，适当延迟拆模时间。

（2）排走混凝土内部水化热，降低混凝土内部温度，可在混凝土内部设置冷却水管，通冷却水带走混凝土内部水泥水化发出的热量。

4、结束语

综上，本文在介绍大体积混凝土概念与施工特点的基础上分析大体积混凝土裂缝的产生原因，最后对混凝土施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨，并提出了初步解决方案。为了更严格把好大体积混凝土施工的质量关，以确保混凝土的耐久性和安全性，更有效的解决大体积混凝土的裂缝问题，应着重从控制温升、延缓降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土极限拉伸、改善约束程度等方面采取措施，并根据现场测试数据及时调整养护措施。在具体施工中应采取多种预防处理措施，最大程度的避免混凝土的裂缝问题。

参考文献

[1]李昕鹏.大体积混凝土裂缝控制[J].施工技术;2011,1

[2]房春鹏.浅析大体积砼无缝技术在建筑施工中的应用[J].黑龙江科技信息,2011，18

[3]廖智.浅谈大体积混凝土施工质量控制[J].中国城市经济,2011，15

[4]杨占坡,吕剑峰.论大体积混凝土常规温控防裂控制措施[J].内蒙古水利,2011，04

[5]邹建立.大体积混凝土入模温度的控制[J].河南科技,2011，14

[6]王朋.大体积混凝土施工温度控制计算[J].安徽水利水电职业技术学院学报, 2008,(03)

第2篇：水的温度与体积的变化关系范文

【关键词】超高层建筑；大体积混凝土；底板温度应力分析

中图分类号：TV544+.91文献标识码： A 文章编号：

前言

随着高层建筑的日益崛起，对于大体积混凝土的使用也越来越多。然而在施工过程中，大体积混凝土自身的特性决定了其温度变化幅度很大，进而导致巨大拉应力的产生。巨大的拉应力在大体积混凝土内部很容易产生裂缝，进而会影响结构的耐用性，更甚者会严重损坏建筑的使用性。经研究表明，大体积混凝土温度应力与其运行条件、材料特性、施工过程、气候条件、结构形式等各种因素相关，并且温度应力的变化也是复杂、多变的。工程建设人员有必要对其进行深入研究。本文就超高层建筑复杂形状的大体积混凝土底板温度应力进行浅论。

1. 引起大体积混凝土温度应力的原因

引起大体积混凝土温度应力的原因主要有自生应力和约束应力两种。

（1）自生应力

自生应力是指对于边界上没有受到任何约束的结构而言，如果结构内部温度呈线性分布，则结构不产生应力作用；若果结构内部温度呈非线性分布，那么由于结构本身的约束作用而产生的应力现象。如：大体积混凝土在冷却过程中，其表面温度会低于结构内部温度，从而导致表面温度受到内部的约束，收缩变形，在表面产生拉应力，在混凝土内部则出现压应力。自生应力产证的特点是其发生位置处于整个结构断面上，拉应力和压应力须保持平衡关系。

（2）约束应力

当结构的部分或者全部边界受到外界约束时，温度的变化没有引起结构的自由变形，这种现象会引发约束应力。例如，在混凝土浇筑块冷却时，其受到基础底的约束而产生的应力。一般情况下，对于对大体积混凝土而言，其可能会出现两种应力，在计算时应为两种应力的线性叠加，但以约束应力作用为主。

2. 大体积混凝土温度应力分析方法

2.1 大体积混凝土温度应力计算

大体积混凝土施工期的温度应力，包括外约束即地基约束引起的外约束应力和混凝土内部对外部引起的内约束应力，目前施工单位多使用下式来计算温度应力:

其中:――混凝土的温度（包括收缩）应力

――混凝土龄期t的弹性模量;

――混凝土的线膨胀系数，取;

――混凝土的最大综合温度差;

――考虑徐变影响的松弛系数;

――混凝土的外约束系数:

――混凝土的泊松比。

对于考虑内约束应力时，计算内约束应力的公式为:

式中:――混凝土块体的平均温度;

――混凝土的表面温度。

但是上述公式是基于大体积混凝土温度分布都是均匀的、散热条件相同、厚度呈二次抛物线分布等假设条件下适用的，所以其计算结果与实际值存在或多或少的差别。

所以，仅仅用上述公式对大体积混凝土温度应力进行计算分析，对实际工程中了解温度应力以及时采取相应措施还是远远不够的。

2.2大体积混凝土温度应力有限元分析方法

2.2.1 基本原理

有限单元法是目前较为成熟的计算大体积混凝土温度场及应力场的数值方法。其基本原理如下图（图1）所示，可以把混凝土平面划分为多个三角形单元格，全部单元在角点上互相连接，作为结点，再以结点位移作为未知量，多余每个结点建立两个平衡方程，即可得到各结点位移，进而由位移得到各单元应力。当单元格足够小时，其应力便与原结构应力近似接近。这种有限单元法通过无限连续介质分解为多数有限自由度的方法得到几乎等同于真实应力的结果。

2.2.2有限单元计算方法

把从混凝土浇筑开始到计算其温度应力t时划分为个时间段，根据每个时间段内混凝土的温差求得混凝土的温度应力，将各时段内求得的应力叠加，即可求出t时混凝土的温度应力。初应变可记为；

设混凝土由温差作用、收缩变形引起的初应变为，

即:

式中:―温度变化引起的初应变;

―混凝土收缩引起的初应变;[28]

混凝土的总应变为受力变形与初应变两部分之和，即:

式中:为弹性应变，是由于弹性应力而引起的，应力与弹性应变的

关系为:

由于

因而应力与总应变的关系为:

其中，为平面应变问题的弹性系数矩阵:

由虚位移而产生的内功为:

外力所做的虚功为:

其中，。

把各单元按连续条件与平衡条件联系起来得到按位移求解的基本方程如下:

式中:为结构的整体刚度矩阵，为单元个数;

为结点位移向量;

为结点上作用的外力引起的结点力;

为由初应变引起的等效结点荷载。

求出位移及相应应变后，可按下式计算应力:

考虑早期混凝土的弹性模量随龄期而急剧变化。计算中，设一时段取平均弹性模量：

该时段内产生的温度增量为:

第i时段内产生的位移增量由下式计算:

式中: 为依计算的刚度矩阵;

为计算时段内作用的外力;

为计算时段内由初应变引起的等效结点荷载。

然后由下式计算第i时段内产生的应力增量:

为得到某时刻的变温应力，将各时段应力增量加以累积得

从上面可以看出，进行有限元计算式十分复杂的过程，必须依赖于计算机程序解决。

3. 某市市政大桥建设实例

3.1 桥墩温度场仿真分析

本例利用ANSYS软件对桥墩浇筑过程进行仿真分析。通过对大型混凝土的温度场和应力场得耦合分析，计算出混凝土浇筑过程中温度和应力之间的关系，得到温度场和应力场的关系，能够观察出大型混凝土浇筑过程中的温度场和应力场的变化。

从图2中可以看出，此时第一到第八层混凝土温度为18℃～22℃之间，混凝土温度已经稳定。可以发现第九层温度并未受到第十层水化温升的影响，在浇筑六天后温度明显降低，说明分层浇筑有利于混凝土水化热的释放。

图2 桥墩浇筑第30天时温度场分布

以桥墩浇筑第二层（6米高）为例对桥墩浇筑过程中的温度变化进行分析。混凝土入模时的温度为23.6℃，随着水泥水化热的释放，第二天时混凝土的表面最高温度达到了35℃。第七天时混凝土表面最高温度为34℃，但边界处的温度已经下降到21℃。

可以看出，大体积混凝土工程的施工宜采用整体分层浇筑施工或是连续浇筑施工。这样施工有利于混凝土水化热的释放，保证的里表温差不会大于规定值，防止混凝土温度应力和裂缝的产生。

3.2 混凝土应力场仿真分析

下图为桥墩浇筑结束时整个混凝土桥墩的应力图，从图中可以看出混凝土的大部分位置为压应力在模型的四个脚点出现了拉应力。

图 3 桥墩浇筑30天时应力分布图

整个混凝土体多数地方呈现拉应力，拉应力最大的地方达到了1.2Mpa。从桥墩浇筑六米后第三天和第四天的应力分布图可以看出，随着时间的推移，混凝土上表面应力有明显变化。其最大拉应力由1Mpa增加到1.2 Mpa后降低到1.1 Mpa。这一方面是因为水化热逐渐释放，而浇筑层内部水化热不宜向外传递使混凝土内部温度过高，另一方面是因为混凝土表面温度下降速率不同，出现里表温差和表面温度分布不均匀，造成里表膨胀率不同和弹性模量不一致，从而造成桥墩模型拉应力的出现。

所以，大体积混凝土工程施工前，宜对施工阶段大体积混凝土浇筑体的温度应力进行试算，并确定施工阶段大体积混凝土浇筑体的升温峰值，里表温度及降温速率的控制指标，制定相应的温控技术措施。

结束语

本文通过使用ANSYS参数化设计语言编制一套计算程序，计算混凝土浇筑过程中温度、应力之间的关系，以减少工程上大型混凝土因温度产生的裂缝。建筑设计、施工人员只有掌握了大型混凝土容易发生裂缝等问题的原理，才能更好的防患于未然，保证工程的质量。

【参考文献】

[1] 李永刚,李守义.寒冷地区某碾压混凝土重力坝温控计算分析[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2005(08)

[2] 宿生,何蕴龙,付作光.横缝设置对鱼洞峡拱坝温度应力场影响的有限元分析[J]. 中国农村水利水电. 2011(09)

[3] 汪文彬,周斌.拱坝内力分析的曲杆单元法[J]. 中国农村水利水电. 2005(11)

[4] 韩刚,齐磊,马涛,于猛.大型泄洪洞衬砌混凝土施工期温度场和温度应力的仿真计算[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2009(04)

第3篇：水的温度与体积的变化关系范文

关键词：桥梁工程 大体积混凝土 裂缝 原因 措施 预防

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（c）-0034-02

随着桥梁技术发展速度的加快，大体积混凝土应用于桥梁的程度也逐渐增高。我国对大体积混凝土的定义是：用于混凝土结构中实体最小尺寸超过1 m位置的混凝土；而美国则定义为：全部有可能出现温度影响的现浇混凝土。当前，国内外比较重视研究大体积混凝土中由于机械荷载产生的裂缝问题，却很少研究温度荷载对大体积混凝土裂缝的影响。这个问题值得我们重视，以防对混凝土结构造成严重的影响。此外，关于大体积混凝土裂缝与内温度应力的控制问题的研究，也较多地出现在高层建筑工程与水利工程中，很少出现在桥梁工程中，这更应该引起我们的重视。该文主要针对桥梁工程中大体积混凝土裂缝的原因及预防问题进行了详细地研究和探讨，旨在探索出控制混凝土出现裂缝的有效措施。

1 大体积混凝土裂缝产生的原因

大体积混凝土结构中的混凝土具有质地较脆、抗拉强度较弱（仅相当于抗压强度的1/10）以及断面尺寸较大的特点。因为水泥出现水化热现象，大体积混凝土内部的温度会骤然升高，在大体积混凝土逐渐降温的过程中会受到一定的条件限制和约束，容易出现巨大的拉应力。又因在一般情况下，大体积混凝土中没有设置钢筋或有较少的钢筋。因此，混凝土需要承载产生的全部的拉应力。

1.1 水泥水化热的影响

水泥在发生水化现象的同时，会散发出大量的热量，一般在混凝土浇筑后的7d左右水化现象特别明显。如果有450～490 kg/m3的水泥，那么每立方米的混凝土散发出的热量大约为19500～29500 kJ，这就致使混凝土中的内部温度变得比较高。特别是大体积混凝土产生的热量，会比一般的热量还要高。由于混凝土中心的温度比较高，再加上混凝土内部和表面散热的情况具有很大的差异，这样就会致使混凝土内部和外部出现温度差额，就会产生两种应力：混凝土内部的压应力、混凝土表面的拉应力，当混凝土无法承受拉应力的作用时，就会出现表面裂缝的现象。

l.2 混凝土的收缩

混凝土收缩是一种混凝土体积减小的现象，即混凝土置于空气中逐渐开始出现硬结，体积也相对变小了。在没有其他外力的作用下，混凝土自发地出现了变形，如果此时受到了外部的力量，例如钢筋因素、支承条件等的影响，混凝土中就容易出现拉应力，进而出现混凝土开裂的现象。主要有干燥收缩、温度收缩以及塑性收缩等三种收缩，会致使混凝土出现裂缝现象。在混凝土出现硬化初期，出现收缩的原因是在水化凝固过程中，水泥的体积出现了一些变化，而硬化后期是由于混凝土中的水分出现了散失，导致混凝土出现了干缩变形现象。

1.3 外界气温湿度变化的影响

在施工过程中，大体积混凝土机构容易受到外界气温变化的影响，这也是造成大体积混凝土裂缝的一个重要因素。大体积混凝土温度变化一般要经历三个时期：升温期、冷却期和稳定期。

水泥水化热的温度、结构的散热温度以及浇注温度等各种温度的综合就是混凝土的内部温度。混凝土的浇筑温度与外界气温存在正相关关系，即外界温度越高，浇筑温度也就越高。当外界温度下降时，大体积混凝土的内部和外部的温度差额就会变大。若外界温度的下降速度特别快，混凝土中就会受到温度应力的作用，这时出现裂缝的可能性非常大。造成混凝土出现裂缝的原因除了受到外界温度的影响，还受到外界湿度的影响。混凝土如果处在外界湿度较低的条件下，干缩的速度便会加快，从而导致混凝土出现裂缝的现象。

2 大体积混凝土裂缝的预防

2.1 大体积混凝土中水泥的种类及用量

理论研究证实，水泥水化过程散发出的大量热量是致使大体积混凝土出现裂缝现象的重要原因。因此，在桥梁工程建设中，大体积混凝土中应选用低热或中热的水泥种类。另外，水泥内矿物质成分的差异和水泥散发热量的大小和速度具有十分密切的关系。水泥矿物质中铝酸三钙散发的热量是最大的，并且散热速度也是最快的。其余的铁铝酸四钙、硅酸三钙等水泥矿物质成分的散热速度则相对较低。水泥的发热速度和水泥的粗细程度具有一定的关系，水泥越细，散热速度最快，但散热总量是不变的。因此，火山灰水泥、矿渣硅酸盐水泥比较适合用于大体系混凝土的施工中，并且还可以根据混凝土后期的施工情况适当降低水泥的用量。在桥梁工程中，大体积混凝土一般需要较长的施工时间，并且很难一直对增加混凝土的设计荷载，所以适当延长混凝土的施工时间是可以的。根据国内外专家也认为利用混凝土后期施工的情况可以大概通过降低大约39～72 kg/m3的水泥来实现降低混凝土内部温度的目的。

2.2 掺和外加料和外加剂

将粉煤灰作为掺合料有助于降低大体积混凝土中的温度，避免裂缝现象的出现。在选择外加剂方面，主要有两种：（1）UFA膨胀剂。在混凝土中加入适量的UFA膨胀剂会起到保证混凝土密实度的作用，还可以在混凝土内部生成一定的压力，防止受到混凝土中产生的外应力而出现裂缝。（2）减水缓凝剂，它在改善混凝土和易性方面具有重要作用，并可以起到降低水灰比的作用，最终实现降低水热化的目的。

2.3 大体积混凝土的骨料控制

2.3.1 大体积混凝土中应选择粒径大、级配高及强度高的骨料。这样就大大减小了表面积与空隙率，节省了水泥的使用量，同时也减轻了干缩的情况，降低了水化热，降低了出现混凝土裂缝的几率。

2.3.2 在满足设计要求的前提下，为节约水泥及减少混凝土的散热量，在混凝土中可适量加入一些石块，应选择抗压强度超过混凝土设计强度的1.5倍，且无夹层及裂缝的石块。两石块间的距离应超过10era，石块与模板的间距应超过15 cm，应在最顶层的石块上覆盖不少于10era的混凝土。

2.4 优化大体积混凝土的设计

虽然在大体积混凝土中没有钢筋或有少量的钢筋，但是为了减少混凝土承担的拉应力，降低混凝土裂缝出现的几率，我们可在易出现裂缝的位置如转角处与孔洞附近设计一些斜筋，以减少出现混凝土裂缝的现象。在设计过程中通过使用中低强度的水泥有效利用混凝土的后期强度，也可以有效防止混凝土裂缝的产生。此外，在桥梁工程结构设计中通过减少对结构的约束力、将混凝土中钢筋保护层的厚度控制在最小范围内等措施也是有效控制混凝土裂缝出线的措施。

2.5 大体积混凝土的施工

混凝土的生产、运输、温度以及表层保护是混凝土施工过程中的重要环节，同时也是防止大体积混凝土出现裂缝的重点所在。在控制热应力方面，重点是控制混凝土内部与外部的温度差额T

T=Tp+Tr-Tf

公式中：Tp表示起初浇筑温度；Tf表示自然或人工冷去后浇筑块的恒定温度；Tr表示水泥水化温升。

在外界温度较高的情况下对混凝土进行施工，要注意做好降低混凝土浇筑时温度的工作。在降低混凝土的入模温度时，可以采用用布遮盖施工现场露天砂石，避免阳光照射升，还可以在浇筑混凝土之间用冷水对砂石进行降温，或者在混凝土进行搅拌时加入一些冷水进行降温。为了加快混凝土内部热量发散的速度，可以采用向混凝土中注入冷却循环水的方法进行保温养护。

在对混凝土保温养护方面，可以在其表层盖上一层保温性好的织物，不但可以起到降低混凝土内外温度差额的效果，避免出现表面裂缝，还可以预防混凝土温度急剧变化产生温度裂缝的现象。为了能够对混凝土表层的温度的变化值和内部升温的情况进行及时地了解，可以事先将的定量的测温点放置在混凝土的内部，这样就可以在明确地了解混凝土中温度变化的具体数值，若混凝土内外部的温度差额高于正常的温度值范围，就可以在最短的时间控制混凝土内外部的温差问题。

混凝土在冬季施工时，混凝土容易出现被冻的问题，使混凝土在浇筑时具有较高的温度可以有效解决这个问题。但是因为冬季温度较低，混凝土的稳定温度一般都会超过合理的温度差额，这样的情况很容易致使混凝土出现裂缝现象。因此，在冬季对混凝土进行施工时，应将混凝土的温度保持在5～10 ℃范围内，这是比较适宜的温度。在对混凝土进行浇筑之前，应该用蒸汽将新混凝土即将要碰触的冷壁进行加热，在对原材料进行加热的问题上，应该根据施工现场气温的高低来决定。在对石料进行加热时，应该将温度控制在75 ℃，既不能使加热的程度过高，也不能使加热的程度过低，对混凝土的施工效果都会产生一些影响。在混凝土的运输及浇筑过程中，也应注意做好减少热量的损失工作。

2.6 大体积混凝土的裂缝的处理

在控制混凝土出现裂缝的工作中，应该积极做好混凝土设计与施工方面的预防工作。但是混凝土施工过程中，施工现场情况比较复杂，多少会受到自然因素、人为因素以及环境因素等的影响，在桥梁工程施工中混凝土出现裂缝是很难避免的。大体积混凝土的裂缝主要有表面裂缝、贯穿裂缝以及深层裂缝三种。一般不对表面裂缝进行处理，因为其对结构应力、持久性和安全性造成的影响比较小。在处理深层裂缝和贯穿裂缝方面，通过采用风镐和风钻进行凿除，也可以借助人力来实现，在凿槽断面的位置浇筑混凝土，可以很好地处理裂缝。在处理深层裂缝时，在裂缝处浇筑两次混凝土，第二次需在裂缝上铺上1～2层的防裂钢筋。

在处理严重程度较高的裂缝时，需要根据裂缝的宽度选择灌浆，如图1所示，通过一系列的灌注措施，将混凝土通过压板将其灌注到裂缝中。当裂缝宽度小于0.5 mm时使用化学灌浆；裂缝宽度大于0.5 mm时使用水泥灌浆。

3 结语

大体积混凝土施工中的裂缝控制是一个系统工程，不仅需要先进的科技作为支撑，还要在桥梁建造的过程中综合考虑影响混凝土裂缝的各种因素，要及时进行监督控制和完善，保证经济合理的前提下，确保桥梁建设的质量安全。同时，还要综合设计、施工、材料等各个方面的原因来对可能出现的混凝土裂缝进行控制。

参考文献

第4篇：水的温度与体积的变化关系范文

关键词：深水钻井；环空圈闭压力；APB ；

1 环空圈闭压力升高的概念

环空圈闭压力升高（以下简称APB—Annular Pressure Build-up）指由于温度升高导致密闭的各层套管间环空内的流体膨胀，从而使环空圈闭压力升高的现象。圈闭压力升高到一定程度就会发生套管破裂或挤毁的事故[1]。在陆地油田和浅海油田的勘探开发实践中，可以通过打开套管头侧翼阀很容易将APB释放掉。但是在某些深水油田开发中，由于水下钻井和生产系统设计的限制，有些密闭的环空没有释放圈闭压力的通路（释放到地层或通过套管阀），因此就需要在钻井工程设计中考虑如何来降低和减缓APB的影响程度，而设计的前提条件是需要预测和计算APB的值。

2 APB的预测

   APB预测的基础是压力-体积-温度（PVT）关系。固井作业结束后，各层套管之间的密闭环空的体积是一定的，圈闭压力就直接受温度的影响。因此APB预测的基础就是井下温度变化的预测，从已知的流体体积及温度的变化就可计算出压力的变化。

      2.1 APB的影响因素

在实际计算中，由于井筒内各层套管之间会发生相互影响，同时由于圈闭的流体在比重、特性等方面也存在差异，这两个因素的影响导致本来简单的计算变得非常复杂，下面分别对这两个因素的影响进行分析。

      2.1.1  井筒内各层管柱之间的相互影响

     在内外压力的影响下，井筒内管柱将发生弹性变形。管柱的弹性变形将影响管柱间环空内流体的体积和压力，同时不同的管柱环空均受到每一层管柱压力变化的相互影响，因此多个同心圆柱体的存在使APB的计算变得相当复杂。

      2.1.2  流体的非线性PVT关系

流体的非线性PVT关系是指当流体的比重不同时，温度和压力的变化曲线也不同，如图1所示。由图可以看出对于某一给定的比重，体积不变的情况下，温度降低都会导致压力的降低。压力降低的速率取决于流体本身的温度和压力值，而且不是恒定的。因此从这个角度看，用来预测APB的流体特性也同时取决于APB本身的值。

                        

      2.2 APB的预测

      APB的预测因受到各种因素的影响变得非常复杂，在国外的实际现场应用中，APB可以应用一简单的公式来做近似计算。公式需要应用流体的两个参数：体积模数 (psi)和热膨胀系数? (1/°F)。体积模数是指在恒定的温度下，比重的变化和压力的变化关系。

                                                                                                (1)

   热膨胀系数是指恒定压力下，温度的变化和比重变化的关系。

                                                                                          (2)

   方程式（2）中的负号表示了温度升高和比重降低的反比关系。在一个假定的体积固定的刚性空间中，APB可以利用这两个流体特性和平均的温度的变化来计算。                                                                                                                                                           平均温度变化是指生产状态下或钻井状态下流体的平均温度减去环空被封固后稳定状态下流体的初始平均温度。

      2.3 APB的敏感性分析

      众所周知，钻井作业前一些参数都是预测值，与实际的数据会存在一定的差异，这就可能对APB的预测和计算造成很大的影响，因此需要针对这些参数进行敏感性分析，通过敏感性分析可以确定一些参数对于APB预测和计算结果的影响程度。同时也正是由于APB的计算存在很大的不确定性，因此与APB相关的设计安全系数取值一般要高于套管设计中常规载荷的安全系数。

   影响APB计算结果的主要参数有：

      1）油藏的初始静态温度。如果实际的油藏温度比计算时初始预测的温度更高，将导致实际的APB比初始计算的APB大幅升高，同时非线性的静态温度也会对预测的生产温度和初始温度造成影响。

      2）流体类型和生产流速。油管温度及环空温度的变化很大程度上取决于流体类型、生产流速以及油气水的比例。油井到了生产后期，水的锥进加剧，产出液中水的比例将随之升高，在这种情况下，如果仍然维持原来的生产流速不降的状况下，将会导致温度的增加。

      3）流体的特性。流体的比重及成分影响热传导，从而影响APB的值。并且还要考虑流体中固体颗粒沉淀的可能性以及对APB的影响。

      4）水泥浆封固的位置。在固井作业中，实际的水泥浆返高可能与设计的返高相差很大，这将会大大影响APB的计算值。同时如果设计不封固套管鞋，而实际作业中套管鞋位置可能被水泥浆封固或被重晶石沉淀堵塞，封固的位置越高，将导致环空中圈闭的流体平均温度升高就越快，从而使APB升高越快。

      当计算出APB的值后，压力预测就转换成了不同的载荷状态，从而决定了套管柱设计中选用的套管钢级。在设计中考虑环空是否密闭至关重要，当某一层套管外部存在密闭的环空，一旦受到APB的影响，这层套管就存在挤毁的可能性。因此，在套管柱设计中需要对多个环空的APB预测进行详细的研究，并采取缓解APB的技术方案来解决APB的问题。在某些情况下，一种缓解APB技术方案设计的安全系数仍然达不到要求，从而需要同时应用多种缓解APB的技术方案。

3 结论

（1）分析了井筒内各层套管之间的相互影响、流体的非线性PVT关系对APB预测的影响，由于这些因素的影响，使得APB的预测变得比较复杂。

（2）综述了给出了国内外预测APB的简单方法。敏感性分析表明，油藏的初始静态温度、流体类型和生产流速、流体的特性、水泥浆封固位置对APB的影响较明显。

参考文献

[1]邓元洲等，迭代法计算油气井密闭环空压力，《海洋石油》第26卷第2期.

第5篇：水的温度与体积的变化关系范文

【关键词】原油 计量交接 精度 管输损耗

1 前言

随着油田管理的细化，原油计量工作和数据管理工作日渐重要，准确的测量数据可以更好地指导生产，也为数字化、科学管理提供依据。集输大队南华线、华悦线、悦阜线、南中线四条长输管线的运行，直接关系到计量交接各项业绩指标的完成，为此给给集输站库提出了管线输送过程中，控制原油损耗，除了原油集输生产处理损耗和油品储运损耗以外，控制原油进站和出站损耗也是重中之重。

2 现状

原油从生产处理到管线输送至销售点的过程中，损耗造成的损失是非常惊人的。由于油田集输工艺不断改进和完善，集输站库原油处理到管线输送过程均采用密闭过程，这一过程的实现，大大降低了因油气蒸发而引起的损耗，目前管破破漏失和计量交接精度是影响管输原油损耗的主要原因。而管线破漏受管线寿命、油区外部环境等因素影响，不可预测和不可控因素较多，为此我们从原油计量交接过程中的管理和监督入手，对如何提高原油计量交接精度，有效控制原油损耗，避免效益的流失进行了分析。

集输大队管输原油上、下站原油计量均采用流量计计量（多采用腰轮流量计）、含水仪含水测定和密度测定手工法，执行国家标准、行业标准和交接协议。

3 引起交接误差的主要因素

任何计量不可避免地存在误差，为了提高计量精度，必须尽量消除或减小误差，在原油计量交接中，按照误差的特点与性质，误差可分为随机误差、系统误差和粗大误差。测量仪器及标准器的误差、环境误差、方法误差、人员误差都属于系统误差，即由固定不变的或按确定规律变化的因素造成的，纠其原因可以分为以下四类：

3.1 标准器具误差

用于标定标准体积管的标准金属罐和用于流量计在线检定的体积管在标定时不可避免地产生误差；用于标定密度计、含水分析仪、温度计、压力表的标准器具本身存在的误差。

3.2 计量器具误差

流量计及用于测定原油密度、含水率、体积、温度、压力的计量器具本身存在的误差。加之南华线、悦阜线，计量器具不一样，始站输出为大罐计量、末站接收为流量计计量 ，大罐的计量精度与流量计精度存在误差。

3.3 介质性质的变化产生的误差

由于各种环境因素与规定的标准状态不一致而引起的测量装置和被测量本身的变化所造成的误差，如平时原油的温度、粘度、压力与检定时不一致而引起流量计基本误差的变化。

3.4 人员误差

由于生产安排的错误或操作人员停泵时间掌握不好，油罐转油外输产后计量不准，输转量、收油量出现错误，长输管线中存油量无法计量，导致管输误差。

岗位员工的习惯性操作的影响。由于测量者所处立场的不同，交、接双方计量人员习惯性的在做密度、含水分析时将读数读向有利于己方的一面，密度分析时偏大（偏小），含水分析时偏小（偏大）。

4 误差对计量精度的影响因素分析

原油管输过程中使用流量计动态在线计量，依据GB9109.5-1988《原油动态计量油量计算》，集输站库采用的是在线流量计计量，含水仪测定和密度计（手工）测定的计量方式。在原油计量中，被测量的参数有流量计系数、体积、密度、含水、压力、温度。为此我们主要对油品压力、温度、体积系数、流量计精度和人员操作对原油计量精度的影响进行了分析。

4.1 温度对原油计量精度的影响

按实际操作规定要求，流量计正常运行时，应在标定温度的±3℃，而实际上，出站油温与进站油温因各站生产特点和季节变化，进、出站温度远远超过了3℃，从而导致温度引起计量误差。例如GB/T1885中查表计算可得，每1℃的温度变化，就可以产生0.7%到0.11%的误差。所以温度计的精度、安装位置直接影响到原油计量精度。

4.2 体系变化对原油计量精度的影响

原油是一种粘稠液体，随温度、压力变化体积会发生变化。我们知道，原油体积随温度的升高而增大，密度越小的原油温度升高时，体积变化率越大。同一原油在同一压力下，温度变化时，相对于20℃原油体积之间的变化关系如下表（表1）：

当温度每升高1℃时，密度增大0.0007，原油体积会系数0.0008；反之温度每降低1℃时，原油体积系数增大。在油品输送过程中，我们掌握其变化规律，就可以减少因温度、体系变化对计量精度的影响，降低损耗。

5 控制计量交接误差对策

（1）控制计量交接误差对策，用于交接的流量计准确度应优于0.2%，检定合格后方可使用，流量计按周期检进行检定，严格规程进行。控制进、出站原油温度，尤其是控制好长输管线中间加温站的出站加温，使管线输送温度控制在最小误差范围内。

（2）流量计系数的检定，每六个月一次，双方共同参加。因为流程上没有标准体积管，只能是离线检定，离线检定能否达到接近等级的要求，关键看检定工况和流量计实际使用工况相差多大，如果两种工况接近，流量计检定时的误差和使用中的误差不会有太大偏差，如果温度差较大，基本误差也会偏大。

（3）提高原油物性测量准确性，体积系数根据季节变化、长输管线管径大小、埋地深度及输油量大小，合理控制首站外输原油温度和末站进油温度，确保其在流量计标定温度范围内，防止温度过高、过低引起原油体系发生变化。

（4）含水测定加大含水仪和手工样对比频次，出现误差，及时对仪器进行标定，确保含水仪计量准确性。

（5）减少操作误差

外输时，采取整点倒罐，减少启停泵频次、提高油品质量，减少转油量，降低底罐尺寸，同时也要保证输油泵平稳运行。

（6）加强化验、计量交接人员培训及考核。

6 结论

管输原油计量误差的存在是绝对的，但是只要抓住主要矛盾，通过细致入微的工作，有效的监督，科学的分析方法，把原油计量交接过程有效管理起来，使原油计量交接更加合理公正，从源头控制原油损耗，就能避免经济效益的流失。

参考文献

第6篇：水的温度与体积的变化关系范文

【关键词】大体积混凝土 水化热 裂缝

前言

随着施工技术的突飞猛进，大体积混凝土在结构中应用的越来越多。我国普通混凝土配合比设计规范规定：混凝土结构物中实体最小尺寸不小于1 m的部位所用的混凝土即为大体积混凝土；美国则规定为：任何现浇混凝土，只要有可能产生温度影响的混凝土均称为大体积混凝土。目前，国内外对机械荷载引起的开裂问题研究得较为透彻。而对温度荷载引起的有关裂缝的研究尚不充分。我们应对此加以重视，防止危害结构的裂缝产生。另外对于大体积混凝土内温度应力与裂缝控制也多集中在水利工程中的大坝、高层建筑的深基础底板。而对于一般施工过程中大体积混凝土的裂缝的研究并未得到足够的重视。

1. 大体积混凝土裂缝产生的主要原因

大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的，各类裂缝产生的主要影响因素如下：

2.1 水泥水化热的影响

水泥水化过程中放出大量的热，且主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量350kg/m3 ～550kg/m3来计算，每立方米混凝土将释放出17500KJ～27500的热量，从而使混凝土内部温度升高（可达70℃左右，甚至更高）尤其对大体积混凝土来讲，这种现象更加严重 因为混凝土内部和表面的散热条件不同，故混凝土中心温度很高，就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。

2.2 混凝土的收缩

混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支撑条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。

2.3 外界气温湿度变化的影响

大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温差梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。

2.4 其他因素的影响

建筑物基础的不均匀沉降也会产生裂缝，这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大，待地基下沉稳定后，将不会变化。超荷载使用或未达到设计过早加荷载导致结构出现裂缝，这种裂缝称之为荷载裂缝。混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝，一般是混凝土配合比中，粗骨料级配不连续、数量不够，砂率及水灰比不当所造成的裂缝。

3. 大体积混凝土施工质量控制措施

3.1 大体积混凝土配合比设计

3.1.1 原材料选用 由于水泥的用量直接影响着水化热的多少，大体积混凝土应选用水化热较低的水泥，如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥等，并尽可能减少水泥用量。细骨料宜采用2区中砂，因为使用中砂比用细砂可减少水及水泥的用量。在可泵送情况下粗骨料，选用粒径5―20 mm连续级配石子，以减少混凝土收缩变形。使用掺合料，应用添加粉煤灰技术。在混凝土中掺用的粉煤灰不仅能够节约水泥，降低水化热，增加混凝土和易性，而且能够大幅度提高混凝土后期强度，推移温升峰值出现时间。

3.1.2 外加剂的使用。采用减水剂，如缓凝高效减水剂；采用膨胀剂，如广泛使用u型膨胀剂无水硫铝酸钙或硫酸铝。试验表明，在混凝土添加了膨胀剂之后混凝土内部产生的膨胀应力，可以抵消一部分混凝土的收缩应力，这样，相应地提高混凝土抗裂强度。

3.2 温控措施及施工现场控制

1） 温度预测分析。根据现场混凝土配合比和施工中的气温气候情况及各种养护方案，采用计算机仿真技术对混凝土施工期温度场和温差进行计算机模拟动态预测，提供结构沿厚度方向的温度分布及随混凝土龄期变化情况，制定混凝土在施工期内不产生温度裂缝的温控标准，进行保温养护优化选择。

2） 混凝土浇筑方案。采用延缓温差梯度和降温梯度的措施，在浇筑前经详细计算安排分块、分层浇筑次序、流向、浇筑厚度、宽度、长度、前后浇筑的搭接时间；做好现场协调 组织管理，要有充足的人力、物力、保证施工按计划顺利进行，保证混凝土供应，确保不留冷缝；混凝土浇灌完后，立即采取有效的保温措施并按规定覆盖养护。

3） 混凝土温度监测。在混凝土内部外部设置温度测点，设置保温材料温度测点及养护水温度测点，现场温度监测数据由数据采集仪自动采集并进行整理分析。每一测点的温度值、各测位中心测点与表层测点的温差值，作为研究调整控温措施的依据，防止混凝土出现温度裂缝。

4） 为反映温控效果可在少数混凝土层中埋设应变计进行温度应力检测，应变计沿水平方向布置检测水平方向应力分量。

5） 通水冷却。采用薄壁钢管在一些混凝土浇筑分层中埋冷却水管，冷却水管使用前进行试水，防止管道漏水和阻塞，根据混凝土内部温度监测，控制冷却水管进水流量及温度。

3.3 构造设计上对大体积混凝土采取防裂措施

1） 设计合理的结构形式，可以减少工程数量，减低水化热。如可根据悬索桥锚碇受力特点，设计挖空非关键受力部分混凝土体积，利用土方压重方案，来减少混凝土结构体积。

2） 充分利用混凝土在基坑有侧限条件，在混凝土中掺加微膨胀剂，使其在基坑约束下形成一定的预压力，补偿混凝土内部温度 收缩产生的拉应力，从而有效的避免混凝土裂缝的产生。

3） 大体积混凝土体积庞大，施工周期一般较长，依据结构受力情况可合理地确定混凝土评定验收龄期，打破正常标准28d的评定验收龄期，改为60d或更多天，评定验收龄期充分考虑混凝土的后期强度，从而降低设计标号，达到减少混凝土水泥用量降低水化热的目的。

4. 结束语

在控制大体积混凝土温度裂缝时既要控制混凝土的内外温差又要防止混凝土表面温度的突然变化。重视温度监测，实际施工中应随时监测混凝土内部温度和内外温差的变化趋势，并据此来调整温控措施，确保混凝土不开裂。影响大体积混凝土开裂的因素很多，应从造成裂缝的各种原因着手，采取全面防治措施，并根据工程具体情况确定防裂重点。

参考文献：

1. 《普通混凝土配合比设计规程》 JGJ55-2002

2. 《大体积混凝土施工规范》GB50496―2009

3. 《通用硅酸盐水泥》GB175―2007

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第7篇：水的温度与体积的变化关系范文

关键词：大体积 混凝土 施工技术

中图分类号：TV331 文献标识码： A

一、大体积混凝土裂缝发生的因素

1.外界温度变化因素

大体积混凝土结构一般结构尺寸大于 1m，并且具有较小的表面系数，水化热现象相对较为集中。在施工进行阶段，大体积混凝土的浇筑温度跟外界温度的变化情况有着非常密切的联系。在气温下降的情况下，大体积混凝土的内层与外层温度差会渐渐地加大，这样就会引起大体积混凝土发生变形。另外，在高温的状况下，大体积混凝土便不能得到很好的散热效果，从而让温度应力发生了很大的变化。温度应力发生变化便会让大体积混凝土产生裂缝。

2.水泥水化热因素

水泥在水化过程会产生非常大的热量，产生的热量主要是由混凝土的内部热量所供给的。但混凝土的内部热量具有很难散失的特性，在内外温度差增大的情况下便很容易产生温度应力。在混凝土的抗拉强度小于温度应力的情况下，大体积混凝土变会产生裂缝。造成大体积混凝土裂缝的众多因素当中，水泥水化是最主要的因素。在大体积混凝土施工中，由水泥水化因素造成的大体积混凝土裂缝也是普遍存在的。

3.混凝土收缩因素

混凝土在水饱和状态下会发生膨胀反应，但就算发生膨胀也很难让混凝土的体积恢复到原来的状态。在混凝土的体积发生变化之后便会产生非常大的收缩应力，从而让大体积混凝土产生裂缝。

二、控制大体积混凝土裂缝的方法

1. 在设计上的控制方法

在大体积混凝土的施工过程中，应该尽可能的让它的强度控制在 C35 以内，可以利用后期强度值 69d。现代社会发展越来越快，人口逐渐呈现城市化的进程，城市中更是出现了越来越多的大型建筑物，这也带动了大体积混凝土水泥的采购量。于是混凝土水化热也呈现出过高的数值。当混凝土的内外温差达到 30℃以上的时候，混凝土就非常容易产生裂缝。大体积混凝土建筑最好是使用C20-C30 强度值之间的混凝土，改变原有的认为混凝土强度值越高，建筑质量越好的错误观点。对于竖向结构的建筑物，尽可能的使用强度较高的混凝土，用来降低混凝土的载面结构。承载钢筋的合理配备在一定程度上也可以减少裂缝出现的可能性，配备的钢筋最好是小间距和小直径尺寸型号的。在建造混凝土地基的时候，如果需要布置在岩石结构的基础上，可加设钢筋在洞口和拐角的位置，防止出现部分开裂的情况，还可以在混凝土的基础垫层上设置一圈滑动层面。

2. 在原料上的控制方法

降低水泥的使用量可以让混凝土的本体温度升高，经过实践证明，混凝土强度值 60d 能够成为混凝土工程验收、比例配合和强度评估的可靠根据。水化热数值较低的矿渣水泥在大体积混凝土工程中的使用可以使混凝土施工过程中的水热化现象明显的降低。这个时候，7d 水化热低于 250kj/kg。中、粗砂是大体积混凝土施工中最好的选择，确保它的含泥量在 1.0%以内，施工里面使用的粗骨料要运用连续级配备的方法保证石子的直径在 5mm-31.5mm 范围内。外加剂和掺合剂也是大体积混凝土施工中必不可少的，这里的外加剂主要包括引气剂、膨胀剂和减水剂。假设在施工的过程里加入等同于水泥重量 0.25%的木钙剂，不单单是可以减少 10%的预拌用水，还可以让混凝土的和易性能得到明显的改变。经过实践证明，加入等同于水泥量 15%的粉煤灰以后，可以让混凝土约 15%的水化热获得明显的降低。

3. 施工过程中的控制方法

推移式连续浇筑和分层连续浇筑是大体积混凝土浇筑的主要方式。在施工的过程里不能留有缝隙。不能随意的设置混凝土的摊铺厚度，必须依据拌合物的和易性和振动器的操作深度来取值，把混凝土的摊铺厚度设定在 300mm 是正常施工的数值，如果使用泵送的时候，应该放宽混凝土的厚度，但最好在 500mm 以内。如果运用的是分层浇筑的方法，一定要把水平的施工缝去除干净，除此之外，还需要用压力水清洗干净软弱石子层和表面浮浆。之后再运用砂浆和素浆对它进行处理。在运输的过程中还需要考虑到天气的因素，如果天气温度非常高，必须对材料进行合理的降温措施，一般混凝土站就完成了这些任务。大体积混凝土使用泵送运输的时候，通常都用搅拌车，这样能够保证完成连续浇筑的工序。在浇筑大体积混凝土结构的时候，要及时清理表面的沁水。如果采用泵送方式运输，沁水比较多，水灰很大，及时清理可以提高混凝土的强度。浇筑结束后要及时降温处理。保证混凝土的降温范围和内外层的温差满足施工需求是保养的标准。应该依据保温过程里产生的应力值来合理控制保温的时间，通常都要超过 14天。保温结束后，要对保温的物料进行逐层的撤离。在此过程里，还需要使用一定的方法确保混凝土表面的湿度。

4. 检测温控的控制方法

在现代大体积混凝土施工中，信息化施工是确保混凝土结构安全的重要保障之一。在施工中，随时监控和掌握大体积混凝土的内部温度、应力变化信息等对采取对应措施进行裂缝控制具有重要意义。根据监控到的信息，结合施工现场的温度变化等实际情况，可做到施工方案的合理调整，以其减少裂缝的发生。

大体积混凝土浇筑过程中温控非常的重要，它关系到建筑质量的好坏，所以对温控的适时监控非常必要。混凝土的建筑温度是振捣后混凝土表面算起以下 50mm-100mm 处的温度。这个温度是一个折算的温度，每班最好是做 4 次以上的对混凝土温度的测试，每 24 小时对周围温度、降温频率和内外的温度差做 6 次以上的测试。为了能够让这些温度数值获得真实的反应，还要合理的设置浇注温度合理的监测点。

5. 考虑环境因素

在混凝土裂缝控制中入模温度控制非常重要，因为温升基础就是入模温度。入模温度和混凝土内部最高温度是正相关的关系。掌控混凝土的入模温度必须从搅拌站开始，可以通过降低原材料的温度来降低混凝土的入模温度。这种方法在高温天气的时候非常重要，在西方国家，对入模温度的控制有严格的制度，使用冰水拌制混凝土的办法也被应用到施工中，但是在我国目前还没有使用冰水拌制混凝土的能力。因此，一般只能是通过常规的方法来降低入模温度。施工中应该根据实际情况来考虑入模温度的控制问题，如果工程中混凝土的最大温升较低，它的入模温度可以相对高一些，保持在 30℃基本没问题。但是如果工程中混凝土的最大温升较高，就要控制好入模温度了。

三、大体积混凝土的养护分析

大体积混凝土的养护是建筑工程施工环节当中非常重要的一项工作。养护主要是保持大体积混凝土的温度与湿度。通过保持大体积混凝土的温度与湿度才能对混凝土的内表温差进行规范有效的控制。鉴于此，做好大体积混凝土的养护工作主要需要做好以下五点：（1）混凝土的中心温度和表层温度的差值不能大于20℃，如若混凝土结构的抗裂能力足够好，温度则应该保持在20℃～24℃之间。（2）混凝土在拆模过程中，中心温度和表层温暖之间以及内部温度与外界气温之间的温差应该在20℃以下。（3）混凝土的内外温差普遍是采用内部降温法来降低的。内部降温法主要是在混凝土内部预先放入水管，在水冷却的条件下降低混凝土内部的最高温度。浇筑刚完成时便可进行冷却。另外，降低混凝土的内外温差还可以用投毛石法，此种方法也能够有效地控制混凝土发生裂缝。（4）对混凝土表面采用保温法，主要保温材料有湿砂、草袋等。通过对混凝土表面进行保温，可以达到缓慢散热的效果，从而增强混凝土的强度，让混凝土的内外温差得到有效的控制。（5）为了强化混凝土的抗裂性，一般可以将抗裂钢筋网片布设在混凝土的表层。在混凝土表面安装抗裂钢筋网片不仅能够强化混凝土的抗裂性，而且还能对混凝土收缩过程产生干裂进行有效的控制。

四、 结 语

针对大体积混凝土裂缝的控制，本文从对裂缝产生影响的因素出发，提出了相对具有可行性的建议。在施工的实际操作中，施工人员必须善于总结经验，不断更新施工的技术，采取一定的预防措施才能够有效的控制大体积混凝土结构中裂缝的出现。希望本文可以在一定程度上给与施工者一定的借鉴。

参考文献：

第8篇：水的温度与体积的变化关系范文

【关键词】桥梁工程；大体积混凝土；裂缝；原因；预防；检查；控制；处理

随着国家建设投资的发展，市政工程的投入进一步加大，各类桥梁在市政工程的应用日益广泛，大体积混凝土在桥梁结构中应用的越来越多，而且主要应用于主要受力部分，但是，相应暴露出来的问题也越来越多，其中，大体积混凝土的裂缝问题，尤为突出。

目前，国内外对机械荷载引起的开裂问题研究得较为透彻。而对温度荷载引起得有关裂缝的研究尚不充分。我们应对此加以重视，防止危害结构的裂缝产生。另外对于大体积混凝土内温度应力与裂缝控制也多集中在水利工程中的大坝、高层建筑的深基础底板。而对于桥梁中大体积混凝土的裂缝的研究并未得到足够的重视。本文将对此进行分析，探讨裂缝出现的原因及控制措施。

1大体积混凝土裂缝产生的原因

大体积混凝土结构通常具有以下特点：混凝土是脆性材料，抗拉强度只有抗压强度的1／10左右。大体积混凝土的断面尺寸较大，由于水泥的水化热会使混凝土内部温度急剧上升；以及在以后的降温过程中，在一定的约束条件下会产生相当大的拉应力。大体积混凝土结构中通常只在表面配置少量钢筋，或者不配钢筋。因此，拉应力要由混凝土本身来承担。

1.1水泥水化热的影响

水泥水化过程中放出大量的热，且主要集中在浇筑后的7d左右。尤其对于大体积混凝土来讲，这种现象更加严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同，因此混凝土中心温度很高，这样就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。

1.2混凝土的收缩

混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支承条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形

1.3外界气温湿度变化的影响

大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂[1]。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。

2大体积混凝土裂缝的控制

2.1大体积混凝土中水泥的品种及用量

理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。于是，我们对于桥梁中的大体积混凝土应该选择低热或者中热的水泥品种。而水泥释放温度的大小及速度取决于水泥内矿物成分的不同。水泥矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸三钙（C3A），其他成分依次为硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）和铁铝酸四钙（C4AF）。

在大体积混凝土中掺入一定量的粉煤灰后，可以增加混凝土的密实度，提高抗渗能力，改善混凝土的工作度，降低最终收缩值，减少水泥用量。要降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部温升，防止结构出现温度裂缝，利用粉煤灰作混凝土的掺合料是最有效的方法之一。外加剂可以从以下几个方面来选择。UFA膨胀剂，它可以等量替换水泥。并且是混凝土产生适度的膨胀。减水缓凝剂，并应保证一定的坍落度。这样可以延缓水化热的峰值期并改善混凝土的和易性，降低水灰比以达到减少水化热的目的。

2.3大体积混凝土的骨料控制

在骨料的选择上应该选取粒径大强度高级配好的骨料。这样可以获得较小的空隙率及表面积，从而减少水泥的用量，降低水化热，减少干缩，减小了混凝土裂缝的开展。

2.4优化大体积混凝土的设计

虽然大体积混凝土不布置钢筋或者布筋较少，我们还是可以在裂缝易发生部位如孔洞周围以及转角处布置一些斜筋，从而让钢筋代替混凝土承担拉应力，这样可以有效的控制裂缝的发展。为了避免裂缝的出现，在设计中利用中低强度底水泥充分利用混凝土的后期强度。在工程结构设计中要特别注意降低结构的约束度。对于混凝土中钢筋保护层的厚度应当尽量取较小值，因为保护层的厚度愈大愈容易发生裂缝。

2.5大体积混凝土的施工

混凝土施工包括混凝土的生产、运输、浇筑和温度及表面保护，是保护大体积混凝土温度裂缝的关键环节。而热应力的控制手段主要是控制混凝土的内外温差T：

T＝Tp＋Tr－Tf

式中：Tp—起始浇筑温度；Tr—水泥水化温升；Tf—天然或人工冷却后浇筑块的稳定温度。

在温度较高的情况下进行施工，我们一定要注意降低混凝土浇筑时的温度。可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖，以减少阳光对其的辐射，同时对浇筑前的砂石用冷水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。以上这些措施都可以有效的降低混凝土的入模温度。在混凝土的内部通入冷却循环水，采用循环法保温养护，以便加快混凝土内部的热量散发。混凝土表面应该覆盖一些织物进行保温、保湿养护，这样不但可以降低混凝土内外温差，防止表面产生裂缝，还可以防止混凝土骤然降温产生贯穿裂缝，并且还可以使水泥顺利水化，防止产生湿度裂缝。为了及时掌握混凝土内部温升与表面温度变化值，可以在混凝土内埋设一定量的测温点，从而可以更好的了解混凝土的温度变化情况，一旦内外温差超过允许值25℃，好及时采取措施。

如果是在冬季进行施工，因为要防止早期混凝土被冻问题，所以要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。但另方面，正是由于天气寒冷，混凝土稳定温度一定较低，往往超过允许温差，不能防止混凝土裂缝要求。所以，混凝土浇筑温度在冬季施工时一般以5℃～10℃为宜，在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热，对原材料应视气温高低进行加热。加热石料时应避免过热和过分干燥，最高温度不应超过75℃。另外还要注意运输中的保温、浇筑过程中减少热量的损失以及保温养护。

2.6大体积混凝土的裂缝检查与处理

第9篇：水的温度与体积的变化关系范文

关键词：大体积混凝土；防治措施

随着国民经济的快速增长，建筑业出现了一派欣欣向荣的好景象。各种建筑物的形体规模也不断扩大，大体积混凝土在建筑工程中的应用也越来越广泛。由于大体积混凝土具有结构厚、体形大、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点，因而在施工过程中若控制不当极易产生各种结构裂缝。这些裂缝往往给工程带来不同程度的危害，甚至会造成人们的生命和财产的巨大损失，应当引起施工技术人员的高度注意。

1 大体积混凝土的定义

现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般是指混凝土结构物中实体最小尺寸大于或等于1m。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。按照美国混凝土协会（ACI）的规定：“任意体量的混凝土其尺寸大到足以必须采取措施减小由于体积变形引起的裂缝时。统称为大体积混凝土。”日本建筑学会标准（JASS5）中规定：“结构断面最小尺寸在80cm以上，同时水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。

2 大体积混凝土裂缝产生的原因

大体积混凝土自浇筑开始，就要经受外界环境和其本身各种因素的作用，使混凝土中任一点的位移和变形不断地变化，从而产生了应力。当应力超过了混凝土的极限强度，或极限变形值，混凝土就要产生裂缝。大体积混凝土裂缝产生的原因有以下几方面。

1、水泥水化热是大体积混凝土中的主要温度因素

水泥水化热是大体积混凝土中主要温度因素。水化热升温常达30℃～50℃。混凝土在硬化过程中由于水泥水化作用在最初几天产生大量的水化热，由于混凝土导热不良形成热量的累积从而引起混凝土温度升高和体积膨胀。如果不采取方法控制最高温度值，不加强保温措施以减少内外温度差或不改善约束条件以减少温度应力，势必导致结构出现温度裂缝，严重时可形成贯穿性裂缝。

2、外界气温变化的影响

大体积混凝土在施工阶段，外界气温的变化影响是显而易见的。因为外界气温越高，混凝土的浇注温度也愈高；如果外界温度下降，又增加混凝土的降温幅度，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温差，这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由温差所引起的温度变形造成的，温差越大，温度应力也越大。在这种情况下，合理的温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的过大温度应力就显得十分重要。

3、约束条件的影响

约束种类一般可概括为两类：即外约束和内约束。外约束一般是指支座或其他外界因素对结构变形的约束；内约束指较大的断面结构，由于内部非均匀的温度及收缩分布，各质点变形不均匀而产生的互相约束。大体积混凝土由于温度变化会产生变形，而这种变形又受到约束，便产生了应力，当应力超过某一数值时，便引起裂缝。

3 大体积混凝土裂缝防治措施

1、防止水化热过大产生温度裂缝的措施

（1）配制混凝土时，选用水化热较低的水泥。

（2）选择合适的砂石级配，在保证混凝土强度的前提下，尽量减少水泥用量或掺用混合材料（如粉煤灰），使水化热相应降低。

（3）掺用木钙减水剂或高效减水剂以减少用水量，增加混凝土的坍落度。

（4）降低混凝土的入模温度。

（5）必要时采用人工导热法，即在混凝土内部埋设冷却管，用循环水降温。

（6）夏季施工时，要有防护措施，尽量用低温的水搅拌混凝土。

（7）用矿渣水泥或其他泌水性较大的水泥拌制混凝土，在浇筑完毕后应及时排除泌水。必要时可进行二次振捣。

2、合理选择原材料，优化混凝土配合比

（1）水泥品种选择和用量控制。水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期温升和后期降温现象。由于矿物成分及掺和料含量的不同，水泥的水化热差异较大。为了降低水泥的水化热、减小混凝土的体积变形，大体积混凝土应选用中热或低热的水泥品种，一般选用低水化热的矿渣水泥，低热的矿渣水泥比同标号的普通硅酸盐水泥的水化热可减少1/4左右。另外，在满足混凝土强度和耐久性的前提下，尽量减少水泥的用量。

（2）掺加外加剂。在大体积混凝土工程中通常都掺入一定的外加剂，一般可在混凝土中加入粉煤灰或木质素磺酸钙减水剂，如在混凝土中按水泥重量的0.25%掺减水剂，可减少10%左右的水泥。在降低混凝土成本同时，也大大改善了混凝土的性能。

（3）骨料的选择。保证在满足强度和施工性的前提下，应尽量增大粗细集料粒径，可减少用水量，相同水灰比的情况下，减少了水泥用量，有利于减少水化热的产生。同时，应严格控制粗细集料的含泥量，如粗细集料的含泥量过高，不仅增加了混凝土收缩，同时又降低了混凝土的抗拉强度，对混凝土的抗裂不利。在配合设计中应采用小水灰比，将水灰比控制在0.5～0.55之内，并且控制水泥用量。

3、改善约束条件

混凝土应力的大小取决于结构的约束情况，而约束作用的大小，与分缝间距有密切关系。合理的分缝能减轻约束作用，缩小约束范围。一般分缝间距控制在12m～18m为宜。后浇缝的宽度应考虑便于拆模满足同截面钢筋搭接比度的要求，以不小于1m为宜。后浇缝混凝土宜选用膨胀水泥配制。其开始浇筑时间应在全体结构浇灌完40天以后进行。改善约束条件，还要按设计要求3cm伸缩缝施工时必须保证不同基础重叠处铺设油毡，使基础混凝土在温度变化时可自由伸缩。加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度，保证施工质量；在应力集中部位增强构造配筋，提高混凝土抗裂性。

4、采用合理浇筑和养护措施

（1）浇筑要点。大体积混凝土的浇筑，应根据整体连续浇筑的要求，结合构件尺寸的大小等具体情况选用全面分层法、分段分层法、斜面分层法等方法。还要遵循大体积混凝土施工中已经形成的“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序渐进，一次到顶”的原则。为了减少大体积混凝土底板的内外约束，浇筑前宜在基层设置滑移层。