水的溫度與體積的變化關系精選(九篇)
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第1篇：水的溫度與體積的變化關系范文
關鍵詞：大體積混凝土；溫度裂縫；施工；溫度控制
中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：
引言
近年來隨著我國大規模工程建設的日益增多，大體積混凝土也越來越多的被應用到實際當中。但目前，大體積混凝土的裂縫較為普遍，盡管我們在施工中采取各種措施減少裂縫的發生，但裂縫仍時有發生。為此，在大體積混凝土施工中，研究其溫度應力及溫度控制具有重要的理論與現實意義。
1、大體積混凝土的概念及其施工特點
研究大體積混凝土在施工中的溫度應力及溫度控制問題，首先要明晰大體積混凝土的概念與施工特點。具體如下：
1.1 大體積混凝土的概念
一般來說，大體積混凝土的定義是：“結構斷面最小尺寸在80cm以上，同時水化熱引起的混凝土內最高溫度與表面溫度之差預計超過25℃的混凝土稱之為大體積混凝土。”
1.2 大體積混凝土的施工特點
大體積混凝土結構的施工特點：
（1）整體性要求較高，往往不允許留設施工縫，一般要求連續澆筑。
（2）結構的體積較大，澆筑后混凝土產生的水化熱量大，并積聚在混凝土內部不易散發，從而形成較大的內外溫差，引起較大的溫差應力。
2、溫度應力的產生過程及裂縫的產生原因
2.1 溫度應力的產生過程
根據溫度應力的形成過程可分為以下三個階段:
（1）早期：自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束，一般約30天。這個階段的兩個特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝土彈性模量急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時期在混凝土內形成一定的殘余應力。
（2）中期：自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩定溫度時止，這個時期中，溫度應力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應力與早期形成的殘余應力相疊加，在此期間混凝上的彈性模量變化不大。
（3）晚期：混凝土完全冷卻以后的運轉時期。溫度應力主要是外界氣溫變化所引起，這些應力與前兩種的殘余應力相疊加。
2.2 裂縫的產生原因
大體積混凝土溫度裂縫的產生與水泥水化熱、外界氣溫的變化、約束條件的變化和混凝土的收縮變形等因素息息相關。
2.2.1 水泥水化熱的影響
水泥水化過程中產生一定的熱量，而大體積混凝土結構一般斷面較厚，水化熱聚在結構內部不易散失，引起急劇升溫，在建筑工程中一般為20～30℃甚至更高。
2.2.2 外界氣溫變化的影響
混凝土的內部溫度是澆筑溫度、水化熱的絕熱升溫和結構散熱降溫等各種溫度的疊加之和。溫度應力是由溫差引起的變形造成的，溫差愈大，溫度應力也愈大。
2.2.3 混凝土的收縮變形
由于泵送混凝土的流動性與抗裂的要求相互矛盾，故應選取在滿足泵送的坍落度下限條件下盡可能降低水灰比，因混凝土中水分越多，開裂可能越大。隨著混凝土施工厚度增加，混凝土浮漿隨之增多，因此應嚴格控制含水率，必要時調整混凝土水灰比，這對于控制混凝土的收縮和提高抗裂性是必要的。
2.2.4 約束條件與溫度裂縫的關系
結構在變形時，必然受到外界條件阻礙，這種阻礙稱為約束條件。在全約束條件下，混凝土結構的變形，是溫差與溫度膨脹系數的乘積，即：C=T•a，當超過混凝土的極限拉伸值時，裂縫便產生。
3解決的辦法和措施
減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件以及施工方面著手。
3.1 控制溫度的措施
3.1.1 混凝土內部溫度的控制
根據原始情況計算出混凝土內部峰值溫度，就可以根據影響峰值溫度的因素進行混凝土內部溫度的控制。控制溫度主要從控制混凝土澆灌溫度、溫升、減少溫差、改進施工操作條件人手，措施如下:
1) 采用改善骨料級配，用干硬性混凝土摻混合料，在混凝土內摻入一定數量的粉煤灰外摻料。由于粉煤灰具有一定的活性，不但可以替代部分水泥，而且粉煤灰顆粒呈球形，具有“滾珠效應”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以下細粒的含量，改善混凝土可泵性，降低混凝土的水化熱。如圖所示：
圖1 摻入30%粉煤灰對水泥水化熱的影響效果
3.1.2 混凝土外部溫度的控制
在混凝土澆筑、養護過程中可采取以下措施控制表面溫度：首先可根據不同環境采取蓄水和蓋塑料薄膜措施，在此基礎上蓋上草袋和麻袋進行保溫保濕養護，在冬季可搭設保溫擋風棚進行保溫。覆蓋層的厚度應根據溫控指標的要求通過計算確定。氣溫驟降時應進行表面保溫，以免混凝土產生急劇的溫度梯度。
3.2 施工方面的措施
3.2.1 合理安排施工程序和施工進度
施工程序和施工進度安排，應滿足以下幾點要求：基礎約束區的混凝土在設計規定的間歇期內連續均勻上升，不應出現薄層長間歇。基礎強約束區混凝土宜在低溫季節施工；其余部分基本做到短間歇連續均勻上升；相鄰塊、相鄰壩段高差應符合規范允許的高差要求。
3.2.2 降低混凝土的澆筑溫度
降低混凝土的澆筑溫度應從降低混凝土出機口溫度、減少混凝土運輸途中和倉面溫度回升以及入倉溫度等幾方面人手，具體措施有：避開高溫時段澆筑，氣溫低的季節多澆，氣溫高的季節少澆，重要部位安排在低溫季節、低溫時段澆筑；提高骨料的堆料高度，在骨料倉上方設置遮陽棚以及對骨料進行預冷；采用加冰或加冰水拌和等。
3.3 養護措施
（1）加強混凝土表面保溫，減小環境溫度變化的影響，可在混凝土頂面加蓋保溫層，適當延遲拆模時間。
（2）排走混凝土內部水化熱，降低混凝土內部溫度，可在混凝土內部設置冷卻水管，通冷卻水帶走混凝土內部水泥水化發出的熱量。
4、結束語
綜上，本文在介紹大體積混凝土概念與施工特點的基礎上分析大體積混凝土裂縫的產生原因，最后對混凝土施工溫度與裂縫之間的關系進行了理論和實踐上的初步探討，并提出了初步解決方案。為了更嚴格把好大體積混凝土施工的質量關，以確保混凝土的耐久性和安全性，更有效的解決大體積混凝土的裂縫問題，應著重從控制溫升、延緩降溫速率、減少混凝土收縮、提高混凝土極限拉伸、改善約束程度等方面采取措施，并根據現場測試數據及時調整養護措施。在具體施工中應采取多種預防處理措施，最大程度的避免混凝土的裂縫問題。
參考文獻
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第2篇：水的溫度與體積的變化關系范文
【關鍵詞】超高層建筑；大體積混凝土；底板溫度應力分析
中圖分類號：TV544+.91文獻標識碼： A 文章編號：
前言
隨著高層建筑的日益崛起，對于大體積混凝土的使用也越來越多。然而在施工過程中，大體積混凝土自身的特性決定了其溫度變化幅度很大，進而導致巨大拉應力的產生。巨大的拉應力在大體積混凝土內部很容易產生裂縫，進而會影響結構的耐用性，更甚者會嚴重損壞建筑的使用性。經研究表明，大體積混凝土溫度應力與其運行條件、材料特性、施工過程、氣候條件、結構形式等各種因素相關，并且溫度應力的變化也是復雜、多變的。工程建設人員有必要對其進行深入研究。本文就超高層建筑復雜形狀的大體積混凝土底板溫度應力進行淺論。
1. 引起大體積混凝土溫度應力的原因
引起大體積混凝土溫度應力的原因主要有自生應力和約束應力兩種。
（1）自生應力
自生應力是指對于邊界上沒有受到任何約束的結構而言，如果結構內部溫度呈線性分布，則結構不產生應力作用；若果結構內部溫度呈非線性分布，那么由于結構本身的約束作用而產生的應力現象。如：大體積混凝土在冷卻過程中，其表面溫度會低于結構內部溫度，從而導致表面溫度受到內部的約束，收縮變形，在表面產生拉應力，在混凝土內部則出現壓應力。自生應力產證的特點是其發生位置處于整個結構斷面上，拉應力和壓應力須保持平衡關系。
（2）約束應力
當結構的部分或者全部邊界受到外界約束時，溫度的變化沒有引起結構的自由變形，這種現象會引發約束應力。例如，在混凝土澆筑塊冷卻時，其受到基礎底的約束而產生的應力。一般情況下，對于對大體積混凝土而言，其可能會出現兩種應力，在計算時應為兩種應力的線性疊加，但以約束應力作用為主。
2. 大體積混凝土溫度應力分析方法
2.1 大體積混凝土溫度應力計算
大體積混凝土施工期的溫度應力，包括外約束即地基約束引起的外約束應力和混凝土內部對外部引起的內約束應力，目前施工單位多使用下式來計算溫度應力:
其中:――混凝土的溫度（包括收縮）應力
――混凝土齡期t的彈性模量;
――混凝土的線膨脹系數，取;
――混凝土的最大綜合溫度差;
――考慮徐變影響的松弛系數;
――混凝土的外約束系數:
――混凝土的泊松比。
對于考慮內約束應力時，計算內約束應力的公式為:
式中:――混凝土塊體的平均溫度;
――混凝土的表面溫度。
但是上述公式是基于大體積混凝土溫度分布都是均勻的、散熱條件相同、厚度呈二次拋物線分布等假設條件下適用的，所以其計算結果與實際值存在或多或少的差別。
所以，僅僅用上述公式對大體積混凝土溫度應力進行計算分析，對實際工程中了解溫度應力以及時采取相應措施還是遠遠不夠的。
2.2大體積混凝土溫度應力有限元分析方法
2.2.1 基本原理
有限單元法是目前較為成熟的計算大體積混凝土溫度場及應力場的數值方法。其基本原理如下圖（圖1）所示，可以把混凝土平面劃分為多個三角形單元格，全部單元在角點上互相連接，作為結點，再以結點位移作為未知量，多余每個結點建立兩個平衡方程，即可得到各結點位移，進而由位移得到各單元應力。當單元格足夠小時，其應力便與原結構應力近似接近。這種有限單元法通過無限連續介質分解為多數有限自由度的方法得到幾乎等同于真實應力的結果。
2.2.2有限單元計算方法
把從混凝土澆筑開始到計算其溫度應力t時劃分為個時間段，根據每個時間段內混凝土的溫差求得混凝土的溫度應力，將各時段內求得的應力疊加，即可求出t時混凝土的溫度應力。初應變可記為；
設混凝土由溫差作用、收縮變形引起的初應變為，
即:
式中:―溫度變化引起的初應變;
―混凝土收縮引起的初應變;[28]
混凝土的總應變為受力變形與初應變兩部分之和，即:
式中:為彈性應變，是由于彈性應力而引起的，應力與彈性應變的
關系為:
由于
因而應力與總應變的關系為:
其中，為平面應變問題的彈性系數矩陣:
由虛位移而產生的內功為:
外力所做的虛功為:
其中，。
把各單元按連續條件與平衡條件聯系起來得到按位移求解的基本方程如下:
式中:為結構的整體剛度矩陣，為單元個數;
為結點位移向量;
為結點上作用的外力引起的結點力;
為由初應變引起的等效結點荷載。
求出位移及相應應變后，可按下式計算應力:
考慮早期混凝土的彈性模量隨齡期而急劇變化。計算中，設一時段取平均彈性模量：
該時段內產生的溫度增量為:
第i時段內產生的位移增量由下式計算:
式中: 為依計算的剛度矩陣;
為計算時段內作用的外力;
為計算時段內由初應變引起的等效結點荷載。
然后由下式計算第i時段內產生的應力增量:
為得到某時刻的變溫應力，將各時段應力增量加以累積得
從上面可以看出，進行有限元計算式十分復雜的過程，必須依賴于計算機程序解決。
3. 某市市政大橋建設實例
3.1 橋墩溫度場仿真分析
本例利用ANSYS軟件對橋墩澆筑過程進行仿真分析。通過對大型混凝土的溫度場和應力場得耦合分析，計算出混凝土澆筑過程中溫度和應力之間的關系，得到溫度場和應力場的關系，能夠觀察出大型混凝土澆筑過程中的溫度場和應力場的變化。
從圖2中可以看出，此時第一到第八層混凝土溫度為18℃～22℃之間，混凝土溫度已經穩定。可以發現第九層溫度并未受到第十層水化溫升的影響，在澆筑六天后溫度明顯降低，說明分層澆筑有利于混凝土水化熱的釋放。
圖2 橋墩澆筑第30天時溫度場分布
以橋墩澆筑第二層（6米高）為例對橋墩澆筑過程中的溫度變化進行分析。混凝土入模時的溫度為23.6℃，隨著水泥水化熱的釋放，第二天時混凝土的表面最高溫度達到了35℃。第七天時混凝土表面最高溫度為34℃，但邊界處的溫度已經下降到21℃。
可以看出，大體積混凝土工程的施工宜采用整體分層澆筑施工或是連續澆筑施工。這樣施工有利于混凝土水化熱的釋放，保證的里表溫差不會大于規定值，防止混凝土溫度應力和裂縫的產生。
3.2 混凝土應力場仿真分析
下圖為橋墩澆筑結束時整個混凝土橋墩的應力圖，從圖中可以看出混凝土的大部分位置為壓應力在模型的四個腳點出現了拉應力。
圖 3 橋墩澆筑30天時應力分布圖
整個混凝土體多數地方呈現拉應力，拉應力最大的地方達到了1.2Mpa。從橋墩澆筑六米后第三天和第四天的應力分布圖可以看出，隨著時間的推移，混凝土上表面應力有明顯變化。其最大拉應力由1Mpa增加到1.2 Mpa后降低到1.1 Mpa。這一方面是因為水化熱逐漸釋放，而澆筑層內部水化熱不宜向外傳遞使混凝土內部溫度過高，另一方面是因為混凝土表面溫度下降速率不同，出現里表溫差和表面溫度分布不均勻，造成里表膨脹率不同和彈性模量不一致，從而造成橋墩模型拉應力的出現。
所以，大體積混凝土工程施工前，宜對施工階段大體積混凝土澆筑體的溫度應力進行試算，并確定施工階段大體積混凝土澆筑體的升溫峰值，里表溫度及降溫速率的控制指標，制定相應的溫控技術措施。
結束語
本文通過使用ANSYS參數化設計語言編制一套計算程序，計算混凝土澆筑過程中溫度、應力之間的關系，以減少工程上大型混凝土因溫度產生的裂縫。建筑設計、施工人員只有掌握了大型混凝土容易發生裂縫等問題的原理，才能更好的防患于未然，保證工程的質量。
【參考文獻】
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第3篇：水的溫度與體積的變化關系范文
關鍵詞：橋梁工程 大體積混凝土 裂縫 原因 措施 預防
中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（c）-0034-02
隨著橋梁技術發展速度的加快，大體積混凝土應用于橋梁的程度也逐漸增高。我國對大體積混凝土的定義是：用于混凝土結構中實體最小尺寸超過1 m位置的混凝土；而美國則定義為：全部有可能出現溫度影響的現澆混凝土。當前，國內外比較重視研究大體積混凝土中由于機械荷載產生的裂縫問題，卻很少研究溫度荷載對大體積混凝土裂縫的影響。這個問題值得我們重視，以防對混凝土結構造成嚴重的影響。此外，關于大體積混凝土裂縫與內溫度應力的控制問題的研究，也較多地出現在高層建筑工程與水利工程中，很少出現在橋梁工程中，這更應該引起我們的重視。該文主要針對橋梁工程中大體積混凝土裂縫的原因及預防問題進行了詳細地研究和探討，旨在探索出控制混凝土出現裂縫的有效措施。
1 大體積混凝土裂縫產生的原因
大體積混凝土結構中的混凝土具有質地較脆、抗拉強度較弱（僅相當于抗壓強度的1/10）以及斷面尺寸較大的特點。因為水泥出現水化熱現象，大體積混凝土內部的溫度會驟然升高，在大體積混凝土逐漸降溫的過程中會受到一定的條件限制和約束，容易出現巨大的拉應力。又因在一般情況下，大體積混凝土中沒有設置鋼筋或有較少的鋼筋。因此，混凝土需要承載產生的全部的拉應力。
1.1 水泥水化熱的影響
水泥在發生水化現象的同時，會散發出大量的熱量，一般在混凝土澆筑后的7d左右水化現象特別明顯。如果有450～490 kg/m3的水泥，那么每立方米的混凝土散發出的熱量大約為19500～29500 kJ，這就致使混凝土中的內部溫度變得比較高。特別是大體積混凝土產生的熱量，會比一般的熱量還要高。由于混凝土中心的溫度比較高，再加上混凝土內部和表面散熱的情況具有很大的差異，這樣就會致使混凝土內部和外部出現溫度差額，就會產生兩種應力：混凝土內部的壓應力、混凝土表面的拉應力，當混凝土無法承受拉應力的作用時，就會出現表面裂縫的現象。
l.2 混凝土的收縮
混凝土收縮是一種混凝土體積減小的現象，即混凝土置于空氣中逐漸開始出現硬結，體積也相對變小了。在沒有其他外力的作用下，混凝土自發地出現了變形，如果此時受到了外部的力量，例如鋼筋因素、支承條件等的影響，混凝土中就容易出現拉應力，進而出現混凝土開裂的現象。主要有干燥收縮、溫度收縮以及塑性收縮等三種收縮，會致使混凝土出現裂縫現象。在混凝土出現硬化初期，出現收縮的原因是在水化凝固過程中，水泥的體積出現了一些變化，而硬化后期是由于混凝土中的水分出現了散失，導致混凝土出現了干縮變形現象。
1.3 外界氣溫濕度變化的影響
在施工過程中，大體積混凝土機構容易受到外界氣溫變化的影響，這也是造成大體積混凝土裂縫的一個重要因素。大體積混凝土溫度變化一般要經歷三個時期：升溫期、冷卻期和穩定期。
水泥水化熱的溫度、結構的散熱溫度以及澆注溫度等各種溫度的綜合就是混凝土的內部溫度。混凝土的澆筑溫度與外界氣溫存在正相關關系，即外界溫度越高，澆筑溫度也就越高。當外界溫度下降時，大體積混凝土的內部和外部的溫度差額就會變大。若外界溫度的下降速度特別快，混凝土中就會受到溫度應力的作用，這時出現裂縫的可能性非常大。造成混凝土出現裂縫的原因除了受到外界溫度的影響，還受到外界濕度的影響。混凝土如果處在外界濕度較低的條件下，干縮的速度便會加快，從而導致混凝土出現裂縫的現象。
2 大體積混凝土裂縫的預防
2.1 大體積混凝土中水泥的種類及用量
理論研究證實，水泥水化過程散發出的大量熱量是致使大體積混凝土出現裂縫現象的重要原因。因此，在橋梁工程建設中，大體積混凝土中應選用低熱或中熱的水泥種類。另外，水泥內礦物質成分的差異和水泥散發熱量的大小和速度具有十分密切的關系。水泥礦物質中鋁酸三鈣散發的熱量是最大的，并且散熱速度也是最快的。其余的鐵鋁酸四鈣、硅酸三鈣等水泥礦物質成分的散熱速度則相對較低。水泥的發熱速度和水泥的粗細程度具有一定的關系，水泥越細，散熱速度最快，但散熱總量是不變的。因此，火山灰水泥、礦渣硅酸鹽水泥比較適合用于大體系混凝土的施工中，并且還可以根據混凝土后期的施工情況適當降低水泥的用量。在橋梁工程中，大體積混凝土一般需要較長的施工時間，并且很難一直對增加混凝土的設計荷載，所以適當延長混凝土的施工時間是可以的。根據國內外專家也認為利用混凝土后期施工的情況可以大概通過降低大約39～72 kg/m3的水泥來實現降低混凝土內部溫度的目的。
2.2 摻和外加料和外加劑
將粉煤灰作為摻合料有助于降低大體積混凝土中的溫度，避免裂縫現象的出現。在選擇外加劑方面，主要有兩種：（1）UFA膨脹劑。在混凝土中加入適量的UFA膨脹劑會起到保證混凝土密實度的作用，還可以在混凝土內部生成一定的壓力，防止受到混凝土中產生的外應力而出現裂縫。（2）減水緩凝劑，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，最終實現降低水熱化的目的。
2.3 大體積混凝土的骨料控制
2.3.1 大體積混凝土中應選擇粒徑大、級配高及強度高的骨料。這樣就大大減小了表面積與空隙率，節省了水泥的使用量，同時也減輕了干縮的情況，降低了水化熱，降低了出現混凝土裂縫的幾率。
2.3.2 在滿足設計要求的前提下，為節約水泥及減少混凝土的散熱量，在混凝土中可適量加入一些石塊，應選擇抗壓強度超過混凝土設計強度的1.5倍，且無夾層及裂縫的石塊。兩石塊間的距離應超過10era，石塊與模板的間距應超過15 cm，應在最頂層的石塊上覆蓋不少于10era的混凝土。
2.4 優化大體積混凝土的設計
雖然在大體積混凝土中沒有鋼筋或有少量的鋼筋，但是為了減少混凝土承擔的拉應力，降低混凝土裂縫出現的幾率，我們可在易出現裂縫的位置如轉角處與孔洞附近設計一些斜筋，以減少出現混凝土裂縫的現象。在設計過程中通過使用中低強度的水泥有效利用混凝土的后期強度，也可以有效防止混凝土裂縫的產生。此外，在橋梁工程結構設計中通過減少對結構的約束力、將混凝土中鋼筋保護層的厚度控制在最小范圍內等措施也是有效控制混凝土裂縫出線的措施。
2.5 大體積混凝土的施工
混凝土的生產、運輸、溫度以及表層保護是混凝土施工過程中的重要環節，同時也是防止大體積混凝土出現裂縫的重點所在。在控制熱應力方面，重點是控制混凝土內部與外部的溫度差額T
T=Tp+Tr-Tf
公式中：Tp表示起初澆筑溫度；Tf表示自然或人工冷去后澆筑塊的恒定溫度；Tr表示水泥水化溫升。
在外界溫度較高的情況下對混凝土進行施工，要注意做好降低混凝土澆筑時溫度的工作。在降低混凝土的入模溫度時，可以采用用布遮蓋施工現場露天砂石，避免陽光照射升，還可以在澆筑混凝土之間用冷水對砂石進行降溫，或者在混凝土進行攪拌時加入一些冷水進行降溫。為了加快混凝土內部熱量發散的速度，可以采用向混凝土中注入冷卻循環水的方法進行保溫養護。
在對混凝土保溫養護方面，可以在其表層蓋上一層保溫性好的織物，不但可以起到降低混凝土內外溫度差額的效果，避免出現表面裂縫，還可以預防混凝土溫度急劇變化產生溫度裂縫的現象。為了能夠對混凝土表層的溫度的變化值和內部升溫的情況進行及時地了解，可以事先將的定量的測溫點放置在混凝土的內部，這樣就可以在明確地了解混凝土中溫度變化的具體數值，若混凝土內外部的溫度差額高于正常的溫度值范圍，就可以在最短的時間控制混凝土內外部的溫差問題。
混凝土在冬季施工時，混凝土容易出現被凍的問題，使混凝土在澆筑時具有較高的溫度可以有效解決這個問題。但是因為冬季溫度較低，混凝土的穩定溫度一般都會超過合理的溫度差額，這樣的情況很容易致使混凝土出現裂縫現象。因此，在冬季對混凝土進行施工時，應將混凝土的溫度保持在5～10 ℃范圍內，這是比較適宜的溫度。在對混凝土進行澆筑之前，應該用蒸汽將新混凝土即將要碰觸的冷壁進行加熱，在對原材料進行加熱的問題上，應該根據施工現場氣溫的高低來決定。在對石料進行加熱時，應該將溫度控制在75 ℃，既不能使加熱的程度過高，也不能使加熱的程度過低，對混凝土的施工效果都會產生一些影響。在混凝土的運輸及澆筑過程中，也應注意做好減少熱量的損失工作。
2.6 大體積混凝土的裂縫的處理
在控制混凝土出現裂縫的工作中，應該積極做好混凝土設計與施工方面的預防工作。但是混凝土施工過程中，施工現場情況比較復雜，多少會受到自然因素、人為因素以及環境因素等的影響，在橋梁工程施工中混凝土出現裂縫是很難避免的。大體積混凝土的裂縫主要有表面裂縫、貫穿裂縫以及深層裂縫三種。一般不對表面裂縫進行處理，因為其對結構應力、持久性和安全性造成的影響比較小。在處理深層裂縫和貫穿裂縫方面，通過采用風鎬和風鉆進行鑿除，也可以借助人力來實現，在鑿槽斷面的位置澆筑混凝土，可以很好地處理裂縫。在處理深層裂縫時，在裂縫處澆筑兩次混凝土，第二次需在裂縫上鋪上1～2層的防裂鋼筋。
在處理嚴重程度較高的裂縫時，需要根據裂縫的寬度選擇灌漿，如圖1所示，通過一系列的灌注措施，將混凝土通過壓板將其灌注到裂縫中。當裂縫寬度小于0.5 mm時使用化學灌漿；裂縫寬度大于0.5 mm時使用水泥灌漿。
3 結語
大體積混凝土施工中的裂縫控制是一個系統工程，不僅需要先進的科技作為支撐，還要在橋梁建造的過程中綜合考慮影響混凝土裂縫的各種因素，要及時進行監督控制和完善，保證經濟合理的前提下，確保橋梁建設的質量安全。同時，還要綜合設計、施工、材料等各個方面的原因來對可能出現的混凝土裂縫進行控制。
參考文獻
第4篇：水的溫度與體積的變化關系范文
關鍵詞：深水鉆井；環空圈閉壓力；APB ；
1 環空圈閉壓力升高的概念
環空圈閉壓力升高（以下簡稱APB—Annular Pressure Build-up）指由于溫度升高導致密閉的各層套管間環空內的流體膨脹，從而使環空圈閉壓力升高的現象。圈閉壓力升高到一定程度就會發生套管破裂或擠毀的事故[1]。在陸地油田和淺海油田的勘探開發實踐中，可以通過打開套管頭側翼閥很容易將APB釋放掉。但是在某些深水油田開發中，由于水下鉆井和生產系統設計的限制，有些密閉的環空沒有釋放圈閉壓力的通路（釋放到地層或通過套管閥），因此就需要在鉆井工程設計中考慮如何來降低和減緩APB的影響程度，而設計的前提條件是需要預測和計算APB的值。
2 APB的預測
APB預測的基礎是壓力-體積-溫度（PVT）關系。固井作業結束后，各層套管之間的密閉環空的體積是一定的，圈閉壓力就直接受溫度的影響。因此APB預測的基礎就是井下溫度變化的預測，從已知的流體體積及溫度的變化就可計算出壓力的變化。
2.1 APB的影響因素
在實際計算中，由于井筒內各層套管之間會發生相互影響，同時由于圈閉的流體在比重、特性等方面也存在差異，這兩個因素的影響導致本來簡單的計算變得非常復雜，下面分別對這兩個因素的影響進行分析。
2.1.1 井筒內各層管柱之間的相互影響
在內外壓力的影響下，井筒內管柱將發生彈性變形。管柱的彈性變形將影響管柱間環空內流體的體積和壓力，同時不同的管柱環空均受到每一層管柱壓力變化的相互影響，因此多個同心圓柱體的存在使APB的計算變得相當復雜。
2.1.2 流體的非線性PVT關系
流體的非線性PVT關系是指當流體的比重不同時，溫度和壓力的變化曲線也不同，如圖1所示。由圖可以看出對于某一給定的比重，體積不變的情況下，溫度降低都會導致壓力的降低。壓力降低的速率取決于流體本身的溫度和壓力值，而且不是恒定的。因此從這個角度看，用來預測APB的流體特性也同時取決于APB本身的值。
2.2 APB的預測
APB的預測因受到各種因素的影響變得非常復雜，在國外的實際現場應用中，APB可以應用一簡單的公式來做近似計算。公式需要應用流體的兩個參數：體積模數 (psi)和熱膨脹系數? (1/°F)。體積模數是指在恒定的溫度下，比重的變化和壓力的變化關系。
(1)
熱膨脹系數是指恒定壓力下，溫度的變化和比重變化的關系。
(2)
方程式（2）中的負號表示了溫度升高和比重降低的反比關系。在一個假定的體積固定的剛性空間中，APB可以利用這兩個流體特性和平均的溫度的變化來計算。 平均溫度變化是指生產狀態下或鉆井狀態下流體的平均溫度減去環空被封固后穩定狀態下流體的初始平均溫度。
2.3 APB的敏感性分析
眾所周知，鉆井作業前一些參數都是預測值，與實際的數據會存在一定的差異，這就可能對APB的預測和計算造成很大的影響，因此需要針對這些參數進行敏感性分析，通過敏感性分析可以確定一些參數對于APB預測和計算結果的影響程度。同時也正是由于APB的計算存在很大的不確定性，因此與APB相關的設計安全系數取值一般要高于套管設計中常規載荷的安全系數。
影響APB計算結果的主要參數有：
1）油藏的初始靜態溫度。如果實際的油藏溫度比計算時初始預測的溫度更高，將導致實際的APB比初始計算的APB大幅升高，同時非線性的靜態溫度也會對預測的生產溫度和初始溫度造成影響。
2）流體類型和生產流速。油管溫度及環空溫度的變化很大程度上取決于流體類型、生產流速以及油氣水的比例。油井到了生產后期，水的錐進加劇，產出液中水的比例將隨之升高，在這種情況下，如果仍然維持原來的生產流速不降的狀況下，將會導致溫度的增加。
3）流體的特性。流體的比重及成分影響熱傳導，從而影響APB的值。并且還要考慮流體中固體顆粒沉淀的可能性以及對APB的影響。
4）水泥漿封固的位置。在固井作業中，實際的水泥漿返高可能與設計的返高相差很大，這將會大大影響APB的計算值。同時如果設計不封固套管鞋，而實際作業中套管鞋位置可能被水泥漿封固或被重晶石沉淀堵塞，封固的位置越高，將導致環空中圈閉的流體平均溫度升高就越快，從而使APB升高越快。
當計算出APB的值后，壓力預測就轉換成了不同的載荷狀態，從而決定了套管柱設計中選用的套管鋼級。在設計中考慮環空是否密閉至關重要，當某一層套管外部存在密閉的環空，一旦受到APB的影響，這層套管就存在擠毀的可能性。因此，在套管柱設計中需要對多個環空的APB預測進行詳細的研究，并采取緩解APB的技術方案來解決APB的問題。在某些情況下，一種緩解APB技術方案設計的安全系數仍然達不到要求，從而需要同時應用多種緩解APB的技術方案。
3 結論
（1）分析了井筒內各層套管之間的相互影響、流體的非線性PVT關系對APB預測的影響，由于這些因素的影響，使得APB的預測變得比較復雜。
（2）綜述了給出了國內外預測APB的簡單方法。敏感性分析表明，油藏的初始靜態溫度、流體類型和生產流速、流體的特性、水泥漿封固位置對APB的影響較明顯。
參考文獻
[1]鄧元洲等，迭代法計算油氣井密閉環空壓力，《海洋石油》第26卷第2期.
第5篇：水的溫度與體積的變化關系范文
【關鍵詞】原油 計量交接 精度 管輸損耗
1 前言
隨著油田管理的細化，原油計量工作和數據管理工作日漸重要，準確的測量數據可以更好地指導生產，也為數字化、科學管理提供依據。集輸大隊南華線、華悅線、悅阜線、南中線四條長輸管線的運行，直接關系到計量交接各項業績指標的完成，為此給給集輸站庫提出了管線輸送過程中，控制原油損耗，除了原油集輸生產處理損耗和油品儲運損耗以外，控制原油進站和出站損耗也是重中之重。
2 現狀
原油從生產處理到管線輸送至銷售點的過程中，損耗造成的損失是非常驚人的。由于油田集輸工藝不斷改進和完善，集輸站庫原油處理到管線輸送過程均采用密閉過程，這一過程的實現，大大降低了因油氣蒸發而引起的損耗，目前管破破漏失和計量交接精度是影響管輸原油損耗的主要原因。而管線破漏受管線壽命、油區外部環境等因素影響，不可預測和不可控因素較多，為此我們從原油計量交接過程中的管理和監督入手，對如何提高原油計量交接精度，有效控制原油損耗，避免效益的流失進行了分析。
集輸大隊管輸原油上、下站原油計量均采用流量計計量（多采用腰輪流量計）、含水儀含水測定和密度測定手工法，執行國家標準、行業標準和交接協議。
3 引起交接誤差的主要因素
任何計量不可避免地存在誤差，為了提高計量精度，必須盡量消除或減小誤差，在原油計量交接中，按照誤差的特點與性質，誤差可分為隨機誤差、系統誤差和粗大誤差。測量儀器及標準器的誤差、環境誤差、方法誤差、人員誤差都屬于系統誤差，即由固定不變的或按確定規律變化的因素造成的，糾其原因可以分為以下四類：
3.1 標準器具誤差
用于標定標準體積管的標準金屬罐和用于流量計在線檢定的體積管在標定時不可避免地產生誤差；用于標定密度計、含水分析儀、溫度計、壓力表的標準器具本身存在的誤差。
3.2 計量器具誤差
流量計及用于測定原油密度、含水率、體積、溫度、壓力的計量器具本身存在的誤差。加之南華線、悅阜線，計量器具不一樣，始站輸出為大罐計量、末站接收為流量計計量 ，大罐的計量精度與流量計精度存在誤差。
3.3 介質性質的變化產生的誤差
由于各種環境因素與規定的標準狀態不一致而引起的測量裝置和被測量本身的變化所造成的誤差，如平時原油的溫度、粘度、壓力與檢定時不一致而引起流量計基本誤差的變化。
3.4 人員誤差
由于生產安排的錯誤或操作人員停泵時間掌握不好，油罐轉油外輸產后計量不準，輸轉量、收油量出現錯誤，長輸管線中存油量無法計量，導致管輸誤差。
崗位員工的習慣性操作的影響。由于測量者所處立場的不同，交、接雙方計量人員習慣性的在做密度、含水分析時將讀數讀向有利于己方的一面，密度分析時偏大（偏小），含水分析時偏小（偏大）。
4 誤差對計量精度的影響因素分析
原油管輸過程中使用流量計動態在線計量，依據GB9109.5-1988《原油動態計量油量計算》，集輸站庫采用的是在線流量計計量，含水儀測定和密度計（手工）測定的計量方式。在原油計量中，被測量的參數有流量計系數、體積、密度、含水、壓力、溫度。為此我們主要對油品壓力、溫度、體積系數、流量計精度和人員操作對原油計量精度的影響進行了分析。
4.1 溫度對原油計量精度的影響
按實際操作規定要求，流量計正常運行時，應在標定溫度的±3℃，而實際上，出站油溫與進站油溫因各站生產特點和季節變化，進、出站溫度遠遠超過了3℃，從而導致溫度引起計量誤差。例如GB/T1885中查表計算可得，每1℃的溫度變化，就可以產生0.7%到0.11%的誤差。所以溫度計的精度、安裝位置直接影響到原油計量精度。
4.2 體系變化對原油計量精度的影響
原油是一種粘稠液體，隨溫度、壓力變化體積會發生變化。我們知道，原油體積隨溫度的升高而增大，密度越小的原油溫度升高時，體積變化率越大。同一原油在同一壓力下，溫度變化時，相對于20℃原油體積之間的變化關系如下表（表1）：
當溫度每升高1℃時，密度增大0.0007，原油體積會系數0.0008；反之溫度每降低1℃時，原油體積系數增大。在油品輸送過程中，我們掌握其變化規律，就可以減少因溫度、體系變化對計量精度的影響，降低損耗。
5 控制計量交接誤差對策
（1）控制計量交接誤差對策，用于交接的流量計準確度應優于0.2%，檢定合格后方可使用，流量計按周期檢進行檢定，嚴格規程進行。控制進、出站原油溫度，尤其是控制好長輸管線中間加溫站的出站加溫，使管線輸送溫度控制在最小誤差范圍內。
（2）流量計系數的檢定，每六個月一次，雙方共同參加。因為流程上沒有標準體積管，只能是離線檢定，離線檢定能否達到接近等級的要求，關鍵看檢定工況和流量計實際使用工況相差多大，如果兩種工況接近，流量計檢定時的誤差和使用中的誤差不會有太大偏差，如果溫度差較大，基本誤差也會偏大。
（3）提高原油物性測量準確性，體積系數根據季節變化、長輸管線管徑大小、埋地深度及輸油量大小，合理控制首站外輸原油溫度和末站進油溫度，確保其在流量計標定溫度范圍內，防止溫度過高、過低引起原油體系發生變化。
（4）含水測定加大含水儀和手工樣對比頻次，出現誤差，及時對儀器進行標定，確保含水儀計量準確性。
（5）減少操作誤差
外輸時，采取整點倒罐，減少啟停泵頻次、提高油品質量，減少轉油量，降低底罐尺寸，同時也要保證輸油泵平穩運行。
（6）加強化驗、計量交接人員培訓及考核。
6 結論
管輸原油計量誤差的存在是絕對的，但是只要抓住主要矛盾，通過細致入微的工作，有效的監督，科學的分析方法，把原油計量交接過程有效管理起來，使原油計量交接更加合理公正，從源頭控制原油損耗，就能避免經濟效益的流失。
參考文獻
第6篇：水的溫度與體積的變化關系范文
【關鍵詞】大體積混凝土 水化熱 裂縫
前言
隨著施工技術的突飛猛進，大體積混凝土在結構中應用的越來越多。我國普通混凝土配合比設計規范規定：混凝土結構物中實體最小尺寸不小于1 m的部位所用的混凝土即為大體積混凝土；美國則規定為：任何現澆混凝土，只要有可能產生溫度影響的混凝土均稱為大體積混凝土。目前，國內外對機械荷載引起的開裂問題研究得較為透徹。而對溫度荷載引起的有關裂縫的研究尚不充分。我們應對此加以重視，防止危害結構的裂縫產生。另外對于大體積混凝土內溫度應力與裂縫控制也多集中在水利工程中的大壩、高層建筑的深基礎底板。而對于一般施工過程中大體積混凝土的裂縫的研究并未得到足夠的重視。
1. 大體積混凝土裂縫產生的主要原因
大體積混凝土結構裂縫的發生是由多種因素引起的，各類裂縫產生的主要影響因素如下：
2.1 水泥水化熱的影響
水泥水化過程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的熱量，如果以水泥用量350kg/m3 ～550kg/m3來計算，每立方米混凝土將釋放出17500KJ～27500的熱量，從而使混凝土內部溫度升高（可達70℃左右，甚至更高）尤其對大體積混凝土來講，這種現象更加嚴重 因為混凝土內部和表面的散熱條件不同，故混凝土中心溫度很高，就會形成溫度梯度，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產生裂縫。
2.2 混凝土的收縮
混凝土在空氣中硬結時體積減小的現象稱為混凝土收縮。混凝土在不受外力的情況下的這種自發變形，受到外部約束時（支撐條件、鋼筋等），將在混凝土中產生拉應力，使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結硬過程中產生的體積變化，后期主要是混凝土內部自由水分蒸發而引起的干縮變形。
2.3 外界氣溫濕度變化的影響
大體積混凝土結構在施工期間，外界氣溫的變化對防止大體積混凝土裂縫的產生起著很大的影響。混凝土內部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫度和結構的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高；如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內外溫差梯度。如果外界溫度的下降過快，會造成很大的溫度應力，極其容易引發混凝土的開裂。另外外界的濕度對混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會加速混凝土的干縮，也會導致混凝土裂縫的產生。
2.4 其他因素的影響
建筑物基礎的不均勻沉降也會產生裂縫，這種裂縫會隨著基礎沉降而不斷的增大，待地基下沉穩定后，將不會變化。超荷載使用或未達到設計過早加荷載導致結構出現裂縫，這種裂縫稱之為荷載裂縫。混凝土配合比不良會造成混凝土塑性沉降裂縫，一般是混凝土配合比中，粗骨料級配不連續、數量不夠，砂率及水灰比不當所造成的裂縫。
3. 大體積混凝土施工質量控制措施
3.1 大體積混凝土配合比設計
3.1.1 原材料選用 由于水泥的用量直接影響著水化熱的多少，大體積混凝土應選用水化熱較低的水泥，如低熱礦渣硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥等，并盡可能減少水泥用量。細骨料宜采用2區中砂，因為使用中砂比用細砂可減少水及水泥的用量。在可泵送情況下粗骨料，選用粒徑5―20 mm連續級配石子，以減少混凝土收縮變形。使用摻合料，應用添加粉煤灰技術。在混凝土中摻用的粉煤灰不僅能夠節約水泥，降低水化熱，增加混凝土和易性，而且能夠大幅度提高混凝土后期強度，推移溫升峰值出現時間。
3.1.2 外加劑的使用。采用減水劑，如緩凝高效減水劑；采用膨脹劑，如廣泛使用u型膨脹劑無水硫鋁酸鈣或硫酸鋁。試驗表明，在混凝土添加了膨脹劑之后混凝土內部產生的膨脹應力，可以抵消一部分混凝土的收縮應力，這樣，相應地提高混凝土抗裂強度。
3.2 溫控措施及施工現場控制
1） 溫度預測分析。根據現場混凝土配合比和施工中的氣溫氣候情況及各種養護方案，采用計算機仿真技術對混凝土施工期溫度場和溫差進行計算機模擬動態預測，提供結構沿厚度方向的溫度分布及隨混凝土齡期變化情況，制定混凝土在施工期內不產生溫度裂縫的溫控標準，進行保溫養護優化選擇。
2） 混凝土澆筑方案。采用延緩溫差梯度和降溫梯度的措施，在澆筑前經詳細計算安排分塊、分層澆筑次序、流向、澆筑厚度、寬度、長度、前后澆筑的搭接時間；做好現場協調 組織管理，要有充足的人力、物力、保證施工按計劃順利進行，保證混凝土供應，確保不留冷縫；混凝土澆灌完后，立即采取有效的保溫措施并按規定覆蓋養護。
3） 混凝土溫度監測。在混凝土內部外部設置溫度測點，設置保溫材料溫度測點及養護水溫度測點，現場溫度監測數據由數據采集儀自動采集并進行整理分析。每一測點的溫度值、各測位中心測點與表層測點的溫差值，作為研究調整控溫措施的依據，防止混凝土出現溫度裂縫。
4） 為反映溫控效果可在少數混凝土層中埋設應變計進行溫度應力檢測，應變計沿水平方向布置檢測水平方向應力分量。
5） 通水冷卻。采用薄壁鋼管在一些混凝土澆筑分層中埋冷卻水管，冷卻水管使用前進行試水，防止管道漏水和阻塞，根據混凝土內部溫度監測，控制冷卻水管進水流量及溫度。
3.3 構造設計上對大體積混凝土采取防裂措施
1） 設計合理的結構形式，可以減少工程數量，減低水化熱。如可根據懸索橋錨碇受力特點，設計挖空非關鍵受力部分混凝土體積，利用土方壓重方案，來減少混凝土結構體積。
2） 充分利用混凝土在基坑有側限條件，在混凝土中摻加微膨脹劑，使其在基坑約束下形成一定的預壓力，補償混凝土內部溫度 收縮產生的拉應力，從而有效的避免混凝土裂縫的產生。
3） 大體積混凝土體積龐大，施工周期一般較長，依據結構受力情況可合理地確定混凝土評定驗收齡期，打破正常標準28d的評定驗收齡期，改為60d或更多天，評定驗收齡期充分考慮混凝土的后期強度，從而降低設計標號，達到減少混凝土水泥用量降低水化熱的目的。
4. 結束語
在控制大體積混凝土溫度裂縫時既要控制混凝土的內外溫差又要防止混凝土表面溫度的突然變化。重視溫度監測，實際施工中應隨時監測混凝土內部溫度和內外溫差的變化趨勢，并據此來調整溫控措施，確保混凝土不開裂。影響大體積混凝土開裂的因素很多，應從造成裂縫的各種原因著手，采取全面防治措施，并根據工程具體情況確定防裂重點。
參考文獻：
1. 《普通混凝土配合比設計規程》 JGJ55-2002
2. 《大體積混凝土施工規范》GB50496―2009
3. 《通用硅酸鹽水泥》GB175―2007
作者簡介：
第7篇：水的溫度與體積的變化關系范文
關鍵詞：大體積 混凝土 施工技術
中圖分類號：TV331 文獻標識碼： A
一、大體積混凝土裂縫發生的因素
1.外界溫度變化因素
大體積混凝土結構一般結構尺寸大于 1m，并且具有較小的表面系數，水化熱現象相對較為集中。在施工進行階段，大體積混凝土的澆筑溫度跟外界溫度的變化情況有著非常密切的聯系。在氣溫下降的情況下，大體積混凝土的內層與外層溫度差會漸漸地加大，這樣就會引起大體積混凝土發生變形。另外，在高溫的狀況下，大體積混凝土便不能得到很好的散熱效果，從而讓溫度應力發生了很大的變化。溫度應力發生變化便會讓大體積混凝土產生裂縫。
2.水泥水化熱因素
水泥在水化過程會產生非常大的熱量，產生的熱量主要是由混凝土的內部熱量所供給的。但混凝土的內部熱量具有很難散失的特性，在內外溫度差增大的情況下便很容易產生溫度應力。在混凝土的抗拉強度小于溫度應力的情況下，大體積混凝土變會產生裂縫。造成大體積混凝土裂縫的眾多因素當中，水泥水化是最主要的因素。在大體積混凝土施工中，由水泥水化因素造成的大體積混凝土裂縫也是普遍存在的。
3.混凝土收縮因素
混凝土在水飽和狀態下會發生膨脹反應，但就算發生膨脹也很難讓混凝土的體積恢復到原來的狀態。在混凝土的體積發生變化之后便會產生非常大的收縮應力，從而讓大體積混凝土產生裂縫。
二、控制大體積混凝土裂縫的方法
1. 在設計上的控制方法
在大體積混凝土的施工過程中，應該盡可能的讓它的強度控制在 C35 以內，可以利用后期強度值 69d。現代社會發展越來越快，人口逐漸呈現城市化的進程，城市中更是出現了越來越多的大型建筑物，這也帶動了大體積混凝土水泥的采購量。于是混凝土水化熱也呈現出過高的數值。當混凝土的內外溫差達到 30℃以上的時候，混凝土就非常容易產生裂縫。大體積混凝土建筑最好是使用C20-C30 強度值之間的混凝土，改變原有的認為混凝土強度值越高，建筑質量越好的錯誤觀點。對于豎向結構的建筑物，盡可能的使用強度較高的混凝土，用來降低混凝土的載面結構。承載鋼筋的合理配備在一定程度上也可以減少裂縫出現的可能性，配備的鋼筋最好是小間距和小直徑尺寸型號的。在建造混凝土地基的時候，如果需要布置在巖石結構的基礎上，可加設鋼筋在洞口和拐角的位置，防止出現部分開裂的情況，還可以在混凝土的基礎墊層上設置一圈滑動層面。
2. 在原料上的控制方法
降低水泥的使用量可以讓混凝土的本體溫度升高，經過實踐證明，混凝土強度值 60d 能夠成為混凝土工程驗收、比例配合和強度評估的可靠根據。水化熱數值較低的礦渣水泥在大體積混凝土工程中的使用可以使混凝土施工過程中的水熱化現象明顯的降低。這個時候，7d 水化熱低于 250kj/kg。中、粗砂是大體積混凝土施工中最好的選擇，確保它的含泥量在 1.0%以內，施工里面使用的粗骨料要運用連續級配備的方法保證石子的直徑在 5mm-31.5mm 范圍內。外加劑和摻合劑也是大體積混凝土施工中必不可少的，這里的外加劑主要包括引氣劑、膨脹劑和減水劑。假設在施工的過程里加入等同于水泥重量 0.25%的木鈣劑，不單單是可以減少 10%的預拌用水，還可以讓混凝土的和易性能得到明顯的改變。經過實踐證明，加入等同于水泥量 15%的粉煤灰以后，可以讓混凝土約 15%的水化熱獲得明顯的降低。
3. 施工過程中的控制方法
推移式連續澆筑和分層連續澆筑是大體積混凝土澆筑的主要方式。在施工的過程里不能留有縫隙。不能隨意的設置混凝土的攤鋪厚度，必須依據拌合物的和易性和振動器的操作深度來取值，把混凝土的攤鋪厚度設定在 300mm 是正常施工的數值，如果使用泵送的時候，應該放寬混凝土的厚度，但最好在 500mm 以內。如果運用的是分層澆筑的方法，一定要把水平的施工縫去除干凈，除此之外，還需要用壓力水清洗干凈軟弱石子層和表面浮漿。之后再運用砂漿和素漿對它進行處理。在運輸的過程中還需要考慮到天氣的因素，如果天氣溫度非常高，必須對材料進行合理的降溫措施，一般混凝土站就完成了這些任務。大體積混凝土使用泵送運輸的時候，通常都用攪拌車，這樣能夠保證完成連續澆筑的工序。在澆筑大體積混凝土結構的時候，要及時清理表面的沁水。如果采用泵送方式運輸，沁水比較多，水灰很大，及時清理可以提高混凝土的強度。澆筑結束后要及時降溫處理。保證混凝土的降溫范圍和內外層的溫差滿足施工需求是保養的標準。應該依據保溫過程里產生的應力值來合理控制保溫的時間，通常都要超過 14天。保溫結束后，要對保溫的物料進行逐層的撤離。在此過程里，還需要使用一定的方法確保混凝土表面的濕度。
4. 檢測溫控的控制方法
在現代大體積混凝土施工中，信息化施工是確保混凝土結構安全的重要保障之一。在施工中，隨時監控和掌握大體積混凝土的內部溫度、應力變化信息等對采取對應措施進行裂縫控制具有重要意義。根據監控到的信息，結合施工現場的溫度變化等實際情況，可做到施工方案的合理調整，以其減少裂縫的發生。
大體積混凝土澆筑過程中溫控非常的重要，它關系到建筑質量的好壞，所以對溫控的適時監控非常必要。混凝土的建筑溫度是振搗后混凝土表面算起以下 50mm-100mm 處的溫度。這個溫度是一個折算的溫度，每班最好是做 4 次以上的對混凝土溫度的測試，每 24 小時對周圍溫度、降溫頻率和內外的溫度差做 6 次以上的測試。為了能夠讓這些溫度數值獲得真實的反應，還要合理的設置澆注溫度合理的監測點。
5. 考慮環境因素
在混凝土裂縫控制中入模溫度控制非常重要，因為溫升基礎就是入模溫度。入模溫度和混凝土內部最高溫度是正相關的關系。掌控混凝土的入模溫度必須從攪拌站開始，可以通過降低原材料的溫度來降低混凝土的入模溫度。這種方法在高溫天氣的時候非常重要，在西方國家，對入模溫度的控制有嚴格的制度，使用冰水拌制混凝土的辦法也被應用到施工中，但是在我國目前還沒有使用冰水拌制混凝土的能力。因此，一般只能是通過常規的方法來降低入模溫度。施工中應該根據實際情況來考慮入模溫度的控制問題，如果工程中混凝土的最大溫升較低，它的入模溫度可以相對高一些，保持在 30℃基本沒問題。但是如果工程中混凝土的最大溫升較高，就要控制好入模溫度了。
三、大體積混凝土的養護分析
大體積混凝土的養護是建筑工程施工環節當中非常重要的一項工作。養護主要是保持大體積混凝土的溫度與濕度。通過保持大體積混凝土的溫度與濕度才能對混凝土的內表溫差進行規范有效的控制。鑒于此，做好大體積混凝土的養護工作主要需要做好以下五點：（1）混凝土的中心溫度和表層溫度的差值不能大于20℃，如若混凝土結構的抗裂能力足夠好，溫度則應該保持在20℃～24℃之間。（2）混凝土在拆模過程中，中心溫度和表層溫暖之間以及內部溫度與外界氣溫之間的溫差應該在20℃以下。（3）混凝土的內外溫差普遍是采用內部降溫法來降低的。內部降溫法主要是在混凝土內部預先放入水管，在水冷卻的條件下降低混凝土內部的最高溫度。澆筑剛完成時便可進行冷卻。另外，降低混凝土的內外溫差還可以用投毛石法，此種方法也能夠有效地控制混凝土發生裂縫。（4）對混凝土表面采用保溫法，主要保溫材料有濕砂、草袋等。通過對混凝土表面進行保溫，可以達到緩慢散熱的效果，從而增強混凝土的強度，讓混凝土的內外溫差得到有效的控制。（5）為了強化混凝土的抗裂性，一般可以將抗裂鋼筋網片布設在混凝土的表層。在混凝土表面安裝抗裂鋼筋網片不僅能夠強化混凝土的抗裂性，而且還能對混凝土收縮過程產生干裂進行有效的控制。
四、 結 語
針對大體積混凝土裂縫的控制，本文從對裂縫產生影響的因素出發，提出了相對具有可行性的建議。在施工的實際操作中，施工人員必須善于總結經驗，不斷更新施工的技術，采取一定的預防措施才能夠有效的控制大體積混凝土結構中裂縫的出現。希望本文可以在一定程度上給與施工者一定的借鑒。
參考文獻：
第8篇：水的溫度與體積的變化關系范文
【關鍵詞】橋梁工程；大體積混凝土；裂縫；原因；預防；檢查；控制；處理
隨著國家建設投資的發展，市政工程的投入進一步加大，各類橋梁在市政工程的應用日益廣泛，大體積混凝土在橋梁結構中應用的越來越多，而且主要應用于主要受力部分，但是，相應暴露出來的問題也越來越多，其中，大體積混凝土的裂縫問題，尤為突出。
目前，國內外對機械荷載引起的開裂問題研究得較為透徹。而對溫度荷載引起得有關裂縫的研究尚不充分。我們應對此加以重視，防止危害結構的裂縫產生。另外對于大體積混凝土內溫度應力與裂縫控制也多集中在水利工程中的大壩、高層建筑的深基礎底板。而對于橋梁中大體積混凝土的裂縫的研究并未得到足夠的重視。本文將對此進行分析，探討裂縫出現的原因及控制措施。
1大體積混凝土裂縫產生的原因
大體積混凝土結構通常具有以下特點：混凝土是脆性材料，抗拉強度只有抗壓強度的1／10左右。大體積混凝土的斷面尺寸較大，由于水泥的水化熱會使混凝土內部溫度急劇上升；以及在以后的降溫過程中，在一定的約束條件下會產生相當大的拉應力。大體積混凝土結構中通常只在表面配置少量鋼筋，或者不配鋼筋。因此，拉應力要由混凝土本身來承擔。
1.1水泥水化熱的影響
水泥水化過程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的7d左右。尤其對于大體積混凝土來講，這種現象更加嚴重。因為混凝土內部和表面的散熱條件不同，因此混凝土中心溫度很高，這樣就會形成溫度梯度，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產生裂縫。
1.2混凝土的收縮
混凝土在空氣中硬結時體積減小的現象稱為混凝土收縮。混凝土在不受外力的情況下的這種自發變形，受到外部約束時（支承條件、鋼筋等），將在混凝土中產生拉應力，使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結硬過程中產生的體積變化，后期主要是混凝土內部自由水分蒸發而引起的干縮變形
1.3外界氣溫濕度變化的影響
大體積混凝土結構在施工期間，外界氣溫的變化對防止大體積混凝土裂縫的產生起著很大的影響。混凝土內部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結構的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高；如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內外溫度梯度。如果外界溫度的下降過快，會造成很大的溫度應力，極其容易引發混凝土的開裂[1]。另外外界的濕度對混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會加速混凝土的干縮，也會導致混凝土裂縫的產生。
2大體積混凝土裂縫的控制
2.1大體積混凝土中水泥的品種及用量
理論研究表明大體積混凝土產生裂縫的主要原因就是水泥水化過程中釋放了大量的熱量。于是，我們對于橋梁中的大體積混凝土應該選擇低熱或者中熱的水泥品種。而水泥釋放溫度的大小及速度取決于水泥內礦物成分的不同。水泥礦物中發熱速率最快和發熱量最大的是鋁酸三鈣（C3A），其他成分依次為硅酸三鈣（C3S）、硅酸二鈣（C2S）和鐵鋁酸四鈣（C4AF）。
在大體積混凝土中摻入一定量的粉煤灰后，可以增加混凝土的密實度，提高抗滲能力，改善混凝土的工作度，降低最終收縮值，減少水泥用量。要降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內部溫升，防止結構出現溫度裂縫，利用粉煤灰作混凝土的摻合料是最有效的方法之一。外加劑可以從以下幾個方面來選擇。UFA膨脹劑，它可以等量替換水泥。并且是混凝土產生適度的膨脹。減水緩凝劑，并應保證一定的坍落度。這樣可以延緩水化熱的峰值期并改善混凝土的和易性，降低水灰比以達到減少水化熱的目的。
2.3大體積混凝土的骨料控制
在骨料的選擇上應該選取粒徑大強度高級配好的骨料。這樣可以獲得較小的空隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小了混凝土裂縫的開展。
2.4優化大體積混凝土的設計
雖然大體積混凝土不布置鋼筋或者布筋較少，我們還是可以在裂縫易發生部位如孔洞周圍以及轉角處布置一些斜筋，從而讓鋼筋代替混凝土承擔拉應力，這樣可以有效的控制裂縫的發展。為了避免裂縫的出現，在設計中利用中低強度底水泥充分利用混凝土的后期強度。在工程結構設計中要特別注意降低結構的約束度。對于混凝土中鋼筋保護層的厚度應當盡量取較小值，因為保護層的厚度愈大愈容易發生裂縫。
2.5大體積混凝土的施工
混凝土施工包括混凝土的生產、運輸、澆筑和溫度及表面保護，是保護大體積混凝土溫度裂縫的關鍵環節。而熱應力的控制手段主要是控制混凝土的內外溫差T：
T＝Tp＋Tr－Tf
式中：Tp—起始澆筑溫度；Tr—水泥水化溫升；Tf—天然或人工冷卻后澆筑塊的穩定溫度。
在溫度較高的情況下進行施工，我們一定要注意降低混凝土澆筑時的溫度。可以在施工現場對堆在露天的砂石用布覆蓋，以減少陽光對其的輻射，同時對澆筑前的砂石用冷水降溫。在攪拌過程中向混凝土中添加冰水。以上這些措施都可以有效的降低混凝土的入模溫度。在混凝土的內部通入冷卻循環水，采用循環法保溫養護，以便加快混凝土內部的熱量散發。混凝土表面應該覆蓋一些織物進行保溫、保濕養護，這樣不但可以降低混凝土內外溫差，防止表面產生裂縫，還可以防止混凝土驟然降溫產生貫穿裂縫，并且還可以使水泥順利水化，防止產生濕度裂縫。為了及時掌握混凝土內部溫升與表面溫度變化值，可以在混凝土內埋設一定量的測溫點，從而可以更好的了解混凝土的溫度變化情況，一旦內外溫差超過允許值25℃，好及時采取措施。
如果是在冬季進行施工，因為要防止早期混凝土被凍問題，所以要求混凝土澆筑時應該具有較高的澆筑溫度。但另方面，正是由于天氣寒冷，混凝土穩定溫度一定較低，往往超過允許溫差，不能防止混凝土裂縫要求。所以，混凝土澆筑溫度在冬季施工時一般以5℃～10℃為宜，在澆筑混凝土以前還應該對基礎及新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預熱，對原材料應視氣溫高低進行加熱。加熱石料時應避免過熱和過分干燥，最高溫度不應超過75℃。另外還要注意運輸中的保溫、澆筑過程中減少熱量的損失以及保溫養護。
2.6大體積混凝土的裂縫檢查與處理
第9篇：水的溫度與體積的變化關系范文
關鍵詞：大體積混凝土；防治措施
隨著國民經濟的快速增長，建筑業出現了一派欣欣向榮的好景象。各種建筑物的形體規模也不斷擴大，大體積混凝土在建筑工程中的應用也越來越廣泛。由于大體積混凝土具有結構厚、體形大、混凝土數量多、工程條件復雜和施工技術要求高等特點，因而在施工過程中若控制不當極易產生各種結構裂縫。這些裂縫往往給工程帶來不同程度的危害，甚至會造成人們的生命和財產的巨大損失，應當引起施工技術人員的高度注意。
1 大體積混凝土的定義
現代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工,如高層樓房基礎、大型設備基礎、水利大壩等。它主要的特點就是體積大，一般是指混凝土結構物中實體最小尺寸大于或等于1m。它的表面系數比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內部溫升比較快。混凝土內外溫差較大時，會使混凝土產生溫度裂縫，影響結構安全和正常使用。按照美國混凝土協會（ACI）的規定：“任意體量的混凝土其尺寸大到足以必須采取措施減小由于體積變形引起的裂縫時。統稱為大體積混凝土。”日本建筑學會標準（JASS5）中規定：“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，稱為大體積混凝土。
2 大體積混凝土裂縫產生的原因
大體積混凝土自澆筑開始，就要經受外界環境和其本身各種因素的作用，使混凝土中任一點的位移和變形不斷地變化，從而產生了應力。當應力超過了混凝土的極限強度，或極限變形值，混凝土就要產生裂縫。大體積混凝土裂縫產生的原因有以下幾方面。
1、水泥水化熱是大體積混凝土中的主要溫度因素
水泥水化熱是大體積混凝土中主要溫度因素。水化熱升溫常達30℃～50℃。混凝土在硬化過程中由于水泥水化作用在最初幾天產生大量的水化熱，由于混凝土導熱不良形成熱量的累積從而引起混凝土溫度升高和體積膨脹。如果不采取方法控制最高溫度值，不加強保溫措施以減少內外溫度差或不改善約束條件以減少溫度應力，勢必導致結構出現溫度裂縫，嚴重時可形成貫穿性裂縫。
2、外界氣溫變化的影響
大體積混凝土在施工階段，外界氣溫的變化影響是顯而易見的。因為外界氣溫越高，混凝土的澆注溫度也愈高；如果外界溫度下降，又增加混凝土的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會大大增加外層混凝土與內部混凝土的溫差，這對大體積混凝土是極為不利的。溫度應力是由溫差所引起的溫度變形造成的，溫差越大，溫度應力也越大。在這種情況下，合理的溫度控制措施，防止混凝土內外溫差引起的過大溫度應力就顯得十分重要。
3、約束條件的影響
約束種類一般可概括為兩類：即外約束和內約束。外約束一般是指支座或其他外界因素對結構變形的約束；內約束指較大的斷面結構，由于內部非均勻的溫度及收縮分布，各質點變形不均勻而產生的互相約束。大體積混凝土由于溫度變化會產生變形，而這種變形又受到約束，便產生了應力，當應力超過某一數值時，便引起裂縫。
3 大體積混凝土裂縫防治措施
1、防止水化熱過大產生溫度裂縫的措施
（1）配制混凝土時，選用水化熱較低的水泥。
（2）選擇合適的砂石級配，在保證混凝土強度的前提下，盡量減少水泥用量或摻用混合材料（如粉煤灰），使水化熱相應降低。
（3）摻用木鈣減水劑或高效減水劑以減少用水量，增加混凝土的坍落度。
（4）降低混凝土的入模溫度。
（5）必要時采用人工導熱法，即在混凝土內部埋設冷卻管，用循環水降溫。
（6）夏季施工時，要有防護措施，盡量用低溫的水攪拌混凝土。
（7）用礦渣水泥或其他泌水性較大的水泥拌制混凝土，在澆筑完畢后應及時排除泌水。必要時可進行二次振搗。
2、合理選擇原材料，優化混凝土配合比
（1）水泥品種選擇和用量控制。水泥水化熱的大量積聚，使混凝土出現早期溫升和后期降溫現象。由于礦物成分及摻和料含量的不同，水泥的水化熱差異較大。為了降低水泥的水化熱、減小混凝土的體積變形，大體積混凝土應選用中熱或低熱的水泥品種，一般選用低水化熱的礦渣水泥，低熱的礦渣水泥比同標號的普通硅酸鹽水泥的水化熱可減少1/4左右。另外，在滿足混凝土強度和耐久性的前提下，盡量減少水泥的用量。
（2）摻加外加劑。在大體積混凝土工程中通常都摻入一定的外加劑，一般可在混凝土中加入粉煤灰或木質素磺酸鈣減水劑，如在混凝土中按水泥重量的0.25%摻減水劑，可減少10%左右的水泥。在降低混凝土成本同時，也大大改善了混凝土的性能。
（3）骨料的選擇。保證在滿足強度和施工性的前提下，應盡量增大粗細集料粒徑，可減少用水量，相同水灰比的情況下，減少了水泥用量，有利于減少水化熱的產生。同時，應嚴格控制粗細集料的含泥量，如粗細集料的含泥量過高，不僅增加了混凝土收縮，同時又降低了混凝土的抗拉強度，對混凝土的抗裂不利。在配合設計中應采用小水灰比，將水灰比控制在0.5～0.55之內，并且控制水泥用量。
3、改善約束條件
混凝土應力的大小取決于結構的約束情況，而約束作用的大小，與分縫間距有密切關系。合理的分縫能減輕約束作用，縮小約束范圍。一般分縫間距控制在12m～18m為宜。后澆縫的寬度應考慮便于拆模滿足同截面鋼筋搭接比度的要求，以不小于1m為宜。后澆縫混凝土宜選用膨脹水泥配制。其開始澆筑時間應在全體結構澆灌完40天以后進行。改善約束條件，還要按設計要求3cm伸縮縫施工時必須保證不同基礎重疊處鋪設油氈，使基礎混凝土在溫度變化時可自由伸縮。加強混凝土的振搗，提高混凝土密實度，保證施工質量；在應力集中部位增強構造配筋，提高混凝土抗裂性。
4、采用合理澆筑和養護措施
（1）澆筑要點。大體積混凝土的澆筑，應根據整體連續澆筑的要求，結合構件尺寸的大小等具體情況選用全面分層法、分段分層法、斜面分層法等方法。還要遵循大體積混凝土施工中已經形成的“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序漸進，一次到頂”的原則。為了減少大體積混凝土底板的內外約束，澆筑前宜在基層設置滑移層。
