浅谈低温对混凝土性能的影响及防治措施

混凝土浇筑时的环境温度、混凝土温度、模板温度等对混凝土质量性能影响很大。在总结低温条件对混凝土质量影响的基础上,认为控制混凝土出模、浇筑的温度和掌握好浇筑后养护对混凝土性能至关重要。     

混凝土的温度裂缝与控制

混凝土的温度裂缝对水利水电工程有相当程度的危害性,应采取有效的工程措施防止大体积混凝土的温度裂缝产生,保证工程质量,分析混凝土温度裂缝的产生,控制混凝土内部的温度变化,减小温度应力是预防大体积混凝土产生裂缝的有效方法。     

相变储能大体积混凝土的控温性能

提出相变控温储能材料机敏控制混凝土结构温度裂缝技术途径.在混凝土浇注过程中将相变材料掺入使之与混凝土结构一体化,利用相变材料在特定温度范围的热效应控制混凝土内部温度场,从而机敏控制温度应力防止温度裂缝.通过自行设计的温度测试系统,对相变控温混凝土控温性能进行实测研究,结果表明:相变材料不但可以降低大体积混凝土的最高绝热温升值,而且可以降低大体积混凝土升温速度和降温速度,从根本上防止了大体积混凝土温度裂缝的出现.     

浇筑温度对大体积混凝土温度应力的影响

从大体积混凝土的温度应力对结构开裂的影响出发,分析了混凝土的浇筑温度对其施工期温度应力的影响。根据大体积混凝土在施工期裂缝发生的机理与其施工期的温度应力性能,利用数值分析方法,研究了大体积混凝土在浇筑温度变化时,大体积混凝土的温度应力对结构开裂的影响。结果表明:当大体积混凝土的浇筑温度升高时,水泥的水化速度加快,混凝土内部最高温度出现的时间提前;结构的第一主应力呈线性增大,其值为浇筑温度每提高1℃,结构的第一主应力增大2.47%;大体积混凝土的降温差和内外温差随着浇筑温度的提高而增加,且最大降温差和最大内外温差也随着浇筑温度的增大使其发生的时间有所提前。     

自然气候环境的温度作用谱和混凝土内温度响应预计

在人工气候和自然气候环境下,开展环境温度与混凝土内温度的监测试验,得到自然气候环境下混凝土内温度的响应规律。基于混凝土内温度响应的滞后规律,并采用极差分割的数学方法,提出对波动变化的自然环境温度的处理方法,进而构筑成自然环境的温度作用谱;最后,基于温度作用谱,并利用混凝土微环境温度响应预计模型,得到混凝土内温度响应谱。试验结果表明:与人工气候环境相比,自然环境温度随时间发生周期性和非周期性波动,混凝土内温度响应与气候环境温度之间存在时间上和数值上的滞后效应;混凝土内温度响应谱与自然环境下实测的混凝土内温度响应具有较好的一致性。     

自然环境中混凝土内部温度响应规律

通过理论分析,推导出自然环境温度作用模型和混凝土内温度响应模型,同时,借助不同混凝土及不同深度的混凝土内温度试验,检证模型的合理性。研究结果表明:所建立的理论模型能够较准确地描述自然环境与混凝土内温度变化规律,计算曲线与实测结果有较好的一致性;由于混凝土自身热阻效应,混凝土内温度响应与自然环境温度表现出温度响应波幅、极值和滞后时间等方面的均有差异;低水灰比的混凝土内温度响应较敏感且响应幅值衰减较小,混凝土内温度响应幅值随距表层深度增加而减小。     

大体积混凝土温度智能补偿试验研究

提出了一种大体积混凝土温度智能补偿方法,并通过室内试验验证了该方法用于大体积混凝土温度智能调控的可行性.该方法是在混凝土靠近其竖向边界部分埋设与温度补偿设备相连接的竖向温度补偿管道,通过温度补偿设备调节温度补偿管道内水温以对混凝土内部温度进行升温或降温调控.该方法可以在有效降低施工期及运行期大体积混凝土内外温度梯度,达到降低混凝土表面温度应力,防止混凝土表面裂缝的目的.结果表明:在温度补偿系统的调节下,大体积混凝土对温度补偿管道内水温变化反应迅速,混凝土内部温度变化趋势与调节水温度的升降变化一致,在同等条件下,表面覆盖有聚氨酯保温层的大体积混凝土试件受环境温度影响更小,内部温度调控效果明显.试验研究结论说明该方法能够有效控制大体积混凝土内外温度梯度,有效防止大体积混凝土表面裂缝的产生.     

混凝土温度裂缝的成因及防治

通过对混凝土温度裂缝机理的分析,总结了混凝土温度应力的公式。在设计、材料和施工方面采取有效的措施,减小温度变化和由此产生的温度应力,防止混凝土温度裂缝的产生。     

大体积混凝土墙水化放热温度场分析

为有效进行大体积混凝土施工温度控制，对大体积混凝土施工过程中温度场分布规律进行研究．针对混凝土水化放热过程中内热源随时间变化的问题，采用杜哈美尔定理推导出第三类边界条件下大体积混凝土墙水化放热温度场的解析解．由大体积混凝土墙水化放热温度场解析解可知，混凝土水化放热过程中，混凝土内某一点温度随时间增加先增大后减小，且温度变化近似符合指数函数之和；某一时刻混凝土内温度从核心到表面逐渐降低，且温度分布近似符合三角函数．结合解析解与数值分析方法研究发现，随着混凝土厚度、入模温度、混凝土绝热温升和单方胶凝材料对应系数的增大，混凝土养护阶段核心最高温度升高，导致混凝土里表温差增大；随着表面传热系数增加，混凝土养护阶段核心最高温度和表面温度降低，但是混凝土里表温差增大．混凝土内最大自约束应力正比于里表温差，因此通过分层浇筑、降低混凝土的入模温度、减小混凝土表面传热系数、降低混凝土绝热温升值和单方胶凝材料对应系数等方式可以减小混凝土内最大自约束应力，降低大体积混凝土开裂风险．     

大体积混凝土施工裂缝控制技术

分析研究了大体积混凝土裂缝的成因,提出了优选混凝土原材料、降低水泥水化热、减小混凝土收缩变形;削减温度应力,提高混凝土极限拉伸强度;降低混凝土骨料温度、入模温度、浇筑温度,加强测温工作控制内外温差;掺外加剂和外掺料,主动控制混凝土绝热温升等施工防裂技术措施,结合工程实例探讨了大体积混凝土施工裂缝控制技术。     

混凝土箱梁水化热温度徐变应变分析

针对桥梁设计中混凝土箱梁水化热温度应变难以精确分析的现象,基于预制梁场混凝土箱梁水化热温度应变现场试验,采用初应变增量有限元法建立混凝土箱梁水化热温度应变的弹性徐变理论隐式解法数值模型,分析实测水化热应变、温度徐变应变及温度弹性应变三者之间的差异,研究混凝土箱梁水化热温度应变受徐变影响的规律。研究结果表明:拆模后箱梁顶板、底板水化热温度应变均为压应变且算术平均值基本一致;混凝土箱梁顶板水化热温度应变变化速率略小于底板水化热温度应变变化速率;徐变对混凝土箱梁水化热温度应力应变影响非常大,实际应变仅约为温度弹性应变的一半,因此,早龄期混凝土结构温度弹性应力减半更符合实际情况;混凝土箱梁水化热温度应变实测数据略大于温度徐变应变计算值,说明本文数值模型可准确有效模拟箱梁水化热温度应变真实状态、有助于桥梁分析设计。     

大体积混凝土裂缝分析及控制技术

大体积混凝土由于体积比较大,水泥在固化过程中会释放出较大的水化热,如果在施工过程中不加以注意和控制,很容易造成混凝土内外温差过大,从而使混凝土产生温度裂缝,危及到混凝土结构的安全性与耐久性.因此,对混凝土温度裂缝加以研究和控制是必要的.本文主要分析了大体积混凝土温度裂缝产生的机理和影响裂缝发展的各种因素,研究了温度裂缝控制的措施,参照了已有的大体积混凝土的温度应力计算及预测方法,从混凝土配合比设计、施工过程监测等方面提出了减少大体积混凝土温度裂缝的有效控制方案.     

大体积混凝土温度裂缝产生原因及控制措施

通过对大体积混凝土温度裂缝产生原因的分析,提出了控制温度裂缝的措施:降低混凝土成型时的温度;降低水泥水化热引起的混凝土内部最高温升;提高混凝土的表面温度;设置伸缩缝去释放约束变形控制温度裂缝。     

高地温引水隧洞支护混凝土过水试验及数值模拟研究

高地温引水隧洞通水时,围岩及支护混凝土的温度变化是制约隧洞稳定的重要因素。为了研究衬砌混凝土在隧洞运行期间受低温水流作用的温度场,进行了喷射混凝土过水试验和数值模拟研究。结果表明:不同温度工况下,混凝土温度场达到稳定状态所需的时间不同。初始温度越高,所需时间越长。在不同温度条件下,混凝土相对应部分的温度变化趋势基本一致;不同温度工况下,混凝土稳定后的温度值空间变化趋势一致;从表层到底层逐渐增高。研究成果为隧洞工程衬砌混凝土稳定性和强度研究提供重要参考。     

大体积混凝土结构温度效应及收缩应力精细有限元分析

为了研究大体积混混凝土结构的温度效应及温度收缩应力,结合武汉市某住宅楼工程筏板基础底板,运用有限元软件ANSYS对三维瞬态温度场及温度收缩应力进行数值模拟分析,分别模拟了武汉市冬夏季该筏板基础底板的瞬态温度场及温度收缩应力,以及不同厚度的混凝土筏板基础在混凝土浇筑过程中冬夏季混凝土开裂情况.结果表明:冬季混凝土浇筑第四天,混凝土筏板基础上表面混凝土主拉应力大于混凝土抗拉强度,导致混凝土开裂;夏季混凝土筏板基础由于混凝土表面最大主拉应力小于混凝土抗拉强度,混凝土不会开裂.     

浅谈混凝土的施工温度与裂缝的关系

通过对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施进行阐述，得出温度应力及温度控制对混凝土裂缝有重要的影响。     

钢管混凝土拱计算合龙温度试验研究

对钢管混凝土拱肋成型过程混凝土水化热作用下的结构温度场和温度效应进行了连续的试验观测。试验采用单圆管截面的钢管混凝土拱肋进行测试,完成了从空钢管合龙至形成钢管混凝土拱肋的过程。在试验实测数据的基础上论述了钢管混凝土拱肋成型过程中的结构温度场和温度效应变化规律,并讨论了钢管混凝土拱桥计算合龙温度的确定方法。试验及分析结果表明,水化热对拱肋成型后钢管的残余温度应力影响很小,而对混凝土的残余温度应力有较大影响;在确定钢管混凝土拱的计算合龙温度时,可以将管内混凝土浇注后7 d的大气平均温度作为拱肋成型时的结构温度,取水化热结束后的结构残余温度内力作为对应的截面温度内力进行计算。     

大体积混凝土基础底板温度应力影响因素分析

本文主要分析120m长的混凝土底板不设伸缩缝和临时伸缩缝的温度应力影响因素，主要包括混凝土底板中水泥的放热速率，混凝土底板的厚度，以及各种温度的影响对混凝土底板温度应力影响大小，这些因素通过影响底板的温度来影响温度应力，因此将这些因素统称为“温度因素”。     

钢管混凝土拱桥温度应力数值分析

以钢管混凝土拱桥的温度应力为分析对象,编制了钢管混凝土构件截面热传导差分计算程序．在此基础上,编制求解钢管混凝土拱肋温度应力的有限元程序,定性分析了钢管混凝土拱桥的温度特性．     

内埋热源混凝土冬季养护温度历程精确预控研究

针对内埋热源混凝土冬季养护控温方法，研究热源对混凝土温度历程的作用.基于成熟度概念，研究养护温度、龄期对混凝土水化程度及热学性能发展的影响;依据抗压强度预测公式，预先设计温度历程;基于热力学第一定律，建立瞬时热能方程，构建温度历程精确控制方法，并通过试验验证.结果表明:该方法能够用于混凝土升温速度的准确控制，维持稳定阶段温度，以及保证混凝土降温速度，实现混凝土温度历程及强度的精准控制.