大连理工大学网络教育学院
本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目：水工大体积混凝土裂缝相关研究
学习中心：
层 次： 专科起点本科
专 业： 水利水电工程
年 级： 年 季
学 号：
学 生：
指导教师：
完成日期： 2023年9月1日
内容摘要
在20世纪初，人们对大体积混凝土的温度变化过程及其后果几乎一无所知，因此对设计和施工缺乏足够的兴趣。在水利水电工程中大体积混凝土的应用非常广泛，而大体积混凝土裂缝控制是施工的一个技术难题，因此其对大结构、大体积混凝土结构的质量保证也越来越重要。本文就以水工大体积混凝土裂缝为研究对象，详细介绍了水工大体积混凝土的应用，提出控制水工大体积混凝土施工裂缝的有效措施；比较分析了水工大体积混凝土由于混凝土收缩和由于温度变化引起的混凝土开裂机理。希望本文能为今后我国水工大体积混凝土研究做一些经验上的借鉴。
关键词：水工；大体积混凝土；裂缝；措施
目 录
1.1 水工大体积混凝土的应用
引 言
大体积混凝土广泛用于水利和水电项目。控制大体积混凝土裂缝是一个技术问题。大体积混凝土结构的施工技术和措施会影响结构的完整性和耐久性，并与混凝土的使用直接相关。然而，如果不能充分理解大体积混凝土结构开裂的原因并且不能确定用于解决该问题的相关施工措施，则难以在实际生产中保证施工质量。因此，确定裂纹的原因并采取预防措施以防止液压混凝土开裂非常重要。
在20世纪初，人们对大体积混凝土的温度变化过程及其后果几乎一无所知，因此对设计和施工缺乏足够的兴趣。实际上，人们发现在各种水力结构中会出现许多不同类型的裂缝，其中一些甚至很严重。通过长期的观察和测试，人们开始意识到散装混凝土开裂的主要原因。这是因为温度应力大于混凝土的抗拉强度。因此，我开始研究温度变化问题，温度应力问题以及控制温度和温度应力的措施[1]。
对大体积混凝土裂缝控制的系统研究始于上世纪30年代中期在美国修建秃头大坝（现更名为胡佛大坝）。上世纪30年代初期在美国建造的几座混凝土水坝开裂，导致美国商务部建造了胡佛水坝（当时的胡佛水坝，当时世界上最高的混凝土建筑物），导致系统温度场升高。并且温度应力研究推进了柱状块体，倒入薄层，并使用冷却措施（例如水管冷却和低热水泥）来防止危险的裂纹形成。
这项研究的结果仍然具有普遍意义。在上世纪40年代，美国陆军工程兵团开发了一种预冷的骨料和筒仓注入方法，该方法规定，随着科学技术的进步和水平的提高，混凝土出口温度应控制在10℃以下。管理。在上世纪60年代，采用了泡沫塑料坝表面，并采取了诸如隔热措施来防止表面开裂[2]。
上面提到的这套措施主要集中在控制混凝土砌块中温度变化的范围，并且迄今已被使用并且是有效的。从实际设计和建造水平的角度来看，从上世纪40年代开始，美国，俄罗斯，巴西和中国等多个国家（美国，俄罗斯，巴西和中国等）一直在进行深入的讨论。散装水泥混凝土的开裂及开裂的对策[3]。
人类使用混凝土的历史就是抗击混凝土裂缝的历史，由于各种原因，世界各地建造的混凝土大坝中有无数的裂缝实例。早在1898年底，澳大利亚的Tamwas大坝在夏天就干燥了，而在冬天则因收缩而受损。上世纪30年代美国的布法罗比尔（Buffalo Bill）等水坝没有达到足够的建设和运营期。适当地采用了温度控制和防裂措施，出现了许多裂缝，自此以后，混凝土的裂缝问题引起了工程界的广泛关注。裂缝的成因，美国工程师，实验性薄拱坝——史蒂文森溪拱坝建于1923年至1933年。在上世纪30年代，美国开垦局对大体积混凝土施工的温度控制措施的关键问题进行了系统研究，例如冷却混凝土水管，大槽的低温空气冷却，预冷骨料和混凝土。预制混凝土块。研究成果成功应用于当时世界上最高的胡佛混凝土重力拱坝的建设，取得了良好的效果。几乎同时，前苏联采用了“ Tok Crypt方法”来建造有毒的隐窝，这并不意味着使用自升式帐篷创造了人工气候，并且混凝土浇筑完成了。开始完成。混凝土温度控制和防裂措施的成功解决了极端地区冬季混凝土浇筑的问题。
中国起步混凝土温度应力的研究较晚，当时还没有系统，深入地研究混凝土温度应力的产生和发生的基本规律，因此在陈村开发了全罗大豆坝和春春混凝土重力坝。 上世纪50年代和60年代的混凝土重力坝。人工建造的伏子岭和眉山多拱坝都有不同程度的开裂。混凝土的温度应力引起了国内工程和学术界的极大兴趣。以朱伯芳学者为代表的一批专家学者开始大量研究。研究混凝土中的温度应力。对重力坝，拱形规，平板梁，圆管等混凝土结构执行各种温度控制测量和计算方法，并计算绝缘水温升高，温度场计算，温度应力计算以及水泥水化热的蠕变变形计算方法。通过系统的深入研究，我们创建了五个有限元程序，包括用于不稳定温度场的第一个有限元程序和用于混凝土温度蠕变应力的第一个有限元程序。这些项目包括葛洲坝，吴江渡，龙羊峡和三门峡。改造等重要工程提供了计算结果，为三门峡大县进行了国内首次模拟计算，为我国大体积混凝土温度控制设计理论体系的建设做出了巨大贡献。
本文首先分析了大容量混凝土裂缝的类型和成因，例如温度裂缝，收缩裂缝和结构裂缝，然后在原材料选择，混凝土配合比设计，施工等各个方面提出了防止此类裂缝的对策和技术。以及各个方面。维护措施。最后，我们根据工程实践提出了裂缝控制的技术措施。
1 水工大体积混凝土的应用
1.1 水工大体积混凝土的应用
大容量混凝土结构广泛用于水利和水利工程建设项目，例如混凝土拱坝，重力坝，发电厂基础，水力区周围的混凝土回填，排水闸基础和分流隧道车体。具体[5]。尽管在设计中分为几块，但每块仍包含数百立方米甚至数千立方米的混凝土。
1.1.1 三峡泄洪坝
首选低热水泥和中热水泥，低需水率的优质I级粉煤灰可将每单位混凝土的水泥用量减少3-5千克。优化混凝土配合比，调整砂比，增加粉煤灰用量基础混凝土含量31，内部混凝土40，水位变化面积25每立方米混凝土减少8片水泥，减少-10k。高效减水剂的使用不仅可以改善混凝土的可加工性，而且可以提高混凝土的初始强度，并且可以在节约水泥的条件下延迟温度峰值的出现。使用4级混凝土以减少水泥消耗。
（1）表面绝缘：绝缘材料采用1cm和1.5cm厚的高发泡聚乙烯线圈和外编织彩色条纹布。 1厘米厚的材料用于隔离仓库表面，垂直和水平接缝表面以及冷浪，1.5厘米厚的材料用于对永久暴露和溢流的表面进行保湿。包层后混凝土表面的等效散热系数为2.8W/m2和1.75W/m2t2，可以满足设计要求。孔和走廊被密封在两层1.0厘米厚的材料中，外围用木条固定，并且有进行交通活动的空间。永久性的裸露和浸水表面可以使用裸露的钢头或通过放置锥孔和木条来悬挂和固定。垂直和水平接头通常使用多卡模板的小腿悬挂保温，并且可以完全铺设水平存储表面的保温层。如果温度低于0，则在浇筑时应采用浇筑和覆盖混凝土的方法，并应适当延迟脱模时间。
（2）表面维护：夏季应洒混凝土并保存8小时，然后及时进行维护。永久暴露的表面和溢流表面通过长期自来水以水幕的形式保持，大坝的纵向和横向连接通过浇水保持，水面通过自动洒水装置保持。撒上辅助水和人造水，直到混凝土被覆盖。安排专人负责专项维修，并坚持日常检查和维护。
1.1.2 新疆伊犁特克斯河山口水库
（1）分段构造和层流注入
该项目的混凝土采用分层注水法，其：的优点是增加了散热面积，减少了应力约束，促进了散热，减少了收缩应力。在施工过程中，请确保层与层注入之间的间隙不超过初始设置时间。
（2）提高混凝土振动质量
在混凝土振动过程中，该项目注重整体振动，严格控制了振动时间，混凝土开始浸没而没有气泡。它可防止振动泄漏，低振动和过度振动，防止振动模板，并防止振动过程中与钢棒和内部零件的碰撞。振动过程必须从地板上逐渐移开，以确保分层混凝土浇筑的质量。如有必要，在最终凝固之前，对浇筑的混凝土进行第二次振动，以消除由于混凝土渗出而在集料和水平钢筋的下边缘形成的水囊和空隙，并提高混凝土与钢的粘结强度。钢筋，防止塑性裂纹和沉降裂纹的发生。
（3）加强混凝土养护和温度测量
通过指派专人负责及时保湿和固化，消除混凝土中最初的塑料收缩裂缝非常重要，并在最终凝固之前施加第二压力。在平板振动器的最终设置之前，也可能会发生第二次振动。减少一些沉降裂缝。温度测量是大容量混凝土建筑的重要组成部分，您始终可以确定混凝土内表面和空气温度之间的温差。如果温度差超过25，则需要采取冷却措施，例如施工。将骨料存放在阴凉处，控制混凝土搅拌水的温度，成型温度，控制环境温度，湿度等，有效防止温度开裂。
1.2 大体积混凝土裂缝的危害
裂缝是大型混凝土建筑中最常见和最常见的疾病之一，很少有混凝土建筑没有裂缝。混凝土裂缝通常是多种因素共同作用的结果。裂缝对水利和水电项目造成不同程度的破坏。严重地，它不仅威胁到水利水电工程的完整性和稳定性，而且还造成大量的泄漏，严重威胁了闸门，水坝的安全运行。等液压结构。此外，裂纹通常会导致泄漏和熔化，环境水蚀，冻融破坏和钢腐蚀[6]。这些疾病和裂缝形成了恶性循环，极大地损害了节水和水利建筑的耐久性。造成水工混凝土结构裂缝的因素众多且复杂，但主要有三种常见的裂缝类型。
1.2.1 塑性开裂和固定开裂
两者均在混凝土硬化和硬化之前发生，并且顾名思义，塑性收缩开裂是由于塑性相中水分损失引起的收缩而发生的。特别是，对于大面积的混凝土结构，例如混凝土板，地板和隧道的二次衬砌混凝土，在塑性状态下的大骨料的沉降阶段会出现沉降裂缝。禁止嵌入零件。由于骨料，钢筋和埋藏零件的底部边缘而产生裂缝。
1.2.2 热应力开裂
这些裂缝在大容量混凝土中很常见，由于水泥水化产生大量的水化热，大量的热量积聚在混凝土内部，难以散发，表面产生很大的拉应力，当拉应力超过混凝土的实时极限抗拉强度时，表面会发生温度开裂。混凝土这些裂缝会随着时间的推移而继续扩大，甚至会渗透。
1.2.3 收缩裂纹
混凝土的冷却过程是一个体积收缩的过程，因为逐渐的散热会导致收缩，这是因为混合物的水化和蒸发以及胶体的凝胶化会在混凝土硬化过程中引起收缩。但是，由于基础和结构本身的限制，会产生较大的拉应力，并且当拉应力超过混凝土的实时极限抗拉强度时，混凝土表面会出现收缩裂缝。
1.3 研究课题的提出
大体积混凝土广泛用于水利和水电项目。控制大体积混凝土裂缝是一个技术问题。大体积混凝土结构的施工技术和措施会影响结构的完整性和耐久性，并与混凝土的使用直接相关。如果您不了解大体积混凝土结构裂缝的成因以及解决这些问题的相关施工措施，将很难在实际生产中确保施工质量。本文主要研究水工混凝土开裂的原因及控制措施。我们会根据原因，行动和相关经验，提出合理的控制措施和改进建议。
大体积混凝土广泛用于水利和水电项目。控制大体积混凝土裂缝是一个技术问题。大体积混凝土结构的施工技术和措施会影响结构的完整性和耐久性，并与混凝土的使用直接相关。如果您不了解大体积混凝土结构裂缝的成因以及解决这些问题的相关施工措施，将很难在实际生产中确保施工质量。本文主要研究水工混凝土开裂的原因及控制措施。我们会根据原因，行动和相关经验，提出合理的控制措施和改进建议。
2 水工大体积混凝土裂缝产生原因
随着国民经济的飞速发展，能源需求不断增长。水力发电是一种无污染的可再生能源，是我国能源结构的重要组成部分。水工建筑物通常是大容量的混凝土，并且由于结构的横截面尺寸较大，因此在浇筑过程中，水泥释放出大量的水化热并积聚在结构内部，从而难以分散。温度变形会导致结构中的温度开裂。这会影响水工结构的完整性，抗渗性和耐久性，并可能严重损坏建筑物。因此，研究大体积混凝土温度开裂的成因及对策具有十分重要的社会和经济意义[10]。
2.1 温度裂缝
2.1.1 裂缝产生机理
温度裂缝是大体积混凝土中的主要裂缝。主要原因是温度差。一是由于混凝土结构内部和外部之间的温差大。在混凝土浇筑后的固化过程中，水泥水化会产生大量的水化热。当水泥用量为350550kg/m3时，每立方米混凝土释放出1750027500kJ的热量，因此混凝土内部的温度升至70或更高。由于混凝土体积大，大量的水化热在混凝土内部积累和散发，这不容易，内部温度迅速升高，混凝土表面迅速散发热量，形成较大的温差，由于热膨胀和收缩的程度不同，在混凝土表面产生拉伸应力，混凝土本身的温度差为25℃达到26℃时，混凝土的拉伸应力约为10 MPa）[7]。当拉伸应力超过拉伸强度极限时在混凝土中，混凝土表面开裂通常在表面和离开表面时较大，开裂迅速减弱，因此开裂仅在该范围内发生，下一个结构保持完好；第二个原因是由于混凝土的温差大。由于外部约束而导致的结构问题当将大量混凝土倒入受约束的地基（例如桩基）中时，没有采取任何减少，放松或取消约束的特殊措施，这些约束或约束根本无法消除。即使通过温度裂缝也容易加深。
2.1.2 温度裂缝的特征
浇筑混凝土后，硬化过程中水泥的水化会产生大量的水化热。由于混凝土的体积大，混凝土内部大量的水化热积聚，难以散热，因此内部温度急剧上升，而混凝土表面的散热迅速，导致温差大。混凝土表面会产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，在混凝土表面上会出现裂纹，这些裂纹主要发生在混凝土施工的中后期。在混凝土施工过程中，如果温差变化很大或受冷浪影响，混凝土的表面温度会急剧下降并发生收缩，混凝土的收缩受内部混凝土的限
