大体积混凝土温度裂缝的仿真分析及其控制

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混凝土由于其强度高、耐久性好,被广泛用于各类建筑物、构筑物。随着工程技术的不断发展,各种新型、异型结构的不断涌现,大体积混凝土结构的运用越来越广泛。但大体积混凝土块体大,自身的导热性能较差,混凝土内部产生的水化热聚集难以发散,表面散热快,中心温度和表面温度的温差会造成混凝土裂缝;另外,弹性模量、松弛系数等也会随温度、时间的变化而变化,所以混凝土常常会开裂。如何控制大体积混凝土开裂,一直是结构和施工中的关键、难点。本文在大量的实践基础上,总结了大体积混凝土的特点、混凝土开裂原因,并从设计和施工两个角度,分析了控制大体积混凝土开裂的有限措施。为真实反映工程的温度场和温度应力,本文采用大型有限元软件ANSYS,模拟分析了某县人民医院探伤室1#墙体温度场和温度应力,并得出以下结论:①一般情况下(无寒潮、气温骤降等情况),外界气温的变化对大体积混凝土温差影响不大,但对中心温度的影响较为显著;②浇筑温度越高,中心温度达到高峰的时间越短。避免大体积混凝土开裂的措施很多,大部分研究学者都采用埋设冷水管的温控措施,但冷水降温不但会使混凝土内部受热不均匀,而且对本工程1~#墙体的防辐射不利,结合工程特点,1~#墙体将采用蓄水保温法的温控措施。利用ANSYS仿真模拟大体积混凝土的案例很多,该类工程大部分都采用冷水管降温法,甚少采用蓄水保温法,将模拟分析与蓄水保温发结合的案例则更少。本文考虑大体积混凝土的中心温度、表面温度、水泥水化热、传热影响系数、龄期等因素,计算分析得出1~#墙体的蓄水保温厚度为:276mm,采取蓄水保温措施后,再用有ANSYS限元软件来模拟大体积混凝土的温度应力。经过模拟分析后,可以证实:混凝土各个点的应力值基本都在容许张拉应力之内,不会再出现裂缝。除进行温控措施外,为能有效避免裂缝产生,本文将结合1~#墙体施工特点和工程的实际情况,从施工角度总结了大体积混凝土施工时的注意要点,例如:坍落度、雨季施上等问题。
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