水的温度与体积的变化关系篇1

【关键词】冻土；冻胀率；热膨胀系数；数值模拟

1.材料的热胀冷缩与土体的冻胀

众所周知材料具有热胀冷缩的性能，在温度发生变化的情况下其体积也会随之发生改变，产生热应变。在材料的热应变受到约束时不能自由发展就会产生热应力。而冻土的冻胀变形和材料的热应变有着类似的性质，温度降低的时候，由于水分迁移和原位水的冻结而产生体积膨胀，进而发生冻结应变，当冻结产生的应变受到约束时便会产生冻胀力[1，2]。只是冻胀应变与材料本身的热胀冷缩应变趋势相反，在季节冻土区，随着温度的降低，土体与周围的水发生热交换，当土体的温度达到土中水的冻结温度时，就会产生冻结。伴随着孔隙水和迁移水分的结晶成冰，引起土体体积的增大而发生膨胀[3]。由于冰透镜的形状，进而其体积膨胀一般是各向异性的，不过就目前研究阶段，我们假设冻胀的分布是各向同性的。则相应的增量形式可以由下式给出：

式中dε是dt时间内由冻胀引起的体积膨胀应变。冻土中的冻胀由两部分组成，一部分是由于原位水冻结而引起的体积膨胀，一部分是由于迁移水冻结而引起的体积膨胀，两部分的体积膨胀可以用下式表示：

式中：dw——dt时间内冻土内未冻水含量的减少量。

dwq——dt时间内迁移到冻土内并冻结的迁移量。

温度应力和冻胀力虽然是两种不同形式的应力，各自的机理也不尽相同，但是这两种应力下，均会造成材料结构体积发生膨胀，本文考虑应用这一共性，建立起热膨胀系数α和冻胀率η之间的关系，应用ANSYS中结构温度应力模块模拟土体冻胀。

2.土体冻胀变形时冻胀率与膨胀系数关系

笔者对土体的冻胀模拟采用将土体的冻胀率η用土体负的热膨胀系数α来表示，按结构温度应力的计算方法来进行冻胀模拟，进而研究由冻胀而引起路基变形。

在弹性力学里，按位移求解温度应力的平面问题，即根据弹性体内的已知变温来决定体内的温度应力，首先要推导出热弹性力学的基本方程和边界条件。

令弹性体内个点的变温为T，即后一瞬时的温度减去前一瞬时的温度，以升温时为正，降温时为负。由于变温T，如果不受约束，将发生线应变aT，其中a是弹性体的线胀系数，它的量纲是。在各向同性体中，系数a不随方向而变，所以这种线应变在所有的各个方向都相同，因而就不伴随着任何切应变（否则温度应力将成为非线性问题）。这样，弹性体内各点的形变分量为：

由于弹性体所受的外在约束以及体内各部分约束，上述的变形并不能自由发生，于是就产生了应力，即所谓的温度应力。这个温度应力又将由于物体的弹性而引起附加的变形，如胡克定律所示。因此连同（2.1）的形变，总的变形分量为：

现在假定如图2.1所示的长方体模型及坐标系中，没有体力和面力作用，但是有变温的作用，而这个变温也只是平面坐标X和Y的函数，不随空间坐标Z而变化，根据平面应力及平面应变问题和几何方程—刚移的论证，可知这里属于平面应变问题，因而有：由（2.2）式得出如下的物理方程：

上面为针对温度应力的平面应力问题而推导出来的方程，适用于温度应力的平面应变问题。在温度应力的平面应变问题中，除了σ、σ、τ 外，还有一个应力分量σz。令（2.2）式中ε=0，就可以得到这个应力分量：

笔者考虑在平面坐标系下进行分析，因此路基模型采用平面有限元模型，土体两侧及底面均有约束。其具体约束示意图如图2.2

边界条件为：ε=0，ε=0，σ=0

将ε带入到（2.3）式中第一式，σ=0带入到（2.3）式中第二式可得：

进而可得εy与热膨胀系数a的关系，其中的εy就是本文计算中的冻胀率η。并认为冻土中未冻水含量仅是温度的函数，冰水相变只发生在一个很小温度范围内[0，-1]，由于不同土体的相变区是不同的，本文仅考虑在这个很小的温度范围内，土体冰水相变已经完成情况下对应的相变温度，取该时刻的相变温度T=-1℃，这样温度变化范围 T=1℃，经计算η和a两者的具体关系如下：

3.应用ANSYS验证二者之间关系

为了验证上述公式（2.6）的正确性及适用性，利用ANSYS软件进行数值模拟。假设未冻土体、冻土体为均质、各向同性材料，模型简化为平面应变问题；假设土体的导热系数不随温度的变化而变化；仅考虑土体冻结过程中土骨架和介质水的热传导及冰水的相变作用，忽略冻结过程中热对流、质量迁移、水分迁移等，并认为冻土中未冻水含量仅是温度的函数，冰水相变只发生在一个很小温度范围内；土体采用开尔文流变模型并仅在重力和冻胀力作用下发生变形。具体验证步骤如下：（下转第279页）

（上接第230页）（1）建立尺寸为1×1正方形平面模型。

（2）选择单元为42号单元，确定材料的属性弹性模量E=3.6mPa，泊松比μ=0.3，参考温度为0℃，热膨胀系数α=-0.0016。

（3）假设温度降低1℃，对整个面域施加温度荷载。

（4）求解冻胀率η大小，并与理论计算值进行比较。

二者的计算结果如下：

本文推导公式（2.6）计算出的理论值：

应用ANSYS模拟出的数值解：η=0.00297（见图3ANSYS数值模拟结果）。

图 3 ANSYS数值模拟结果图

二者结果是相符合的，验证了公式（2.6）的正确性。

4.结语

本文应用弹性力学里按位移求解温度应力的平面问题的思想，推导了土体的冻胀率η与土体热膨胀系数α之间的关系式，进而按照结构温度应力的方法模拟土体的冻胀变形思想，利用ANSYS验证了二者关系。为简化模拟路基土体冻胀的变形提供了一个良好的媒介。

【参考文献】

[1]周幼吾，邱国庆，程国栋，郭东信.中国冻土.（第一版）[M].科学出版社，2000，8：1-2.

[2]H.A.崔托维奇张长庆，朱元林译.冻土力学[M].北京：科学出版社，1985，1.

水的温度与体积的变化关系篇2

关键字：温度裂缝；混凝土；导热性能

一 影响大体积混凝土温度裂缝产生的原因

1.1 水泥水化热

大体积混凝土内部热量主要是从水泥水化过程中产生的，由于大体积混凝土截面厚度较大，因此水化热聚集在结构内不易释放出来，将会引起急骤升温。混凝土单位体积内的水泥的用量和水泥的品种是引起水泥水化热的绝热温升的重要因素，随着混凝土的龄期按指数关系增长，最终绝热温升的时间一般在10d左右，但是由于结构自然散热的原因，实际上混凝土内部的最高温度大多发生在混凝土浇筑后的3～5d左右。

1.2 混凝土的导热性能

热量在混凝土内传递的能力反映在其导热性能上。热量传递率越大，说明混凝土的导热系数越大，并与外界交换的效率也会越高，使得混凝土内最高温升降低，同时也降低了混凝土的内外温差。如果混凝土的导热性能较差时，在浇筑初期，混凝土的弹性量和强度都不高，对水化热急骤温升而引起的变形约束较小，温度应力不大。随着混凝土龄期的慢慢增长，弹性模量和强度都相应的提高，对混凝土降温收缩变形的约束也越来越强，此时就会产生温度应力，一旦混凝土的抗拉强度不能抵抗该温度应力时，就会产生温度裂缝。

1.3 外界气温变化

在大体积混凝土结构施工中，大体积混凝土开裂与外界气温的变化有着密切的联系。浇筑温度是从混凝土内部温度而来的（即混凝土的入模温度，它是混凝土水化热温升的基础，可以预见，混凝土的入模温度越高，它的热峰值也必然越高。工程实践中在高温季节浇筑大体积常采用骨料预冷，加冰拌和等措施来降低浇筑温度，控制混凝土最高温升，原因在此）、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和。当外界温度升高时，混凝土的浇筑温度也会升高；如果外界温度降低，将会增加混凝土的降温幅度，尤其是在外界气温急降时，将会增加外层混凝土和内部混凝土的梯度，这将会对大体积混凝土造成非常大的影响。

1.4 混凝土的收缩变形

混凝土中的水分一般包括：化学结合水、物理-化学结合水以及物理力学结合水。其中大部分的的水分需要蒸发掉，水泥硬化只需一小部分水分。大体积混凝土在水泥水化的过程中，多余的水分蒸发将会引起混凝土体积变形，大部分属于收缩变形，一小部分为膨胀变形，这跟所采用的胶凝材料的性质有关。引起混凝土体积收缩的一个重要原因就是多余水分的蒸发。这种干燥收缩变形不受约束条件的影响，如果存在约束，那么产生收缩应力即可引起硅的开裂，而且还会随龄期的增加而发展。

二 对大体积混凝土温度裂缝控制的一些措施

2.1 控制混凝土的温升

在大体积混凝土结构降温阶段，由于降温和水分蒸发等种因素的影响而产生收缩，另外由于存在约束不能自由变形而产生温度应力。因此，控制水泥水化热引起的温升，也就降低了降温温差，这将对减小温度应力、防止产生温度裂缝能起到非常重要的作用。为了可以控制大体积混凝土结构因水泥水化热而产生的温升，需采取以下的施工措施：

（l）选用中低热的水泥品种；（2）掺加外加剂；（3）粗骨料应达到最佳的最大粒径；（4）控制混凝土的出机温度和浇筑温度。

2.2 加强混凝土的保温和养护

刚浇筑的混凝土由于强度较低，抵抗变形的能力小等，一旦遇到较差的温湿条件，其表面较易发生有害的冷缩和干缩裂缝。而保湿的主要目的是降低混凝土表面与内部温度差及表面混凝土温度的梯度，防止表面裂缝的产生。不论在常温还是负温下进行施工，混凝土的表面都需覆盖保温层。常温保湿层可以对混凝土表面因受大气温度变化或雨水袭击的温度影响起到缓冲作用；而负温保温层则根据工程项目地点、气温以及控制混凝土内外温差等条件进行设计。但负温保温层一定要设置不透风材料覆盖层，要不然效果将不理想。保温层还具有保湿的作用，如果换成湿砂层，湿锯末层或积水保湿效果尤为突出，保湿可以提高混凝土的表面抗裂能力。

2.3 减少混凝土的收缩、提高混凝土的极限拉伸值

混凝土的收缩值和极限拉伸值，不仅跟水泥用量、骨料品种和级配、水灰比、骨料含泥量等有关，而且与施工质量和施工工艺有着密切联系。在浇筑后的混凝土进行二次振捣，还可以排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，为使混凝土与钢筋的握裹力提高，防止因混凝土沉落而产生裂缝，需减小内部微裂，增加混凝土密实度，将混凝土的抗压强度提高10%-20%左右，从而提高抗裂性。

为了使混凝土质量进一步提高，可采用二次投料的砂浆裹石或净浆裹石搅拌新工艺。这样能可以防止水分向石子与水泥砂浆界面的集中，使硬化后的界面粘结加强以及过渡层结构致密，这将使混凝土的强度提高10%左右，还可以提高混凝土的抗拉强度以及极限拉伸值。

2.4 加强混凝土的施工监测工作

大体积混凝土施工的一个重要环节就是温度控制，它可以有效地控制温度裂缝的产生。在大体积混凝土的凝结硬化过程中，加强施工监测，可及时掌握大体积混凝土不同深度温度场升降的变化规律，随时监测混凝土内部的温度情况，以便更好地采取相应的施工技术措施，保证混凝土不产生过大的温度应力，避免温度裂缝的产生。

为了监测混凝土内部的温度，可在混凝土内部不同部位埋设铜热传感器，并用混凝土温度测定记录仪进行施工全过程的跟踪监测，确保做到全面、及时、均匀地控制大体积混凝土的温度情况。

三 总结

大体积混凝土结构温度裂缝控制是一个系统的工程，要根据工程中的实际情况进行控制，切不可盲目地严格要求而带来大量的浪费，必须结合实际选择相应的控制方法，才能达到良好的效果。对于大体积混凝土工程，我们还需要不断地总结经验，采用新的施工工艺，让目的和手段能有机的结合，来解决实际工程中应有的问题。

参考文献

[1] 孙苏蕾，胡松.对大体积混凝土施工开裂的研究[J].中小企业管理与科技.2010（09）

水的温度与体积的变化关系篇3

一、水的离子积曲线

水的离子积，水的离子积曲线是溶液中与关系的曲线。

例1一定温度下，水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图1，下列说法正确的是（）。

A.升高温度.可能引起由c向1）的变化

B.该温度下，水的离子积常数为1.0×10”

C.该温度下，加入FeCl3可能引起由b向a的变化

D.该温度下，稀释溶液可能引起m c向d的变化

分析：A项.图中曲线上的点代表某温度下的水的电离.升高温度，水的离子积常数发生改变，所以升温不可能引起由c向b的变化，错误。B项，b点对应的，错误。C项，水解显酸性，而图中a点，正确。D项，C和d的温度不同，所以稀释不会引起由c向d的变化，错误。

答案：C

【点评】如图2所示，从点线面三维角度认识水的咆离平衡曲线。

（1）从面的角度――溶液酸碱性。

ab线上，溶液呈中性，ab线以上，溶液呈碱性，ab线线以下，溶液呈酸性。

（2）从线的角度――温度关系。

水的离子积只与温度有关，T1、T2对应线为等温线，每条线上各点对应的离子积相等；水的电离吸热，升高温度，水的电离程度增大.水的离子积增大，则T2>T1，。

（3）从点的角度―一条件改变。

①同一等温线上点的变化，离子积常数不变，即不变，和之间为反比例关系，可以通过加入酸碱盐，如ab可以加入HCL等酸或加入AICI3，等强酸弱碱盐。

②不同等温线上点的变化，离子积常数改变，即温度发生了改变。若在ab线上，只能通过改变温度，例如ab.通过升高温度即可实现：若不在ab线上，应先改变温度，再加入酸、碱、盐，例如，应先升高温度，再加入NaOH等碱或等强碱弱酸盐。

练习1：图3表示水溶液中和的关系，下列说法正确的是（）。

A.ab线上任意点溶液均显k 性

B.b点时，溶液的pH=6，显酸性

C.图中温度T1>T2

D.在水中通入适量HC1气体可从a点变到c点

答案：A

提示：A项，ab线上任意点，溶液呈中性；B项，b点时，虽然pH=6，但，溶液呈中性；C项，a点到b点，水的电离程度增大，因此温度升高，Tl

二、沉淀的溶度积曲线

难溶电解质的溶度积常数的溶度积曲线是溶液中关系的曲线。

例2某温度下，难溶物FeR的水溶液中存在平衡：，其沉淀溶解平衡曲线如图4所示。下列说法正确的是（）。

A.可以通过升温实现由c点变到a点

B.d点可能有沉淀生成

C.a点对应的Ksp等于b点对应的Ksp。

D.该温度下，

分析：c点到a点不变，c （Fe2+）变小，而温度变化时，c（ R2-）和c（Fe2+）是同时变化的，A项错误。d点为不饱和溶液，不可能有沉淀析出，B项错误。a、b是同一温度下的曲线上的两个不同的点，而相同温度下的Ksp相等，C项正确。以b点数据计算，，D项错误。

答案：C

【点评】如图5所示，以BaS04的溶度积曲线（25℃）为例，从点线面三维角度认识沉淀的溶度积曲线。

（1）从面的角度――溶液的饱和情况。

温度不变（T1一25℃）时，曲线上各点对应溶液的饱和情况：

曲线上的点对应溶液（如a、c），为饱和溶液。

曲线上方的点对应溶液（如b），为过饱和溶液，有沉淀析出。

曲线下方的点对应溶液（如d），，为不饱和溶液，有沉淀溶解。

（2）从线的角度――温度关系。

沉淀的溶度积常数只与温度有关，T1、T2对应线为等温线，每条线上各点对应的溶度积相等；对于BaS04，升高温度，溶解度增大，溶度积常数增大，则T2 >T1。

（3）从点的角度――条件改变。

①同一等温线上点的变化，溶度积常数不变，即不变，和之间为反比例关系，可以通过加入相同离子实现，如ca，可以加入钡盐。

②不同等温线上点的变化，离子积常数改变，即温度发生了改变。如图6所示，若在ce线上，只能通过改变温度，例如ce，通过升高温度即可实现；若不在ce线上，应先改变温度，再加入相同离子的盐，例如cb，应先升高温度，实现ce，再加入钡盐（如BaCl2），实现eb。

练习2：已知：25℃时，在水中的溶解平衡曲线如图7所示。下列说法正确的是（）。

A.x数值为

B.b点与d点对应的溶度积相等

C.加入蒸馏水可使溶液由d点变到a点

D.c点将有沉淀生成，平衡后溶液一定相等

答案：B

水的温度与体积的变化关系篇4

本实验在了解沸腾流化床干燥器的基本流程及操作方法的基础上，通过沸腾流化床干燥器的实验装置测定干燥速率曲线，物料含水量、床层温度与时间的关系曲线，流化床压降与气速曲线。

干燥实验中通过计算含水率、平均含水率、干燥速率来测定干燥速率曲线和含水量、床层温度与时间的关系曲线；流化床实验中通过计算标准状况下空气体积、使用状态下空气体积、空气流速来测定流化床压降与气速曲线。

二、实验目的

1、了解流化床干燥器的基本流程及操作方法。

2、掌握流化床流化曲线的测定方法，测定流化床床层压降与气速的关系曲线。

3、测定物料含水量及床层温度时间变化的关系曲线。

4、掌握物料干燥速率曲线的测定方法，测定干燥速率曲线，并确定临界含水量X0及恒速阶段的传质系数kH及降速阶段的比例系数KX。

三、实验原理

1、流化曲线

在实验中，可以通过测量不同空气流量下的床层压降，得到流化床床层压降与气速的关系曲线（如图）。

当气速较小时，操作过程处于固定床阶段（AB段），床层基本静止不动，气体只能从床层空隙中流过，压降与流速成正比，斜率约为1（在双对数坐标系中）。当气速逐渐增加（进入BC段），床层开始膨胀，空隙率增大，压降与气速的关系将不再成比例。

当气速继续增大，进入流化阶段（CD段），固体颗粒随气体流动而悬浮运动，随着气速的增加，床层高度逐渐增加，但床层压降基本保持不变，等于单位面积的床层净重。当气速增大至某一值后（D点），床层压降将减小，颗粒逐渐被气体带走，此时，便进入了气流输送阶段。D点处的流速即被称为带出速度(u0)。

在流化状态下降低气速，压降与气速的关系线将沿图中的DC线返回至C点。若气速继续降低，曲线将无法按CBA继续变化，而是沿CA’变化。C点处的流速被称为起始流化速度(umf)。

在生产操作过程中，气速应介于起始流化速度与带出速度之间，此时床层压降保持恒定，这是流化床的重要特点。据此，可以通过测定床层压降来判断床层流化的优劣。

2、干燥特性曲线

将湿物料置于一定的干燥条件下，测定被那干燥物料的质量和温度随时间变化的关系，可得到物料含水量（X）与时间（τ）的关系曲线及物料温度（θ）与时间（τ）的关系曲线（见下图）。物料含水量与时间关系曲线的斜率即为干燥速率（u）。将干燥速率对物料含水量作图，即为干燥速率曲线（见下下图）。干燥过程可分以下三个阶段。

（1）物料预热阶段（AB段）

在开始干燥时，有一较短的预热阶段，空气中部分热量用来加热物料，物料含水量随时间变化不大。

（2）恒速干燥阶段（BC段）

由于物料表面存在自由水分，物料表面温度等于空气的湿球温度，传入的热量只用来蒸发物料表面的水分，物料含水量随时间成比例减少，干燥速率恒定且最大。

（3）降速干燥阶段（CDE段）

物料含水量减少到某一临街含水量（X0），由于物料内部水分的扩散慢于物料表面的蒸发，不足以维持物料表面润湿，而形成干区，干燥速率开始降低，物料温度逐渐上升。物料含水量越小，干燥速率越慢，直至达到平衡含水量（X*）而终止。

干燥速率为单位时间在单位面积上汽化的水分量，用微分式表示为式中u——干燥速率，kg水/（m2s）； A——干燥表面积，m2；

dτ——相应的干燥时间，s； dW——汽化的水分量，kg。

图中的横坐标X为对应于某干燥速率下的物料平均含水量。

式中——某一干燥速率下湿物料的平均含水量；

Xi,Xi+1——τ时间间隔内开始和终了是的含水量，kg水/kg绝干物料。

式中Gsi——第i时刻取出的湿物料的质量，kg；Gci——第i时刻取出的物料的绝干质量，kg。

干燥速率曲线只能通过实验测定，因为干燥速率不仅取决于空气的性质和操作条件，而且还受物料性质结构及含水量的影响。本实验装置为间歇操作的沸腾床干燥器，可测定达到一定干燥要求所需的时间，为工业上连续操作的流化床干燥器提供相应的设计参数。

四、操作步骤

1、将450g小麦用水浸泡2-3小时后取出，沥干表面水分。

2、检查湿球温度及水罐液位，使其处于液位计高度1/2处。

3、从加料口将450g小麦加入流化床中。

4、启动风机、空气加热器，空气流量调至合适值，空气温度达到设定值。

5、保持流量、温度不变，间隔2-3分钟取样，每次取10克，将湿物料及托盘测重。

6、装入干燥盒、烘箱，调节烘箱温度125℃，烘烤一小时，称干物料及托盘重量

7、干燥实验过后，关闭加热器，用剩余物料测定流化曲线，从小到大改变空气流量10次，记录数据。

8、出料口排出物料，收集，关闭风机，清理现场。

五、实验设备图

1—风机；

2—湿球温度水筒；

3—湿球温度计；

4—干球温度计；

5—空气加热器；

6—空气流量调节阀 ；

7—放净口 ；

8—取样口 ；

9—不锈钢筒体；

10—玻璃筒体；

11—气固分离段；

12—加料口；

13—旋风分离器；

水的温度与体积的变化关系篇5

关键词：混凝土；裂缝；分析

1 大体积混凝土裂缝产生的机理

大体积混凝土裂缝在建筑中经常可以见到，而且随着科学技术的发展和实验技术的完善，特别是有关大体积混凝土的现代实验设备的出现（如各种实验显微镜、x光照相设备、超声仪器、渗透观测仪等），已经证实了大体积混凝土和钢筋混凝土结构中也存在着肉眼不可见的裂缝。

常见裂缝主要有以下三种类型：

1．1粘着裂缝：

指钢筋与水泥石粘接面上的裂缝，主要沿钢筋周围出现；

1．2水泥石裂缝：

指水泥浆中的裂缝，主要出现在钢筋与钢筋之间；

1．3钢筋骨料裂缝：

指钢筋或者骨料等本身的裂缝。

这三种裂缝比较，前两种较多，大体积混凝土的裂缝主要指前两种，他们的存在对于大体积混凝土的基本物理力学性质如弹塑性、各种强度、变形、泊松比、结构刚度、化学反应等有着重要的影响。

大体积混凝土裂缝产生的原因可按其构造理论加以解释，即把混凝土看做是由钢筋、水泥石、气体、水份等组成的非均质材料，在温度、湿度和其他条件变化下，混凝土逐步硬化，同时产生体积变形，这种变形是不均匀的，水泥石收缩较大，钢筋收缩很小，水泥石热膨胀系数较大，钢筋热膨胀系数较小，他们之间的相互变形引起约束应力。在构造理论中提出了一种简单的计算模型，即假定圆形钢筋不变形且均匀分布于均质弹性水泥石中，当水泥石产生收缩时引起内应力，这种应力可引起粘着微裂缝和水泥石裂缝，混凝土的裂缝肉眼是看不见的，肉眼可见裂缝范围一般以0．05mm为界。大于等于0．05mm的裂缝称为宏观裂缝，它是裂缝扩展的结果。

下面就通过不同的理论基础来分析大体积混凝土温度裂缝产生的机理。

大体积混凝土的破坏机理，现在国内外学者普遍认为是混凝土在浇筑、形成过程中不可避免存在着毛细孔、空隙及材料的裂隙缺陷，在外界因素作用下，这些缺陷部位将产生高度的应力集中，并逐渐扩展发展，形成大体积混凝土体中的微裂纹。另一方面，大体积混凝土中各相的结合界面是最薄弱的环节，在外界因素作用下，将脱开而形成截面裂隙，并发展成微裂纹。若外界因素继续作用，混凝土体中的微裂纹经过汇集、贯通的过程而形成宏观裂缝。同时，宏观裂纹的端部又因应力集中而出现新的微裂纹，甚至出现微裂纹区，这又将发展成新的宏观裂缝或体现为原有宏观裂纹的延伸。如此反复交替，宏观裂缝必将沿着一条最薄弱的路径逐渐扩展，最后使混凝土完全断开而破坏。因此，大体积混凝土材料的破坏过程实际上是损伤、损伤积累、宏观裂纹出现、损伤继续积累、宏观裂缝扩展交织发生的过程。

不论外界因素作用引起的效应是拉、压、剪或扭，大体积混凝土体破坏的过程都是相类似的。如果引起的效应是拉，则微裂纹或微裂缝将沿与之正交的方向扩展；如为压，则沿与之平行的方向扩展；如为剪或扭，则将沿剪应力的方向滑动扩展。显然，在非均匀应力场的大体积混凝土体中上述微裂纹的萌生与扩展以及宏观裂纹的出现和扩展，都将首先在高应力区中发生，甚至只集中发生在高应力区，因为当高应力区中裂纹或裂缝扩展时，对相邻的低应力区产生卸载效应，因此，该区域内的裂纹和裂缝不可能再继续发育和发展，甚至会引起逆效应，如原来已张开的裂缝可能重新闭合。

大体积混凝土结构在施工期经历了升温和降温两个过程。由于水泥砂浆与钢筋热膨胀系数的不同，在升温过程中温度荷载作用下水泥砂浆与钢筋所形成的界面首先产生损伤，并随温度增加而发展。

2 大体积混凝土裂缝产生的主要影响因素

大体积混凝土由于截面大，水泥用量大，水泥水化释放的水化热会产生较大的温度变化，由此形成的温度应力是导致产生裂缝的主要原因。这种裂缝分为两种：

2．1大体积混凝土浇筑初期，水泥水化产生大量水化热，使大体积混凝土的温度很快上升。

但由于大体积混凝土表面散热条件较好，热量可以向大气中散发，因而温度上升较少；而大体积混凝土内部由于散热条件较差，热量散发少，因而温度上升较多，内外形成温度梯度，形成内外约束。

2．2大体积混凝土浇筑后数日，水泥水化热基本上已释放，大体积混凝土从最高温逐渐降温，降温的结果引起大体积混凝土收缩，再加上由于大体积混凝土中多余水份蒸发、碳化等引起的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束（外约束），不能自由变形，导致产生温度应力（拉应力），当该温度应力超过大体积混凝土抗拉强度时，则从约束面开始向上开裂形成温度裂缝。如果该温度应力足够大，严重时可能产生贯穿裂缝。

大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。一方面是大体积混凝土由于内外温差产生应力和应变，另一方面是结构的外约束和大体积混凝土各质点间的约束（内约束）阻止这种应变。一旦温度应力超过大体积混凝土能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。上述大体积混凝土温度应力的大小取决于水泥、水化热、拌合浇筑温度、大气温度、收缩变形及当量温度等因素，同时它与大体积混凝土的降温散热条件和硅升降温速密切相关的，而大体积混凝土抗拉强度的提高与大体积混凝土本身材料性能有关，此外还与施工方案及配筋等因素有关。

3 水泥水化热

水泥在水化过程中要产生一定的热量，是大体积混凝土内部热量的主要来源。

由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，所以会引起急骤升温。水泥水化热引起的绝热温升，与混凝土单位体积内的水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期按指数关系增长，一般在10d左右达到最终绝热温升，但由于结构自然散热，实际上混凝土内部的最高温度，大多发生在混凝土浇筑后的3～5d。

3．1大体积混凝土的导热性能

热量在大体积混凝土内传递的能力反映在其导热性能上。大体积混凝土的导热系数越大，热量传递率就越大，则其与外界热交换的效率也越高，从而使大体积混凝土内最高温升降低。同时也减小了大体积混凝土的内外温差。可以预计，导热性能越好，热峰值出现的时间也相应提前。中部最高温度的热峰值及热峰值出现的时间与板厚密切有关。显见，板越厚，中部点散热较少，热峰值也越高，中部受外界温降影响所需时间就越长，峰值出现的时间也要晚一些。

大体积混凝土的导热性能较差，浇筑初期，混凝土的弹性模量和强度都很低，对水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力较小。

3．2外界气温变化

大体积混凝土结构施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土开裂有重大影响。大体积混凝土的内部温度是浇筑温度（即大体积混凝土的入模温度，它是大体积混凝工水化热温升的基础，可以预见，大体积混凝土的入模温度越高，它的热峰值也必然越高。工程实践中在高温季节浇筑常采用钢筋预冷，加冰拌和等措施来降低浇筑温度，控制大体积混凝土最高温升，原因在此）。水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和。

3．3施工技术综合措施

水的温度与体积的变化关系篇6

关键词：湿地；温室气体；生态系统；气候变化

收稿日期：2011-06-10

作者简介：谢传宁（1956―），男,江苏南京人,博士,主要从事大气环境生态与经济研究工作。

中图分类号：X171.1文献标识码：A文章编号：1674-9944（2011）07-0187-04

1引言

《湿地公约》对湿地的定义是指天然或人工的、永久性或暂时性的沼泽地、泥炭地或水域,蓄有静止或流动、淡水、微咸或咸水水体,包括低潮时水深不超过6m的海域，包括与湿地毗邻的河滨和海岸地区,以及位于湿地内的岛屿或低潮时水深超过6m深的海域。在世界自然资源保护联盟、联合国环境规划署和世界自然基金会共同编制的世界自然保护大纲中,湿地与森林、海洋并称为全球3大生态系统,具有涵养水源、净化水质、调蓄洪水、调节气候和维护生物多样性等重要生态功能。因此,湿地又被称为“地球之肾”。

根据千年生态系统评估报告,湿地生态系统不仅为人类提供各种产品,而且在维系生命支持系统和自然系统的动态平衡方面起着不可替代的重要作用。湿地内丰富的植物群落,能够吸收大量的CO2气体,并放出O2,湿地中的一些植物还具有吸收空气中有害气体的功能,能有效调节大气组分。但同时也必须注意到,湿地生境也会排放出甲烷、氨气等温室气体。湿地与全球气候变化之间的关系可简要概括为以下3个方面，全球气候变化对湿地的物质循环、能量循环及湿地动植物等产生重大影响,将有可能改变湿地分布、湿地生态系统的结构和一系列生态系统服务功能；湿地生态系统可构筑一道防御自然灾害的屏障,提高应对全球气候变化消极影响的能力,如抵御风暴潮、洪灾、旱灾等，特别是海岸带湿地,由红树林等构成的防护林带,可有效保护海岸带和当地居民的安全；保护湿地可有效减少温室气体排放、促进生物碳汇和固定CO2。但这一功能深受湿地生态系统健康状况的影响。如果人为影响导致湿地退化,湿地将成为温室气体的净排放者,即通常所称的“源”――“汇”转化。

2气候变化的原因与全球气候变化

引起气候变化的原因是因为大气中温室气体的增加。大气的99%由78%的氮气和21%的O2组成。它们对气候调节基本没有直接的作用。在剩下的1%的大气中有一小部分的气体（包括CO2、甲烷、一氧化二氮、臭氧、水蒸汽、卤烃等）被称为温室气体。这些气体能够使地球保持温暖。太阳辐射穿过大气,大部分被地表吸收,并使之升温。一部分被大气和地表反射。同时地表发射红外线,一部分穿过大气层,一部分被温室气体分子吸收,再发射。这一过程使地球表面和接近地表的大气保持温暖。如果没有温室气体,地球会比现在低30℃。

但是人类的活动产生了过多的温室气体,导致全球气候变暖。政府间气候变化调查组（IPCC）在1996年关于气候变化的陈述是：“具有可辨别的人类对气候的影响”,而2001年陈述则改变为：“最近50年来观察到的变暖现象很可能是由于人类活动造成的”。可见对“人类活动是造成气候变化的原因”这一认识越来越肯定。温室气体增加的原因主要是,由于人类燃烧燃料如煤、石油和天然气等产生CO2和森林遭到破坏降低了植被吸收CO2能力所致。这些原因已经为人们所公认和接受。

最新的研究还发现,森林大火可能也是造成温室气体增加的重要原因之一。美国的研究人员发现：发生于1997年、1998年干旱期间的森林大火是造成大气中过量甲烷、CO2和CO的主要原因,这超过了先前预测的在此期间燃烧燃料和其他原因所产生的这些气体的量。结合使用卫星数据和计算机建立的气候模式,他们发现过量排放的温室气体中有60%来自于东南亚,30%来自中、南美洲,10%来自于欧洲、亚洲和北美洲的森林繁茂地区。排放量的增加与印度尼西亚、中美洲、亚马逊的部分地区、北部和南部非洲以及北美洲、欧洲和亚洲的干旱引起的森林大火有关。这次干旱是由厄尔尼诺的南部震荡、太平洋洋流的周期性逆转引起的,致使全球气候陷入混乱之中。

全球温度在过去300年上升超过了0.7℃,因此气候变化已经发生。20世纪温度增加了0.5℃。最严重的变暖发生在1910～1940年间和1976年至今。

最近1 000年内,20世纪90年代是最温暖的,5个最温暖的年度有4个发生在90年代。1998年是1861年有记录以来全球最温暖的一年。1995年是225年以来炎热天数最多的一年,超过20℃的天数为26d。而冷天的数量（平均温度低于0℃）则从20世纪以前的每年15～20d,减少到最近几年每年大约10d。

北半球的冰雪覆盖量自1960年以来减少了大约10%,山脉冰川在20世纪期间明显退缩,北极的冰雪厚度在过去的40年间已经丧失了近40%。

气候变化导致全球海平面在过去100年中平均上升了0.1～0.2m。20世纪,平均每年上升1～2mm,预计1999～2100年,上升0.09～0.88m,比20世纪高2～4倍。世界大部分地区降雨明显增加,北半球的中高海拔区每10年增加0.5%～1%,严重降雨事件发生率增加了2%～4%。亚洲和非洲过去几十年旱灾的频率和严重程度都一直在增加。

湿地生态系统对气候的变化较为敏感,气候变化会影响湿地水文,生物地球化学过程,植物群落及湿地生态功能等。

3气候变化与湿地生态系统

3.1湿地生态系统的功能

大气中CO2等温室气体浓度的增高是导致全球气候变暖的主要原因，2007年政府间气候变化专门委员会（IPCC）第4次气候变化评估报告指出,自1750年以来,由于人类活动的影响,全球大气CO2、甲烷和氧化亚氮等温室气体浓度显著增加。人类活动是导致气候变化的主要原因,全球大气CO2浓度的增加主要来源于化石燃料使用和土地利用变化（如湿地围垦等）,甲烷和氧化亚氮浓度的变化主要来自于农业。近250年来,地球大气中CO2浓度值从工业化前的约280×10-6增加到2005年的379×10-6,甲烷浓度值从工业化前的约715ppb,增加到2005年的1774ppb,氧化亚氮浓度从工业化前的约270ppb,增加到2005年的319ppb。湿地是陆地生态系统中最重要的碳库之一,保护湿地可以减少温室气体排放,减缓气候变化的速度和强度。湿地中植物种类丰富,植被茂密,植物通过光合作用使无机碳（大气中的CO2）转变为有机碳。湿地中含有大量未被分解的有机碳,它们在湿地中不断积累。湿地是陆地上碳素积累速度最快的自然生态系统。湿地是陆地上巨大的有机碳储库。尽管全球湿地面积仅占陆地面积的4%～6%,碳储量约为300～600Gt（1Gt10 t）,占陆地生态系统碳储存总量的12%～24%。如果这些碳全部释放到大气中,则大气CO2的浓度将增加约200×10-6,全球平均气温将因此升高0.8～2.5℃。我国科学家对上海崇明东滩湿地的研究表明,东滩湿地芦苇群落的年固碳能力可达（1.63±0.39）kg・m-2,是全国陆地植被平均固碳能力的2.3～4.9倍（平均3.3倍）和全球植被平均固碳能力的2.7～5.9倍（平均4.0倍）。3、湿地生态系统对洪涝、干旱等极端气候事件具有调节功能,能够减缓气候变化带来的不利影响。鄱阳湖湿地是长江中游最大的天然水量调节器,起着调蓄洪峰、减轻洪水灾害的作用。据研究,上游河流注入鄱阳湖的最大流量的多年平均值为30 400m /s,而湖口相应出流的最大流量多年平均为15 700m /s,洪水流量平均被削减14 700m /s,削减百分比为48.3%。如果没有鄱阳湖的调蓄,长江中下游的洪水灾害将更为频繁和严重。4、人类对湿地的破坏会增加温室气体排放,减弱湿地的调节功能并对人类未来产生不利影响・湿地的围垦使湿地的储碳能力大大降低,甚至成为碳源。科学家对我国三江平原等湿地的研究表明,在积水条件下,湿地是CO2的汇。当湿地被疏干围垦后,土壤中有机物分解速率大于积累速率,湿地变为CO2的源。湿地植物从大气中获取大量CO2。有机质的不完全分解导致湿地中碳物质的积累。气候变暖或降水减少都可加速湿地有机质的分解速率,可能促使它们成为大气的碳源。在1950年至2000年间,我国天然红树林湿地面积减少约73%,珊瑚礁湿地约80%被破坏。滨海湿地的围垦和改造利用,不仅使湿地生物失去了栖息地,而且导致海岸侵蚀、海水入侵等自然灾害的增加。

3.2气候变化对湿地生态系统的结构和功能的影响

湿地破坏及甲烷等温室气体的产生使得温室效应更加严重,全球气温也随之升高,而温度升高致使的水的蒸腾及生物活动的改变,进一步让大气结构发生改变,CO2在水中的溶解度达到饱和时也将排入大气。紧接着,湿地面积因蒸腾作用缩小,碳汇作用减弱的同时将“保存”数十年甚至数百年的碳排入空气,加剧了温室效应的发生,海平面上升将进一步影响整个地球生态系统的平衡。

4湿地保护存在的问题

近年来,我国政府和社会各界对湿地保护给予了越来越多的关注。部分地区探索出了现阶段湿地保护的成功模式。例如上海崇明东滩湿地的恢复性建设和杭州西溪国家湿地公园保护与利用的“双赢”之路。

（1）不合理和过度用水使我国湿地供水能力受到严重影响。西北、华北局部地区已经显现湿地水质碱化、湖泊萎缩等现象,西部的玛纳斯湖、罗布泊、居延海等湿地因此遭到破坏甚至消失。

（2）湿地污染问题。湿地周边农田大量使用化肥、农药、除草剂等化学产品,导致湿地水质恶化。我国湖泊、河流湿地水环境问题整体上令人担忧,不仅影响周边社区老百姓的生活与健康,也对湿地生物物种的生存造成重大威胁。

（3）湿地面积锐减。湿地围垦工程、工业用地等不合理建设项目占用了天然湿地,直接造成了我国的天然湿地面积锐减、功能下降。我国天然湿地在过去50年间减少了近50%。典型的有长江中下游平原、三江平原、沿海滩涂湿地的湿地围垦。

（4）生物多样性下降问题。对湿地生物资源的掠夺性开发、湿地面积的缩小,都使得湿地生物多样性面临严重威胁。

我国尽管在总面积上看是世界湿地大国,但湿地占国土面积的比例仅3.77%,不到全球平均水平8%～9%的一半。作为经济体量最大、经济增长最快的发展中国家,如何充分发挥湿地的多种用途和生态服务功能,为国家的社会经济发展做出应有的贡献,相关工作任重道远。加强生态网络建设,恢复流域湿地生态系统整体的结构和功能,加强湿地与气候变化关系的研究。采取行动,恢复湿地生态系统的结构与功能,提高湿地生态系统的回弹力与抵抗力,提高湿地自然保护区应对全球气候变化的能力。气候变化导致湿地破碎加剧,间接引发自然灾害，包括我国洪涝、干旱、沙尘暴、荒漠化等自然灾害频繁发生,这与许多湿地消失和退化密切相关。

5保护湿地与生物多样性,积极应对全球气候变化

湿地是地球上生物多样性最丰富、生产力最高的自然生态系统之一,被誉为“物种基因库”。据估计,全球40%以上的物种生活在淡水湿地中。在我国3 620万hm 自然湿地中,生存着高等植物2 276种、兽类31种、鸟类271种、爬行类122种、两栖类300种、鱼类1 000多种。这些物种和种质基因资源对维护地球生物多样性具有重要意义。

保护湿地,维护生物多样性,应对气候变化,是林业肩负的重大历史使命。湿地生态系统是“地球之肾”,生物多样性是地球的“免疫系统”,它们对保持陆地生态系统的整体功能起着中枢和杠杆作用,无论损害和破坏哪一个系统,都会影响地球的生态平衡,影响地球的健康长寿,危及人类生存的根基。

（1）全国湿地保护网络体系初步形成。目前,全国共建立湿地类型自然保护区550多处、国家湿地公园100处、国际重要湿地37处,全国约50%的天然湿地和一大批濒危重点保护物种得到了较为有效的保护。湿地保护管理体系逐步健全。我国先后于2005年、2007年分别批准成立了中华人民共和国国际湿地公约履约办公室（国家林业局湿地保护管理中心）、国家履行湿地公约委员会,14个省区市成立了专门的湿地保护管理机构。中国湿地博物馆于2009年建成并对社会开放。政策措施不断完善。2000年,国务院17个部门联合颁布了《中国湿地保护行动计划》。2004年,国务院办公厅发出《关于加强湿地保护管理的通知》,要求各级政府将湿地保护作为改善生态的重要任务来抓。2005年,国务院批准了《全国湿地保护工程实施规划》,计划总投资90亿元,实施项目400多个。2006年工程启动以来,中央累计投资11亿元,实施湿地保护项目100多个。

（2）国际履约与国际合作取得重要成果。2005年以来我国连续当选为湿地公约常委会成员国。2008年召开的第10届缔约方大会对中国的湿地保护给予了高度评价,认为中国已成为发展中国家开展自然生态保护的典范。由于在湿地保护方面做出的突出贡献,我国先后获得世界自然基金会颁发的“献给地球的礼物”、湿地国际颁发的“全球湿地保护与合理利用杰出成就奖”等湿地保护国际奖项。

6结语

虽然我们在湿地保护方面取得了积极进展,但湿地生态系统仍然面临着很多威胁。湿地是一种多功能的生态系统,湿地面积减少、功能退化的趋势仍然没有得到根本遏制;水土流失未得到有效治理,很多河流、湖泊、沼泽水体污染和水质恶化依然严重;生物多样性锐减,一些濒危野生动植物种受到严重威胁甚至面临灭绝的危险;全球气候变暖,2011年上半年长江中下游6省出现了50年罕见的旱情,湖泊干枯、河流断流、农田干裂,也给湿地和生物多样性保护带来巨大威胁和挑战。

没有湿地的健康,就没有人类的安全;失去生物多样性,就失去了人类经济社会发展的重要基础。希望全社会共同努力,为保护湿地和生物多样性、应对全球气候变化,为发展现代林业、建设生态文明、推动科学发展,做出新的更大贡献。

参考文献：

［1］ 刘红玉,吕宪国,张世奎.湿地景观变化过程与累积环境效应研究进展［J］.地理科学进展,2003,22（1）：60～70.

［2］ 宋长春.湿地生态系统对气候变化的响应［J］.湿地科学,2003,1（2）：122～127.

［3］ 姜鲁光.气候变化与湿地生态系统［J］.地理科学，2006（5）：17～18.

［4］ 邓侃.中国湿地保护［R］.北京：国家林业局湿地保护管理中心，2006.

Analysis of the Relationship between Climate Change and Wetland Ecosystem

Xie Chuanning

（Jiangsu key Laboratory of Agricultural Metcorology,NUTST,Nanjing 210044,China）

Abstract: In addition to the functions of water conservation,water purification,flood storage and maintenance of biological diversity,the wetland ecosystem also has the ability of climate regulation.Because of global warming which is the result of “greenhouse effect”,the wetland are further damaged under the conditions of elevated temperature,and the carbon of the wetland soil are constantly released to the atmosphere,which further exacerbate the greenhouse effect.This vicious circle makes the Earth in a more dangerous situation,so that the research on the relationship between wetland and climate is getting more and more attention to.

水的温度与体积的变化关系篇7

地下室底板混凝土的裂缝多为约束裂缝，其走向规则不定。当其结构体系属于梁板体系或较长的结构板时，裂缝多平行于短边；当底板结构体系为大体积或大面积结构体系时，裂缝常纵横交错，这两种裂缝均属于收缩性贯穿约束裂缝，裂缝宽度随着温度变化而变化。另一种裂缝属于底板表面与地基土及外界气候的温差引起的构件表面急剧收缩，产生表层无规则的浅层裂缝及构件表面与构件的中心温差与收缩产生表面较深层裂缝，但属非贯穿性裂缝。

2 裂缝的危害性

对于地下室底板而言，当产生贯穿性裂缝时将引起底板漏水，从而影响结构的安全度及其使用功能，这种裂缝是致命的。而底板表层产生的浅层及深层的温差收缩裂缝，虽然是非贯穿性裂缝，但会增加钢筋的锈蚀和混凝土的碳化速度，也必须加以处理和补强措施，否则也会影响使用年限。

3 裂缝的原因分析

3.1 水泥选用不当，水化热过高。由于地下室底板混凝土的强度一般较高、水泥用量较大，而水泥水化过程中产生的热量约每克水泥水化放热量约达120cal/g，混凝土内部升温约在300c以上。这种升温与混凝土的入模温度之和经常会达到60℃以上，当其温度开始下降时，在其内部将引起较大的温度应力和温度变形，当温度应力及其变形超过其允许值时将产生混凝土的内部裂缝。当混凝土内部与表面温差较大时，也将产生温度应力和温度变形。混凝土内部的温度应力与混凝土厚度及水泥用量、品种有关,与混凝土结构尺寸愈大，厚度愈厚，温度应力愈大，引起裂缝的可能性愈大。

3.2 混凝土内外约束条件的影响。大体积钢筋混凝土底板与浇筑在地基土上，当其结构产生温度变形时，受到了地基土的限制，从而产生外部约束应力，当混凝土升温时，产生膨胀变形约束，中心产生压应力，此时混凝土弹性模量小，徐变和应力松驰度大，使混凝土与地基连接不牢固。当温度下降，中心产生较大拉应力，当混凝土的龄期抗拉强度低于温度产生的拉应力时，混凝土底板将出现由底部向上发展的垂直裂缝，此裂缝往往是贯穿性裂缝，这是影响到结构安全度和使用功能是致命的裂缝。当混凝土内部由于水泥水化热而形成结构中心升温高，热膨胀大，中心产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束力，同时也会产生深层裂缝，是非贯穿性裂缝也会影响使用年限。

3.3 外界气温变化的影响。大体积混凝土在施工阶段，常受到外界气温变化的影响，外界气温越高，浇筑温度也愈高，当气温下降，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土内部的温度梯度，会造成温差与温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。

3.4 混凝土的收缩变形的影响

3.4.1 混凝土塑性收缩变形发生在混凝土硬化之前，此时混凝土仍处于塑性状态，混凝土在自重作用下产生塑性下沉，从而造成混凝土的塑性收缩变形。这种变形的产生主要是上部混凝土的沉降受到钢筋和骨料限制，或平面面积较大的混凝土其水平方向的减缩造成的。由于混凝土构件的水平方向的减缩比垂直方向更难，这就会形成不规则的深层裂缝，这种裂缝通常是互相平行。

3.4.2 混凝土的体积变形，混凝土在终凝后体积产生变化，有可能产生收缩或膨胀，这种变形会随着混凝土内部温度与外界温度的变化而变化。当然也与混凝土组成材料的成分及含量、粒径大小、混凝土的入模温度等有关。

3.4.3 干燥收缩。混凝土中的水分80%要蒸发，20%水分是混凝土中水泥熟化时所需。随着水分的蒸发混凝土就会出现干燥收缩。其表面干燥收缩快，中心干燥收缩慢,表面收缩应力受到中心收缩应力的约束，表面产生拉应力而出现裂缝。

3.4.4 混凝土匀质性的影响而造成的不规则裂缝。配合比不严格计量,坍落度、外加剂，骨料粒径不同及振捣密实度不同，造成混凝土的弹性模量不同，形成收缩变形不均匀，导致应力集中而引起裂缝。

3.4.5 结构刚度突变造成的裂缝。厚度差别较大或留孔、留槽、断面突变、埋管等都会由此处产生裂缝。

3.4.6 养护水温过低造成的急速收缩裂缝。

4 裂缝的控制方法

4.1 降低混凝土中水泥在水化过程中的水化热，减少混凝土在施工过程中由于温差过大产生膨胀与收缩应力。

4.2 延长混凝土初凝及终凝时间。因为水泥在水化时的总发热量是个常数，延长升温与降温时间，降低了温度梯度峰值，从而降低了混凝土膨胀与收缩的应力最高值，裂缝发生的可能性迅速降低。

4.3 合理选用混凝土粗细骨料、水灰比、掺适量微膨胀剂、缓凝剂、使结构产生自应力来提高混凝土的抗拉能力，减少由于热胀冷缩而产生的结构裂缝，并提高混凝土的抗渗能力及耐久性。

4.4 在结构设计及计算时，应考虑大体积混凝土中水泥在水化过程中产生温度应力对结构的不利因素。所以结构的配筋应增加由于温度应力产生附加应力的配筋,或采用钢纤维混凝土，可以大大提高混凝土内部的抗拉强度，这是减少或消除结构裂缝的重要构造措施。

4.5 加强混凝土的养护，采取有效表层保温、保湿措施，使外界气温与混凝土表面温差不宜过大，散热过快，并保持足够水分，使混凝土水化与凝固更完善，从而减少温度梯度，使膨胀与收缩更均匀。

5 裂缝控制的具体措施

5.1 减少混凝土中水泥的水化热，应选用低水化热矿渣水泥，其标号不低于425#最好用525#标号，水泥用量少，水化热低。同时在混凝土掺些一级或二级粉煤灰，它是一种活性材料，可以代替部分水泥，减少水泥用量，降低水化热，加强了粉末效应，提高混凝土和易性，减少水灰比，增加混凝土的密实性和提高混凝土抗拉强度，降低混凝土的弹性模量，减少干缩。当每立方米混凝土掺入适当粉煤灰，降低水化热，提高混凝土强度，改善裂缝是行之有效的措施。

5.2 混凝土的收缩随之粗细骨料的含泥量增加而增加，随着粗细骨料的粒径加大而减少，石子含泥量必须少1%，砂、用中粗砂、其含泥量应不少于2%，这是减少干缩应力，控制混凝土收缩裂缝的重要措施。

5.3 严格控制水灰比，水是影响混凝土收缩主要因素，因混凝土中水分大部分蒸发引起混凝土内部形成很多毛细孔，降低混凝土抗拉强度、收缩变形也同时发生。因此采用减水剂、减少水灰比，改善混凝土和易性，从而提高混凝土的抗拉强度，减少内约束应力产生裂缝。

5.4 配制混凝土加入适量缓凝剂、来延长初凝和终凝时间，使混凝土内部升温和降温不出现温度梯度峰值，即是升温最高值，充分发挥混凝土自身强度潜力和材料松驰的特征，使混凝土的抗拉强度大于温差应力，减少裂缝产生。

5.5 对浇注的混凝土采用有效的保湿、保温的保养措施、在混凝土表面用麻袋或草袋覆盖，并用清水浇湿，水的温度不宜低于混凝土表面温度22℃以下。尽量减少混凝土表面热扩散快、温差大、降低外界环境与混凝土表面的温差值，减少温差应力对结构的影响。

5.6 在地下室混凝土底板下部铺设滑移层，可以采用沥青砂、中砂层等。

6 结束语

水的温度与体积的变化关系篇8

关键词：大体积混凝土、施工质量、监理、施工裂缝

Abstract: the modern architectural engineering construction, the construction of mass concrete has been set on the quality of the whole project. Because the big volume concrete component exists large sections of cement content, paper led to the quality of the construction cracks in frequent, so of mass concrete construction quality problem has always been concerned. In this paper, big volume concrete construction quality supervision of thorough analysis and discussion of problems.

Keywords: mass concrete, construction quality, supervision and construction cracks

中图分类号：TV544+.91文献标识码：A文章编号：

大体积混凝土施工的主要特点是结构厚实、混凝土用量大、工程施工条件复杂（一般为地下现浇钢筋混凝土结构构件）、施工技术要求比较高和水化反应产生热量大导致结构变形问题多等。大体混凝土对最小断面和内外温度控制有一定要求外，对平面的结构尺寸也有一定规定和限制。由于平面结构尺寸过大会导致结构本身存在的约束作用产生的温度应力很大，如若采取的温控措施不力，就容易导致温度应力超过混凝土构件承载拉力的极限值，自然而然地就产生了裂缝问题。因此，施工质量是关键，而监理工作则不容忽视。

一、大体积混凝土施工质量的监理控制

1.1 施工准备阶段

做好监理控制首先必须得审核施工承包单位所提交的施工组织设计，以求重点检查大体积混凝土施工计划方案。监理工作的重心应集中对其方案设计所包含的内容如工程概况、拟建工程的地理位置、交通情况、临时设施、浇筑工艺设备的配置等。同时，重点审查大体积混凝土施工材料的供应方案、混凝浇捣方案、测温养护方案等专项技术措施方案。

监理现场应根据商品混凝土拌和站是否具有相应的供应能力和施工资质情况选择是否与二家拌和企业联合供应，一定要求二者在混凝土拌和料的品牌和质量要求上保持一致，否则不予允许联合使用。

现场施工准备要充分考虑到关于降低水化热的技术防治措施，必须由施工单位与甲方单位、设计单位三方进行相关专题的研讨会议，通过精确地计算热工温度，确定最终的防治措施计划方案。

现场监理人员为明确自身拥有的职责，要通过对施工单位确立的大体积混凝土施工计划方案对现场监理人员进行相关地大体积混凝土施工技术交底，以求通过控制关键工序的质量，达到最终控制全程施工的目的。

1.2施工浇捣阶段

按照设计要求的混凝土配合比，监理人员应跟踪检查进入到施工现场的混凝土质量，目测和易性、离析情况以及集料规格，并实时监测施工混凝土是否按照施工组织设计要求的坍落度进行施工，一旦发现混凝土质量不符合要求的状况应及时提出停止施工的指令，由施工单位进行整改混凝土质量后方可继续施工。

试验监理保证每一批混凝土试块都应按照设计规范进行加工制作，制作组数也需按照要求，试验试块的取样保证具有代表性，能够切实反映施工混凝土的各项指标参数。试块在拆模后及时送至标准养护室进行存放和继续养护，并且要求试件的制作过程应与现场施工条件一致。

泵送商品混凝土在施工中严禁私自加水，如有坍落度不符合规范要求的则应以不合格混凝土料运至拌和站再次调整配合比拌和均匀后才可进行浇筑施工，否则以废料处理。

大体积混凝土浇捣施工必需采取分层浇筑的方式施工，振捣过程由上至下、前后同时进行，现场监理人员实时监查混凝土浇捣的均匀程度，杜绝出现振捣不密实和漏振等情况。在浇捣过程中如发现大体积混凝土构件表面出现初凝等前兆，应及时督促施工作业人员调整对局部混凝土的浇捣顺序，以避免出现施工冷锋的问题。

1.3施工养护阶段

大体积混凝土浇捣完成后进入到施工养护阶段。混凝土构件在初凝前，监理人员要根据施工方案布置图落实二次泌水处理，避免或减少由于早期脱水而引起的裂缝问题，并适量地洒水后覆盖保水薄膜。另外，按照施工组织设计内容的要求，严格检查混凝土相关保温措施的落实情况。一般地，在混凝土浇捣与养护阶段，监理督促施工单位严格检测大体积混凝土构件的内部温度变化情况，即时能够控制混凝土构件的内外温差，如有温差过大的情况发生可进一步地采取可实施具有针对性的降温措施。为避免这种情况的发生，可以考虑在大体积混凝土内部设置一定数量的冷却水循环降温措施系统，布设冷却水管，并通过温度检测控制混凝土中心与表面的温度或混凝土内部与冷却水的温度控制在25摄氏度以内。

2建立信息化监理及施工的系统

针对大体积混凝土施工难的问题，我们应逐步朝着实现信息化监理及施工的系统发展，以便于随着混凝土构件的内部温度变化进行及时调整保温养护措施，以达到有效控制裂缝问题的目的。

大体积混凝土施工温度的信息化监测是在大体积混凝土浇捣及养护施工过程中，为了能够准确掌握构件内部的实际温度变化情况，测温设备科考虑利用“大体积混凝土温度微机自动测试仪”将温度传感仪预埋至混凝土构件的测点位置上，在浇捣及养护施工中根据冷却水管进出水的温度变化和环境温度的变化进行信息化分析，最终由电脑曲线出图。当分析结果内外温度差大于控制要求的范围时监测系统会自动报警，以警示施工人员及监理人员应作出对不良问题采取相应解决措施，有效控制裂缝产生的问题。监理人员应根据结果极力督促施工方给予足够力度的措施整治并负责现场旁站监理督促落实。值得强调的一点是，这种信息化温度检测的办法在布设测温控制点是应据实际情况考虑大体积混凝土构件的浇捣时间及顺序的不同应在各区域中均匀布设，主要以核心区和中心区作为重点控制，并且对混凝土构件的内外部及进出冷却水管进行相应地测温记录，密切检测温度差的波动情况，以利于指导混凝土后期的养护工作，同时需控制冷却水的流量以及流向等。

二、结束语

通过对大体积混凝土构件施工的准备、浇捣和养护三个阶段监理控制工作要点的分析，可以明悉施工质量的监理与控制工作应该是方方面面的，不论忽略哪个部分都