摘 要

大型混凝土在浇筑大型混凝土时，水泥水化产生了大量热量，会使整个结构的温度上升。浇筑完成后，在混凝土温度慢慢降低的过程中，各个部位的温度变化不均匀。如若温度变化差异过大，将会导致温度裂缝的产生。

为了预防大体积混凝土结构产生温度裂缝，可以通过水热化分析改善，调控温度和应力的分布。

本论文使用了三维有限元软件分析的隧道锚的水化热,以构筑锚塞体的几何结构,混凝土的热源 ,冷却水管的布置，结构的边界条件与环境条件。通过有限元仿真分析得到混凝土内部的温度发展状况和温度应力发展状况。本论文是以宜昌市伍家岗大桥北侧隧道工程为背景,用数值模拟的方法,对大体积隧道锚体的浇筑时的温度变化进行研究,并根据数值模拟构建温度云图,获得了温度分布规则。

关键词：锚塞体，水化热，大体积混凝土，温度应力

Abstract

When pouring large concrete, the hydration of cement generates a lot of heat, which will increase the temperature of the entire structure. After the pouring is completed, the temperature of each part changes unevenly as the temperature of the concrete slowly decreases. If the temperature difference is too large, it will cause temperature cracks.

In order to prevent temperature cracks in large-volume concrete structures, hydrothermal analysis can be used to improve the temperature and stress distribution.

In this paper, the hydration heat of tunnel anchors analyzed by 3D finite element software is used to construct the geometric structure of anchor plug body, the heat source of concrete, the layout of cooling water pipes, the boundary conditions and environmental conditions of the structure. Through finite element simulation analysis, the temperature development status and temperature stress development status of concrete are obtained. This paper is based on the tunnel project on the north side of the Wujiagang Bridge in Yichang City. Using a numerical simulation method to study the temperature change during the pouring of the anchor of the large-volume tunnel, and constructing a temperature cloud according to the numerical simulation, the temperature distribution rules are obtained.

Key Words： anchoring concrete-plug, heat of hydration, Mass concrete，Temperature stress

目录

第1章 绪论 7

1.1 大体积混凝土 7

1.1.1 大体积混凝土的定义 7

1.1.2 常见大体积混凝土的种类 7

1.1.3 大体积混凝土的性质 7

1.2 水化热 7

1.2.1 水化热的定义 7

1.2.2 水化热对大体积混凝土的影响 8

1.2.3 温度裂缝的危害 8

1.2.4 温度裂缝的类型 8

1.3 研究背景 9

1.3.1 水化热研究背景 9

1.3.2 国内研究现状 9

1.3.3 国外研究现状 10

第2章 实验内容 11

2.1 课题研究内容 11

2.1.1 工程背景 11

2.1.2 研究目的 11

2.1.3 研究方法 11

2.2 实验参数的收集 11

2.2.1 气象环境参数 11

2.2.2 水泥水化热特性 11

2.2.3 混凝土热工参数 12

2.2.4 锚塞体边界条件分析 13

2.2.5 冷却水参数 13

2.3 锚塞体水热化仿真分析 13

2.3.1 实验模型的建立 13

2.3.2 温度场 15

2.3.3 应力场 19

2.3.4 对照组分析 22

2.3.5 小结 22

第3章 温度裂缝的防控思考 23

3.1 用材方面 23

3.1.1 低热水泥的使用 23

3.1.2 降低水泥用量 23

3.1.3 优化混凝土配合比 24

3.1.4 混合材料的使用 24

3.1.5 掺外加剂 24

3.2 施工方面 25

3.2.1 合理分缝分块 25

3.2.2 合理安排施工进度 25

3.2.3 冷却水管的使用 26

第4章 结语 28

致谢 30

参考文献 31

第一章 绪论

大体积混凝土

大体积混凝土的定义

目前，各个国家对大体积混凝土并没有统一的定义。

在我国的《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。

美国混凝土学会（AIC）认为，混凝土尺寸的大小导致其在就地浇筑时，需要采取必要的措施解决引起的体积变形问题，以减少温度裂缝，这类混凝土就能被划分为大体积混凝土。

对于大体积混凝土，英国、德国、苏联等国家也分别做出了自己的定义。虽然定义各不相同，但永远也绕不开水化热这个概念。

这要从大体积混凝土的特性说起。这类混凝土内部热量散发缓慢，在外部约束以及内部约束的作用下，易造成混凝土开裂。混凝土开裂不仅仅是因为受到混凝土尺寸的影响，所以大体积混凝土更像是一种工程性质方面的定义。

总结下来，对于现场浇筑的大体积混凝土，需要采取措施尽量减少温度裂缝的产生，这样的混凝土就被称作大体积混凝土。