浅谈大体积混凝土裂缝成因和养护方式.ppt

讲解：王文武,浅析大体积混凝土裂缝成因与养护方式,1,一.综述,近几年来，全国各地工程规模日趋扩大，结构形式日益复杂，工业与民用建筑中大体积混凝土越来越多。由于其体积大，表面小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快，当混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝和收缩变形裂缝，影响结构安全和正常使用，所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。,2,二.大体积砼结构的特点,由于高层基础多为砼体积较大的箱形、筏形和桩承台较大的基础，这种结构有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。外荷载引起裂缝的可能性很小。但水泥的水化反应过程中释放的水化热所产生的温度变化与砼收缩的共同作用，会产生较大温度应力和收缩应力，是大体积砼结构出现裂缝的主要因素。这些裂缝往往给工程带来不同程度的危害，所以必须控制温度应力和温度变形引起的裂缝。,3,三.工程概况简介,1#4#楼为一类高层民用建筑，基础采用桩筏基础，主体结构形式为剪力墙结构，建筑设计使用年限为50年，抗震设防烈度为8度。1#楼基础筏板呈68米*18米*1.8米的矩形，筏板钢筋采用28150双层双向钢筋网片，接头形式为机械连接，混凝土为C40P8.底板混凝土浇筑按照后浇带划分为两个施工段，西侧1轴-26轴底板为第一段，东侧27轴-46轴底板为第二段。,4,四.相关规定,4.1大体积混凝土massconcrete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。4.2里表温差temperaturedifferenceofcenterandsurface混凝土浇筑体中心与混凝土浇筑体表层温度之差。4.3降温速率thedescendingspeedoftemperature散热条件下，混凝土浇筑体内部温度达到温升峰值后，单位时间内温度下降的值。,5,1.4温升峰值thepeakvalueofrisingtemperature混凝土浇筑体内部的最高温升值。收缩应力shrinkagestress混凝土的收缩变形受到约束时，混凝土内部所产生的应力。1.6入模温度thetemperatureofmixtureplacingtomold混凝土拌合物浇筑入模时的温度。1.7温度应力thermalstress混凝土的温度变形受到约束时，混凝土内部所产生的应力。1.8收缩应力shrinkagestress混凝土的收缩变形受到约束时，混凝土内部所产生的应力。,6,混凝土裂缝的类型与产生原因,控制裂缝的措施,设计方面,材料方面,施工方面,五.主要内容,7,混凝土裂缝的类型与产生原因,1、裂缝的种类：按裂缝的宽度不同，混凝土裂缝可分为“微观裂缝”和“宏观裂缝”两种。1）微观裂缝（在尚未承受荷载的混凝土结构中存在着肉眼看不见的微观裂缝其宽度为0.05mm以下）：粘着裂缝：骨料与水泥石粘面上的水泥石裂缝：骨料间水泥浆中的裂缝骨料裂缝：存在于骨料本身的裂缝,8,前两种形式的裂缝较多，且这些裂缝分布不规则、不贯穿，砼仍可承受拉力。,混凝土裂缝的类型与产生原因,9,2）宏观裂缝（宽度0.05mm以上肉眼可见的裂缝）：表面裂缝：表面拉应力大于砼极限抗拉强度时出现的裂缝贯穿裂缝：砼从高温降至低温引起砼收缩产生拉应力，当大于砼的极限抗拉强度时，混凝土的整个截面出现贯穿裂缝。深层裂缝：表面裂缝发展而成深层裂缝,混凝土裂缝的类型与产生原因,10,宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。,混凝土裂缝的类型与产生原因,11,(1)表面裂缝,大体积混凝土浇筑初期，水泥水化热大量产生，使混凝土的温度迅速上升。但由于混凝土表面散热条件较好，热量可向大气中散发，其温度上升较少；而混凝土内部由于散热条件较差，热量不易散发，其温度上升较多。混凝土内部温度高、表面温度低，则形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。,混凝土裂缝的类型与产生原因,12,表面裂缝虽不属于结构性裂缝，但在混凝土收缩时，由于表面裂缝处的断面已削弱，易产生应力集中现象，能促使裂缝进一步开展。国内外对裂缝宽度都有相应的规定，如我国的混凝土结构设计规范，对钢筋混凝土结构的最大允许裂缝宽度就有明确的规定：室内正常环境下的一般构件为0.3mm；露天或室内高湿度环境下为0.2mm。,混凝土裂缝的类型与产生原因,13,（2）贯穿裂缝,大体积混凝土浇筑初期，混凝土处于升温阶段及塑性状态，弹性模量很小，变形变化所引起的应力很小，温度应力一般可忽略不计。,混凝土裂缝的类型与产生原因,14,混凝土浇筑一定时间后，水泥水化热基本已释放，混凝土从最高温逐渐降温，降温的结果引起混凝土收缩，再加上混凝土多余水分蒸发等引起的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束，不能自由变形，导致产生拉应力，当该拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土整个截面就会产生贯穿裂缝。,混凝土裂缝的类型与产生原因,15,贯穿裂缝切断了结构断面，破坏了结构整体性、稳定性、耐久性、防水性等，影响正常使用。应当采取一切措施控制贯穿裂缝的开展。,混凝土裂缝的类型与产生原因,16,（3）深层裂缝,基础约束范围内的混凝土，处在大面积拉应力状态，在这种区域若产生了表面裂缝，则极有可能发展为深层裂缝，甚至发展成贯穿性裂缝。深层裂缝部分切断了结构断面，具有很大的危害性，施工中是不允许出现的。如果设法避免基础约束区的表面裂缝，且混凝土内外温差控制适当，基本上可避免出现深层裂缝和贯穿裂缝。,混凝土裂缝的类型与产生原因,17,混凝土裂缝的三类原因：,1、由外荷载的直接应力（即按常规计算的主要应力）引起的裂缝。,2、由结构的次应力（计算未考虑到的结构内部应力）引起的裂缝。,大体积混凝土的裂缝多由上述第三种原因引起。当变形受到约束产生的应力超过混凝土的抗拉强度时，就引起裂缝。,3、由变形变化（温度、收缩、不均匀沉降等）引起的裂缝。,混凝土基础底板内部温差引起的温度应力分布：,18,大体积混凝土裂缝产生的原因：,19,大体积混凝土产生裂缝的原因,设计方面,施工方面,采用过高强度等级的混凝土（设计强度过高，水泥用量过大）,忽视配置控制温度和收缩变形的构造钢筋（温度应力和收缩应力变形不能受到约束）,材料选用不当,施工技术准备不周密,浇筑过程施工措施不当,浇筑后的养护和监控不完善,20,大体积混凝土施工阶段产生裂缝的主要原因,1、施工方面,大体积混凝土裂缝主要产生于两个阶段：一是混凝土浇捣后的温升阶段,因混凝土内部与表面温差过大,致使表面产生较大拉应力,使混凝土表面开裂；二是在混凝土降温阶段，因混凝土内部降温速率过快，使混凝土内部产生较大拉应力，从而在混凝土内部产生贯穿性裂缝。,施工段的划分及浇筑顺序不合理，组织安排不周密，模板使用不当，钢筋锈蚀严重或运输过程严重变形，以及混凝土浇筑过程中配合比、水灰比过大、养护不当等等，都可能引起大体积混凝土结构的变形裂缝。,21,控制大体积混凝土裂缝的措施,设计方面,材料选用,施工工艺（技术方案）,施工质量（模板、浇筑）,保温保湿养护,22,1、对于大体积混凝土底板，应在满足抗弯及抗冲切计算要求的前提下，避免设计上“强度越高越好”的错误概念，可以利用混凝土60d或90d的后期强度，尽量采用C25-C40的混凝土，这样可以减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土浇筑实体的温度升高。,2、大体积混凝土除满足承载力要求外，还应增配承受因水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开裂的构造钢筋。温度收缩钢筋可利用原有钢筋贯通布置，也可另行设置构造钢筋网，与原有钢筋按受拉钢筋的要求搭接或在周边构件中锚固。,设计方面,23,2.1当板的厚度大于2m时，除应沿板的上、下表面布置纵、横方向的钢筋外，尚应沿板的厚度方向间距不超过lm设置与板面平行的构造钢筋网片，其直径宜为l2l6，间距宜为100150mm。为防止大承台水平裂缝，四周宜加设暗梁。416422,2.2为了避免结构突变或断面突变产生应力集中，转角和孔洞处应增设构造加强筋。,构造钢筋,24,4、合理设置施工缝，合理设定温控指标等。,设计方面,3、在底板的地梁、坑内水沟等键槽部位，可用厚度为3050mm的聚苯乙烯泡沫或沥青木丝板作垂直隔离，以缓和地基对基础收缩时的侧向压力。(见右图),25,1、合理选择水泥品种,2、合理选用骨料,应选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,材料选用方面,3、合理选用外加剂,细骨料宜采用中砂，其细度模数宜大于2.3，含泥量不大于3%,粗骨料宜选用粒径531.5mm，并连续级配，含泥量不大于1%,应选用非碱活性的粗骨料,当采用非泵送施工时，粗骨料的粒径可适当增大,26,27,28,29,合理选用外加剂,外加剂的品种、掺量应根据工程所用胶凝材料经试验确定,应提供外加剂对硬化混凝土收缩等性能的影响；,耐久性要求较高或寒冷地区的大体积混凝土，宜采用引气剂或引气减水剂。,30,1、控制混凝土出机温度和浇筑温度,2、预埋水管，降低最高温升,施工方面,3、改进混凝土搅拌和振捣工艺,可采取加冰拌和，砂石料遮阳覆盖，泵送管道用草袋包裹洒水降温等技术措施。,4、合理选择混凝土浇筑方案,冷却水管大多采用直径为25mm的薄壁钢管，按照中心距1.53.0m交错排列,水管上下间距一般也为1.53.0m，并通过立管相连接。,采用二次投料和二次振捣的新工艺，提高混凝土的强度。,可采用分层连续浇筑或分段分层踏步式推进的浇筑方法。一般情况下，应尽量采用分层连续浇筑。对于工程量较大，浇筑面积也大，一次连续浇筑层厚度不大，且浇筑能力不足时的混凝土工程，宜采用分段分层踏步式推进的浇筑方法。,31,合理选择混凝土浇筑方案,整体分层连续浇筑（全面分层）,斜面分层,阶梯状分层,推移式连续浇筑,32,混凝土浇筑方案,混凝土浇筑可根据面积大小和混凝土供应能力采取全面分层、分段分层或斜面分层连续浇筑，分层厚度300500mm且不大于震动棒长1.25倍。分段分层多采取踏步式分层推进，一般踏步宽为1.52.5m。斜面分层浇灌每层厚3035cm，坡度一般取1：61：7。,33,即从西面筏板边向东开始浇筑，浇筑时布料机顺短边方向按“之”形往返浇筑，当1m范围内筏板厚度达到1.8（1.65）m后，再向南推进1m浇筑，后续浇筑采用同样方法以此进行同时浇筑，在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑。上翻300高外墙,待基础底板浇注约2h后浇筑，底板及外墙的混凝土均应连续浇筑，不留施工缝。,34,混凝土振捣（振捣棒）,35,4、做好混凝土的泌水处理,5、混凝土的表面处理,施工方面,6、加强混凝土的养护,应采取在侧模留设孔洞等措施将浇筑混凝土过程中形成的泌水排出坑外。,7、温度监测,先用长刮尺刮平，在初凝前用铁滚筒碾压数遍，再用木抹子打磨压实，以闭合收水裂缝。,应对混凝土的内表温度、顶面及底面温度，室外温度进行监测，根据监测结果对养护措施作出相应的调整，确保温控指标的要求。,可采用在每个测温点上埋设测温片，常用的有铜热电阻或铜-康铜热电偶测温。或采用埋设钢管的简易测温方法。,可采用薄膜加草袋或蓄水的养护方法。,及早回填是最好的养护方法。,36,混凝土的养护与温控,37,1.相关温度规定2.测温点的布置3.养护方式对比4.保温层的计算方法,混凝土养护,边施工边铺养护袋,38,相关温度规定,2.1大体积混凝土施工规范(GB-50496-2009)2.1.1温控指标宜符合下列规定：.混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50；.混凝土浇筑块体的里表温差(不含混凝土收缩的当量温度)不宜大于25；.混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2.0/d。混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20。2.2混凝土结构施工规范（GB50666-2011)2.2.1大体积混凝土施工温度控制应符合下列规定：.混凝土入模温度不宜大于30；混凝土最大绝热温升不宜大于50；.混凝土结构构件表面以内40mm80mm位置处的温度与混凝土结构构件内部的温度差值不宜大于25，且与混凝土结构构件表面温度的差值不应大于25；混凝土降温速率不宜大于2.0/d。2.2.2混凝土结构表面以内40mm80mm位置的温度与环境温度的差值小于20时，可停止测温。,39,测温,1）使用普通玻璃温度计测温：测温管端应用软木塞封堵，只允许在放置或取出温度计时打开。温度计应系线绳垂吊到管底，停留不少于3min后取出迅速查看温度。2）使用建筑电子测温仪测温：附着于钢筋上的半导体传感器应与钢筋隔离，保护测温探头的插头不受污染，不受水浸，插入测温仪前应擦拭干净，保持干燥以防短路。也可事先埋管，管内插入可周转使用的传感器测温。,40,测温点如何布置？,6.0.2大体积混凝土浇筑体内监测点的布置，应真实地反映出混凝土浇筑体内最高温升、里表温差、降温速率及环境温度，可按下列方式布置：1监测点的布置范围应以所选混凝土浇筑体平面图对称轴线的半条轴线为测试区，在测试区内监测点按平面分层布置；2在测试区内，监测点的位置与数量可根据温凝土浇筑体内温度场分布情况及温控的要求确定；3在每条测试轴线上，监测点位宜不少于4处，应根据结构的几何尺寸布置；4沿混凝土浇筑体厚度方向，必须布置外面、底面和中间温度测点，其余测点宜按测点间距不大于600mm布置；5保温养护效果及环境温度监测点数量应根据具体需要确定；6混凝土浇筑体的外表温度，宜为混凝土外表以内50mm处的温度；7混凝土浇筑体底面的温度，宜为混凝土浇筑体底面上50mm处的温度。,41,测温仪器布置图,42,测温点布置图,43,测温点布置图,44,测温点布置图,45,温度变化曲线,46,养护方式对比,降温法养护方式蓄水养护保温法覆盖养护,47,降温法,48,保温法,蓄水养护覆盖养护,49,5.5混凝土养护（GB50496),5.5混凝土养护5.5.1大体积混凝土应进行保温保湿养护，在每次混凝土浇筑完毕后，除应按普通混凝土进行常规养护外，尚应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定：1应专人负责保温养护工作，并应按本规范的有关规定操作，同时应做好测试记录；2保湿养护的持续时间不得少于14d，应经常检查塑料薄膜或养护剂涂层的完整情况，保持混凝土表面湿润。3保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表面温度与环境最大温差小于20时，可全部拆除。5.5.2在混凝土浇筑完毕初凝前，宜立即进行喷雾养护工作。5.5.3塑料薄膜、麻袋、阻燃保温被等，可作为保温材料覆盖混凝土和模板，必要时，可搭设挡风保温棚或遮阳降温棚。在保温养护过程中，应对混凝土浇筑体的里表温差和降温速率进行现场监测，当实测结果不满足温控指标的要求时，应及时调整保温养护措施。5.5.4高层建筑转换层的大体积混凝土施工，应加强进行养护，其侧模、底模的保温构造应在支模设计时确定。5.5.5大体积混凝土拆模后，地下结