大体积混凝土工程

第三章大体积混凝土施工，3混凝土温度裂缝防止技术措施4大体积混凝土基础构造施工，1混凝土裂缝2混凝土的温度应力，P176-P213，大体积混凝土，大体积混凝土，大体积混凝土， 3.1大体积混凝土概要1 .大体积混凝土的形式1 )箱基、筏板钢筋混凝土底板2 )桩基中有大厚度的承台3 )转换层结构也有厚度的转换梁板，其中高层建筑基础底板、构筑基础、设备基础、桥梁桥墩台、深梁、混凝土坝2 .大体积混凝土结构产生裂缝的原因龟裂如何控制温度应力和裂缝的发展已成为大体积混凝土工程的重要课题。 概要、3 .大体积混凝土的定义：1)日本建筑学会标准指出：“结构截面最小厚度为80cm以上，同时水热引起的混凝土内部最高温度和外部气温之差预计会超过25。 2 )国内规定了混凝土构造物的最小尺寸在1米以上，或者因水泥的水热，混凝土内外的温度差过大，预计会发生龟裂的混凝土。 注意：大体积混凝土不是由绝对截面尺寸的大小决定的，而是由水热引起的温度收缩应力决定的，但水热的大小与截面尺寸有关。 例如：将厚度80mm以上的混凝土盲目地作为大体积混凝土施工，或者厚度不到80mm水热大的工程如果不施工大体积混凝土会带来不良影响。 概要、3.2混凝土裂缝、1 .裂缝理论：唯象理论、统计理论、结构理论、分子理论、破坏理论2 .裂缝种类、大体积混凝土裂缝、3.2混凝土裂缝、3 .混凝土裂缝产生原因1 )变形a .外载直接应力引起的b .结构次应力引起的c .变形变化由于收缩、不均匀沉降、膨胀等原因)中，a、b引起的负荷龟裂占20%左右，c形成的非负荷龟裂占80%左右。 3.2混凝土裂缝，大体积混凝土裂缝，2 )约束a .外约束：结构间约束，b .内约束是结构截面厚时内部温度和湿度分布不均匀，引起各质点变形的相互约束(即结构内部各质点间约束)。 注意：结构变形和外约束产生的应力是裂纹研究的重点。 3.2混凝土裂缝，大体积混凝土裂缝，4 .大体积混凝土特征：截面大，水泥用量大，水泥水热引起大温度变形形成温度应力。 5 .大体积混凝土裂缝的种类1 )表面裂缝。 2 )深层裂缝3 )贯穿裂缝的最大裂缝宽度的规定a .环境(室内正常环境):0.3mm，b .环境(露天或室内高湿环境):0.2mm，3.2混凝土裂缝，大体积混凝土裂缝，轻骨料混凝土梁，普通混凝土梁，大体积混凝土裂缝，大体积混凝土裂缝， 6 .裂缝的影响1 )温度收缩应力引起的初始裂缝不影响结构的瞬时承载力，但影响结构的耐久性和防水性能。 2 )龟裂宽度为0.10.2mm时，早期有少许浸水，经过一定时间后自然治愈。 3 )裂缝宽度为0.20.3mm时，浸水量与裂缝宽度的三次方成正比，进行化学灌浆处理。 7 .裂缝发生过程(两阶段)1)混凝土浇筑初期：内部压力、表面拉层。 拉伸应力超过混凝土的拉伸强度时会产生裂缝。 2 )浇筑混凝土后几天。 降温收缩-受约束-温度应力-引起裂缝。 3.2混凝土裂缝、大体积混凝土裂缝、8 .大体积混凝土裂缝的主要原因1 )水泥水热：水泥水热与混凝土厚度、单位体积水泥用量、水泥品种等有关。 35天达到最高温度。 2 )制约条件：没有制约的情况下，温度差达到2530也有可能不破裂3 )外部气温的变化：混凝土内部温度是浇筑温度、水热温度上升等的重叠，气温越高浇筑温度越高。4 )混凝土收缩变形：混凝土混合水的20%是必须的，80%会蒸发。 发生干燥收缩。 3.2计算混凝土裂缝、混凝土温度应力、1 .温度应力的基本假设1 )温度应力的理论研究1934年苏联人MacJIOB利用无限刚性的基本假设，首次计算温度应力1961年日本人森忠次发现温度应力与地基刚性的非线性关系中国水利电力科学研究院潘家铮、朱伯芳发现注：大体积混凝土受到的温差和约束主要是外在约束下的均匀温差和均匀变形。 王铁梦的计算方法接近实际。 3.3混凝土温度应力，混凝土温度应力，2 )高层建筑基础工程大体积混凝土特征混凝土强度水平高，水泥用量大，收缩变形大均为钢筋结构，配筋率高，抗不均匀沉降的钢筋配筋率在0.5%以上， 钢筋有利于控制裂缝几何尺寸不大，水热升温快，降温散热快，因此降温与收缩的共同作用是引起混凝土裂缝的主要原因。 地基一般比坝基弱，基础对混凝土底部的约束也比坝基弱，因此地基非刚性。 (约束较弱)控制裂缝的方法主要依靠合理的配筋、改进设计、合理的浇筑方案和浇筑后加固等措施，提高结构抗裂性，避免引起过大的内外温差而产生裂缝。 3.3混凝土温度应力、混凝土温度应力、2 .温度应力计算理论内容P180-P1921 )变形：根据载荷，不仅有弹性变形，也有非弹性变形即缓变形。 缓变缓和温度应力，缓和有助于防止混凝土裂缝。 年龄越小松弛越大。 应力作用的时间越长，松弛越大。 2 )裂缝的出现及其发展p 186，3.3混凝土温度应力，混凝土温度应力，3 )绝热温度上升和非绝热温度上升a .绝热温度上升：混凝土周围没有散热条件，没有热损失时，水泥水热全部转化为使混凝土温度上升的热。 b .非绝热温度上升：在温度上升的过程中，也伴随散热条件。 注：散热速度与结构厚度有关，越薄散热越快，越厚散热越慢。 厚度超过5m时，实际升温接近绝热温度上升。 混凝土结构表面的水热温度上升与温度场的变化有关，即受外部气温、养护方法、结构厚度等的影响。 p 189，3.3混凝土温度应力，混凝土温度应力，1 )结构的厚度越薄，水热温度上升的阶段越短，温度峰出现得越早，温度越快下降。 2 )外部气温越高，水热温度上升的阶段越短，出现温度峰值的时间越早，持续的时间越长。 4 )计算例P197例1【例1】基础底板、长90.8m、宽31.3m、厚2.5m、混凝土总量约7000m3。 地基土是软粘土，基础底板下有钢管桩。 基础底板混凝土用425号矿渣水泥，水泥用量为275kg/m3。 预计基础混凝土浇筑30天后，基础混凝土的温度将下降到周围大气的温度。 浇筑整体基础混凝土后，要求管理是否发生温度裂缝，3.3混凝土温度应力，5 )基础底板施工时的防裂措施：减少P200a .水泥的水热(采用钢渣水泥，加减水剂) b .提高混凝土的抗拉强度(限制倾斜度良好的骨料和砂砾中的泥含量) c .防止表面散热过快(用稻草袋复盖) d .防止气温骤降(准备加热器具，脱模后迅速填土) e .防止内外温度差过大(积水养护)3.3混凝土温度3 .最大调整热水长度(伸缩缝间距)计算1 )理论内容P192P194 (影响因素的判别)最大调整热水长度是指最大温度应力接近混凝土拉伸强度、混凝土构造未破裂时的最大调整热水长度。2 )计算例P200例2对该底板是否能够不留下施工狭缝地一体浇注进行试验，3.3混凝土温度应力，P200【例2】:配置基础底板长度为30m、宽度为20m、厚度为lm、横向受力钢筋，配筋率为0.5%、纵向配筋率为 底板地基为坚硬砂质粘土，底板混凝土强度等级为C25，混凝土浇注温度为20。 据计算，混凝土浇筑一昼夜后，上下面的温度上升10，内部的平均温度上升30，约15d左右下降到周围平均气温的20。 这块底板能不留施工缝地整体浇注吗？混凝土温度应力，解：这个例子需要利用公式(3-37 )计算最大的总浇注长度，计算结果超过这块底板的长度的话，不留下施工缝地整体浇注的话，就必须留下伸缩缝式(3-37 )表示如下：混凝土温度应力，按照如下顺序求出上式中各种计算数据：1)基础底板厚度H=100cm； 2 )由于地基是坚硬的砂质粘土，因此阻力系数Cx=60N/cm33 )混凝土线膨胀系数=110-5。 4 )混凝土弹性模量、(4)混凝土弹性模量、混凝土温度应力、其他条件均满足标准状态，因此修正系数为1.0，养护时间为15d、M6=0.93，养护、混凝土温度应力、(6)混凝土的极限拉伸、混凝土温度应力、(7)最大整热水长度， 该基础底板不留伸缩缝，可一次连续整体浇注，防止3.4混凝土温度裂缝的技术措施，1 .抑制混凝土温度上升2 .减缓混凝土降温速度3 .减少混凝土收缩4 .提高混凝土极限拉伸值5 .改善制约和设计等、防裂对策、混凝土温度防裂对策、一、 控制混凝土温度上升P2021 .选定中低热水泥品种2 .利用混凝土的后期强度3 .配合减水剂木质磺酸钙4 .配合粉煤灰外配合材料5 .选定粗骨料6 .控制混凝土的出机温度和浇筑温度， 防止大体积混凝土温度裂缝的措施：控制混凝土温度上升，减慢混凝土降温速度，减少混凝土收缩，提高混凝土极限拉伸值，改善制约，完善设计等。 防裂对策，1 .抑制混凝土温度上升，(1)中低热水泥品种混凝土温度上升的热源为水泥水热，因此选择中低热水泥品种，可以减少水热，减少混凝土温度上升。 例如42.5级普通硅酸盐水泥、3d后水热250KJ/kg； 42.5级矿渣硅酸盐水泥，3d后水热180KJ/kg； 42.5级火山灰硅酸盐水泥，3d后水热150KJ/kg。 (二)利用混凝土后期强度实验数据，每增加(减少) 10kg混凝土水泥使用量，水泥的水热使混凝土温度相对上升(降低)。 根据结构实际承受负荷的情况，计算结构的刚性和强度，得到设计和质量检测部门的认可后，采用f45、f60或f90代替f28作为混凝土的设计强度，使每立方米的混凝土使用量减少4070kg/m3，混凝土的水热温度上升4 (三)配合了高效减水剂的木质磺酸钙(简称木钙)是阴离子表面活性剂，对水泥粒子有显着的分散效果，降低水的表面张力引起加气作用，因此在混凝土中配合水泥使用量约为0.25%的木钙减水剂， 不仅能明显改善混凝土的和易性，而且减少了10%左右的混凝水，节约了10%左右的水泥，降低了水合热。 新型减水剂：聚羧酸盐高效减水剂在上海世界金融中心的大体积混凝土中应用，效果良好。 优点：坍落度保持性好，早期强度高，配合量低，不适合水泥，收缩率小等。 (5)粗骨料应优先选用连续倾斜粗骨料配置的混凝土，具有较好的相容性、较少的用水量和水泥用量、较高的抗压强度。 1 .粗骨料的选择：(最佳最大粒径)与配筋间隔、模板形状、混凝土浇筑技术等因素有关。增大粗骨料的粒径，使用水量减少，混凝土的收缩和泌水量减少，与此同时水泥的使用量也减少，水泥的水热减少，最终混凝土的温度上升减少。 应该优先选择自然连续倾斜的粗骨料，例如，5-40mm的石头与5-25mm的石头相比，每立方米的混凝土减少水为15kg左右，在相同的水灰比的情况下，水泥减少20kg左右，温度下降2度。 粒径太大，容易引起分离，不要过大。 (四)掺粉煤灰粉煤灰是泵送混凝土的重要组成部分，具有提高混凝土抗渗性、显着改善混凝土拌合物工作性、减水作用。 2 .细骨料选择混凝土的倾斜，必须在满足泵送性的条件下尽量降低砂率。 选择细骨料时，优选中、粗砂(纤度系数在2.6-2.9之间)。 有关试验资料显示，纤度系数为2.79，平均粒径为0.38，采用粗砂比采用纤度系数为2.12，平均粒径为0.336的细砂，每立方米混凝土使用量减少2025kg，水泥使用量减少2835kg，混凝土温度上升和混凝土3 .骨料质量要求：注意泥含量。 沙2%； 控制石1%、(6)混凝土的出机温度和浇筑温度，为了减小大体积混凝土的总温度上升和构造的内外温度差，控制出机温度是很重要的。 混凝土对出机温度影响最大的是石头和水的温度、砂子的温度、水泥的温度影响最小。 以上情况下，施工过程中应以有效的方法降低石头温度。 气温高时，为了防止太阳的直接照射，在砂子和砂砾堆上设置简易遮光罩，根据需要向骨料喷雾，或者在使用前用冷水冲洗骨料。 混凝土从搅拌机中取出材料后，经过运输、泵送、浇注、浇注等工序后的温度称为混凝土浇注温度。 浇筑温度过高会引起大的干燥收缩，因此必须适当限制混凝土的浇筑温度。 一般建议混凝土的最高浇筑温度在40以下。 二、减缓混凝土降温速度1 .原因大体积混凝土浇筑后，为了减少升温阶段的内外温差，防止发生表面裂纹。 2、措施和作用a .防止湿润养护、脱水引起的干燥收缩龟裂。 b .使混凝土顺利水化，提高混凝土极限拉伸值。 c .减慢混凝土的水热降温速度，减小结构计算温差，避免发生过大的温度应力和温度裂缝。 d .对混凝土进行保湿和保温养护。 eg1:蓄水养护； 拆除大体积混凝土结构后，尽快恢复填土。 3.4防止混凝土温度裂缝的技术措施、防止裂缝的措施、三、减少混凝土收缩、提高混凝土极限拉伸的措施： a .改善混凝土的配合比(考虑水泥使用量、骨料品种和倾斜、水泥含量、骨料含量等) b .改进施工技术(采用二次激振方式) c .提高施工质量防止3.4混凝土温度裂缝的技术措施、防止裂缝的措施、4 .改进边界约束和结构设计1 .设置折叠层会因约束而产生温度应力，在外侧约束的接触面上全部设置折叠层可以大大减弱外侧约束。 在有约束力强的岩石类地基、厚混凝土基础等的情况下，设置滑层对温度应力的减少有着显着的作用。 折动层的做法是涂上2根热沥青，铺上毛毡，铺上1020mm厚的沥青砂，铺上50mm厚的砂和石屑层等。 3.4防止混凝土温度裂缝的技术措施，防止裂缝的措施，2 .应力不集中在孔周围，截面角部、角部等温度变化和混凝土收缩，应力集中产生裂缝。 措施a .在洞周围添加斜钢筋、钢筋网。 b .在变截面中避免截面突变，可部分处理使截面逐渐转移。 c .增配抗裂肌有助于防止裂缝。