大体积混凝土07课件

大体积混凝土 ★大体积混凝土的定义 ★存在的问题(裂缝产生的原因) ★解决办法(技术措施、施工措施、构造设计措施) ★工程实例

在建筑工程中，混凝土、钢筋混凝土是建筑结构的主要材料。由于经济建设规模的迅速扩大，建筑业正向着高、大、深和复杂结构的方向发展。工业建筑中的大型设备基础；高层、超高层和特殊功能建筑的箱型基础及转换层；有较高承载力的桩基厚大承台等都是体积较大的钢筋混凝土结构，大体积混凝土已大量地应用于工业与民用建筑之中。

关于什么是大体积混凝土，国内外有许多种不同的定义。

日本建筑学会标准(JASS5)的定义是：结构断面最小尺寸在80cm以上；水化热引起的混凝土内最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。大体积混凝土的定义

美国混凝土协会(ACI)规定的定义是：任何就地浇筑的混凝土，其尺寸之大必须采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度地控制减少开裂，就为大体积混凝土。大体积混凝土的定义

王铁梦在《工程结构裂缝控制》中的定义是：在工业与民用建筑结构中，一般现浇的连续墙式结构、地下构筑物及设备基础等是容易由温度收缩应力引起裂缝的结构，统称为大体积混凝土结构。本定义与美国ACI116R的大体积混凝土定义一致。实际上这类结构的体积和厚度都远小于水工结构的体积和厚度。大体积混凝土的定义

我国JGJ/T55-96：大体积混凝土是指混凝土结构物中实体最小尺寸大于或等于1m的部位所用的混凝土，有时虽结构断面不大，但由于所使用水泥的水化热较大，也应按大体积混凝土考虑。大体积混凝土的定义

大体积混凝土除对结构最小断面和内外温差有一定规定外，对于平面尺寸也有一些限制，如果结构物的平面尺寸过大，基础约束作用而产生的温度应力也越大。大体积混凝土的定义大体积混凝土的特点

结构厚，体积大，钢筋密，一次浇筑量大。大体积混凝土工程一次性连续浇注混凝土几百方至几千方，施工时间长，工程条件复杂，施工工艺要求高,受环境影响大，要求混凝土具有良好的工作性（流动性好，塌落度经时损失小，凝结时间长，不离析、泌水）。水化热高，温度场梯度大，极易产生裂缝。大体积混凝土硬化期间，由于水泥水化过程释放的水化热所产生的温度变化和混凝土的收缩共同作用，由此而产生的温度应力和收缩应力，往往导致混凝土结构出现有害裂缝。采取合理措施降低水化热，控制混凝土内外温差防止过大干缩是施工和管理质量控制工作的重点。水泥水化热主要原因裂缝浇筑温度混凝土表面温度内部温度温差

面产生拉应力，此时因混凝土龄期短，抗拉强度很低，当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土产生各种裂缝，影响混凝土性能的正常发挥。裂缝产生的原因

水泥水化热引起的温度应力变形,是大体积混凝土产生裂缝的主要原因。据有关资料介绍,水泥水化过程中释放的热量约为502.42J/g,加上混凝土浇筑温度。这两种温度形成水泥水化热引起的裂缝裂缝产生的原因

混凝土的内部温度，当混凝土内部与表面的温差过大时(混凝土内部的最高温度多出现在浇筑后的3～5d),就会产生温度应力和温度变形，导致混凝土裂缝。裂缝产生的原因

早期水化作用产生的大量水化热,使混凝土的内部温度不断上升(升温阶段),在其中间部位的温度高区,形成压应力,表面温度低,形成拉应力，在内外温度变化不一致的情况下,混凝土就会产生不均匀收缩。裂缝产生的原因

混凝土降温阶段，由于逐渐降温而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束，也会产生很大的拉应力，直至出现收缩裂缝。裂缝产生的原因

混凝土温度的变化，必然会引起混凝土体积的变化即温度变形，当温度变形受到约束而不能自由伸缩时，就会引起温度应力，从而产生温度裂缝。裂缝产生的原因技术措施施工措施构造设计措施裂缝问题控制大体积混凝土裂缝的技术措施

混凝土配合比设计 选择适当的水泥、掺合料 选择适当的骨料 选择适当的外加剂

因此，在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。选择合适的骨料品最大粒径，控制粗骨料和细骨料的含泥量，（粗骨料含泥量应≯1%为宜，最大粒径以不大于钢筋间最小净距的3/4；细骨料应选用中砂或粗砂，含泥量应≯2%），这样不仅有利于提高混凝土的工作性，而且可提高混凝土的密实性、耐久性和抗裂性。

④掺入适量的缓凝型外加剂，可显著改善混凝土的和易性，从而降低用水量和混凝土的水化热。

⑤在混凝土中大量掺加粉煤灰。可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。控制大体积混凝土裂缝的施工措施

混凝土成型后，要根据气候条件采取相应的控温措施，将内外温差严格控制在设计要求范围以内；当设计无要求时，混凝土的温度差宜≯25℃。

（1）采取在混凝土内部埋设冷却水管和风管、表面洒水冷却、表面保温材料保护等方法，控制混凝土温度，减少裂缝。

（2）每层浇筑厚度控制在300～400mm之间，且控制好混凝土均匀上升，避免过大高差，循序渐进，一次到顶。 （3）在混凝土浇筑时，应将基底清理干净，浇水湿润，且不得积水，并尽可能降低混凝土入模温度，入模温度控制在比环境温度高5℃范围之内。

（4）控制混凝土坍落度及水灰比，细致分析混凝土集料的配比，合理掺加塑化剂和减少剂，混凝土坍落度控制在160～180mm为宜。

（5）为了提高混凝土的密实度和抗拉强度，减少收缩，施工时设置专人加强混凝土的振捣工作，严格控制振捣时间和插入深度，上下层振捣搭接在50～100

mm之间，每点振捣30s左右或视混凝土表面返浆，严禁碰撞模板。

（6）混凝土表面除因其泌水收缩，产生的塑性收缩裂缝外，还会受到钢筋、粗大骨料等的限制，使混凝土内部颗粒沉降不均匀，产生裂缝。为防止这类裂缝产生，在混凝土浇筑至设计标高时，经振动器振捣密实，表面出现浮浆时，即用刮尺刮平，

在混凝土终凝硬化前，用木抹连续搓平，密闭混凝土表面，防止泌水收缩裂缝产生，12h以后，在混凝土的表面加以覆盖并浇水养护，避免混凝土受风吹日晒，排除了混凝土内部颗粒沉降引起的表面裂缝。

（7）二次振捣是在第一次振捣后，于凝结前的适当时间再重复进行二次振捣的一项新工艺，二次振捣能减少混凝土的内部裂缝，增强混凝土的密实性，从而提高混凝土的抗裂性。

（8）冬、夏季施工时，要根据大体积混凝土的结构尺寸、钢筋疏密、混凝土供应条件等合理分段、分层、合理安排浇筑时间，以减少因炎热高温或寒冷低温袭击引起的表面裂缝，最大限度降低混凝土的初凝温度。控制大体积混凝土裂缝的构造设计措施

在构造设计方面采取一些增配构造筋的措施来改善混凝土的内外约束，对预防大体积混凝土裂缝的产生很有好处。

①当大体积混凝土结构尺寸过大时，为减小外约束力、温度应力和混凝土内部热量的散发，降低混凝土的内部温度，可设置后浇带，在正常施工条件下，后浇带间距20～30mm，保留时间一般不小于60天。后浇带封闭时，用补偿收缩混凝土浇灌密实。 ②设置滑移层：为了方便混凝土底板热能释放时所产生的平行移动，在浇筑混凝土前，宜在基础垫层与混凝土基础之间设置沥青油毡或其他类似的材料作为滑移层，用以减少大体积混凝土的内外约束。 ③设置缓冲层：为了缓解地基对基础收缩时的侧压力，可在大体积混凝土的某些部位设置缓冲层。 ④设置增强配筋：在容易开裂部位配置斜向钢筋或钢筋网片或在边缘部位设置暗梁并配置一定数量的抗裂钢筋，提高该部位的配筋率，可显著提高混凝土的抗裂性能。阳逻长江大桥北标段承台大体积混凝土工程描述

阳逻长江大桥主塔墩承台平面尺寸为21.6m×21.6m,高6m,混凝土设计标号为C30。承台属重要的大体积混凝土结构，混凝土方量相当大，必须采取专门措施防止因为混凝土水化热温升而出现温度裂缝，以满足设计要求，保证大桥的长期安全使用。受大桥局阳逻大桥项目经理部的委托，武汉理工大学对阳逻大桥承台大体积混凝土进行了温控计算，得出了大体积混凝土内部仿真温度场和应力场，根据计算结果制定了承台不出现有害温度裂缝的温控标准，并以此制定了相应的温控措施。温控计算采用有限元程序《大体积砼施工期温度场及温度应力场计算程序包》进行。混凝土配合比设计水(kg/m3)水泥(kg/m3)粉煤灰(kg/m3)砂(kg/m3)石(kg/m3)减水剂(kg/m3)坍落度(cm)28d(Mpa)0h2h17028014570810635.4201540.4水泥：葛洲坝水泥厂矿渣P.S32.5水泥，其中矿渣粉 含量占60％；粉煤灰：阳逻电厂I级灰,需水量比92%，烧失量2.9%;

砂：巴河中砂2.3～3.1;

石：5～31.5mm碎石;减水剂：武钢浩源FDN-9001高效减水剂（水剂）。混凝土浇筑温度的控制

混凝土出搅拌机后，经泵送、平仓、振捣等过程后距离表面5－10cm处的温度为浇筑温度，应控制混凝土浇筑温度不超过28。 若浇筑温度超出控制要求，则应采取如下措施： （1）混凝土泵管外用草袋覆盖，并经常洒江水降温； （2）砂、石料避免太阳曝晒； 提高混凝土浇筑强度，尽量缩短已浇混凝土的暴露时间。

根据计算成果，为保证承台在施工期内不出现有害温度裂缝，应采取如下温控标准：（1）混凝土浇筑温度不超过28℃；（2）混凝土在浇筑温度基础上的最大水化热温升不超过31℃；（3）混凝土内外温差不超过28℃； 混凝土降温速率不超过2.0℃/d。冷却水管的布设 (1)冷却水管及其布设 根据承台内部温度分布特征，总共埋设六层冷却水管，冷却水管采用外径为32mm，内径28mm的薄壁钢管，其水平间距为1.2m，每根冷却水管长度不宜超过200m，冷却水管进、出水口应集中布置，以利于统一管理（冷却水管的布置见图2、图3）。

(2)冷却水管使用及其控制

a.冷却水管使用前应压水试验，防止管道漏水、阻水；

b.砼浇筑到各层冷却水管标高后即开始通水，可直接采用江水冷却，通水流量应大于25L/min；

c.待冷却水管通水全部结束并养生完成后，应采用30＃水泥砂浆封堵冷却水管。冷却水管平面布置示意图(单位：cm)冷却水管立面布置示意图承台大体积混凝土应力值计算结果承台内部不同龄期的最大温度主拉应力见下表所示:

根据应力计算结果和混凝土劈裂抗拉强度测试结果可知承台大体积砼在施工期内有较大的抗裂安全系数，在采取有效的温控措施并合理施工后，可以防止承台砼产生有害温度裂缝。东沙承台大体积混凝土配合比及性能各组分用量（kg/m3）初凝时间（h）坍落度（cm）抗压强度（MPa）抗渗等级