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1、大体积混凝土施工技术,大体积混凝土的定义,美国混凝土协会（ACI）规定：“任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大的限度减少开裂。”,日本建筑协会标准（JASS5）中规定：“结构断面最小尺寸在80cm以上，同时水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超过25的混凝土，称之为大体积混凝土。”,目前，较新的观点指出：所谓大体积混凝土，是指其结构尺寸已经大到必须采用相应技术措施、妥善处理内外温度差值、合理解决温度应力、并按裂缝开展控制的混凝土。,大体积混凝土的定义,建筑工程大体积砼常出现的部位：厚大的地下室底板（特别是电梯井筒部位）、
2、桩顶承台梁、转换梁或板、内筒外框架超高层的大截柱等。桥梁工程大体积砼常出现的部位：桥大直径桩基础、悬索桥的锚碇和桥塔的一些部位、斜拉桥桥塔的一些部位、连续梁桥的墩台梁等。,大体积混凝土的定义,建筑工程中的大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。裂缝分为表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成了温度梯度，是混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，
3、混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。,大体积混凝土的温度裂缝,大体积混凝土的温度裂缝,故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，一方面是混凝土内外温差产生应力和应变，另一方面是结构的外约束和混凝土各质点间的内约束阻止这种应变，一旦温度应力超过混凝土所能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。引起温度裂缝的原因可分为以下几类：,水泥水化热水泥的水化热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，水化热聚集在混凝土内部不易散失。,外界气温变
4、化,大体积混凝土的温度裂缝,约束条件结构在变形时会受到一定的抑制而阻碍其自由变形，该抑制即称“约束”，大体积混凝土由于温度变化产生变形，这种变形受到约束才产生应力。在全约束条件下，混凝土结构的变形：,混凝土收缩时的相对变形；混凝土的温度变化量；混凝土的温度膨胀系数。,混凝土收缩变形,大体积混凝土的温度应力,混凝土的温度取决于它本身环境有温差存在，而结构物四周又不可能做到完全绝热，因此，在新浇筑的混凝土与其四周环境之间，就会发生热能的交换。模板、外界气候(包括温度、湿度和风速)和养护条件等因素，都会不断改变混凝土所贮备的热能，并促使混凝土的温度逐渐发生变动。因此，混凝土内部的最高温度，实际上是由
5、浇筑温度、水泥水化热引起的绝对温升和混凝土浇筑后的散热温度三部分组成。,大体积混凝土温度应力特点,大体积混凝土温度计算,最大绝热温升（二式取其一）,Th混凝土最大绝热温升(),mc混凝土中水泥(包括膨胀剂)用量（kg/m3）,F混凝土活性掺合料用量（kg/m3）,K掺合料折减系数。粉煤灰取0.250.30,Q水泥28d水化热(kJ/kg),c混凝土比热，取0.97kJ/(kgK),混凝土密度(2400kg/m3),t混凝土的龄期（d）,m系数、随浇筑温度改变,大体积混凝土温度计算,表1不同品种、强度等级水泥的水化热,表2系数m,大体积混凝土温度计算,混凝土中心计算温度,T1(t)t龄期混凝土中
6、心计算温度（）,Tj混凝土浇筑温度（）,(t)t龄期降温系数,大体积混凝土温度计算,龄期降温系数(t),大体积混凝土温度计算,混凝土表层（表面下50100mm处）温度,保温材料厚度（m）,T2混凝土表面温度（）,保温材料厚度,Tq施工期大气平均温度（）,混凝土导热系数，取2.33W/(mK),Tmax计算得混凝土最高温度（）,大体积混凝土温度计算,x所选保温材料导热系数W/(mK),大体积混凝土温度计算,Kb传热系数修正值，取1.32.0。,K1值为一般刮风情况（风速25m）；,K2值为刮大风情况；,大体积混凝土温度计算,Kb传热系数修正值，取1.32.0。,K1值为一般刮风情况（风速25m）
7、；,K2值为刮大风情况；,大体积混凝土温度计算,如采用蓄水养护，蓄水养护深度,hw养护水深度（m）,x混凝土维持到指定温度的延续时间，即蓄水养护时间（h）,M混凝土结构表面系数（1/m）,M=F/V,F与大气接触的表面（m2）,V混凝土体积（m3）,700折算系数kJ/(m3K),w水的导热系数，取0.58,大体积混凝土温度计算,混凝土表面模板及保温层的传热系数,混凝土表面模板及保温层等的传热系数W/(m3K),i各保温材料厚度（m）,i各保温材料导热系数W/(m3K),q空气层的传热系数，取23W/(m3K),大体积混凝土温度计算,混凝土虚厚度,h混凝土虚厚度（m）,k折减系数，取2/3,混
8、凝土导热系数，取2.33W/(m3K),大体积混凝土温度计算,混凝土计算厚度,H混凝土计算厚度（m）,h混凝土实际厚度（m）,大体积混凝土温度计算,混凝土表层温度,T2(t)混凝土表面温度（）Tq施工期大气平均温度（）h混凝土虚厚度（m）H混凝土计算厚度（m）T1(t)混凝土中心温度（）,大体积混凝土温度计算,混凝土平均温度,大体积混凝土应力计算,地基约束系数,单纯地基阻力系数Cx1（N/mm3）,大体积混凝土应力计算,桩的阻力系数Cx2（N/mm3）,Q桩产生单位位移所需水平力(N/mm),当桩与结构铰接时,当桩与结构固接时,E桩混凝土的弹性模量（N/mm2）,I桩的惯性矩（mm4）,Kn地
9、基水平侧移刚度，取110-2,D桩的直径或边长（mm）,F每根桩分担的地基面积（mm2）,大体积混凝土应力计算,大体积混凝土瞬时弹性模量,E(t)t龄期混凝土弹性模量（N/mm2）,E028d混凝土弹性模量（N/mm2）,e常数，取2.718,t龄期（d）,大体积混凝土应力计算,地基约束系数,E(t)t龄期混凝土弹性模量（N/mm2）,h混凝土实际厚度（mm）,Cx1单纯地基阻力系数（N/mm3）,Cx2桩的阻力系数（N/mm3）,(t)t龄期地基约束系数（l/mm）,大体积混凝土应力计算,混凝土干缩率和收缩当量温差,混凝土干缩率,Y(t)t龄期混凝土干缩率,0Y(t)标准状态下混凝土极限收缩
10、值，取3.2410-4,M1M2M10各修正系数，参考建筑施工手册第四版表10-88,大体积混凝土应力计算,收缩当量温差,TY(t)t龄期混凝土收缩当量温差（）,混凝土线膨胀系数，取110-5（1/）,大体积混凝土应力计算,结构计算温差（一般3d划分一区段）,Tii区段结构计算温差（）,Tm(i)i区段平均温度起始值（）,Tm(i+3)i区段平均温度终止值（）,TY(i+3)i区段收缩当量温差终止值（）,TY(i)i区段收缩当量温差起始值（）,大体积混凝土应力计算,各区段拉应力,ii区段混凝土内拉应力（N/mm2）,i区段平均弹性模量（N/mm2）,i区段平均应力松弛系数,i区段平均地基约束系
11、数,混凝土最大尺寸,大体积混凝土应力计算,到指定期混凝土内最大应力,max到指定期混凝土内最大应力（N/mm2）,泊松比，取0.15,大体积混凝土应力计算,安全系数,ft到指定期混凝土抗拉强度设计值（N/mm2）,K大体积混凝土抗裂安全系数，应1.15,大体积混凝土平均整浇长度,混凝土极限拉伸值,ft混凝土抗拉强度设计值（N/mm2）,配筋率（%），=Fa/Fc,d钢筋直径（mm）,t指定龄期（d）,Fa钢筋截面面积（m2）,Fc混凝土截面面积（m2）,大体积混凝土平均整浇长度,平均整浇长度（伸缩缝间距）,Lcp平均整浇长度（伸缩缝间距）（mm）,h混凝土厚度（mm）,E(t)指定时刻混凝土弹
12、性模量（N/mm2）,Cx地基阻力系数（N/mm3）,Cx=Cx1+Cx2,T指定时刻的累计结构计算温差（）,【例1】某工程现浇钢筋混凝土基础底板，厚度为0.8m，配置直径16带肋钢筋，配筋率0.35%，混凝土强度等级采用C30，地基为坚硬黏土，施工条件正常(材料符合质量标准、水灰比准确、机械振捣、混凝土养护良好)。试计算早期(15d)不出现贯穿性裂缝的允许间距。,大体积混凝土计算案例,大体积混凝土计算案例,均取1.0,M4=1.42，M6=0.93,，M7=0.70，M10=0.42,混凝土经过15d的收缩变形,混凝土收缩当量温差为,大体积混凝土计算案例,混凝土上、下面温升为15，由于时间短
13、，养护较好，气温差忽略不计，混凝土的水化热温差经计算为25，则计算温差为,混凝土的极限拉伸值,大体积混凝土计算案例,15d时混凝土的弹性模量,伸缩缝的最大允许间距,由计算知，板的最大允许伸缩缝间距为26m。当板的纵向长度小于26m时，可以避免裂缝出现。否则则需在中部设置伸缩缝或“后浇缝”。当板下有桩基础时，计算阻力系数Cx时，应考虑桩基对基础底板的约束阻力。,大体积混凝土计算案例,【例2】大型设备基础底板长90.8m、宽31.3m、厚2.5m，混凝土为C20，采用60d后期强度配合比，,用32.5矿渣水泥，水泥用量,mc=280kg/m3,混凝土浇筑入模温度,Tj=28，,为25，结构物周围用
14、钢模板，在模板和混凝土上表面外包两层草袋保温，混凝土比热C=1.0kJ/kgK混凝土密度=2400kg/m3,施工时平均气温,试计算总降温产生的最大温度拉应力及安全系数。,大体积混凝土计算案例,解(1)计算绝热温升值，按式,为简单计只计算3d、7d、28d的值。,(2)混凝土中心温度计算，按式,计算如下,大体积混凝土计算案例,(3)混凝土表层温度。两层草袋保温按60mm计，则保温层传热系数,混凝土虚厚度,混凝土计算厚度,混凝土表层温度,大体积混凝土计算案例,(5)混凝土干缩率和当量温差，按式,则,(6)结构计算温差，按式,大体积混凝土计算案例,(7)计算各龄期的混凝土弹性模量，按式,(8)地基
15、约束系数，按式,大体积混凝土计算案例,(9)各区段拉应力，按式,各区段平均弹性模量,大体积混凝土计算案例,各区段平均应力松弛系数,各区段平均地基约束系数,大体积混凝土计算案例,只计算拉应力,(10)混凝土内最大应力，按式,混凝土抗拉强度设计值取1.1N/mm2，则安全系数,满足抗裂条件，故知不会出现裂缝。,大体积混凝土计算案例,1合理的平面立面设计，避免截面的突变，从而减少约束应力。2合理的布置分布钢筋，尽量采用小直径、密间距，变截面处加强分布钢筋3避免用高强混凝土，尽量选用中低强度混凝土，采用60天或90天强度4采用滑动层减少基础的约束。5混凝土结构上下表面布置螺纹钢筋或冷轧扭钢筋网片。,设
16、计方面考虑的措施,水泥品种:选用水化热较低的425或525矿渣水泥。水泥用量：尽最大限度减少水泥用量，同时参照水泥厂的水泥强度历史资料。水胶比:0.250.40混合材：粉煤灰、矿渣、火山灰、超细矿粉等外加剂：掺入高效复合减水剂。砂石骨料：骨料：选用粒径531.5mm的碎石，砂子的细度模数在2.5以上的中、粗砂。微膨胀剂：混凝土水灰比、胀剂的掺量、混凝土的养护、混凝土的密实程度、减水剂种类、膨胀剂的应用。,配合比设计,.控制混凝土拌合料的出机温度和浇筑温度。.混凝土的拌制1）保证混合材的质量，加强材质检验，进行混凝土试配，根据试配结果确定。2）外加剂及膨胀剂掺量准确，掺量误差控制总掺量的1以下。3）搅拌均匀。4）加料顺序.混凝土的输送.浇筑方法:1）分层连续浇筑2）推移式浇筑法3）混凝土密振捣4）泌水处理,施工工艺方面的措施,大体积砼浇筑完毕，分两次收水，用木蟹将表面搓毛，防止表面的收缩裂纹。,大体积砼浇筑完毕，表面采用保温养护。,混凝土的养护,降温法蓄水养护保温法:基础底板养护：1)板面覆盖薄膜，
