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1、大体积混凝土施工技术及其应用 研究生课程考核试卷科 目 现代施工技术 教 师姚刚教授 姓 名 徐士杰 学 号20121613163专 业 土木工程 类 别建筑与土木工程 上课时间2012年10月- 11月 考 生 成 绩卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语_ 阅卷教师 签名 _ 重庆大学研究生院制大体积混凝土施工技术及应用徐士杰重庆大学土木工程学院摘要近年来随着建筑行业的迅猛发展大体积混凝土得到了越来越广泛的应用如混凝土大坝高层建筑的地下室混凝土底板都是用大体积混凝土浇筑而成的目前由于大面积混凝土自身结构的特点外载荷引起裂缝的可能性较小水泥水化过程中释放的水化热造成了温度的变化和水泥土的收缩其
2、产生的应力是引起裂缝的主要原因根据本工程的实践经验我们可以得出结论大体积混凝土结构设计必须合理计算方法必须采用一般内力计算方法和有限元分析相结合施工前必须选择合适的施工工艺制定合理的施工方案裂缝控制是大体积混凝土施工质量的控制关键通过大量的工程实践调查发现大体积混凝土在施工期间出现的裂缝数量及危害程度都要远远大于结构使用期间出现的裂缝因此如何控制和防止大体积混凝土产生的裂缝是本文研究的重点特别在施工中混凝土浇筑后水泥的水化热量大且聚集在构件内部形成较大的内外温差容易造成混凝土表面产生收缩裂缝等因此在施工各个环节均要做好工作本文首先对大体积混凝土裂缝产生的原因进行分析并在此基础上提出大体积混凝土
3、施工技术措施关键词大体积混凝土裂缝有限元分析施工工艺技术措施Large volume concrete construction technology and applicationXu Shijie Faculty of Civil Engineering Chongqing University Abstract in recent years with the rapid development of the construction industry mass concrete have been applied more and more such as concrete dam h
4、igh-rise building is the basement of the concrete slabs with mass concrete casting and become At present due to the characteristics of the structure of large area concrete itself the load less likely to cause crack cement hydration processes of the release of the hydration heat caused the change of
5、the temperature and water contraction of the soil which produces stress is caused by the main cause of cracks We can include that mass concrete structure designing must be reasonable we must use the general method of calculating internal forces and finite element analysis as same when we calculating
6、 A suitable construction technology must be choose and a reasonable construction plan must be draw up before constructioncrack control for quality of mass concrete is the key of construction Through the survey for the practice of engineering we found that the number of mass concrete cracks and its d
7、amaged during on construction is far greater than the structure usage Period therefore how to control and prevent the mass concrete cracks is the focus of the study in this paper In particular the cement hydration heat in construction of concrete after pouring is large and gathered in components in-
8、housethe difference of temperature of inside and outside is greatly it is easily lead to shrinkage cracks in the concrete surface Thereforein all aspects of construction are need to do a good job Analysis of mass concrete crack firstly in this paper and proposed the construction technology of mass c
9、oncrete measures on this basisKey wordsmass concrete crack finite element analysisconstruction planconstruction technology1大体积混凝土在应用中存在的问题11大体积混凝土在施工实践中易发生的问题大体积混凝土基础的特点是混凝土浇筑面和浇筑量大当混凝土浇筑完毕由于水泥水化热影响使混凝土内部最高温度3-5天达到峰值此时若混凝土内部最高温度与外界气温之差超过25在升温阶段和降温阶段容易发生表面裂缝和收缩裂缝大体积混凝土的裂缝大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同分为贯穿裂缝深层裂缝及
10、表面裂缝三种贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝最终形成贯穿裂缝它切断了结构的断面可能破坏结构的整体性和稳定性其危害性是较严重的在工程实践中要绝对避免其发生而深层裂缝部分地切断了结构断面也有一定危害性但在工程实践中的危害要比贯穿裂缝小的多表面裂缝一般危害性较小大体积混凝土在施工阶段所产生的裂缝一般为温度裂缝一方面是混凝土的内部因素大体积混凝土由于水泥水化热导致混凝土内部温度较高当混凝土表面温度与气温相差过大时会产生温度收缩裂缝混凝土线膨胀系数约为每摄氏度000001温度每升高或降低10混凝土会产生001 的线膨胀或收缩以C30混凝土为例其净弹性模量约为30000MPA当混凝土的线收缩为00
11、1时混凝土的受拉应力将达3MPA大约相当于C30 混凝土28 天的抗拉强度另一方面是混凝土的外部因素如大气或环境温度的变化情况等结构的外部约束和混凝土各质点间的约束阻止混凝土收缩变形混凝土抗压强度较大但抗拉能力却很小所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时即会出现裂缝12大体积混凝土在工程实际中应注意的其它一些问题首先在大体积混凝土的浇筑和振捣过程中除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外还应考虑结构大小钢筋疏密预埋管道和地脚螺栓的留设混凝土供应情况以及水化热等因素的影响常采用全面分层分段分层斜面分层等方法进行浇筑其次在大体积混凝土的养护阶段应注意保持适宜的温度和湿
12、度以便控制混凝土内表温差促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展大体积混凝土的养护不仅要满足强度增长的需要还应通过伤工的温度控制防止因温度变形引起混凝土的开裂最后大体积混凝土拆模时混凝土的温差不超过20其温差应包括表面温度中心温度和外界气温之间的温差13 大体积混凝土在国内外的应用随着大体积混凝土施工技术难点的越来越多被解决越来越多的大型建筑物构筑物都应用了大体积混凝土无论是在水利水电方面还是在路基路桥方面无论是在民用建筑方面还是在地下工程建设方面都有广泛的应用举世瞩目的三峡水利工程汇聚世人目光的北京2008年奥运会主体育场鸟巢的主体工程上海的八万人体育场上海的金茂大厦大体积混凝土
13、地板青岛国际会展中心等等伟大的工程都很好的应用了大体积混凝土技术另外台北的101大厦破土动工的新世贸大厦等都是大体积混凝土应用技术的杰出代表作这些挺拔优美的建筑物是人类共同的财富也是人类共同的骄傲2大体积混凝土产生裂缝的主要原因21混凝土自身收缩的影响混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形受到外部约束时将在混凝土中产生拉应力使得混凝土开裂引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩干燥收缩和温度收缩等三种在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形22水泥水化热的影响水泥水化过程中放出大量的热量且主要
14、集中在浇筑后的57d左右一般每克水泥可以放出450J左右的热量如果以水泥用量300Kgm3500Kgm3来计算每m3混凝土将放出15000KJ23000KJ的热量从而使混凝土内部温度高达65左右甚至更高由于混凝土内部和表面的散热条件不同因此混凝土中心温度很高这样就会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会产生裂缝23混凝土所用材料的影响水泥和水混凝土结构开裂主要是由于本身收缩受到约束而产生的拉应力超过其抗拉强度混凝土产生的收缩值及强度值因水泥种类水泥用量拌制不同而不同水泥的细度问题是需要我们特别关注的水泥的细度越细混凝土越容易开裂砂石骨料
15、混凝土骨料的含泥量越高越容易开裂这是由于骨料表面所带的泥份妨碍了骨料与水泥浆之间的咬合粘结弱化了界面结构因而降低了混凝土的抗拉强度外加剂和掺合料试验表明掺化学外加剂的混凝土干缩值较大使用一般化学外加剂比使用促凝性AE减水剂的干缩值低混凝土的初期干缩值在使用外加剂的情况下较大不掺外加剂比使用促凝性AE减水剂混凝土的干缩值低混凝土掺加膨胀剂时养护的要求更高在早期养护不好时膨胀混凝土更容易发生裂缝24其他因素的影响 1 结构设计因素在实际工程中可以通过理论计算来控制裂缝通常采用构造设计来对变形作用引起的裂缝加以控制结构计算时要先假定结构物的受力体系有关参数而常规的计算模型与很多结构物的实际工作状态与有一定的差别使得内力计算的结果与实际结果相差很大这些未考虑到的可能内力一般会引起结构裂缝对于约束条件的影响结构在变形变化时会受到一定的抑制而阻碍其自由变形该抑制即称为约束结构内部各质点之间的约束称为内约束不同结构之间一的约束称为外约束大体积混凝土由于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应是混凝土线膨胀系数和温差的乘积即T 式中 温度收缩
