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1、目 录1 前言11.1大体积混凝土研究现状及存在的问题11.2本文研究的内容及意义22大体积混凝土裂缝成因分析与施工技术研究32.1裂缝与裂缝控制的概念及分类32.2大体积混凝土裂缝的成因32.2.1混凝土本身的影响32.2.2其他因素的影响42.3大体积混凝土施工方案和施工技术研究52.3.1大体积混凝土的设计构造要求52.3.2混凝土配合比及其材料62.4混凝土的浇筑与养护72.4.1混凝土的浇筑72.4.2混凝土的养护72.4.3混凝土浇筑块体表面保温层的计算方法82.4.4大体积混凝土浇筑的其它规定92.5本章小结93混凝土结构温度收缩裂缝控制理论113.1计算温度应力的基本假定113
2、.2混凝土的基本物理力学性能113.2.1混凝土各龄期的收缩及收缩当量温差113.2.2混凝土的弹性模量123.2.3混凝土极限拉伸值123.2.4大体积混凝土的应力松弛系数133.3混凝土温度的计算133.3.1混凝土的绝热温升计算143.3.2非绝热温升153.3.3混凝土表面温度的估算153.3.4混凝土内外温差计算153.4大体积混凝土温度应力计算及裂缝控制条件163.4.1自约束拉应力的计算163.4.2外约束拉应力计算163.4.3控制温度裂缝的条件173.5本章小结174大体积混凝土施工实例一184.1工程概况184.2施工方案184.2.1原材料184.2.2混凝土的搅拌、运输
3、及准备184.2.3混凝土浇筑184.2.4大体积混凝土的振捣184.3大体积混凝土质量控制194.3.1混凝土裂缝控制措施194.3.2混凝土试块留置及养护244.4混凝土质量保证及成品保护措施254.4.1混凝土质量保证措施254.4.2成品保护措施254.4.3安全文明施工措施255大体积混凝土施工实例二275.1工程概况275.2大体积混凝土原材料和外加剂的选用275.3混凝土配合比设计275.4底板大体积混凝土质量控制措施285.4.1大体积混凝土质量标准285.4.2混凝土拌制及运输295.4.3混凝土浇筑305.4.4混凝土养护305.4.5混凝土的振捣315.4.6成品保护及试
4、块制作和管理315.5冬期施工混凝土质量保证措施325.6大体积混凝土测温326结论与展望346.1结论346.2展望35致 谢36参考文献37建筑业d1 前 言1.1大体积混凝土研究现状及存在的问题随着中国经济的快速发展，我国的建筑行业也取得了辉煌的成就。其中，混凝土结构设计理论与设计己经处于世界领先的水平。同时，也开发出了一批新型建筑材料，出现了一大批的高层、超高层工业或民用建筑。因此，大体积混凝土也越来越多的被应用到各种各样的实际工程之中。大体积混凝土指的是最小断面尺寸大于lm以上，施工时必须采取相应的技术措施妥善处理水化热引起的混凝土内外温度差，合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结
5、构1。其施工特点是:整体性要求比较高，要求连续浇筑;结构的体量较大，浇筑混凝土后形成较大的内外温差和温度应力。大体积混凝土工程结构较厚，体形较大、钢筋较密，混凝土数量较多，施工条件较为复杂，施工技术要求高，必须同时满足强度、刚度、整体性和耐久性要求，另外，还存在如何控制和防止温度应力，变形裂缝产生等问题。随着大体积混凝土施工技术不断地提高，高质量的施工技术也成为社会发展的必然要求。随着生产技术和生产力的不断提高，建设领域的逐渐扩大，大体积混凝土逐渐应用于大型钢筋混凝土结构。但是，由于混凝土内部蓄热量大，温度应力增大，使得混凝土裂缝的控制问题成为设计及施工中的一个急需解决的重大问题2。1930年
6、以后，人们开始注意大体积混凝土的裂缝控制问题，并认识到水泥水化热引发的温度应力是大体积混凝土产生裂缝的根本原因。从此美国开始了对大体积混凝土结构进行全面的研究，开发了多种技术措施，这些技术措施包括:(l)开发低热水泥(2)降低混凝土中水泥用量(3)开发新的混凝土施工工艺(4)降低混凝土的浇筑温度(5)对大体积混凝土的表面进行保温，控制其内外的温差早在二十世纪50年代，“工业建筑温度伸缩缝问题”在建筑领域里是属于一个具有规范性的问题1。人们在前人研究的基础上开始研究温度应力、温度控制的方法。在国内，一般采用经验公式计算大体积混凝土其中心最高温度、施工温度应力以及表面温度，这种做法能够简化计算且具
7、有较强的实用价值。但由于未能考虑大体积混凝土内部温度的连续性及连续变化的外界温度的影响，同时采用经验值确定浇筑厚度的温降修正系数，所得结果与实际施工过程中的温度场变化的规律相差很大。由于假设温度场与实际温度场不符，加上没有考虑徐变的影响，施工期温度应力的计算结果与实际混凝土的应力场也不相符合。依据经验公式计算很难了解实际工程温度应力。目前，许多学者应用现代化的计算机技术，综合考虑混凝土的入模温度、混凝土的弹性模量在浇注过程的变化规律以及水泥水化热散热规律和外界气温变化规律，采用有限差分法或有限单元法求解一、二及三维大体积混凝土温度场，有些学者全面的总结了大体积混凝土结构温度与裂缝控制最新研究结
8、果及各种工业结构的裂缝控制方法，提出了较为实用的大体积混凝土工程裂缝的控制方法以及温度场和温度应力场的计算方法，并已在大量工程中得到了广泛应用。与此同时，随着计算机技术的发展，混凝土温度场及应力场的仿真计算也受到人们的重视。考虑诸多随机性，就温度场获得而言，首先是近似处理结构边界条件;其次是考虑气温、水泥和日照等影响因素的随机性;再次是估算原材料温度、混凝土出机温度、浇筑温度;四是考虑混凝土的配合比的随机性引起的绝热温升随机性;五是采用半经验半理论公式换算混凝土热学参数的随机性，如:导热系数、导温系数等。就温度应力场的获得而言，一方面考虑是随机温度场的随机性，另一方面，考虑混凝土材料力学特性如
9、弹性模量、徐变度等，利用随机性分析大体积混凝土的温度场分布规律是当今此类结构的一个发展趋势3。目前，对大体积混凝土施工的研究体现在以下两个方面:(l)为了防止大体积混凝土构件过长，致使构件底部或者是构件的部分断面在收缩过程中约束应力过大，及当应力超过混凝土的在此龄期时的抗拉强度时，混凝土将产生裂缝，故用伸缩缝将一个构件分成若干施工段。于是，伸缩缝间距研究也就成为大体积混凝土结构的主要研究对象4。(2)为了解决前面相关研究理论不能解决的问题，在后期研究过程中，主要表现在混凝土组成材料的性能和大体积混凝土的配合比以及养护降温等方法的研究。1.2本文研究的内容及意义本文在前人研究的基础上，大量查阅国
10、内外与大体积混凝土相关文献，主要研究和介绍了以下内容:(l)介绍了大体积混凝土应力的理论计算和分析方法，并将计算分析结果与现场测试的结果进行比较分析，验证当前理论的正确性；(2)研究了大体积混凝土裂缝的成因，提出控制大体积混凝土施工裂缝的有效措施；(3)提出实用的计算混凝土裂缝的方法；(4)根据本工程的实践经验，提出大体积混凝土结构设计合理方法、施工工艺的选择方法、制定合理施工方案的步骤等；(5)根据实际工程经验总结出大体积混凝土施工应注意的主要问题，并提出相关解决方案；利用前面的方法对背景工程中的大体积混凝土基础进行了温度场分析和温度监控。从材料选用、浇筑方式、养护等方面入手，采取综合措施控
11、制温度裂缝，达到预期目的。2 大体积混凝土裂缝成因分析与施工技术研究2.1裂缝与裂缝控制的概念及分类裂缝是指固体材料中的某种不连续现象，在学术上属于结构材料强度理论范畴5，是一种人们可以接受的材料特征。建筑结构的裂缝是不可避免的，如对建筑物抗裂要求过高，必将付出巨大的代价，科学的研究是将其有害程度控制在允许范围之内。因此，建筑物的裂缝控制是指将裂缝的预测、预防和处理工作。大体积混凝土裂缝主要包括以下几种:(1)微观裂缝一般认为，混凝土的微观裂缝主要包括:粘着裂缝；水泥石裂缝；集料裂缝。在这三种裂缝中，前两种较多，集料裂缝出现较少。混凝土出现的微裂缝主要指前两种。微观裂缝的存在，对混凝土的基本性
12、质产生重要影响。由于混凝土微裂缝的分布规律是不规则的而且是非贯穿的，所以具有微裂缝的混凝土是可以承受一定拉力的。但是，在结构受拉力较大的部位，微裂缝很容易扩展并贯穿整个结构，较早地导致结构断裂。实际上混凝土结构物主要是剪拉破坏。混凝土的构造理论可以解释混凝土微裂缝的成因，即视混凝土为各种材料组成的非均质材料。在混凝土水化和硬化的同时，结构产生不均匀的体积变形;各种材料之间的不均匀变形产生了相互约束应力。按照构相关计算模型，不均匀变形引起内应力就导致粘着微裂缝出现。总的来说，混凝土结构有裂缝是绝对的，无裂缝是相对的，裂缝控制的目的也就是将混凝土控制在无大于0.05裂缝的状态。(2)宏观裂缝宽度不
13、小于0.05的裂缝称为宏观裂缝，宏观裂缝是由微观裂缝扩展而来的。引起混凝土产生结构宏观裂缝的主要原因包括:外荷载;结构次应力;变形应力，当上述应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝6。混凝土的宏观裂缝按其成因有荷载裂缝、变形裂缝、施工裂缝、碱骨料反应裂缝。根据它们在结构中的分布区域，可分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝。混凝土干缩变形和自身温度场变化的内部约束或由于气温骤降引起混凝土表面裂缝。混凝土内外温差产生的温度应力，当它们大于混凝土同龄期的抗拉强度时就会产生裂缝。一般情况下不会形成贯穿裂缝或深层裂缝。内部裂缝是由于在出现表面裂缝浇筑块顶面上浇筑新混凝土形成的。深层裂缝是出现在脱离基础约束范围以
14、外的表面裂缝，由于混凝土降温的过程较长，在混凝土块内部温度场复杂，裂缝向纵深发展，形成了深层裂缝，但是其内部仍是连续的。基础贯穿裂缝是切断混凝土结构的大裂缝。混凝土水化热温升导致浇筑温度过高，形成最高温度，当降到最低温度时，即产生基础温差，当温度应力大于同龄期混凝土的抗拉强度时就产生基础贯穿裂缝。2.2大体积混凝土裂缝的成因根据有关资料，混凝土早期裂缝80%左右由施工因素造成的，15%左右因混凝土材料方面的原因造成，5%左右因设计不当造成。混凝土裂缝的产生主要与材料、施工、设计、使用环境等有关。因此，混凝土产生裂缝原因主要有以下几点。2.2.1混凝土本身的影响(1)混凝土的体积稳定性混凝土的体
15、积稳定性是指混凝土在抵抗物理、化学作用下产生变形的能力。体积稳定性不好致使混凝土的抗渗性性能降低，溶液性的物质渗透到混凝土中，造成混凝土的耐久性能下降。混凝土的体积变化可以分为三个阶段。混凝土硬化前的体积变化混凝土硬化过程中的体积变化混凝土硬化后的体积变化(2)混凝土的收缩7收缩是混凝土本身所固有的一种重要特性。在没有负载的情况下，混凝土的开裂往往由于收缩变形而导致。混凝土的收缩变形主要包括以下几个方面等。干燥收缩自收缩塑性收缩化学减缩温度收缩碳化收缩沉降收缩(3)混凝土的徐变在任意荷载作用下，混凝土结构除了发生弹性变形外，还产生一种随时间缓慢增加的非弹性变形，称为“徐变变形”。徐变变形比瞬时弹性变形大13倍。徐变变形是混凝土内部质点的粘性滑动现象。当混
