大體積混凝土基礎結構施工ppt課件

1、編輯ppt第四章大體積混凝土基礎結構施工第四章大體積混凝土基礎結構施工 本章主要講述： 1、混凝土裂縫2、混凝土溫度應力3、防止混凝土溫度裂縫的技術措施4、大體積混凝土基礎結構施工編輯ppt4.1 4.1 混凝土裂縫混凝土裂縫 混凝土是多種材料組成的非勻質(zhì)材料，它具有較高的抗壓強度、良好的耐久性及抗拉強度低、抗變形能力差、易開裂等特性。 近代混凝土的研究證明，在不同的受力狀態(tài)下，混凝土的破裂過程，實際上是和“微觀裂縫”的發(fā)展相關聯(lián)的。編輯ppt一、裂縫的種類及產(chǎn)生原因一、裂縫的種類及產(chǎn)生原因（一）裂縫的種類 按裂縫的寬度不同，混凝土裂縫可分為“微觀裂縫”和“宏觀裂縫”兩種。1微觀裂縫 在尚未承

2、受荷載的混凝土結構中存在著肉眼看不見的微觀裂縫，其寬度為0.05mm以下。微觀裂縫主要有三種，如圖3-1所示。(1)粘著裂縫，即沿著骨料周圍出現(xiàn)的骨料與水泥石粘面上的裂縫。(2)水泥石裂縫，即分布在骨料間水泥漿中的裂縫。(3)骨料裂縫，即存在于骨料本身的裂縫。編輯ppt 上述三種微觀裂縫中，粘著裂縫和水泥石裂縫較多，而骨料裂縫較少。 微觀裂縫在混凝土結構中的分布是不規(guī)則的，沿截面是不貫穿的。有微觀裂縫的混凝土可以承受拉力，但結構物的某些受拉較大的薄弱環(huán)節(jié)，微觀裂縫在拉力作用下，很容 易串連貫穿全截面，最終導致較早的斷裂。 編輯ppt編輯ppt2.宏觀裂縫 寬度不小于0.05mm的裂縫是肉眼可見

3、裂縫，亦稱為宏觀裂縫，宏觀裂縫是微觀裂縫擴展的結果。 在建筑工程中，微觀裂縫對防水、防腐、承重等不會引起危害，具有微觀裂縫結構則假定為無裂縫結構。 設計中所謂不允許出現(xiàn)裂縫，是指寬度無大于0.05mm的初始裂縫。有裂縫的混凝土是絕對的，無裂縫的混凝土是相對的。編輯ppt 產(chǎn)生宏觀裂縫一般有外荷載、次應力和變形變化三種起因，前兩者引起裂縫的可能性較小，后者是導致混凝土產(chǎn)生宏觀裂縫的主要原因，這種裂縫又可分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫，如圖3-2所示。 編輯ppt(1)表面裂縫 大體積混凝土澆筑初期，水泥水化熱大量產(chǎn)生，使混凝土的溫度迅速上升。但由于混凝土表面散熱條件較好，熱量可向大氣中散發(fā)，其

4、溫度上升較少；而混凝土內(nèi)部由于散熱條件較差，熱量不易散發(fā)，其溫度上升較多?；炷羶?nèi)部溫度高、表面溫度低，則形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，表面產(chǎn)生拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。編輯ppt編輯ppt 表面裂縫雖不屬于結構性裂縫，但在混凝土收縮時，由于表面裂縫處的斷面已削弱，易產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象，能促使裂縫進一步開展。 國內(nèi)外對裂縫寬度都有相應的規(guī)定，如我國的混凝土結構設計規(guī)范(GB50-89)，對鋼筋混凝土結構的最大允許裂縫寬度就有明確的規(guī)定：室內(nèi)正常環(huán)境下的一般構件為0.3mm；露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境下為0.2mm。編輯ppt(2)貫穿裂縫 大體積混凝土澆

5、筑初期，混凝土處于升溫階段及塑性狀態(tài)，彈性模量很小，變形變化所引起的應力很小，溫度應力一般可忽略不計。 混凝土澆筑一定時問后，水泥水化熱基本已釋放，混凝土從最高溫逐漸降溫，降溫的結果引起混凝土收縮，再加上混凝土多余水分蒸發(fā)等引起的體積收縮變形，受到地基和結構邊界條件的約束，不能自由變形，導致產(chǎn)生拉應力，當該拉應力超過混凝土極限抗拉強度時，混凝土整個截面就會產(chǎn)生貫穿裂縫。編輯ppt 貫穿裂縫切斷了結構斷面，破壞了結構整體性、穩(wěn)定性、耐久性、防水性等，影響正常使用。應當采取一切措施控制貫穿裂縫的開展。 (3)深層裂縫 基礎約束范圍內(nèi)的混凝土，處在大面積拉應力狀態(tài)，在這種區(qū)域若產(chǎn)生了表面裂縫，則極有

6、可能發(fā)展為深層裂縫，甚至發(fā)展成貫穿性裂縫。深層裂縫部分切斷了結構斷面，具有很大的危害性，施工中是不允許出現(xiàn)的。如果設法避免基礎約束區(qū)的表面裂縫，且混凝土內(nèi)外溫差控制適當，基本上可避免出現(xiàn)深層裂縫和貫穿裂縫。編輯ppt（二）裂縫產(chǎn)生的原因 大體積混凝土施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫，是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結果。一方面是混凝土由于內(nèi)外溫差產(chǎn)生應力和應變，另一方面是結構物的外約束和混凝土各質(zhì)點的約束阻止了這種應變，一旦溫度應力超過混凝土能承受的極限抗拉強度，就會產(chǎn)生不同程度的裂縫?？偨Y大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的工程實例，產(chǎn)生裂縫的主要原因如下：編輯ppt1.水泥水化熱的影響 水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，這是大體

7、積混凝土內(nèi)部溫升的主要熱量來源，試驗證明每克普通水泥放出的熱量可達500J。 由于大體積混凝土截面的厚度大，水化熱聚集在結構內(nèi)部不易散發(fā)，會引起混凝土內(nèi)部急驟升溫。水泥水化熱引起的絕熱溫升，與混凝土厚度、單位體積水泥用量和水泥品種有關，混凝土厚度愈大，水泥用量愈多，水泥早期強度愈高，混凝土內(nèi)部的溫升愈快。編輯ppt 大體積混凝土測溫試驗研究表明：水泥水化熱在13d放出的熱量最多，大約占總熱量的50左右；混凝土澆筑后的35d內(nèi)，混凝土內(nèi)部的溫度最高。 混凝土的導熱性能較差，澆筑初期混凝土的彈性模量和強度都很低，對水化熱急劇溫升引起的變形約束不大，溫度應力自然也比較小。 隨著混凝土齡期的增長，其彈

8、性模量和強度相應提高，對混凝土降溫收縮變形的約束愈來愈強，即產(chǎn)生很大的溫度應力，當混凝土的抗拉強度不足以抵抗該溫度應力時，便產(chǎn)生溫度裂縫。編輯ppt2.內(nèi)外約束條件的影響 各種結構的變形變化中，必然受到一定的約束阻礙其自由變形，阻礙變形因素稱為約束條件，約束又分為內(nèi)約束與外約束。 結構產(chǎn)生變形變化時，不同結構之間產(chǎn)生的約束稱為外約束，結構內(nèi)部各質(zhì)點之間產(chǎn)生的約束稱為內(nèi)約束，外約束分為自由體、全約束和彈性約束三種。 建筑工程中的大體積混凝土，相對水利工程來說體積并不算很大，它承受的溫差和收縮主要是均勻溫差和均勻收縮，故外約束應力占主要地位。 編輯ppt 大體積混凝土與地基澆筑在一起，當溫度變化時

9、受到下部地基的限制，因而產(chǎn)生外部的約束應力?；炷猎谠缙跍囟壬仙龝r，產(chǎn)生的膨脹變形受到約束面的約束而產(chǎn)生壓應力，此時混凝土的彈性模量很小，徐變和應力松弛大，混凝土與基層連接不太牢固，因而壓應力較小。但當溫度下降時，則產(chǎn)生較大的拉應力，若超過混凝土的抗拉強度，混凝土將會出現(xiàn)垂直裂縫。 在全約束條件下，混凝土結構的變形應是溫差和混凝土線膨脹系數(shù)的乘積，即: T，當超過混凝土的極限拉伸值p時，結構便出現(xiàn)裂縫。由于結構不可能受到全約束，況且混凝土還有徐變變形，所以溫差在2530情況下也可能不產(chǎn)生。由此可見，降低混凝土的內(nèi)外溫差和改善約束條件，是防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的重要措施。 編輯ppt3.外界氣

10、溫變化的影響 大體積混凝土結構在施工期間，外界氣溫的變化對防止大體積混凝土開裂有重大影響?；炷恋膬?nèi)部溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結構的散熱溫度等各種溫度的疊加之和。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也愈高；如外界溫度下降，會增加混凝土的溫度梯度，特別是氣溫驟降，會大大增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，因而會造成過大溫差和溫度應力，使大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。編輯ppt 大體積混凝土不易散熱，其內(nèi)部溫度有的工程竟高達90以上，而且持續(xù)時間較長。溫度應力是由溫差引起的變形所造成的，溫差愈大，溫度應力也愈大。因此，研究合理的溫度控制措施，控制混凝土表面溫度與

11、外界氣溫的溫差，是防止裂縫產(chǎn)生的重要措施。 編輯ppt4.混凝土收縮變形影響(1)混凝土塑性收縮變形 在混凝土硬化之前，混凝土處于塑性狀態(tài)，如果上部混凝土的均勻沉降受到限制，如遇到鋼筋或大的混凝土上骨料，或者平面面積較大的混凝土、其水平方向的減縮比垂直方向更難時，就容易形成一些不規(guī)則的混凝土塑性收縮性裂縫。這種裂縫通常是互相平行的，間距為0.21.0m，并且有一定的深度，它不僅可以發(fā)生在大體積混凝土中，而且可以發(fā)生在平面尺寸較大、厚度較薄的結構構件中。 編輯ppt(2)混凝土的體積變形 混凝土在水泥水化過程中要產(chǎn)生一定的體積變形，但多數(shù)是收縮變形，少數(shù)為膨脹變形。摻入混凝土中的拌合水，約有20

12、的水分是水泥水化所必需的，其余80都要被蒸發(fā)，最初失去的自由水幾乎不引起混凝土的收縮變形，隨著混凝土的繼續(xù)干燥而使吸附水逸出，就會出現(xiàn)干燥收縮。 編輯ppt 混凝土干燥收縮的機理比較復雜，其主要原因是混凝土內(nèi)部孔隙水蒸發(fā)引起的毛細管引力所致，這種干燥收縮在很大程度上是可逆的，即混凝土產(chǎn)生干燥收縮后，如再處于水飽和狀態(tài)，溫凝土還可以膨脹恢復到原有的體積。 除上述干縮收縮外，混凝土還會產(chǎn)生碳化收縮，即空氣中的二氧化碳(C02)與混凝土中的氫氧化鈣Ca(OH)2反應生成碳酸鈣和水，這些結合水會因蒸發(fā)而使混凝土產(chǎn)生收縮。 編輯ppt二、控制裂縫開展的基本方法 從控制裂縫的觀點來講，表面裂縫危害較小，而

13、貫穿性裂縫危害很大，因此，在大體積混凝土施工中，重點是控制混凝土貫穿裂縫的開展，常采用的控制裂縫開展的基本方法有如下三種： 編輯ppt1.“放”的方法 所謂“放”的方法，即減小約束體與被約束體之間的相互制約，以設置永久性伸縮縫的方法。也就是將超長的現(xiàn)澆混凝土結構分成若干段，以期釋放大部分熱量和變形,減小約束應力。 我國混凝土結構設計規(guī)范中規(guī)定：現(xiàn)澆混凝土框架結構；現(xiàn)澆混凝土剪力墻、裝配式掛板結構；全現(xiàn)澆剪力墻結構，處于室內(nèi)或土中條件下的伸縮縫間距，分別為45m、55m和65m。 目前，國外許多國家也將設置永久性的伸縮縫作為控制裂縫開展的一種主要方法，其伸縮縫間距一般為30m-40m，個別規(guī)定為

14、10m20m。 編輯ppt2.“抗”的方法 所謂“抗”的方法，即采取一定的技術措施，減小約束體與被約束體之間的相對溫差，改善鋼筋的配置，減少混凝土的收縮，提高混凝土的抗拉強度等，以抵抗溫度收縮變形和約束應力。 編輯ppt3.“放”、“抗”結合的方法 “放”、“抗”結合的方法，又可分為“后澆帶”、“跳倉打”和“水平分層間歇”等方法。(1)“后澆帶”法 “后澆帶”是指現(xiàn)澆整體混凝土結構中，在施工期間保留臨時性溫度、收縮的變形縫方法。該縫根據(jù)工程的具體條件，保留一定的時間，再用混凝土填筑密實后成為連續(xù)、整體、無伸縮縫的結構。 編輯ppt 在施工期間設置作為臨時伸縮縫的“后澆帶”，將結構分成若干段，可

15、有效地削減溫度收縮應力；在施工的后期，再將若干段澆筑成整體，以承受約束應力。在正常的施工條件下，“后澆帶”的間距一般為2030m，后澆帶寬為1.0m左右，混凝土澆筑3040d后用混凝土封閉。編輯ppt(2)“跳倉打”法 “跳倉打”法，即將整個結構按垂直施工縫分段，間隔一段，澆筑一段，經(jīng)過不少于5d的間歇后再澆筑成整體，如果條件許可時，間歇時間可適當延長。采用此法時，每段的長度盡可能與施工縫結合起來，使之能有效地減小溫度應力和收縮應力。 在施工后期將跳倉部分澆筑上混凝土，將這若干段澆筑成整體，再承受第二次澆筑的混凝土的溫差和收縮。先澆與后澆混凝土兩部分的溫差和收縮應力疊加后應小于混凝土的設計抗拉

16、強度，這就是利用“跳倉打”法控制裂縫、但不成為永久伸縮縫的目的。編輯ppt(3)“水平分層間歇”法 “水平分層間歇”法，即以減少混凝土澆筑厚度的方法來增加散熱機會，減小混凝土溫度的上升，并使混凝土澆筑后的溫度分布均勻。此法的實質(zhì)是：當水化熱大部分是從上層表面散熱時，可以分為幾個薄層進行澆筑。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，水平分層厚度一般可控制在0.6m2.0m范圍內(nèi)，相鄰兩澆筑層之間的間隔時間，應以既能散發(fā)大量熱量，又不引起較大的約束應力為準，一般以57d為宜。編輯ppt4.2 混凝土溫度應力一、結構中的溫度場 大體積混凝土中心部位的最高溫度，在絕熱條件下是混凝土澆筑溫度與水泥水化熱之和。但實際的施工條件

17、表明，混凝土內(nèi)部的溫度與外界環(huán)境必然存在著溫差，加上結構物的四周又具備一定的散熱條件，因此，在新澆筑的混凝土與其周圍環(huán)境之間也必然會發(fā)生熱能的交換。故大體積混凝土內(nèi)部的最高溫度，是由澆筑溫度、水泥水化熱引起的溫升和混凝土的散熱溫度三部分組成。 編輯ppt（三）水化熱實測升降溫曲線 為快速掌握大體積鋼筋混凝土在硬化過程中的溫度變化情況，有利于施工中控制裂縫的開展，工程技術人員對有關工程在不同季節(jié)、不同厚度的混凝土的水化熱進行了施工全過程的跟蹤和實測，統(tǒng)計整理后得出混凝土中心部位的水化熱升降溫曲線如圖33所示。編輯ppt編輯ppt設Tmax為混凝土內(nèi)部最高溫升，tmax為達到混凝土內(nèi)部最高溫度的時

18、間。從圖33中可以查得：A曲線：2.6m厚夏季施工時測溫曲線的Tmax60.8，tmax3d；B曲線：1.3m厚, 夏季施工時，測溫曲線的Tmax39.1, tmax 3d，摻粉煤灰；C曲線：2.6m厚，冬季施工時，測溫曲線的Tmax31.4, tmax5.5d D曲線：1.3m厚，冬季施工時，測溫曲線的Tmax22.3, tmax3d；E曲線：2.5m厚，夏季施工時測溫曲線的Tmax52.0，tmax3d；編輯pptF曲線：4.95m厚秋季施工時測溫曲線的Tmax64.4，tmax 7d；G曲線：0.5m厚，冬季施工時；測溫曲線的Tmax17.0 tmax2d；H曲線：0.5m厚，夏季施工時

19、，測溫曲線的Tmax38.0, tmax 15d。 從圖33也可以得出：相同的厚度；在不同的施工季節(jié)混凝土內(nèi)部的最高溫度是不同的，冬季僅為夏季的4555。根據(jù)以上所示的水化熱升降溫曲線，可直接用于相似工程的控制裂縫開展的計算工作中，求得近似解答。 編輯ppt二、溫度應力的計算（一）計算溫度應力的基本假定高層建筑基礎工程中的大體積混凝土，其幾何尺寸、一次澆筑混凝土量等，都有遠比混凝土大壩小，與混凝土大壩相比，其具有以下特點： (1)混凝土的強度級別較高，水泥用量較多，因此在凝結硬化中收縮變形也較大；(2)高層建筑基礎工程一般為配筋結構，并且配筋率較高，抗不均勻沉降的受力鋼筋的配筋率在0.5以上，

20、如此配筋對控制裂縫十分有利；(3)由于高層建筑基礎工程的幾何尺寸并不是太大，水化熱溫升較快，降溫散熱亦較快，因此，降溫與收縮的共同作用是引起混凝土開裂的主要因素。編輯ppt(4)工業(yè)與民用建筑的地基一般比壩基弱，因此，地基對混凝土底部的約束也比壩基弱，地基是屬于非剛性的；(5)控制裂縫的方法不必像壩體混凝土那樣，即不必采用特制的低熱水泥和復雜的冷卻系統(tǒng)，而主要是依靠合理配筋、改進設計、采取合理的澆筑方案和澆筑后加強養(yǎng)護等措施，以提高結構的抗裂性，避免引起過大的內(nèi)外溫差而出現(xiàn)裂縫。根據(jù)高層建筑基礎工程大體積混凝土的五大特點，這類結構所承受的溫差和收縮，可以認為是均勻溫差和均勻收縮，因此外約束應力

21、是引起其裂縫的主要原因。 編輯ppt4.3 防止混凝土溫度裂縫的技術措施工程上常用的防止混凝土裂縫的措施主要有：采用中低熱的水泥品種；降低水泥用置；合理分縫分塊；摻加外加料；選擇適宜的骨料；控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度；預埋水管、通水冷卻，降低混凝土的最高溫升；表面保護、保溫隔熱；編輯ppt采取防止混凝土裂縫的結構措施等。 在結構工程的設計與施工中，對于大體積混凝土結構，為防止其產(chǎn)生溫度裂縫，除需要在施工前進行認真計算外；還要做到在施工過程中采取有效的技術措施，根據(jù)我國的施工經(jīng)驗應著重從控制混凝土溫升、延緩混凝土降溫速率、減少混凝土收縮、提高混凝土極限拉伸值、改善混凝土約束程度、完善構造設計

22、和加強施工中的溫度監(jiān)測等方面采取技術措施。以上這些措施不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互制約的，施工中必須結合實際、全面考慮、合理采用，才能收到良好的效果。 編輯ppt一、水泥品種選擇和用量控制 大體積混凝土結構引起裂縫的主要原因是：混凝土的導熱性能較差，水泥水化熱的大量積聚，使混凝土出現(xiàn)早期溫升和后期降溫現(xiàn)象。因此，控制水泥水化熱引起的溫升，即減小降溫溫差，對降低溫度應力、防止產(chǎn)生溫度裂縫能起到釜底抽薪的作用。 編輯ppt1.選用中熱或低熱的水泥品種 混凝土升溫的熱源是水泥水化熱，選用中低熱的水泥品種，是控制混凝土溫升的最基本方法。如425的礦渣硅酸鹽水泥，其3d的水化熱為l80kJkg，而42

23、5的普通硅酸鹽水泥，其3d的水化熱卻為250kJkg；425的火山灰硅酸鹽水泥，一般3d內(nèi)的水化熱僅為同標號普通硅酸鹽水泥的60。編輯ppt2.充分利用混凝土的后期強度 根據(jù)大量的試驗資料表明，每立方米混凝土中的水泥用量，每增減噸，其水化熱將使混凝土的溫度相應升降1。一方面在滿足混凝土溫度和耐久性的前提下，盡量減少水泥用量嚴格控制每立方米混凝土水泥用量不超過400kg；另一方面可根據(jù)結構實際承受荷載的情況，對結構的強度和剛度進行復算，并取得設計單位、監(jiān)理單位和質(zhì)量檢查部門的認可后，采用f45，f60或f90替代f28作為混凝土的設計強度，這樣可使每立方米混凝土的水泥用量減少40-70kg左右，

24、混凝土的水化熱溫升相應降低47。 編輯ppt 結構工程中的大體積混凝土，大多采用礦渣硅酸鹽水泥，其熟料礦物含量比硅酸鹽水泥的少得多，而且混合材料中活性氧化硅、活性氧化鋁與氫氧化鈣、石膏的作用，在常溫下進行緩慢，早期強度(3d，7d)較低，但在硬化后期(28d以后)，由于水化硅酸鈣凝膠數(shù)量增多，使水泥石強度不斷增長，最后甚至超過同標號的普通硅酸鹽水泥，對利用其后期強度非常有利。 編輯ppt二、摻加外加料在混凝土中摻入一些適宜的外加料，可以便混凝土獲得所需要的特性，尤其在泵送混凝土中更為突出。泵送性能良好的混凝土拌和物應具備三種特性：在輸送管壁形成水泥漿或水泥砂漿的潤滑層，便混凝土拌和物具有在管道

25、中順利滑動的流動性；為了能在各種形狀和尺寸的輸送管內(nèi)順利輸送，混凝土拌合物要具備適應輸送管形狀和尺寸的變化的變形性；為在泵送混凝土施工過程中不產(chǎn)生離析而造成堵塞，拌和物應具備壓力變化和位置變動的抗分離性。編輯ppt 由于影響泵送混凝土性能的因素很多，如砂石的種類、品質(zhì)和級配、用量、砂率、坍落度、外摻料等。因此，為了滿足混凝土具有良好的泵送性，在進行混凝土配合比的設計中，不能用單純增加單位用水量方法，這樣不僅會增加水泥用量，增大混凝土的收縮而且還會使水化熱升高，更容易引起裂縫。 工程實踐證明，在施工中優(yōu)化混凝土級配；摻加適宜的外加料，以改善混凝土的特性，是大體積混凝土施工中的一項重要技術措施。混

26、凝土中常用的外加料主要是外摻劑和外摻料。 編輯ppt1.摻加外摻劑 大體積混凝土中摻加外摻劑主要是木質(zhì)素磺酸鈣(簡稱木鈣)。木質(zhì)素磺酸鈣，屬陰離子表面活性劑，它對水泥顆粒有明顯的分散效應，并能使水的表面張力降低。因此，在泵送混凝土中摻入水泥重量的0.20.3木鈣，它不僅能使混凝土的和易性有明顯的改善，而且可減少10左右的拌和水，混凝土28d的強度提高10以上：若不減少拌和水，坍落度可提高10cm左右；若保持強度木變，可節(jié)約水泥10，從而可降低水化熱。 編輯ppt編輯ppt2.摻加外摻料 大量試驗資料表明，在混凝土中摻入一定量的粉煤灰后，除了粉煤灰本身的火山灰活性作用，在生成硅酸鹽凝膠，作為膠凝

27、材料的一部分起增強作用外；在混凝土用水量不變的條件下，由于粉煤灰顆粒呈球狀并具有“滾珠效應”，可以起到顯著改善混凝土和易性的效能；若保持混凝上拌和物原有的流動性不變，則可減少用水量，起到減水的效果，從而可提高混凝土的密實性和強度；摻入適量的粉煤灰，還可大大改善混凝土的可泵性，降低混凝土的水化熱。編輯ppt 大體積混凝土摻和粉煤灰分為“等量取代法”和“超量取代法”兩種。前者是用等體積的粉煤灰取代水泥的方法；但其早期強度(28d以內(nèi))也會隨摻入量增加而下降，所以對早期抗裂要求較高的工程，取代量應非常慎重。后者是一部分粉煤灰取代等體積水泥，超量部分粉煤灰則取代等體積砂子，它不僅可獲得強度增加效應，而

28、且可以補償粉煤灰取代水泥所降低的早期強度，從而保持粉煤灰摻入前后的混凝土強度等效。 編輯ppt 粉煤灰在混凝土和砂漿中應用技術規(guī)程中規(guī)定：對用作摻合料的粉煤灰，按其品質(zhì)可分為，III級。級粉煤灰一般是用靜電收塵器收集的，顆粒較細(80m以下顆粒占95以上)，并富集有大量表面光滑的球狀玻璃體；級粉煤灰系我國大多數(shù)火電廠的排出物，其顆粒較粗，經(jīng)加工磨細后才能達到要求的細度；級粉煤灰是指火電廠排出的原狀干灰或濕灰，其顆粒較粗且未燃盡的炭粒較多。 編輯ppt摻加原狀粉煤灰和磨細粉煤灰對水泥水化熱的影響，見表3-13、表3-14。 編輯ppt編輯ppt三、骨料的選擇 大體積混凝土砂石料的重量約占混凝土總

29、重量的85左右，正確選用砂石料對保證混凝土質(zhì)量、節(jié)約水泥用量、降低水化熱數(shù)量、降低工程成本是非常重要的。骨料的選用應根據(jù)就地取材的原則，首先考慮選用生產(chǎn)成本低、質(zhì)量優(yōu)良的天然砂石料。根據(jù)國內(nèi)外對人工砂石料的試驗研究和生產(chǎn)實踐，證明采用人工骨料也可以做到經(jīng)濟實用。 編輯ppt1.粗骨料的選擇 為了達到預定的要求，同時又要發(fā)揮水泥最有效的作用，粗骨料有一個最佳的最大粒徑。但對于結構工程的大體積混凝土，粗骨料的規(guī)格往往與結構物的配筋間距、模板形狀以及混凝土的澆筑工藝等因素有關。 編輯ppt 結構工程的大體積混凝土，宜優(yōu)先采用以自然連續(xù)級配的粗骨料配制。這種用連續(xù)級配粗骨料配制的混凝土，具有較好的和易

30、性、較少的用水量和水泥用量，以及較高的抗壓強度。在選擇粗骨料粒徑時，可根據(jù)施工條件，盡量選用粒徑較大、級配良好的石子。根據(jù)有關試驗結果證明，采用540mm石子比采用525石子，每立方米混凝土可減少水量15kg左右，在相同水灰比的情況下，水泥用量可節(jié)約20kg左右，混凝土溫升可降低2。 編輯ppt 選用較大骨料粒徑，不僅可以減少用水量，使混凝土的收縮和泌水隨之減少，也可減少水泥用量，從而使水泥的水化熱減小，最終降低混凝土的溫升。但是，骨科粒徑增大后，容易引起混凝土的離析，影響混凝土的質(zhì)量。因此，進行混蹬土配合比設計時，不要盲目選用大粒徑骨料，必須進行優(yōu)化級配設計，施工時加強攪拌、澆筑和振搗等工作

31、。 編輯ppt2.細骨料的選擇 大體積混凝土中的細骨料，以采用中、粗砂為宜，細度模數(shù)宜在2.62.9范圍內(nèi)。根據(jù)有關試驗資料證明，當采用細度模數(shù)為2.79；平均粒徑為0.381的中粗砂，比采用細度模數(shù)為2.12、平均粒徑為0.336的細砂，每立方米混凝土可減少水泥用量2835kg，減少用水量20-25kg，這樣就降低了混凝土的溫升和減小了混凝土的收縮。 泵送混凝土的輸送管道形式較多，既有直管又有錐形管、彎管和軟管；當通過錐形管和彎管時，混凝土顆粒間的相對位置就會發(fā)生變化；此時如果混凝土中的砂漿量不足，便會產(chǎn)生堵管現(xiàn)象。所以，在級配設計時可適當提高砂串；但若砂率過大，將對混凝土的強度產(chǎn)生不利影響

32、。因此，在滿足可泵性的前提下，盡可能降低砂率。 編輯ppt3.骨料質(zhì)量的要求 骨料的質(zhì)量如何，直接關系到混凝土的質(zhì)量，所以，骨料中不應含有超量的粘土、淤泥、粉屑、有機物及其他有害物質(zhì)，其含量不能超過規(guī)定的數(shù)值。混凝土試驗表明，骨料中的含泥量是影響混凝土質(zhì)量的最主要因素，它對混凝土的強度、干縮、徐變、抗?jié)B、抗凍融、抗磨損及和易性等性能都產(chǎn)生不利的影響，尤其會增加混凝土的收縮，引起混凝土的抗拉強度的降低，對混凝土的抗裂更是十分不利。因此，在大體積混凝土施工中，石子的含泥量控制在不大于1，砂的含泥量控制在不大于2。 編輯ppt四、控制混凝土出機溫度和澆筑溫度 為了降低大體積混凝土的總溫升，減小結構物

33、的內(nèi)外溫差，控制混凝土的出機溫度與澆筑溫度同樣非常重要。 編輯ppt2.控制溫凝土澆筑溫度混凝土從攪拌機出料后，經(jīng)攪拌車或其他工具運輸、卸料、澆筑、振搗、平倉等工序后的混凝土溫度稱為混凝土澆筑溫度。 關于混凝土澆筑溫度的控制，各國都有明確的規(guī)定。如我國有些規(guī)范提出混凝土澆筑溫度應不超過25，否則必須采取特殊技術措施。美國ACI施工手冊中規(guī)定不超過32；日本土木學會施工規(guī)程中規(guī)定不得超過30；日本建筑學會鋼筋混凝土施工規(guī)程中規(guī)定不得超過35。 編輯ppt 在土建工程的大體積混凝土施工中，實踐證明澆筑溫度對結構物的內(nèi)外溫差影響不大，因此對主要受早期溫度應力影響的結構物，沒有必要對澆筑溫度控制過嚴，

34、如上海寶山鋼鐵總廠施工的七個大體積鋼筋混凝土基礎，其中有四個基礎混凝土的澆筑溫度達3235，均未采取特殊的技術措施，經(jīng)檢查均未出現(xiàn)影響混凝土質(zhì)量的問題。 但是考慮到溫度過高會引起混凝土較大的干縮及給澆筑帶來不利影響，適當限制混凝土的澆筑溫度還是必要的。根據(jù)工程經(jīng)驗總結，建議最高澆筑溫度控制在35以下為宜，這就要求在常規(guī)施工情況下，應該合理選擇澆筑時間，完善澆筑工藝及加強養(yǎng)護工作。 編輯ppt五、加強養(yǎng)護，延緩混凝土降溫速率 大體積混凝土澆筑后，加強表面的保濕、保溫養(yǎng)護，對防止混凝土產(chǎn)生裂縫具有重大作用。保濕、保溫養(yǎng)護的目的有三個：第一減小混凝土的內(nèi)外溫差，防止出現(xiàn)表面裂縫；第二是防止混凝土過冷

35、，避免產(chǎn)生貫穿裂縫；第三是延緩混凝土的冷卻速度，以減小新老混凝土的上下層約束。 編輯ppt 在混凝土澆筑之后，盡量以適當?shù)牟牧霞右愿采w，采取保濕和保溫措施，不僅可以減少升溫階段的內(nèi)外溫差，防止產(chǎn)生表面裂縫，而且可以使水泥順利水化，提高混凝土的極限拉伸值，防止產(chǎn)生過大的溫度應力和溫度裂縫。編輯ppt六、提高混凝土的權限拉伸值 混凝土的收縮值和極限拉伸值，除與水泥用量、骨料品種和級配、水灰比、骨料含泥量等有關外，還與施工工藝和施工質(zhì)量密切相關。因此，通過改善混凝土的配合比和施工工藝，可以在一定程度上減少混凝土的收縮和提高混凝土極限拉伸值P。這對防止產(chǎn)生溫度裂縫也可起到一定的作用。編輯ppt 大量現(xiàn)

36、場試驗證明，對澆筑后的混凝土進行二次振搗，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹辦，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，減小混凝土內(nèi)部微裂，增加混凝土的密實度，使混凝土的抗壓強度提高1020，從而可提高溫凝土的抗裂性。 編輯ppt 混凝土二次振搗的恰當時是指混凝土振搗后尚能恢復到塑性狀態(tài)的時間，這是二次振搗的關鍵。又稱為振動界限。掌握二次振搗恰當時間的方法一般有以下兩種： (1)將運轉(zhuǎn)著的振動棒以其自身的重力逐漸插入混凝土中進行振搗，混凝土在振動棒慢慢拔出時能自行閉合，不會在混凝土中留下孔穴，則可認為此時施加二次振搗是適宜的。 (2)為了準確地判定二次振搗的

37、適宜時間，國外一般采用測定貫入阻力值的方法進行判定。當標準貫入阻力值在未達到350Ncm2以前，再進行二次振搗是有效的，不會損傷已成型的混凝土。根據(jù)有關試驗結果，當標準貫入阻力值為350Ncm2時，對應的立方體塊強度為25Nm2，對應的壓痕儀強度值為27Ncm2。 編輯ppt 由于采用二次振搗的最佳時間與水泥品種、水灰比、坍落度、氣溫和振搗條件等有關。因此，在實際工程正式采用前必須經(jīng)試驗確定。同時，在最后確定二次振搗時間時，既要考慮技術上的合理性，又要滿足分層澆筑、循環(huán)周期的安排，在操作時間上要留有余地，避免由于這些失誤而造成“冷接頭”等質(zhì)量問題。 在傳統(tǒng)混凝土攪拌工藝過程中，水分直接潤濕石子

38、的表面；在混凝土成型和靜置過程中，自由水進一步向石于與水泥砂漿界面集中，形成石子表面的水膜層。在混凝土硬化后，由于水膜的存在而使界面過渡層疏松多孔，削弱了石子與硬化水泥砂漿之間的粘結，形成混凝土中最薄弱的環(huán)節(jié)，從而對混凝土抗壓強度和其他物理力學性能產(chǎn)生不良影響。 編輯ppt 改進混凝土的攪拌工藝，可以提高混凝土的極限拉伸值，減少混凝土的收縮。為了進一步提高混凝土的質(zhì)量，可采用二次投料的凈漿裹石攪拌新工藝，這樣可有效地防止水分向石子與水泥砂漿界面的集中，使硬化后的界面過渡層的結構致密，粘結強度增強，從而可使混凝土強度提高10左右，相應地也提高了混凝土的抗拉強度和極限抗拉值。當混凝土強度基本相同時

39、，采用這種攪拌工藝可減少水泥用量7左右，相應地也減少了水化熱。 編輯ppt七、改善邊界約束和構造設計 防止大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，除可采取以上施工技術措施外，在改善邊界約束和構造設計方面也可采取一些技術措施。如合理分段澆筑、設置滑動層、避免應力集中、設置緩沖層、合理配筋、設應力緩和溝等。 編輯ppt1.合理分段澆筑 當大體積混凝土結構的尺寸過大，通過計算證明整體一次澆筑會產(chǎn)生較大溫度應力，有可能產(chǎn)生溫度裂縫時，則可與設計單位協(xié)商，采用合理的分段澆筑，即增設“后澆帶”進行澆筑。 編輯ppt 用“后澆帶”分段施工時，其計算是將降低溫差和收縮應力分為兩部分。在第二部分內(nèi)結構被分成若干段，使之能存放

40、他的小溫度和收縮應力；在施工后期再將這若干段澆筑成整體；繼續(xù)承受第二部分降溫溫差和收縮的影響?！昂鬂矌А钡拈g距，在正常情況下為2036m；保留時間一般不宜少于40d，其寬度可取70100，其混凝土強度等級比原結構提高510Nmm2，濕養(yǎng)護不少于15d。“后澆帶”的構造，如圖310所示。編輯ppt編輯ppt2.合理配筋 在構造設計方面進行合理配筋，對混凝土結構的抗裂有很大作用。工程實踐證明，當混凝土墻板的厚度為400600mm時，采取增加配置構造鋼筋的方法，可使構造筋起到溫度筋的作用，能有效提高混凝土的抗裂性能。 配置的構造筋應盡可能采用小直徑、小間距。例如配置直徑614mm、間距控制在1001

41、50mm。按全截面對稱配筋比較合理，這樣可大大提高抵抗貫穿性開裂的能力。進行全截面配筋，含筋率應控制在0305之間為好。 對于大體積混凝土，構造筋對控制貫穿性裂縫作用不太明顯，但沿混凝土表面配置鋼筋，可提高面層抗表面降溫的影響和干縮；編輯ppt3.設置滑動層 由于邊界存在約束才會產(chǎn)生溫度應力，如在與外約束的接觸面上全部設置滑動層，則可大大減弱外約束。如在外約束的兩端的1415的范圍內(nèi)設置滑動層，則結構的計算長度可折減約一半，為此，遇有約束強的巖石類地基、較厚的混凝土墊層等時，可在接觸面上設置滑動層，對減少溫度應力將起到顯著作用。 滑動層的做法有：涂刷兩道熱瀝青加鋪一層瀝青油氈；或鋪設1020m

42、m厚的瀝青砂；或鋪設50mm厚的砂或石屑層等。 編輯ppt4.設置應力緩和溝 設置應力緩和溝，即在結構的表面，每隔一定距離(一般約為結構厚度的1/5)設一條溝，設置應力緩和溝后，可將結構表面的拉應力減 少2050，可有效地防止表面裂縫。這種方法是日本清水建筑工程公司研究出的一種防止大體積混凝土開裂的方法。我國已用于直徑 60mm、底板厚3.55.0m、容量1.6萬m3的地下罐工程，并取得良好效果。應力緩和溝的形式，如圖3-11所示。編輯ppt編輯ppt5.設置緩沖層 設置緩沖層，即在高、低板交接處、底板地梁處等，用3050mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板作垂直隔離、以緩沖基礎收縮時的側(cè)向壓力，如圖3

43、12所示。 編輯ppt編輯ppt6.避免應力集中 在孔洞周圍、變斷面轉(zhuǎn)角部位、轉(zhuǎn)角處等，由于溫度變化和混凝土收縮，會產(chǎn)生應力集中而導致混凝土裂縫。為此，可在孔洞四周增配斜向鋼筋、鋼筋網(wǎng)片；在變斷面處避免斷面突變，可作局部處理使斷面逐漸過渡。同時增配一定量的抗裂鋼筋，達對防止裂縫產(chǎn)生是有很大作用的。 編輯ppt八、加強施工監(jiān)測工作 在大體積混凝土的凝結硬化過程中，隨時摸清大體積混凝土不同深度溫度場升降的變化規(guī)律，及時監(jiān)測混凝土內(nèi)部的溫度情況，對于有的放矢地采取相應的技術措施，確保混凝土不產(chǎn)生過大的溫度應力，具有非常重要的作用。 監(jiān)測混凝土內(nèi)部的溫度，可采用在混凝土內(nèi)不同部位埋設錫熱傳感器，用混凝

44、土溫度測定記錄儀進行施工全過程的跟蹤和監(jiān)測?；炷翜囟葴y定記錄儀，是以XQC-300大型長圖自動平衡記錄儀和WZG-010銅熱電阻溫度傳感器作為基本測溫單示，并加裝“定時全自動擴展”裝置組合而成，將XQC-300平衡記錄儀原來的12個點測溫能力提高到108個點，能做到全面、均勻地控制大體積混凝土溫度情況。 編輯ppt 混凝土溫度測定記錄儀，是以測定電阻變化來顯示溫度的儀器，其基本原理是電橋平衡方式。記錄儀連接著打印系統(tǒng)，將各測點溫度打印在記錄紙上，可以直接讀數(shù)。 為了能準確地了解混凝土內(nèi)部溫度場的分布情況，除需要按設計要求布置一定數(shù)量的傳感器外，還要確保埋入混凝土中的每個傳感器具有較高的可靠性

45、。因此，必須對傳感器進行封裝，封裝的工序一般包括：初篩熱老化處理絕緣試驗饋線焊接和密封。編輯ppt4.4 4.4 大體積混凝土基礎結構施工大體積混凝土基礎結構施工 一、鋼筋工程 大體積混凝土結構的鋼筋，具有數(shù)量多、直徑大、分布密、上下層鋼筋高差大等特點。這是與一般混凝土結構的明顯區(qū)別。 編輯ppt 為使鋼筋網(wǎng)片的網(wǎng)格方整劃一、間距正確，在進行鋼筋綁扎或焊接時，可采用45m長卡尺限位綁扎(圖313所示)。即根據(jù)鋼筋間距在卡尺上設置缺口，綁扎時在長鋼筋的兩端角卡尺缺口卡住鋼筋，待綁扎牢固后拿去卡尺，這樣既能滿足鋼筋間距的質(zhì)量要求，又能加快綁扎的速度。鋼筋的連接，可采用氣壓焊、對接焊、錐螺紋和套筒擠

46、壓連接等方法。 編輯ppt編輯ppt 大體積混凝土結構由于厚度大，多數(shù)設計為上、下兩層鋼筋。為保證上層鋼筋的標高和位置準確無誤，應設立支架支撐上層鋼筋。過去多用鋼筋榨支架，不僅用鋼量大，穩(wěn)定性差，操作不安全，而且難以保持上層鋼筋在同一水平上。因而目前一般采用角鋼焊制的支架來支承上層鋼筋的重量、控制鋼筋的標高、承擔上部操作平臺的全 部施工荷載。鋼筋支架立柱的下端焊在鋼管樁樁帽上，在上端焊上一段插座管，插入48鋼筋腳手管，用橫楞和滿鋪腳手板組成澆筑混凝土用的操作平臺(圖3-14)。編輯ppt 鋼筋網(wǎng)片和骨架多在鋼筋加工廠加工成型，運到施工現(xiàn)場進行安裝。但工地上也要設簡易的鋼筋加工成型機械，以便對鋼

47、筋整修和臨時補缺加工。 編輯ppt編輯ppt二、模板工程 模板是保證工程結構外形和尺寸的關鍵，而混凝土對模板的側(cè)壓力是確定模板尺寸的依據(jù)。大體積混凝土的澆筑常采用泵送工藝，該工藝的特點是澆筑速度快，澆筑面集中。由于泵送混凝土的操作工藝決定了它不可能做到同時將混凝土均勻地分送到澆筑混凝土的各個部位，所以，往往會使某一部分的混凝土升高很大，然后才移動輸送管，依次澆筑另一部分的混凝土。因此，采用泵送工藝的大體積混凝土的模板，絕對不能按傳統(tǒng)、常規(guī)的辦法配置。 編輯ppt而應當根據(jù)實際受力狀況，對模板和支撐系統(tǒng)等進行認真計算，以確保模板體系具有足夠的強度和剛度。（一）泵送混凝土對模板側(cè)壓力計算泵送混凝土

48、對模板的最大側(cè)壓力，可采用下列兩種方法計算： 編輯ppt1.按我國現(xiàn)行有關規(guī)范計算 我國混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50204-2002)對模板側(cè)壓力的計算，規(guī)定可按下列兩式計算，并取兩式中的洲、值：F=0.22F=2.5H 21210Vt編輯ppt式中F新澆筑混凝土對模板的最大側(cè)壓力(kN/m2)； 1外加劑影響修正系數(shù)。不摻外加劑時取10；摻具有緩凝作用的外加劑時取1.2；2混凝土坍落度影響修正系數(shù)，當坍落度小于100mm時，取1.10；不小于100mm時，取115； 混凝土重力密度(kN/m3)； t0新澆筑混凝土的初凝時間(h)，可按實測確定。當缺乏試驗資料時，可采用t=200

49、/(T+15)； V混凝土澆筑速度(m/h)；T混凝土澆筑時的溫度()； H混凝土測壓力計算位置處至新澆筑混凝土頂面的總高度(m)。 編輯ppt2.借鑒國外的施工經(jīng)驗 日本建筑學會通過若干工程試驗實踐后，在建筑規(guī)范JASS-5鋼筋混凝土中推薦了一些側(cè)壓力計算的經(jīng)驗公式。我國經(jīng)過幾個工程的實踐，認為具有一定的參考價值。經(jīng)驗公式如表3-18所列： 編輯ppt編輯ppt（二）側(cè)模及支撐 根據(jù)以上計算的混凝土最大側(cè)壓力值，可確定模板體系各部件的斷面和尺寸，在側(cè)模及支撐設計與施工中，應注意以下幾方面： (1)由于大體積混凝土結構基礎墊層面積較大，墊層澆筑后其面層不可能在同一水平面上。因此，在鋼模板的下端

50、統(tǒng)長鋪設一根500mm100mm小方木，用水平儀找平調(diào)整，確保安裝好的鋼模板上口能在同一標高上。另外，沿基礎縱向兩側(cè)及橫向混凝土澆筑最后結束的一側(cè)，在小方木上開設50mm300mm的排水扎，以便將大體積混凝土澆筑時產(chǎn)生的泌水和浮漿排出坑外。 編輯ppt(2)基礎鋼筋綁扎結束啟，進行模板的最后校正，并焊接模板內(nèi)的上、中、下三道拉桿。上面一道先與角支架連接后，再用圓鋼拉桿焊在第三排樁帽上，中間一道拉桿斜焊在第二排樁帽上，下面一道直接焊在底皮的受力鋼筋上。(3)為了確保模板的整體剛度，在模板外側(cè)布置三道統(tǒng)長橫向圍檁，并與豎向肋用連接件固定。(4)由于泵送混凝土澆筑速度快，對模板的側(cè)向壓力也相應增大，所以，為確保模板的安全和穩(wěn)定，在模板外側(cè)另加三道木支撐(圖315)。編輯ppt編輯ppt三、混凝土工程高層建筑基礎工程的大體積混凝土數(shù)量巨大，如新上海國際大廈17000m3，上海煤炭大廈21000m3，上海世界貿(mào)易商城24000m3，很多工業(yè)設備的基礎亦達數(shù)千立方米以至一萬立方米以上。對于這些大體積混凝土的澆筑，最好采用集中攪拌站供應商品混凝土，攪拌車運送到施工現(xiàn)場，由混凝土泵(泵車)進行演練。 編輯ppt采用商品混凝土，這是一個全盤機械化的混凝土施工方案，其關鍵是如何使這些機械相互協(xié)調(diào)，否則任務一個環(huán)節(jié)