大體積混凝土07

1、大體積混凝土大體積混凝土的定義存在的問題(裂縫產(chǎn)生的原因)解決辦法(技術措施、施工措施、構造設計措施)工程實例在建筑工程中，混凝土、鋼筋混凝土是建筑結構的主要材料。由于經(jīng)濟建設規(guī)模的迅速擴大，建筑業(yè)正向著高、大、深和復雜結構的方向發(fā)展。工業(yè)建筑中的大型設備基礎；高層、超高層和特殊功能建筑的箱型基礎及轉換層；有較高承載力的樁基厚大承臺等都是體積較大的鋼筋混凝土結構，大體積混凝土已大量地應用于工業(yè)與民用建筑之中。大體積混凝土存在的主要問題 根據(jù)施工規(guī)范，水泥用量較高，從而導致混凝土水化熱過高，產(chǎn)生溫度應力導致混凝土開裂； 混凝土澆筑后的保溫和降溫技術沒有很好掌握，從而導致混凝土開裂； 混凝土養(yǎng)護不

2、到位，脫模時間過早，造成大體積混凝土表面出現(xiàn)微裂紋。關于什么是大體積混凝土，國內外有許多種不同的定義。日本建筑學會標準(JASS5)的定義是：結構斷面最小尺寸在 80cm以上；水化熱引起的混凝土內最高溫度與外界氣溫之差，預計超過 25 的混凝土，稱為大體積混凝土。大體積混凝土的定義美國混凝土協(xié)會(ACI)規(guī)定的定義是：任何就地澆筑的混凝土，其尺寸之大必須采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度地控制減少開裂，就為大體積混凝土。大體積混凝土的定義上海建設工程局深基礎若干暫行規(guī)定中的定義是：當基礎邊長大于 20，厚度大于 1，體積大于 400m3的現(xiàn)澆混凝土，稱為大體積混凝土。大體積

3、混凝土的定義王鐵夢在工程結構裂縫控制中的定義是：在工業(yè)與民用建筑結構中，一般現(xiàn)澆的連續(xù)墻式結構、地下構筑物及設備基礎等是容易由溫度收縮應力引起裂縫的結構，統(tǒng)稱為大體積混凝土結構。本定義與美國 ACI116 R的大體積混凝土定義一致。實際上這類結構的體積和厚度都遠小于水工結構的體積和厚度。大體積混凝土的定義 我國JGJ/T55-96：大體積混凝土是指混凝土結構物中實體最小尺寸大于或等于1m的部位所用的混凝土，有時雖結構斷面不大，但由于所使用水泥的水化熱較大，也應按大體積混凝土考慮。大體積混凝土的定義大體積混凝土除對結構最小斷面和內外溫差有一定規(guī)定外，對于平面尺寸也有一些限制，如果結構物的平面尺寸

4、過大，基礎約束作用而產(chǎn)生的溫度應力也越大。大體積混凝土的定義總之，大體積混凝土還沒有一個統(tǒng)一的定義。但凡屬于建筑大體積混凝土都具有一些共同特征：結構厚實，混凝土現(xiàn)澆量大，施工技術上有特殊要求，水泥水化熱使結構產(chǎn)生溫度變形，應采取措施，盡可能地減少變形引起的裂縫開展。大體積混凝土的定義大體積混凝土的特點l 結構厚，體積大，鋼筋密，一次澆筑量大。大體積混凝土工程一次性連續(xù)澆注混凝土幾百方至幾千方，施工時間長，工程條件復雜，施工工藝要求高,受環(huán)境影響大，要求混凝土具有良好的工作性（流動性好，塌落度經(jīng)時損失小，凝結時間長，不離析、泌水）。l 水化熱高，溫度場梯度大，極易產(chǎn)生裂縫。大體積混凝土硬化期間，

5、由于水泥水化過程釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土的收縮共同作用，由此而產(chǎn)生的溫度應力和收縮應力，往往導致混凝土結構出現(xiàn)有害裂縫。采取合理措施降低水化熱，控制混凝土內外溫差防止過大干縮是施工和管理質量控制工作的重點。水泥水化熱主要原因裂縫澆筑溫度混凝土表面溫度內部溫度溫差基礎大多用的箱基、筏基、復合基礎等，因其混凝土體積大，聚集在內部的水泥水化熱不容易散發(fā)，而混凝土表面散熱較快，形成了溫度差，使混凝土內部產(chǎn)生壓應力，表裂縫產(chǎn)生的原因面產(chǎn)生拉應力，此時因混凝土齡期短，抗拉強度很低，當溫差產(chǎn)生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度時，混凝土產(chǎn)生各種裂縫，影響混凝土性能的正常發(fā)揮。裂縫產(chǎn)生的原因水泥

6、水化熱引起的溫度應力變形,是大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。據(jù)有關資料介紹,水泥水化過程中釋放的熱量約為502.42 J/g,加上混凝土澆筑溫度。這兩種溫度形成水泥水化熱引起的裂縫裂縫產(chǎn)生的原因混凝土的內部溫度，當混凝土內部與表面的溫差過大時(混凝土內部的最高溫度多出現(xiàn)在澆筑后的35d),就會產(chǎn)生溫度應力和溫度變形，導致混凝土裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因影響混凝土的內部溫度主要因素有混凝土中的用水量和水泥用量，混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。水泥用量越大,產(chǎn)生的水化熱越高,其溫度應力也越大，當這種拉應力超過混凝土的抗拉強度時,就會產(chǎn)生混凝土裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因早期水化作用產(chǎn)生的大量

7、水化熱,使混凝土的內部溫度不斷上升(升溫階段),在其中間部位的溫度高區(qū),形成壓應力,表面溫度低,形成拉應力，在內外溫度變化不一致的情況下,混凝土就會產(chǎn)生不均勻收縮。裂縫產(chǎn)生的原因 混凝土降溫階段，由于逐漸降溫而產(chǎn)生收縮，再加上混凝土硬化過程中，由于混凝土內部拌合水的水化和蒸發(fā)以及膠質體的膠凝等作用，促使混凝土硬化時收縮。這兩種收縮由于受到基底或結構本身的約束，也會產(chǎn)生很大的拉應力，直至出現(xiàn)收縮裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因混凝土溫度的變化，必然會引起混凝土體積的變化即溫度變形，當溫度變形受到約束而不能自由伸縮時，就會引起溫度應力，從而產(chǎn)生溫度裂縫 。裂縫產(chǎn)生的原因溫度裂縫按其深度的不同一般可分為貫穿裂縫

8、、深層裂縫和表面裂縫三種。貫穿裂縫切斷了結構斷面?？赡芷茐慕Y構的整體性和穩(wěn)定性，其危害性是最嚴重的；深層裂縫部分切斷了結構斷面，也有一定的危害性；便面裂縫一般危害性較小。裂縫的種類技術措施施工措施構造設計措施裂縫問題控制大體積混凝土裂縫的技術措施混凝土配合比設計選擇適當?shù)乃?、摻合料選擇適當?shù)墓橇线x擇適當?shù)耐饧觿?設計混凝土配合比:混凝土配合比設計時，在保證混凝土具有良好性的情況下，盡可能的降低混凝土的單位用水量，采用“三三低低（低砂率、低坍落度、低水膠比低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高一高（高高粉煤灰摻量粉煤灰摻量）”的設計準則

9、，生產(chǎn)出“高強、高韌性、中彈、低熱和高抗拉通過混凝土試配，優(yōu)選材料和配合比，大值”的抗裂混凝土。 體積混凝土宜選用低水化熱、凝結時間長的水泥，一般在同等條件下，應優(yōu)先選用礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥或復合水泥。骨料在大體積混凝土中所占比例一般為混凝土絕對體積的80%83%。 因此，在選擇骨料時，應選擇線膨脹系數(shù)小、巖石彈模較低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料。選擇合適的骨料品最大粒徑，控制粗骨料和細骨料的含泥量，（粗骨料含泥量應1%為宜，最大粒徑以不大于鋼筋間最小凈距的3/4；細骨料應選用中砂或粗砂，含泥量應2%），這樣不僅有利于提高混凝土的工作性，而且可提高混凝土的密實性、耐久性和抗

10、裂性。摻入適量的緩凝型外加劑，可顯著改善混凝土的和易性，從而降低用水量和混凝土的水化熱。在混凝土中大量摻加粉煤灰?？商岣呋炷恋目?jié)B性、耐久性，減少收縮，降低膠抗?jié)B性、耐久性，減少收縮，降低膠凝材料體系的水化熱，提高混凝土的抗拉強凝材料體系的水化熱，提高混凝土的抗拉強度，抑制堿骨料反應，減少新拌混凝土的泌度，抑制堿骨料反應，減少新拌混凝土的泌水等水等?？刂拼篌w積混凝土裂縫的施工措施混凝土成型后，要根據(jù)氣候條件采取相應的控溫措施，將內外溫差嚴格控制在設計要求范圍以內；當設計無要求時，混凝混凝土的溫度差宜土的溫度差宜2525。 （1）采取在混凝土內部埋設冷卻水管和風管、表面灑水冷卻、表面保溫材料保

11、護等方法，控制混凝土溫度，減少裂縫。（2）每層澆筑厚度控制在300300400mm400mm之間，且控制好混凝土均勻上升，避免過大高差，循序漸進，一次到頂。（3）在混凝土澆筑時，應將基底清理干凈，澆水濕潤，且不得積水，并盡可能降低混凝土入模溫度，入模溫度控制在比環(huán)境溫度高5范圍之內。（4）控制混凝土坍落度及水灰比，細致分析混凝土集料的配比，合理摻加塑化劑和減少劑，混凝土坍落度控制在160160 180mm180mm為宜。 （5）為了提高混凝土的密實度和抗拉強度，減少收縮，施工時設置專人加強混凝土的振搗工作，嚴格控制振搗時間和插入深度，上下層振搗搭接在50 100 mm之間， 每點振搗30s左右

12、或視混凝土表面返漿，嚴禁碰撞模板。（6）混凝土表面除因其泌水收縮，產(chǎn)生的塑性收縮裂縫外，還會受到鋼筋、粗大骨料等的限制，使混凝土內部顆粒沉降不均勻，產(chǎn)生裂縫。為防止這類裂縫產(chǎn)生，在混凝土澆筑至設計標高時，經(jīng)振動器振搗密實，表面出現(xiàn)浮漿時，即用刮尺刮平，在混凝土終凝硬化前，用木抹連續(xù)搓平，密閉混凝土表面，防止泌水收縮裂縫產(chǎn)生，12h 以后，在混凝土的表面加以覆蓋并澆水養(yǎng)護，避免混凝土受風吹日曬，排除了混凝土內部顆粒沉降引起的表面裂縫。（7）二次振搗是在第一次振搗后，于凝結前的適當時間再重復進行二次振搗的一項新工藝，二次振搗能減少混凝土的內部裂縫，增強混凝土的密實性，從而提高混凝土的抗裂性。（8）

13、冬、夏季施工時，要根據(jù)大體積混凝土的結構尺寸、鋼筋疏密、混凝土供應條件等合理分段、分層、合理安排澆筑時間，以減少因炎熱高溫或寒冷低溫襲擊引起的表面裂縫，最大限度降低混凝土的初凝溫度。控制大體積混凝土裂縫的構造設計措施在構造設計方面采取一些增配構造筋的措施來改善混凝土的內外約束，對預防大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生很有好處。 當大體積混凝土結構尺寸過大時，為減小外約束力、溫度應力和混凝土內部熱量的散發(fā)，降低混凝土的內部溫度，可設置后澆帶，在正常施工條件下，后澆帶間距2030mm，保留時間一般不小于60天。后澆帶封閉時，用補償收縮混凝土澆灌密實。 設置滑移層：為了方便混凝土底板熱能釋放時所產(chǎn)生的平行移動，

14、在澆筑混凝土前，宜在基礎墊層與混凝土基礎之間設置瀝青油氈或其他類似的材料作為滑移層，用以減少大體積混凝土的內外約束。 設置緩沖層：為了緩解地基對基礎收縮時的側壓力，可在大體積混凝土的某些部位設置緩沖層。設置增強配筋：在容易開裂部位配置斜向鋼筋或鋼筋網(wǎng)片或在邊緣部位設置暗梁并配置一定數(shù)量的抗裂鋼筋， 提高該部位的配筋率，可顯著提高混凝土的抗裂性能。陽邏長江大橋北標段承臺大體積混凝土陽邏長江大橋北標段承臺大體積混凝土工程描述陽邏長江大橋主塔墩承臺平面尺寸為21.6m21.6m,高6m,混凝土設計標號為C30。 承臺屬重要的大體積混凝土結構，混凝土方量相當大，必須采取專門措施防止因為混凝土水化熱溫升

15、而出現(xiàn)溫度裂縫，以滿足設計要求，保證大橋的長期安全使用。受大橋局陽邏大橋項目經(jīng)理部的委托，武漢理工大學對陽邏大橋承臺大體積混凝土進行了溫控計算，得出了大體積混凝土內部仿真溫度場和應力場，根據(jù)計算結果制定了承臺不出現(xiàn)有害溫度裂縫的溫控標準，并以此制定了相應的溫控措施。溫控計算采用有限元程序大體積砼施工期溫度場及溫度應力場計算程序包進行。混凝土配合比設計水水(kg/m3)水泥水泥(kg/m3)粉煤灰粉煤灰(kg/m3)砂砂(kg/m3)石石(kg/m3)減水劑減水劑(kg/m3)坍落度坍落度(cm)28d(Mpa)0h2h17028014570810635.4201540.4水 泥：葛洲壩水泥廠礦

16、渣P.S32.5水泥，其中礦渣粉 含量占60；粉煤灰：陽邏電廠I級灰,需水量比92%，燒失量2.9%; 砂 ：巴河中砂2.33.1; 石 ：5 31.5mm碎石;減水劑：武鋼浩源FDN-9001高效減水劑（水劑）。混凝土澆筑溫度的控制 混凝土出攪拌機后，經(jīng)泵送、平倉、振搗等過程后距離表面510cm處的溫度為澆筑溫度，應控制混凝土澆筑溫度不超過28。若澆筑溫度超出控制要求，則應采取如下措施：（1）混凝土泵管外用草袋覆蓋，并經(jīng)常灑江水降溫；（2）砂、石料避免太陽曝曬；提高混凝土澆筑強度，盡量縮短已澆混凝土的暴露時間。 根據(jù)計算成果，為保證承臺在施工期內不出現(xiàn)有害溫度裂縫，應采取如下溫控標準：（1）

17、混凝土澆筑溫度不超過澆筑溫度不超過2828；（2）混凝土在澆筑溫度基礎上的最大水化熱溫升不超過31；（3）混凝土內外溫差不超過28；混凝土降溫速率不超過2.0/d。 冷卻水管的布設(1)冷卻水管及其布設冷卻水管及其布設 根據(jù)承臺內部溫度分布特征，總共埋設六層冷卻水管，冷卻水管采用外徑為32mm，內徑28mm的薄壁鋼管，其水平間距為1.2m，每根冷卻水管長度不宜超過200m，冷卻水管進、出水口應集中布置，以利于統(tǒng)一管理（冷卻水管的布置見圖2、圖3）。 (2)冷卻水管使用及其控制冷卻水管使用及其控制 a.冷卻水管使用前應壓水試驗，防止管道漏水、阻水； b.砼澆筑到各層冷卻水管標高后即開始通水，可直接采用江水冷卻，通水流量應大于25L/min； c.待冷卻水管通水全部結束并養(yǎng)生完成后，應采用30水泥砂漿封堵冷卻水管。 冷卻水管平面布置示意圖(單位：cm)冷卻水管立面布置示意圖承臺大體積混凝土應力值計算結果承臺內部不同齡期的最大溫度主拉應力見下表所示: 根據(jù)應力計算結果和混凝土劈裂抗拉強度測試結果可知承臺大體積砼在施工期內有較大的抗裂安全系數(shù)，在采取有效