一級建造師市政公用工程管理與實務(wù)考試必備講義匯編 城市橋梁篇一二

大體積混凝土施工技術(shù)更多資料請聯(lián)系QQ813517521更多資料請聯(lián)系QQ813517521大體積混凝土的定義美國混凝土協(xié)會（ACI）規(guī)定：“任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大，必須要求采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大的限度減少開裂?！比毡窘ㄖf(xié)會標(biāo)準(zhǔn)（JASS5）中規(guī)定：“結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在80cm以上，同時水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差，預(yù)計超過25℃的混凝土，稱之為大體積混凝土?！?/p>

目前，較新的觀點指出：所謂大體積混凝土，是指其結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)大到必須采用相應(yīng)技術(shù)措施、妥善處理內(nèi)外溫度差值、合理解決溫度應(yīng)力、并按裂縫開展控制的混凝土。大體積混凝土的定義

建筑工程大體積砼常出現(xiàn)的部位：厚大的地下室底板（特別是電梯井筒部位）、樁頂承臺梁、轉(zhuǎn)換梁或板、內(nèi)筒外框架超高層的大截柱等。橋梁工程大體積砼常出現(xiàn)的部位：橋大直徑樁基礎(chǔ)、懸索橋的錨碇和橋塔的一些部位、斜拉橋橋塔的一些部位、連續(xù)梁橋的墩臺梁等。大體積混凝土的定義建筑工程中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，由此形成的溫度收縮應(yīng)力是導(dǎo)致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。裂縫分為表面裂縫和貫通裂縫兩種。表面裂縫是由于混凝土表面和內(nèi)部的散熱條件不同，溫度外低內(nèi)高，形成了溫度梯度，是混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，表面的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強度而引起的。貫通裂縫是由于大體積混凝土在強度發(fā)展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這個降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形，受到地基和其他結(jié)構(gòu)邊界條件的約束時引起的拉應(yīng)力，超過混凝土抗拉強度時所可能產(chǎn)生的貫通整個截面的裂縫。大體積混凝土的溫度裂縫大體積混凝土的溫度裂縫

故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(jié)果，一方面是混凝土內(nèi)外溫差產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是結(jié)構(gòu)的外約束和混凝土各質(zhì)點間的內(nèi)約束阻止這種應(yīng)變，一旦溫度應(yīng)力超過混凝土所能承受的抗拉強度，就會產(chǎn)生裂縫。引起溫度裂縫的原因可分為以下幾類：

水泥水化熱

水泥的水化熱是大體積混凝土內(nèi)部熱量的主要來源，由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在混凝土內(nèi)部不易散失。

外界氣溫變化

大體積混凝土的溫度裂縫

約束條件結(jié)構(gòu)在變形時會受到一定的抑制而阻礙其自由變形，該抑制即稱“約束”，大體積混凝土由于溫度變化產(chǎn)生變形，這種變形受到約束才產(chǎn)生應(yīng)力。在全約束條件下，混凝土結(jié)構(gòu)的變形：——混凝土收縮時的相對變形；——混凝土的溫度變化量；

——混凝土的溫度膨脹系數(shù)。混凝土收縮變形

大體積混凝土的溫溫度應(yīng)力混凝土的溫度取決決于它本身環(huán)境有有溫差存在，而結(jié)結(jié)構(gòu)物四周又不可可能做到完全絕熱熱，因此，在新澆澆筑的混凝土與其其四周環(huán)境之間，，就會發(fā)生熱能的的交換。模板、外外界氣候(包括溫度、濕度和和風(fēng)速)和養(yǎng)護條件等因素素，都會不斷改變變混凝土所貯備的的熱能，并促使混混凝土的溫度逐漸漸發(fā)生變動。因此此，混凝土內(nèi)部的的最高溫度，實際際上是由澆筑溫度、水泥水化熱引起的的絕對溫升和混凝土澆筑后的散散熱溫度三部分組成。大體積混凝土溫度度應(yīng)力特點大體積混凝土溫度度計算最大絕熱溫升（二二式取其一）Th——混凝土最大絕熱溫溫升(℃)mc——混凝土中水泥(包括膨脹劑)用量（kg/m3）F——混凝土活性摻合料料用量（kg/m3）K——摻合料折減系數(shù)。。粉煤灰取0.25~0.30Q——水泥28d水化熱(kJ/kg)c——混凝土比熱，取0.97[kJ/(kg·K)]ρ——混凝土密度(2400kg/m3)t——混凝土的齡期（d）m——系數(shù)、隨澆筑溫度度改變大體積混凝土溫度度計算水泥品種水泥強度等級水化熱Q(kJ/kg)3d7d28d硅酸鹽水泥42.531435437532.5250271334礦渣水泥32.5180256334表1不同品種、強度等等級水泥的水化熱熱澆筑溫度(℃)51015202530m(1/d)0.2950.3180.3400.3620.3840.406表2系數(shù)m大體積混凝土溫度度計算混凝土中心計算溫溫度T1(t)——t齡期混凝土中心計計算溫度（℃）Tj——混凝土澆筑溫度（℃）ξ(t)——t齡期降溫系數(shù)大體積混凝土溫度度計算澆筑層厚度(m)齡期t(d)369121518212427301.00.360.290.170.090.050.030.011.250.420.310.190.110.070.040.031.500.490.460.380.290.210.150.120.080.050.042.500.650.620.570.480.380.290.230.190.160.153.000.680.670.630.570.450.360.300.250.210.194.000.740.730.720.650.550.460.370.300.250.24齡期降溫系數(shù)ξ(t)大體積混凝土溫度度計算混凝土表層（表面面下50~100mm處）溫度δ——保溫材料厚度（m）T2——混凝土表面溫度（（℃）保溫材料厚度Tq——施工期大氣平均溫溫度（℃）λ——混凝土導(dǎo)熱系數(shù)，，取2.33W/(m·K)Tmax——計算得混凝土最高高溫度（℃）材料名稱密度(kg/m3)導(dǎo)熱系數(shù)λ[W/(m·K)材料名稱密度(kg/m3)導(dǎo)熱系數(shù)λ[W/(m·K)建筑鋼材780058礦棉，巖棉110～2000.031～0.065鋼筋混凝土24002.33瀝青礦棉氈100～1600.033～0.052水0.58泡沫塑料20～500.035～0.047木模板500～7000.23膨脹珍珠巖40～3000.019～0.065木屑0.17油氈0.05草袋1500.14膨脹聚苯板15～250.042瀝青蛭石板350～4000.081～0.105空氣0.03膨脹蛭石80～2000.047～0.07泡沫混凝土0.10大體積混凝土溫度度計算λx——所選保溫材料導(dǎo)熱熱系數(shù)[W/(m·K)]大體積混凝土溫度度計算Kb——傳熱系數(shù)修正值，，取1.3~2.0。保溫層種類K1K21僅由容易透風(fēng)的材料組成(如草袋、稻草板、鋸末、砂子)2.63.02由易透風(fēng)材料組成，但在混凝土面層上再鋪一層不透風(fēng)材料2.02.33在易透風(fēng)保溫材料上鋪一層不透風(fēng)材料1.61.94在易透風(fēng)保溫材料上下各鋪一層不易透風(fēng)材料1.31.55僅由不易透風(fēng)材料組成(如油布、帆布、棉麻氈、膠合板)1.31.5K1值為一般刮風(fēng)情況況（風(fēng)速<4m/s，結(jié)構(gòu)位置>25m）；K2值為刮大風(fēng)情況；；大體積混凝土溫度度計算Kb——傳熱系數(shù)修正值，，取1.3~2.0。保溫層種類K1K21僅由容易透風(fēng)的材料組成(如草袋、稻草板、鋸末、砂子)2.63.02由易透風(fēng)材料組成，但在混凝土面層上再鋪一層不透風(fēng)材料2.02.33在易透風(fēng)保溫材料上鋪一層不透風(fēng)材料1.61.94在易透風(fēng)保溫材料上下各鋪一層不易透風(fēng)材料1.31.55僅由不易透風(fēng)材料組成(如油布、帆布、棉麻氈、膠合板)1.31.5K1值為一般刮風(fēng)情況況（風(fēng)速<4m/s，結(jié)構(gòu)位置>25m）；K2值為刮大風(fēng)情況；；大體積混凝土溫度度計算如采用蓄水養(yǎng)護，，蓄水養(yǎng)護深度hw——養(yǎng)護水深度（m）x——混凝土維持到指定定溫度的延續(xù)時間間，即蓄水養(yǎng)護時時間（h）M——混凝土結(jié)構(gòu)表面系系數(shù)（1/m）,M=F/VF——與大氣接觸的表面面（m2）V——混凝土體積（m3）700——折算系數(shù)[kJ/(m3·K)]λw——水的導(dǎo)熱系數(shù)，取取0.58大體積混凝土溫度度計算混凝土表表面模板板及保溫溫層的傳傳熱系數(shù)數(shù)β——混凝土表表面模板板及保溫溫層等的的傳熱系系數(shù)[W/(m3·K)]δi——各保溫材材料厚度度（m）λi——各保溫材材料導(dǎo)熱熱系數(shù)[W/(m3·K)]βq——空氣層的的傳熱系系數(shù)，取取23[W/(m3·K)]大體積混混凝土溫溫度計算算混凝土虛虛厚度h’——混凝土虛虛厚度（（m）k——折減系數(shù)數(shù)，取2/3λ——混凝土導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)，取2.33[W/(m3·K)]大體積混混凝土溫溫度計算算混凝土計計算厚度度H——混凝土計計算厚度度（m）h——混凝土實實際厚度度（m）大體積混混凝土溫溫度計算算混凝土表表層溫度度T2(t)——混凝土表表面溫度度（℃））Tq——施工期大大氣平均均溫度（（℃）h’————混凝土虛虛厚度（（m）H———混凝土計計算厚度度（m）T1(t)——混凝土中中心溫度度（℃））大體積混混凝土溫溫度計算算混凝土平平均溫度度大體積混混凝土應(yīng)應(yīng)力計算算地基約束束系數(shù)單純地基基阻力系系數(shù)Cx1（N/mm3）土質(zhì)名稱承載力(kN/m2)Cx1推薦值軟黏土80～1500.01～0.03砂質(zhì)黏土250～4000.03～0.06堅硬黏土500～8000.06～0.10風(fēng)化巖石和低強度素混凝土5000～100000.60～1.00C10以上配筋混凝土5000～100001.00～1.50大體積混混凝土應(yīng)應(yīng)力計算算樁的阻力力系數(shù)Cx2（N/mm3）Q——樁產(chǎn)生單單位位移移所需水水平力(N/mm)當(dāng)樁與結(jié)結(jié)構(gòu)鉸接接時當(dāng)樁與結(jié)結(jié)構(gòu)固接接時E——樁混凝土土的彈性性模量（（N/mm2）I——樁的慣性性矩（mm4）Kn——地基水平平側(cè)移剛剛度，取取1×10-2D——樁的直徑或邊邊長（mm）F——每根樁分擔(dān)的的地基面積（（mm2）大體積混凝土土應(yīng)力計算大體積混凝土土瞬時彈性模模量E(t)——t齡期混凝土彈彈性模量（N/mm2）E0——28d混凝土彈性模模量（N/mm2）e——常數(shù)，取2.718t——齡期（d）大體積混凝土土應(yīng)力計算地基約束系數(shù)數(shù)E(t)——t齡期混凝土彈彈性模量（N/mm2）h——混凝土實際厚厚度（mm）Cx1——單純地基阻力力系數(shù)（N/mm3）Cx2——樁的阻力系數(shù)數(shù)（N/mm3）β(t)——t齡期地基約束束系數(shù)（l/mm）大體積混凝土土應(yīng)力計算混凝土干縮率率和收縮當(dāng)量量溫差混凝土干縮率率εY(t)——t齡期混凝土干干縮率ε0Y(t)——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下混混凝土極限收收縮值，取3.24×10-4M1?M2???M10——各修正系數(shù)，，參考建筑施施工手冊第四四版表10-88大體積混凝土土應(yīng)力計算收縮當(dāng)量溫差差TY(t)——t齡期混凝土收收縮當(dāng)量溫差差（℃）α——混凝土線膨脹脹系數(shù)，取1×10-5（1/℃）大體積混凝土土應(yīng)力計算結(jié)構(gòu)計算溫差差（一般3d劃分一區(qū)段））ΔTi——i區(qū)段結(jié)構(gòu)計算算溫差（℃）Tm(i)——i區(qū)段平均溫度度起始值（℃）Tm(i+3)——i區(qū)段平均溫度度終止值（℃）TY(i+3)——i區(qū)段收縮當(dāng)量量溫差終止值值（℃）TY(i)——i區(qū)段收縮當(dāng)量量溫差起始值值（℃）大體積混凝土土應(yīng)力計算各區(qū)段拉應(yīng)力力σi——i區(qū)段混凝土內(nèi)內(nèi)拉應(yīng)力（N/mm2）——i區(qū)段平均彈性性模量（N/mm2）——i區(qū)段平均應(yīng)力力松弛系數(shù)齡期t(d)369121518212427300.570.520.480.440.410.3860.3680.3520.3390.327i區(qū)段平均地基基約束系數(shù)混凝土最大尺寸大體積混凝土土應(yīng)力計算到指定期混凝凝土內(nèi)最大應(yīng)應(yīng)力σmax——到指定期混凝凝土內(nèi)最大應(yīng)應(yīng)力（N/mm2）——泊松比，取0.15大體積混凝土土應(yīng)力計算安全系數(shù)ft——到指定期混凝凝土抗拉強度度設(shè)計值（N/mm2）K——大體積混凝土土抗裂安全系系數(shù)，應(yīng)≥1.15大體積混凝土土平均整澆長長度混凝土極限拉拉伸值ft——混凝土抗拉強強度設(shè)計值（N/mm2）μ——配筋率（%），μ=Fa/Fcd——鋼筋直徑（（mm）t——指定齡期（（d）Fa——鋼筋截面面面積（m2）Fc——混凝土截面面面積（m2）大體積混凝凝土平均整整澆長度平均整澆長長度（伸縮縮縫間距））[Lcp]——平均整澆長長度（伸縮縮縫間距））（mm）h——混凝土厚度度（mm）E(t)——指定時刻混混凝土彈性性模量（N/mm2）Cx——地基阻力系系數(shù)（N/mm3）,Cx=Cx1+Cx2ΔT——指定時刻的的累計結(jié)構(gòu)構(gòu)計算溫差差（℃）【例1】某工程現(xiàn)澆澆鋼筋混凝凝土基礎(chǔ)底底板，厚度度為0.8m，配置直徑徑16帶肋鋼筋，，配筋率0.35%，混凝土強度等等級采用C30，地基為堅硬黏黏土，施工條件件正常(材料符合質(zhì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)、水灰比準(zhǔn)準(zhǔn)確、機械振搗搗、混凝土養(yǎng)護護良好)。試計算早期(15d)不出現(xiàn)貫穿性裂裂縫的允許間距距。大體積混凝土計計算案例大體積混凝土計計算案例均取1.0M4=1.42，M6=0.93，M7=0.70，M10=0.42混凝土經(jīng)經(jīng)過15d的收縮變變形混凝土收收縮當(dāng)量量溫差為為大體積混混凝土計計算案例例混凝土上上、下面面溫升為為15℃，由于時時間短，，養(yǎng)護較較好，氣氣溫差忽忽略不計計，混凝凝土的水水化熱溫溫差經(jīng)計計算為25℃，則計算溫差差為混凝土的的極限拉拉伸值大體積混混凝土計計算案例例15d時混凝土土的彈性性模量伸縮縫的的最大允允許間距距由計算知知，板的的最大允允許伸縮縮縫間距距為26m。當(dāng)板的的縱向長長度小于于26m時，可以以避免裂裂縫出現(xiàn)現(xiàn)。否則則則需在在中部設(shè)設(shè)置伸縮縮縫或““后澆縫縫”。當(dāng)當(dāng)板下有有樁基礎(chǔ)礎(chǔ)時，計計算阻力力系數(shù)Cx時，應(yīng)考慮樁基對對基礎(chǔ)底板的約束束阻力。大體積混凝土計算算案例【例2】大型設(shè)備基礎(chǔ)底板板長90.8m、寬31.3m、厚2.5m，混凝土為C20，采用60d后期強度配合比，，用32.5礦渣水泥，水泥用用量mc=280kg/m3,混凝土澆筑入模溫溫度Tj=28℃，為25℃，結(jié)構(gòu)物周圍用鋼鋼模板，在模板和和混凝土上表面外外包兩層草袋保溫，混凝凝土比熱C=1.0kJ/kg?K混凝土密度ρ=2400kg/m3施工時平均氣溫試計算總降溫產(chǎn)生生的最大溫度拉應(yīng)應(yīng)力及安全系數(shù)。。大體積混凝土計算算案例解(1)計算絕熱溫升值，，按式為簡單計只計算3d、7d、28d的值。(2)混凝土中心溫度計計算，按式計算如下大體積混凝土計算算案例(3)混凝土表層溫度。。兩層草袋保溫按60mm計，則保溫層傳熱熱系數(shù)混凝土虛厚度混凝土計算厚度混凝土表層溫度大體積混凝土計算算案例(5)混凝土干縮率和當(dāng)當(dāng)量溫差，按式則(6)結(jié)構(gòu)計算溫差，按按式大體積混凝土計算算案例(7)計算各齡期的混凝凝土彈性模量，按按式(8)地基約束系數(shù)，按按式大體積混凝土計算算案例(9)各區(qū)段拉應(yīng)力，按按式各區(qū)段平均彈性模模量大體積混凝土計算算案例各區(qū)段平均應(yīng)力松松弛系數(shù)各區(qū)段平均地基約約束系數(shù)大體積混凝土計算算案例只計算拉應(yīng)力(10)混凝土內(nèi)最大應(yīng)力力，按式混凝土抗拉強度設(shè)設(shè)計值取1.1N/mm2，則安全系數(shù)滿足抗裂條件，故故知不會出現(xiàn)裂縫縫。大體積混凝土計算算案例1．合理的平面立面面設(shè)計，避免截面面的突變，從而減減少約束應(yīng)力。2．合理的布置分布布鋼筋，盡量采用用小直徑、密間距距，變截面處加強強分布鋼筋3．避免用高強混凝凝土，盡量選用中中低強度混凝土，，采用60天或90天強度4．采用滑動層減少少基礎(chǔ)的約束。5．混凝土結(jié)構(gòu)上下下表面布置螺紋鋼鋼筋或冷軋扭鋼筋筋網(wǎng)片。設(shè)計方面考慮的措措施①．水泥品種種:選用水化熱熱較低的425或525礦渣水泥。。②．水泥用用量：盡最最大限度減減少水泥用用量，同時時參照水泥泥廠的水泥泥強度歷史史資料。③．水膠比比:0.25~0.40④．混合材：：粉煤灰、、礦渣、火火山灰、超超細(xì)礦粉等等⑤．外加劑劑：摻入高高效復(fù)合減減水劑。⑥．砂石骨骨料：骨料料：選用粒粒徑5～31.5mm的碎石，砂子的細(xì)度度模數(shù)在2.5以上的中、、粗砂。⑦．微膨脹劑劑：混凝土水灰灰比、脹劑的摻量量、混凝土的養(yǎng)養(yǎng)護、混凝土的密密實程度、減水劑種類類、膨脹劑的應(yīng)應(yīng)用。配合比設(shè)計計①.控制混凝土土拌合料的的出機溫度度和澆筑溫溫度。②.混凝土的拌拌制1）保證混合合材的質(zhì)量量，加強材材質(zhì)檢驗，，進行混凝凝土試配，，根據(jù)試配配結(jié)果確定定。2）外加劑及及膨脹劑摻摻量準(zhǔn)確，，摻量誤差差控制總摻摻量的1％以下。3）攪拌均勻勻。4）加料順序序③.混凝土的輸輸送④