第四章+大体积溷凝土结构.ppt

高层建筑基础工程，发表：刘炳南，一，基础结构类型和施工方案，高层建筑基础结构类型1，箱形基础箱体基础是由顶板、底板和纵横交错壁体构成的整体空间结构，箱形基础结构刚性大，除承受上层结构的大负荷外，建筑物均匀沉降，多用于软土地基。 箱基体积所占空间部分挖掘的土量远重于箱基，相应的附加压力值减小，因此箱基是比较理想的补偿式基础。 油罐基础深、地下水位高时，进行降水和深基坑支护。 但是，油箱底座不能建造地下车库和设备用的房间，房间很大。 2、筏板基础，筏板基础由底板、梁等整体组成。 分为平板式和梁式。 筏基是支撑许多柱子的整体钢筋混凝土板，可以在砂土、砾石、岩石基础上建设，也可以支撑在桩上。 筏板基础深埋粘土地区时，基础承载力随基础埋深和宽度的增加而增大，基础沉降随埋深的增加而减小。 适用于土质弱、不均匀、上部负荷大的情况，在多层和高层建筑中广泛使用。 3、桩基、桩基承载力高，沉降小均匀，具有垂直载荷、水平载荷、提升力及机械振动和动力作用等特点。 适用于各种地质条件和各种类型的工程，特别是软土地基的高层建筑。 现行桩基多分为预制桩、灌注桩、大直径扩底桩和钢筋桩。 4、复合型、桩上打箱基或筏基构成复合基础。 西安多采用桩基筏基地下室的基础结构。 大体积混凝土结构的制备、运输和浇筑，一、概况、美国混凝土学会的定义：任何现浇混凝土的尺寸都必须解决水热及其相应的体积变形问题，即必须将裂缝的影响控制在最小限度，称为大体积混凝土。 日本建筑学会标准的定义是，结构截面的最小尺寸为80cm以上的水热会引起混凝土内的最高温度和外部气温的差异，设想为超过25的混凝土，称为大体积混凝土。 我国的混凝土结构工程施工及验收规范认为建筑物的基础最小边尺寸在13m范围内为大体积混凝土。 二、混凝土材料和配合比，高层建筑的基础混凝土性能要求根据设计，通常采用强度等级为C20、C25、C30普通混凝土，有防水要求的有C25、C30、C35防水混凝土、耐浸渍等级P6、P8、P12； 垫用C10普通混凝土。 原材料的选择：水泥、粗骨料、细骨料、粉煤灰、外加剂。 配合比设计和一般大体积混凝土的选用：灰白比0.6，砂率应控制在33%37%，落度应控制在1014cm，现场不得随意加水加大落度。 采用泵送混凝土配合比要求、大体积基础混凝土浇注、泵送技术，不仅要满足一般的流动性、强度、耐久性、经济等要求，还要满足泵送性能，具有良好的和易性和适当的崩解度，使混凝土堵塞管道，使管道输送不会中断为了提高易和性，制备大崩塌度(15cm以上)的混凝土，提高混凝土的泵送性，除了用普通方法在混凝土中掺入粉煤灰和减水剂外，混凝土的砂率要比普通混凝土增加2%5%，控制在40%50%。 混凝土单方水泥用量一般为280320kg/m3，灰白比限制在0.40.6，不得低于0.4。 落地度优选为913cm，但水泥的使用量和落地度需要综合考虑气候条件、混凝土泵的输送距离、输送管的配置等因素而适当增减。 三、混凝土运输浇筑方法、混凝土泵车和混凝土搅拌运输车浇筑用混凝土泵运输浇筑用自动卸料车运输浇筑用起重机吊振吊斗浇筑满堂脚手推车运输浇筑大体积混凝土施工，一般在低温条件下进行，最高气温优选为30C以下。 57348； 为了保证结构的整体性，混凝土必须连续浇筑，采用分层阶段的方法施工。根据结构的大小和特点，有全面的层次、阶段性的层次、斜面的层次等施工方法。 参照图10.11、4、大体积混凝土浇筑方式，为降低大体积混凝土的水热，使冷却循环水流入混凝土内部，用循环法保温养护，加快混凝土内部的散热。 为了能够比较正确地测量混凝土内部的温度，在混凝土中埋设测温管，用水银温度计进行测温。 上下层的温度差控制在1520。 根据各测点的温度，制作混凝土内部的温度变化曲线，根据混凝土理论计算值，分析问题点，采取技术措施。 五、混凝土温度控制、监测、混凝土养护是大体积混凝土工程的重要工作。 主要保持适当的温度和湿度，控制混凝土内外温差，促进混凝土强度的正常发展和裂缝的产生和发展。 混凝土浇筑完成后到最终凝固之间的养护对混凝土非常重要。 混凝土浇筑结束后，立即在其上表面施加霸盖，要求霸盖严格，经常检查霸盖的保湿效果。 其主要作用是储水保温，防止表面水分蒸发，抵抗太阳辐射和风引起的温度突变，保持内外温差的稳定。 六、混凝土养护、大体积混凝土温度和收缩裂缝控制、大体积混凝土结构截面尺寸大，裂缝在混凝土浇筑短期内形成，设计载荷不作用于结构，因此外载荷引起裂缝的可能性小。 但水泥的水化作用是发热反应，大体积混凝土本身具有一定的保温性能，因此其内部温升幅度远大于表层温升幅度，在混凝土温升峰后的降温过程中，内部温降速度远慢于表层，在这些过程中混凝土各部分的温度变形和相互约束温度应力超过能承受混凝土的拉伸极限值时，混凝土会产生裂缝。 主要研究内容是高层建筑基础工程总体要求高，不得留下施工缝隙，要求一次性完成连续浇筑。 同时，由于结构体积大，浇筑混凝土后水泥的水合热量大，难以集中在大体积混凝土内部散热，内部温度显着上升，水泥的水合速度加快，水合热更集中地释放，混凝土表面的散热加快，形成大体积混凝土内外的大温差因此，如何控制混凝土内外温差和温度变形，防止裂缝的产生，提高混凝土结构的抗渗、抗裂和抗侵蚀性能是大体积混凝土施工的重要问题。 一、裂缝种类、微裂缝：粘结裂缝、水泥石裂缝、骨料裂缝宏观裂缝：表面裂缝贯穿裂缝深层裂缝，水泥水热影响内外约束条件的影响混凝土收缩的影响混凝土塑性收缩变形混凝土的体积变形，二、裂缝产生原因，一、水泥水热影响， 在水泥水化过程中放出大量的热量，而且主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可放出500J左右的热量，以水泥使用量350Kg/m3550Kg/m3计算，每m3混凝土放出17500KJ27500KJ的热量(70左右，更高)。 特别是在大体积混凝土中，这种现象更为严重。 由于混凝土内部和表面的散热条件不同，混凝土中心温度高，形成温度梯度，混凝土内部产生压缩应力，表面产生拉伸应力，拉伸应力超过混凝土的极限拉伸强度时，混凝土表面产生裂缝。 2、混凝土收缩的影响，混凝土在空气中凝固时体积减少的现象叫做混凝土收缩。混凝土不受外力时的这种自发变形，在受到外部约束时(支撑条件、钢筋等)，混凝土会产生拉伸应力，混凝土会破裂。 混凝土裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩、温度收缩3种。 硬化初期以水泥石水合凝固过程发生的体积变化为主，后期以混凝土内部自由水分蒸发引起的干缩变形为主。 3、室外空气温度湿度变化的影响，大体积混凝土结构在施工期间，室外空气温度的变化对大体积混凝土裂缝的防治产生了很大的影响。 混凝土内部的温度由浇筑温度、水泥的水热绝热温度上升和结构的散热温度等各种温度之和构成。 浇筑温度与外界气温直接相关，外界气温越高，混凝土浇筑温度也越高，外界气温越低，体积越大的混凝土内外温度梯度就会增加。 外部气温下降过快，会产生较大的温度应力，容易引起混凝土裂缝。 另外，外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大影响，外界的湿度下降会加速混凝土的干燥收缩，产生混凝土的裂缝。 4、受其他因素的影响，建筑物基础不均匀沉降也产生裂缝，该裂缝随基础沉降而增大，地基沉降稳定不变。 混凝土配合比不良会引起混凝土塑性沉降裂缝，但一般混凝土配合比，粗骨料倾斜不连续，数量不足，砂率和水灰比不适当，产生裂缝。 水泥中的碱即使与活性骨料中的活性二氧化硅发生化学反应也会产生裂纹。 三、防裂措施，大体积混凝土裂缝应破坏和控制结构的整体性、耐久性、防水性、危害性，大体积裂缝主要是水热使混凝土温度上升，采取适当措施控制混凝土的温度上升和温度变化速度，使其在一定范围内不发生裂缝。 这些措施包括混凝土施工的全过程，包括混凝土组成材料的选择、施工安排、浇筑前后减少混凝土的措施和养护保温等。 控制裂缝扩展的基本方法“开放”和“阻力”的组合方法：背浇法、跳闸法、水平层间隔法、1、控制混凝土温度上升(1)中用低热水泥制备混凝土，理论研究发现大体积混凝土产生裂缝的主要原因是水泥水因此，在大体积混凝土施工中尽量使用低热或中热渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，尽量减少混凝土的水泥使用量，降低混凝土的温度上升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。 选用中低热水泥品种，可以减少水热，减少混凝土升温。 减少水泥用量后，为保证混凝土的强度和崩解度不受损害，可适度增加活性细配合料代替水泥。 (2)合理的配料和配合比，在选用粗骨料时，可根据施工条件选用粒径大、质量好、倾斜度好的石头。 合理选择混凝土配合比，在满足设计强度和施工要求的条件下，尽量选择540mm的石头，加大骨料粒径，尽量减少水泥用量，减少水泥水合发热量。 既能减少用水量，又能相应地减少水泥的使用量，还能减少混凝土的收缩和泌水现象。 选用细骨料时，采用平均粒径大的中粗砂，减少混凝土干缩，减少水化热量，对控制混凝土裂缝起着重要作用。 配合适量的活性配合料(如粉煤灰)可以代替部分水泥，减少水泥用量，改善混凝土凝聚性，降低水热，但配合量不得超过30%。 配合木质素磺酸钙减水剂不仅可以改善混凝土的和易性，还可以节约水泥，降低水热，显着延缓水热的释放速度。配合适量的减水剂，可以提高混凝土的流动性，提高水泥的水合率，提高混凝土的强度，降低水合热，同时显着延缓水合热的释放速度。 (3)配合外部添加剂或减水剂，(4)配合混凝土后期强度(5)膨胀剂，或者设置膨胀带，(6)混合石头吸热，(7)填埋水，通过循环水冷却，(2)控制混凝土浇注模具温度，(1)选择比较低温的季节和时间浇注模具温度的高低与出机温度密切相关进入普通混凝土模具的温度应在25以内。 避开79月的高温季节浇筑大体积混凝土。 对于浇注量少的块，夏天在下午三点以后或夜间浇注，降低温度上升的峰值，避免大的温度下降和温度差。 采用不同施工季节不同的施工方法，减小混凝土内外温差。 夏天采用降温法施工，搅拌混凝土时加入冰水，一般温度可控制在510C，浇筑后采用冷水降温养护的冬天采用保温法施工，可防止冷空气侵入。 冬季施工时，为了防止早期混凝土结冰，浇筑混凝土时要求较高的浇筑温度。 浇筑混凝土前要用蒸汽预热基础与新混凝土相接的墙壁，根据气温的高低对原材料进行加热。 (2)减少外部热源，降低搅拌温度，在温度高的情况下施工，在施工现场用被子复盖露天堆积的砂砾，在减少日光辐射的同时，还可以用冷水冷却浇筑前的砂砾。 搅拌过程中向混凝土中加入冰水。 (3)快速薄层浇筑混凝土应尽快装模，采用快速薄层连续浇筑，散热面积大，降温快，减少内外温差，有助于控制表面裂缝。 (4)加强基坑内通风散热浇筑混凝土时，在基础内设置多台通风机，加速散热(即内散热、外保温)。 但是，浇筑完成后，必须在降温阶段停止换气，防止温度过度下降。 3、改进混凝土浇筑方法，采用尽可能扩大混凝土浇筑面的方法控制浇筑速度，或减小浇筑厚度，保证混凝土浇筑过程中有一定的散热时间和空间。 浇筑混凝土时，混合一定量的毛石可以减少水泥的用量，同时毛石可以吸收一定的水热，但必须严格控制砂、石的含量。 铿锵铿锵锵锵653保证振动密集，严格控制振动时间，移动距离和插入深度，严格防止振动和过振动。 5、设计优化措施是，在混凝土保证良好工作性的情况下，尽量降低混凝土用水量，采用“三低(低砂率、低坍度、低水泥比)二配(高效减水剂和高性能气体导入剂配合)一高(高粉煤灰配合量)”的设计标准，实现高强度、高韧性、击打、低热和高拉伸增配结构筋提高抗裂性。 钢筋应采用小直径、小间距。 避免结构突变引起的应力集中，在容易引起应力集中的脆弱阶段采取强化措施。 (1)改进边界约束和结构设计的合理阶段设置合理配筋的滑层设置应力缓冲槽以避免应力集中，6 )改进边界约束和结构设计，(2)提高混凝土的极限拉伸值：混凝土二次振冲混凝土的适当时间(振动极限) 自重力国外：检测贯入阻力值改进混凝土搅拌技术：二次投入网砂浆搅拌新技术，7，健全施工组织管理，加强施工监测。 在制定技术措施和质量控制措施的同时，要落实组织指挥体系，逐步开展技术交流，逐步落实，确保顺利实施。四、混凝土温度应力、结构中温度场大体积混凝土内部的最高温度是在由浇筑温度、水泥水热引起的温度上升和混凝土散热温度三部分构成的绝热条件下，混凝土浇筑温度和水泥水热之和。 计算混凝土的绝热最高温度上升：计算混凝土的最高温度上升：只考虑单位体积的水泥使用量和混凝土浇筑温度两个主要因素，实测升降温度曲线，计算温度应力1 .计算温度应力的基本是高层建筑基础工程中大体积混凝土的特征混凝土强度水平高， 水泥用量大，收缩变形大均为钢筋结构，配筋率高，钢筋有利于控制裂缝的几何尺寸不大。 降温与收缩的共同作用是引起混凝土裂缝的主要因素，基础对混凝土底部的约束比坝基弱，基础非刚性，控制裂缝的方法是合理的配筋、改进设计、合理的浇筑方案和浇筑后加固。 结论：均匀温差和均匀收缩外约