大体积砼技术

1、大体积混凝土技术大体积混凝土技术一、大体积混凝土的含义一、大体积混凝土的含义二、大体积混凝土的特点二、大体积混凝土的特点三、大体积混凝土裂缝分类与形成原因三、大体积混凝土裂缝分类与形成原因四、大体积混凝土温度应力的计算四、大体积混凝土温度应力的计算五、大体积混凝土最大浇筑长度确定五、大体积混凝土最大浇筑长度确定六、大体积混凝土防止开裂的技术措施六、大体积混凝土防止开裂的技术措施七、工程实例分析七、工程实例分析 一、一、大体积混凝土的定义大体积混凝土的定义 美国混凝土学会的定义：任何就地浇筑的大体美国混凝土学会的定义：任何就地浇筑的大体积混凝土其尺寸之大，必须采取措施解决水化热积混凝土其尺寸之大

2、，必须采取措施解决水化热及随着引起的体积变形问题，以最大限度减少开及随着引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂。裂。 日本建筑学会的定义：结构断面尺寸最小在日本建筑学会的定义：结构断面尺寸最小在80cm以上，水化热引起混凝土内最高温度与外以上，水化热引起混凝土内最高温度与外界气温之差，预计超过界气温之差，预计超过25的混凝土。的混凝土。 二、大体积混凝土的特点二、大体积混凝土的特点1、水化热大，内部温度高，易产生裂缝；、水化热大，内部温度高，易产生裂缝；2、大体积混凝土不易一次成型；、大体积混凝土不易一次成型；3、大体积混凝土要有温度应力计算书，并、大体积混凝土要有温度应力计算书，并要有温度监

3、控措施；要有温度监控措施；4、要编制专项施工方案，并且要经过专家、要编制专项施工方案，并且要经过专家论证。论证。三、大体积混凝土三、大体积混凝土裂缝分类与裂缝分类与形成原因形成原因裂缝分类：裂缝分类：（1）表面裂缝）表面裂缝 （2）收缩裂缝）收缩裂缝 大体积混凝土内出现的裂缝，按其深度一般分为表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝按其裂缝宽度分：微观裂缝、宏观裂缝按其裂缝宽度分：微观裂缝、宏观裂缝“微观裂缝”亦称“肉眼不可见裂缝”，宽度一般在0.05mm以下，主要有三种：即沿着骨料周围出现的骨料与水泥石粘结面上的粘着裂缝；分布于骨料之间水泥浆中水泥石裂缝和存在于骨料本身的骨料裂缝。此三种微观裂缝，前两种

4、较多，后者较少。且微观裂缝在混凝土中的分布是不规则、不贯穿的，因此有微观裂缝的混凝土可以承受拉应力。宏观裂缝：宏观裂缝：宽度不小于0.05mm的裂缝是肉眼可见裂缝，称“宏观裂缝”。宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。宏观裂缝，按其深度一般可分为表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝三种。贯穿性裂缝切断了结构断面，破坏结构整体性、稳定性和耐久性等，危害严重。深层裂缝部分切断了结构断面，也有一定危害性。表面裂缝虽然不属于结构性裂缝，但在混凝土收缩时，由于表面裂缝处断面削弱且易产生应力集中，能促使裂缝进一步开展。国内外有关规范对裂缝宽度都有相应的规定，一般都是根据结构工作条件和钢筋种类而

5、定。我国的混凝土结构设计规范(GBJ1089)，对钢筋混凝土结构的最大允许裂缝宽度亦有明确规定：室内正常环境下的一般构件为0.3mm；露天或室内高湿度环境为0.2mm。 一般来说，由于温度收缩应力引起的初始裂缝，不影响结构的瞬时承载能力，而对耐久性和防水性产生影响。对不影响结构承载能力的裂缝，为防止钢筋锈蚀、混凝土碳化、酥松剥落等，应对裂缝加以封闭或补强处理。 对于基础、地下或半地下结构，裂缝主要影响其防水性能。当裂缝宽度只有0.10.2mm时，虽然早期有轻微渗水，经过一段时间后一般裂缝可以自愈。裂缝宽度如超过0.20.3mm，其渗水量与裂缝宽度的三次方成正比，渗水量随着裂缝宽度的增大而增加甚

6、快，为此，对于这种裂缝必须进行化学灌浆处理。大体积混凝土裂缝产生的原因：大体积混凝土裂缝产生的原因： 大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。主要原因如下：1水泥水化热水泥水化热 水泥在水化过程中要产生一定的热量，是大体积混凝土内部热量的主要来源。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，所以会引起急骤升温。水泥水化热起的绝热温升，与混凝土单位体积内的水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期按指数关系增长，一般在10d左右达到最终绝热温升，但由于结构自然散热，实际上混凝土内部的最高温度，大多发生在混凝土浇筑后

7、的35d。 混凝土的导热性能较差，浇筑初期，混凝土的弹性模量和强度都很低，对水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力也就较小。随着混凝土龄期的增长，弹性模量和强度相应提高，对混凝土降温收缩变形的约束愈来愈强，即产生很大的温度应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。2约束条件约束条件 在约束条件下，混凝土结构的变形，应是温差和混凝土线膨胀系数的乘积，即T，当超过混凝土的极限拉伸值p时，结构便出现裂缝。无约束就不会产生应力，因此，改善约束对于防止混凝土开裂有重要意义。3外界气温变化外界气温变化 大体积混凝土施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土开裂有重大影响。混凝土的

8、内部温度是浇筑温度、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和。外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；如外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别在外界温度骤降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土极为不利。 温度应力是由温差引起的变形造成的.温差愈大，温度应力也愈大。大体积混凝土不易散热，其内部温度有时高达80 以上，而且延续时间较长，为此研究合理温度控制措施，对防止大体积混凝土内外温差悬殊引起过大的温度应力，显得十分重要。4混凝土的收缩变形混凝土的收缩变形 混凝土的拌合水中，只有约20 的水分是水泥水化所必须的，其余的80 都要被蒸发。混凝土的收缩变形包括硬化

9、收缩硬化收缩和干燥干燥收缩。收缩。 混凝土在水泥水化过程中要产生体积变形，多数是收缩变形，少数为膨胀变形，这主要取决于所采用的胶凝材料的性质。混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种干燥收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，即产生收缩应力。 混凝土的干燥收缩机理较复杂，其主要原因是混凝土内部孔隙水蒸发变化时引起的毛细管引力所致。这种干燥收缩在很大程度上是可逆的。混凝土产生干燥收缩后，如再处于水饱和状态，混凝土还可以膨胀恢复达到原有的体积。 除上述干燥收缩外，混凝土还产生碳化收缩，即空气中的CO2与混凝土水泥石中的Ca ( 0 H ) 2 反应生成碳酸钙，放出结合水而使混

10、凝土收缩。裂缝的危害：裂缝的危害：贯穿裂缝切断了截面，破坏结构整体性、稳定性和耐久性。贯穿裂缝切断了截面，破坏结构整体性、稳定性和耐久性。深层裂缝部分切断截面，易产生应力集中。深层裂缝部分切断截面，易产生应力集中。表面裂缝处断面削弱，易产生应力集中，使裂缝进一步开展。表面裂缝处断面削弱，易产生应力集中，使裂缝进一步开展。裂缝处理：裂缝处理：碳纤维加固、化学灌浆、补强处理。碳纤维加固、化学灌浆、补强处理。防止大体积混凝土产生质量问题的措施：防止大体积混凝土产生质量问题的措施：材料措施：材料措施：1、用中低热的水泥品种、用中低热的水泥品种 选用矿渣硅酸盐水泥。如选用矿渣硅酸盐水泥。如32.5 级矿

11、渣硅酸盐水泥其级矿渣硅酸盐水泥其3d 的水化热为的水化热为18OkJ / kg ，而，而32.5 级普通硅酸盐水泥则为级普通硅酸盐水泥则为25OkJ / kg ，水化热量减少，水化热量减少28 。2、利用混凝土的后期强度、利用混凝土的后期强度 可采用可采用f45 、 f60或或f90替代替代 f28作为混凝土设计强度，这作为混凝土设计强度，这样可使每立方米混凝土的水泥用量减少样可使每立方米混凝土的水泥用量减少40 70kg / 左右，左右，混凝土的水化热温升相应减少混凝土的水化热温升相应减少4 7 。3、掺加减水剂木质素磺酸钙、掺加减水剂木质素磺酸钙 混凝土中掺人水泥重量混凝土中掺人水泥重量0

12、.25 的木钙减水剂（即木质的木钙减水剂（即木质素磺酸钙），它不仅能使混凝土和易性有明显的改善，同素磺酸钙），它不仅能使混凝土和易性有明显的改善，同时又减少了时又减少了10 左右的拌合水，节约左右的拌合水，节约10 水泥，从而降水泥，从而降低水化热。低水化热。4、掺加粉煤灰外掺料、掺加粉煤灰外掺料 掺加粉煤灰后可改善混凝土的后期强度，但其早期掺加粉煤灰后可改善混凝土的后期强度，但其早期抗拉强度及早期极限拉伸值均有少量降低。因此对早期抗拉强度及早期极限拉伸值均有少量降低。因此对早期抗裂要求较高的工程，粉煤灰掺人量应少一些，否则表抗裂要求较高的工程，粉煤灰掺人量应少一些，否则表面易出现细微裂缝。面

13、易出现细微裂缝。5、粗、细骨料选择、粗、细骨料选择 宜优先采用以自然连续级配的粗骨料配制混凝土。细宜优先采用以自然连续级配的粗骨料配制混凝土。细骨料以采用中、粗砂为宜。根据有关试验结果表明，采骨料以采用中、粗砂为宜。根据有关试验结果表明，采用用540mm 石子比采用石子比采用525mm 石子每立方米混凝土石子每立方米混凝土可减少用水量可减少用水量15kg 左右，在相同水灰比的情况下，水泥左右，在相同水灰比的情况下，水泥用量可减少用量可减少20kg 左右。左右。设计措施：设计措施：1 .设置滑动层设置滑动层2. 避免应力集中避免应力集中3. 设置缓冲层设置缓冲层4. 合理配筋：尽可能采用小直径、

14、小间距合理配筋：尽可能采用小直径、小间距施工措施：施工措施：1、控制混凝土的出机温度和浇筑温度：选择时间段等、控制混凝土的出机温度和浇筑温度：选择时间段等2、蓄水养护是一种较好的方法：由于水的导热系数为、蓄水养护是一种较好的方法：由于水的导热系数为0.58W / m K，有一定的隔热保温效果，有一定的隔热保温效果3、大体积混凝土结构拆模后，宜尽快回填土，用土体、大体积混凝土结构拆模后，宜尽快回填土，用土体保温避免气温骤变时产生有害影响，亦可延缓降温速保温避免气温骤变时产生有害影响，亦可延缓降温速度，避免产生裂缝。度，避免产生裂缝。4、对浇筑后的混凝土进行二次振捣，使混凝土的抗压、对浇筑后的混凝土进行二次振捣，使混凝土的抗压强度提高强度提高10 20 左右，从而提高抗裂性。左右，从而提高抗裂性。5、施工时加强搅拌、浇筑和振捣、施工时加强搅拌、浇筑和振捣6、可采用二次投料的砂浆裹石或净浆裹石搅拌新工艺、可采用二次投料的砂浆裹石或净浆裹石搅拌新工艺7、合理的分段施工：设置后浇带、结构缝等、合理的分段施工：设置后浇带、结构缝等8、在大体积混凝土结构内设置循环冷凝管、在大体积混凝土结构内设置循环冷凝管9、加强温度监控、加强温度监控温度传感器温度传感器预埋孔灌预埋孔灌机油测温机油测温预埋测试预埋测试仪器测温仪器测温