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文档简介

1、大体积混凝土裂痕控制技术n大体积混凝土的定义n大体积混凝土抗裂性能的影响要素n大体积混凝土的温控计算n大体积混凝土裂痕控制的综合措施大体积混凝土的定义n本讲中所称大体积混凝土是指,其规格尺寸,要求必需采取措施,妥善处置温差的变化,正确合理地减少或消除变形变化引起的应力,且必需把裂痕开展控制到最小程度的现浇混凝土。 大体积混凝土抗裂性能的影响要素n温度与收缩裂痕产生的机理n原资料和配合比对大体积混凝土抗裂性能的影响n配筋对大体积混凝土抗裂性能的影响n龄期及养护对大体积混凝土抗裂性能的影响n大体积混凝土收缩的组成n大体积混凝土收缩是由自生收缩、碳化收缩、塑性收缩、干缩、温度收缩组成的。n干缩:混凝

2、土内多余水分蒸发引起的体积收缩。n温度收缩:由于混凝土温度下降引起的收缩。n外约束与内约束n外约束:即一个构造的变形遭到其他构造的妨碍。n内约束:当构造截面较厚时,其内部温度分布不均匀,引起各质点变形的相互约束。n外表裂痕与贯穿裂痕n外表裂痕:大体积混凝土在硬化过程释放大量水化热,使根底中部产生较高温度,而混凝土外表和边境受气温影响,温度较低,这样构成较大内外温差,在混凝土内部产生压应力,在混凝土外表产生拉应力称内约束应力,当此拉应力超越混凝土抗拉强度时,便会产生外表裂痕。该裂痕多发生在混凝土升温阶段。n贯穿裂痕:当大体积混凝土降温产生的收缩和混凝土本身收缩遭到地基或根底约束时,在截面中产生拉

3、应力称外约束应力,当此拉应力超越混凝土的抗拉强度时,便会产生贯穿裂痕。该裂痕多发生在混凝土降温阶段。n由此可见,混凝土的开裂与原资料、配合比、构造尺寸、配筋、约束程度、养护条件等多种要素有关。温度与收缩裂痕产生的机理原资料和配合比对大体积混凝土抗裂性能的影响n水泥种类n在常用标号下,采用不同种类的水泥对混凝土极限拉伸值的影响不大。n水泥种类对混凝土干缩影响较大,普通情况下,C3A含量大,细度较小的水泥干缩较大。n水灰比n混凝土抗拉强度,极限拉伸值均随着水灰比的减小而提高,混凝土收缩那么随着水灰比的减小而减小,显然,在满足混凝土施工要求的前提下,减小水灰比对大体积混凝土抗裂是有利的。n骨料n尽能

4、够采用粒径较大,级配良好的高强度花岗岩、玄武岩等作为骨料对抗裂有利。n外加剂n在混凝土中掺加外加剂,能改善混凝土和易性,在水泥用量不变的情况下,能减少用水量,提高混凝土强度。在水灰比不变 的情况下,能减少水泥用量,降低温升,延缓水化热放热速率,对抗裂有利。n粉煤灰n在大体积混凝土中掺加粉煤灰能起到改善混凝土和易性,降低水灰比,即减少用水量,提高混凝土密实度,减少混凝土干缩的作用。n掺加粉煤灰能降低水泥用量,降低混凝土绝热温升值,延缓水化热放热速率。n掺加粉煤灰,一方面可减少混凝土的 绝热温升和收缩,但另一方面,将降低混凝土的早期抗拉强度或极限拉伸。配筋对大体积混凝土抗裂性能的影响n关于配筋对大

5、体积混凝土抗裂性能的影响,一方面配置构造筋对提高混凝土极限拉伸和抗裂才干是有利的,同时它也能起到控制裂痕开展,减少裂痕宽度的作用。另一方面,配筋也将会添加一定程度的收缩应力,过大的配筋率将会导致较大的收缩应力,从而产生裂痕。因此,合理的配筋尤为重要。总的来说,在合理配筋的前提下,它提高极限拉伸和约束裂痕开展的优点大于添加收缩应力缺陷。n合理配筋是指:n配筋率不能过大,较为合理的配筋率应为0.3%0.5%;n应采用小直径1016mm,小间距的方式约100150,且不宜采用光圆钢筋。n由于池壁、地下室侧墙等露天薄壁构造对环境湿度及养护条件极为敏感,其相应的收缩比大块式根底要大。在混凝土早龄期容易因

6、干缩产生外表裂痕,从而减弱了截面并在随后的温度应力作用下产生应力集中,导致外表裂痕往深处开展,诱发贯穿性裂痕。因此,对薄壁构造的配筋要求要严厉,并留意保湿养护,尽能够防止外表裂痕的出现。n 龄期及养护对大体积混凝土抗裂性能的影响n龄期的影响n 根据资料,混凝土恣意龄期t与28天龄期的抗拉强度的关系为:nft0.8f28t2/3n养护条件的影响n养护条件的影响包括湿度及温度两方面,良好的保湿能显著添加混凝土的抗拉强度及极限拉伸。养护温度的升高能提高混凝土的早期强度,但对后期强度有不利影响。因此,在控制内外温差的前提下,在升温阶段应尽能够适当放热,一方面可以降低混凝土温升峰值,另一方面又可防止影响

7、后期强度。大体积混凝土的温控计算n大体积混凝土的最高温度计算n大体积混凝土的温度收缩应力计算大体积混凝土的最高温度计算n混凝土内部的最高温度是由混凝土浇筑温度、水泥水化热引起的温升所组成。n大体积混凝土的最高温度计算,如下式:n Tmax=T0+W/10+F/501n Tmax=T0+WQ/C 2n 式中: Tmax砼的最高温度n T0 砼的浇筑温度n W 每立方米水泥用量kg/m3 n F 每立方米砼粉煤灰用量kg/m3 n Q 每公斤水泥水化热量J/kgn C 砼的比热n 砼质量密度n 散热系数n 取以上两式计算中心的较大值作为砼的最高温度值大体积混凝土的温度收缩应力计算n大体积砼温度收增

8、应力的计算:maxRfmaxRfmaxRfmaxRf 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 t(d)T大体积混凝土的温度收缩应力计算nmax=-ET 1-1/COShL/2 H t,n 1nmax=- 1-1/COShiL/2 TiEit Hi ti,i n 2 n 从上述公式可看出:底板的最大温度收缩应力与温差收缩差及线膨胀系数成正比,为线性比例关系。底板弹性模量添加,应力添加;底板受地基的约束程度,即地基对底板的阻力系数Cx境加,应力添加。底板长度添加,应力添加,但呈非线性关系。n 大体积砼外约束力应力的计算可分为以下二个阶段:n 砼浇筑前的计算,建议采用公式1进展计算,计

9、算简便且偏于平安。n 砼浇筑后的计算那么采用公式2,可较精简计算,此时应有平安系数n K= 1.15。1-ni=1Rmx大体积混凝土裂痕控制的综合措施n设计构造措施n从原资料方面采取措施n从施工方面采取措施设计构造措施n利用混凝土后期强度n普通大体积混凝土的施工工期较长,上部荷载逐渐施加,因此可以思索采用龄期为4590天强度替代28天强度,以减少水泥用量。n设置滑动层,减少约束应力n混凝土的强度等级宜在C20C35的范围内选用。 n在遇有约束作用较大的岩石类地基或较厚的混凝土垫层时,可在地基或垫层与根底的接触面上,或于两端L/4L根底全长的区段内,铺设滑动层,减少滑动应力n隔离层的作法为混凝土

10、上涂刷一层35mm厚的沥青胶或干铺两层沥青油毡。美国ACI委员会提出可铺设厚50左右的黄砂或石屑作为隔离层。 设计构造措施n设置缓冲层n在底板的地梁、坑内水沟等键槽部位,n 可用厚度为3050mm的聚苯乙烯泡沫n 或沥青木丝板作垂直隔 离,以缓和地n 基对根底收缩时的侧向压力。见右图n防止应力集中n在大体积混凝土构造的孔洞或截面突变n 处,由于温度和收缩作用,会产生应力n 集中而导致开裂。应采取增配钢筋或设n 置过渡段的措施。 见右图聚 苯乙 烯泡 沫塑 料设 置 缓 冲 层避 免 应 力 集 中设计构造措施n增设暗梁n在现浇钢筋混凝土地下室、水池等构造施工时,为了防止底板与边墙、边墙之间因约

11、束应力产生的裂痕及边墙上部因边缘效应引起的裂痕,可在施工缝上下等薄弱部位增配4164 22的钢筋予以加强。见以以下图增 设 暗 梁设计构造措施n合理配筋n当混凝土的底板或墙体厚度较小时,增配构造钢筋,能起到抵抗混凝土温度裂痕的作用。但对于大块式根底,构造筋对控制贯穿性裂痕的作用略小。n构造钢筋应尽能够采用级钢、小直径和小间距。直径约1016mm,间距100150mm,按全截面对称配置。全截面含筋率宜控制在0.3%0.5%。实际证明,含筋率小于0。3%时,对混凝土的裂痕控制造用不大。当配筋率太大时,那么较易引起混凝土的收缩裂痕,且不经济。大块式混凝土的钢筋宜分散多层设置,或在中截面处增配空间网片

12、状钢筋作构造钢筋,不宜集中在底层或上下两层。n合理设置施工缝n“抗的方法n即不设任何施工缝,经过采取措施减少被约束体与约束体之间的相对温差,减少约束,改善配筋,减少混凝土收缩,提高混凝土抗拉强度等,以抵抗温度收缩变形和约束应力。n“放的方法n即以设置永久性伸缩缝的方法,将超长的现浇钢筋混凝土构造分成假设干段,以释放大部分变形,减少约束应力。设计构造措施n“放“抗结合的方法n采用“后浇带的施工方法n在施工期间设置作为暂时施工缝的“后浇带,将构造分成假设干段,可有效削减温度收缩应力。n采用“跳仓打的施工方法n将整个构造按垂直施工缝分段,间隔一段,浇筑一段,经过不少于5d的间歇期后再浇筑成整体。n采

13、用“混凝土薄层浇筑的施工方法n将底板程度分成几个施工层,施工层之间的结合按施工缝处置。分层厚度普通控制在0.62.0m范围内,层间间歇时间约取57d为宜。n合理制定温控目的n大体积混凝土施工前,应对施工阶段大体积混凝土浇筑块体的最高温度、温度收缩应力进展验算,以此确定施工阶段混凝土的浇筑温度、内表温差、降温速度及温度陡降等控制目的,制定相应的技术措施包括混凝土原资料的选择、混凝土拌制运输过程中的降温措施、保温养护措施等,以到达控制裂痕的目的。n几个温控目的 设计构造措施n温控目的普通可分为两类:一是为了防止外表裂痕而控制内外温差和外表温度陡降;二是为防止贯穿性裂痕而控制内部温差。n混凝土浇筑温

14、度n?混凝土构造工程施工及验收规范?GB50204-92规定:大体积混凝土浇筑温度不宜超越28。n内外温差n?混凝土构造工程施工及验收规范?规定:混凝土外表和内部温差应控制在设计要求的范围内,当设计无详细要求时,温差不宜超越25。n留意:此处外表温度是指保温层下混凝土面上的温度,而非混凝土外表下50100MM处的温度。n内部温差n内部温差是指混凝土内同一点在不同时间的温度差值。?块体根底大体积混凝土施工技术规程?YBJ224-91规定:混凝土块体的降温速度宜不大于1.5/天。n温度陡降n寒潮降临、冷空气影响、暴雨袭击、撤除保温层时间不当等均可导致混凝土外表温度忽然下降,引起外表裂痕。n?钢筋混

15、凝土高层建筑构造设计与施工规程?JGJ-91规定:温度陡降不应超越10。从原资料方面采取技术措施n合理选择水泥种类n选用C3S及C3A含量低的中、低热水泥。n合理选用骨料n在满足施工要求的情况下,尽量选用粒径较大、级配良好的石子,以减少用水量和水泥用量、混凝土的收缩和泌水性。粗骨料中的针、片状颗粒按分量计应不大于15%。n掺加块石。在无筋或少筋的大块混凝土中,可掺入不超越混凝土体积的25%的大块石,以减少水泥用量,降低水化热。n细骨料以中、粗砂为宜。n严厉控制砂、石的含泥量。石子控制在小于1%,黄砂控制在小于2%。n合理选用外掺料n在混凝土中参与适量的外加剂,可以改善混凝土的特性,减少水泥用量

16、,减少混凝土的温升。同时可降低水化热释放的速度,延缓温度峰值出现的时间。n混凝土中掺入一定量的粉煤灰不仅能改善混凝土特性,而且能替代部分水泥,减少水化热。但应留意掺加粉煤灰后混凝土早期强度有所降低。n采用UEA补偿收缩混凝土:在混凝土内掺水泥用量10%12%的U型混凝土膨胀剂,以实现超长构造的无缝施工。从施工方面采取措施n控制混凝土出机温度和浇筑温度n为了降低混凝土的总温升,减少内外温差,控制混凝土出机温度和浇筑温度是一个很重要的措施。对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度,砂次之,水泥的影响较小。因此,详细施工中可采取加冰拌和,砂石料遮阳覆盖,送管道用草袋包裹洒水降温等技术措施。n预埋水

17、管,降低最高温升n冷却水管大多采用直径为25mm的薄壁钢管,按照中心距1.53.0m交错陈列,水管上下间距普通也为1.53.0m,并经过立管相衔接。n改良混凝土搅拌和振捣工艺n即采用二次投料和二次振捣的新工艺,提高混凝土的强度。n合理选择混凝土浇筑方案n大体积混凝土的浇筑方法可采用分层延续浇筑或分段分层踏步式推进的浇筑方法。普通情况下,应尽量采用分层延续浇筑。对于工程量较大,浇筑面积也大,一次延续浇筑层厚度不大,且浇筑才干缺乏时的混凝土工程,宜采用分段分层踏步式推进的浇筑方法。详见下页图n混凝土的泌水处置n应采取在侧模留设孔洞等措施将浇筑混凝土过程中构成的泌水排出坑外。从施工方面采取措施分 段 分 层 踏 步 式 推 进接上页合理选择混凝土浇筑方案分层连续浇筑从施工方面采取措施n混凝

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