大体积混凝土施工技术.ppt

1、大体积混凝土基础结构施工0942809115林倍乐,大体积混凝土结构因水泥水化热的温升属“非绝热温升”，在其因水化热升温过程中，还存在散热条件。所以， Tm 要按“非绝热温升”进行计算。由于结构的散热边界条件较复杂。,建议可用下述方法求得 T1 :,1 计算法,2 图表法,1 计算法 当大体积混凝土的浇筑温度等于外界气温时，混凝土内部各点因水泥水化热升高的温度和平均升高的温度值 T1可按下式计算：（3-26）、（3-27）,式中 h 混凝土的厚度（m ） ; a 混凝土导温系数（热扩散系数）( m2/ d )。与骨料种 类和用量有关（表35 ） ; n 水泥水化热散完的天数； t 混凝土龄期（

2、d ） ; 其他符号同上。 n=1 、3 、5 ，为一级数，由于收敛很快，计算时取前两项即可。,如果混凝土的浇筑温度Ti不等于当时的气温Tq 。，则存在初始温差，计算T1时 尚需叠加由于初始温差引起的平均温差：（3-28）,其中 Ti 混凝土的浇筑温度()； Tq 当时的大气温度()； 其他符号同前。,2 图表法 在“非绝热温升”情况下，散热的快慢与结构厚度有关，一般符合“越薄散热越快、越厚散热越慢”的规律。当结构厚度超过5m 时，大体积混凝土的实际温升T1已接近绝热温升Th 。 根据水利水电科学研究院的资料，不同结构厚度，非绝热温升状态下混凝土水化热的温升与绝热温升的比值（ T1 / Th

3、）见表。,T1 / Th的比值 表3-6,各龄期不同厚度结构的水化热温升与绝热温升的关系如图3 一7 所示。由图中曲线可以看出，结构厚度愈薄，水化热温升阶段则愈短，温度峰值出现较早，很快即产生降温。结构厚度越厚，则水化热温升阶段越长，温度峰值出现较晚，且持续时间较长。实际上，混凝土的水化热温还与外界气温有关，外界气温愈高，水化热温升阶段愈短，温度峰值出现时间愈早，且持续时间愈长。这是由于气温影响水泥水化速度，且气温高时不易散热之故。 求得后，即可由和Th求得 T1 。,图3-7 各龄期不同结构的水化热温升与绝 热温升的关系,混凝土结构表面的水化热温升 T2 ，与温度场的变化有关，即它受外界气温

4、、养护方法、结构厚度等的影响。 混凝土内部的温度场分布，可用下式表示： (3-29) 式中 Tx(t) 龄期t 时计算厚度x 处的混凝土温度（ ）; Tq 龄期t 时，大气温度（ ）; H 混凝土结构的计算厚度（m ） ; H = h 2 h h 混凝土结构的虚厚度（m ） ; h 混凝土结构的实际厚度（m ） ; T (t) 龄期t 时，混凝土中心温度与外界气温之差（）。 式（3-29）中的混凝土结构虚厚度，是传热学上的一个概念，即从结构真实边界向外延伸一个虚厚度h ，得到一个虚边界，在此虚边界上，结构表面温度等于外界介质的温度。而此虚厚度与混凝土的导热、表面保温情况等有关： 式中 混凝土导

5、热系数(可取2.33WmK)； 混凝土表面模板及保温层等的传热系数(Wm2K)； K 折减系数(根据试验资料可取0.666)。 式(330)中的 ，按下式计算：,（3-30）,式中 i 各种保温材料(包括模板)的厚度(m)； i 各种保温材料的导热系数(WmK)，见表37； q 空气层的传热系数(23Wm2. K)。 在式(329)中，当xh时，即可求得混凝土结构的表面温度T2 ：,(3-31),表3-7,(3-32),求得T1，T2，代入式(324)即可求得各龄期混凝土的水化热降温温差Tm值。 经过现场实际测温及统计整理，王铁梦在其建筑物的裂缝控制一书中提供了表38所示的水化热温升值Tm。,

6、混凝土结构水化热温升值Tm（在两层草包保温条件下） 表3-8,如不符合上述适用条件时，则温升值Tm 需乘以表3-9 中各修正系数。 混凝土各龄期的收缩当量温差，按下式计算: 式中 混凝土各龄期的收缩值； a 混凝土的线膨胀系数 。 而,Tm修正系数 表3-9,（3-33）,（3-34）,b经验系数，取0.01 ; t混凝土龄期（d ） ; M1 水泥品种修正系数； M2 水泥细度修正系数； M3 骨料品种修正系数； M4 水灰比修正系数； M5 水泥浆量修正系数； M6 养护条件修正系数； M7 环境相对湿度修正系数； M8 构件尺寸修正系数； M9 混凝土捣实方法修正系数； M10 考虑配筋

7、率的修正系数。,式中 标准状态下混凝土的极限收缩值，一般为3.24 104 ；所谓标准状态，系指用325 号普通水泥；标准磨细度；骨料为花岗岩碎石；mw/mc0.40；水泥浆含量为20 % ；混凝土用振动捣实；自然硬化；试件截面为20cm 20cm （截面水力半径的倒数：r0.2 ） ；测定收缩前湿养护7d ；空气相对湿度为50 % ;,修正系数 表3-10,这样，将Tm 和Ty(t)的结果代入式（323 ） ，即可求得结构计算温差T 值,三最大整浇长度（伸缩缝间距）计算,。,最大整浇长度：,（3-35）,由式（335 ）可以看出，计算温差T 与混凝土极根拉伸值p之间的关系很重要。降低结构计算

8、温差和提高混凝土的极限拉伸变形，对延长最大整浇长度是十分重要的。 一旦混凝土结构在最大应力处（结构中部）开裂，则形成两块，此时的最大温度应力则远小于混凝土的抗拉强度。这种情况下的整浇长度就比式（3 - 35 ）求出的小了一半，这时的整浇长度称为最小整浇长度，其值为：,（3-36）,计算中应当以平均的整浇长度Lcp 做为控制整浇长度的依据，如结构的实际长度超过Lcp ，则表示需要留伸缩缝，否则就可整体浇筑。平均的整浇长度 Lcp 按下式计算： 式中 a 混凝土的线膨胀系数； T 结构计算温差； p 混凝土的极限拉伸值； E 混凝土的弹性模量； H 混凝土结构的厚度； Cx 阻力系数。 式中的E

9、和T 可按式（3 22 ）、（323 ）计算。 混凝土的极限拉伸值p ，由瞬时极限拉伸值和徐变变形两部分组成： p = pa +n (3-38) 式中 p 混凝土的极限拉伸值； pa 混凝土的瞬时极限拉伸值； n 混凝土的徐变变形,（3-37）,pa值的离散性很大，影响因素很多，特别是与施工质量的关系很大。 n值与温差、收缩变形速度有关，一般情况下， n的值约与pa 的值相等，所以计算时可取为两倍的pa ，为安全起见，则取n 1.5 pa 。 考虑龄期和配筋的影响后，混凝土的瞬时极限拉伸值可按下式计算： ( 3一39 ) 式中 ft 混凝土的抗拉强度设计值（MPa ） ; 配筋率（% ） ;

10、d 钢筋直径（cm ） ; t 混凝土的龄期（d ）。,四、其他各种情况的温度应力和整浇长度的计算 如果施工的混凝土结构不满足H / L 0.2 的条件，或施工其他断面的结构，这时怎样来计算其温度应力和整浇长度？,（一）H / L 0 . 2 的结构,上述公式（318 ）、（320 ）、（337 ）等计算公式，只适用于H / L 0 . 2 条件下混凝土结构的温度应力和整浇长度的计算。因为在这种情况下我们采用了均匀温差和均匀收缩的假定。 但对于一些厚板、墙体等，其高长比( H / L )远大于0 . 2 ，这时其内部的应力很不均匀，不再符合均匀受力的假定。,为能将式（318 ）、（320 ）、

11、（337 ）等计算公式用于H / L 0 . 2 的墙体，可按等效作用原理，用一承受均匀应力的“计算墙体”来代替不同高长比，并承受不均匀应力的弹性约束墙体。“计算墙体”的应力值就取不均匀应力的最大值（约束边处的应力值）。这样，“计算墙体”的高度必然低于实际墙体。按内力相等的原理，可以算出“计算墙体”的计算高度H （图3 一9 ） :,（3-41）,温度应力沿墙高的衰减，符合指数函数：,（3-40）,式中 L 结构底边的长度； max 最大温度应力； m 系数，按表311 采用。,m 值 表3-11,这样，上述的一切计算公式，只要用 代替H ，就皆可用于H / L 0 . 2 的混凝土厚板和墙体。,按式（341 ）求得之不同高长比墙体的计算高度 ，大致在0.15L0.20L 之间。为简化计算，对于一切H / L 0 . 2 的墙体和厚板，可以一律采用计算高度H = 0.2L 。,（二）其他断面的结构 对于其他断面的结构，通过理论计算可以证明，只要将值变化后，则上述各计算公式皆可用来计算其温度应力和最大整浇长度。 1. 箱形断面结构（图310 ） 这种结构与长条板相似，只需代入新的值，上式各公式皆可应用。,2 箱形断面结构的基础底板已浇筑，后期浇筑的侧墙和顶板（图3-11 ） 此时侧墙和顶板同时收缩，受到基础底板的约束。这时应将混