大体积混凝土施工.ppt

第7章大体积混凝土基础结构施工●7.1大体积混凝土的温度裂缝●7.1.1裂缝种类●7.1.2裂缝产生的原因●3.2大体积混凝土的温度应力●7.2.1大体积混凝土温度应力特点●7.2.2大体积混凝土温度应力计算●7.2.3混凝土热工计算●7.2.4混凝土拌和温度和浇筑温度计算●7.3大体积混凝土温度裂缝的控制措施●7.3.1混凝土材料●7.3.2外部环境●7.3.3约束条件●7.3.4预应力技术●7.4大体积混凝土施工泌水的防治●7.1大体积混凝土的温度裂缝●7.1.1裂缝种类按产生原因一般可分为(1)荷载作用下的裂缝(约占10%)(2)变形作用下的裂缝(约占80%)(3)耦合作用下的裂缝(约占10%)按裂缝有害程度分(1)有害裂缝、(2)无害裂缝按裂缝出现时间分为(1)早期裂缝(3～28天)、(2)中期裂缝(28～180天)(3)晚期裂缝(180～720天，最终20年)。按深度一般可分为(1)表面裂缝、(2)浅层裂缝、(3)深层裂缝(4)贯穿裂缝(a)表面裂缝(b)深层裂缝(c)贯穿裂缝图3.1温度裂缝●7.1.2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，一方面是混凝土内外温差产生应力和应变，另一方面是结构的外约束和混凝土各质点间的内约束阻止这种应变，一旦温度应力超过混凝土所能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。1.水泥水化热水泥的水化热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，水化热聚集在混凝土内部不易散失。2.外界气温变化3.约束条件结构在变形时会受到一定的抑制而阻碍其自由变形，该抑制即称“约束”，大体积混凝土由于温度变化产生变形，这种变形受到约束才产生应力。在全约束条件下，混凝土结构的变形：式中：——混凝土收缩时的相对变形；——混凝土的温度变化量；——混凝土的温度膨胀系数。T(3-1)ΔT4.混凝土收缩变形GxGy●7.2.1大体积混凝土温度应力特点●7.2大体积混凝土的温度应力混凝土的温度取决于它本身环境有温差存在，而结构物四周又不可能做到完全绝热，因此，在新浇筑的混凝土与其四周环境之间，就会发生热能的交换。模板、外界气候(包括温度、湿度和风速)和养护条件等因素，都会不断改变混凝土所贮备的热能，并促使混凝土的温度逐渐发生变动。因此，混凝土内部的最高温度，实际上是由浇筑温度、水泥水化热引起的绝对温升和混凝土浇筑后的散热温度三部分组成。GxGy●7.2.2大体积混凝土温度应力计算1.大体积混凝土温度计算1)最大绝热温升(二式取其一)hc/TmKFQc（）hc/1emtTmQc（）(3-2)hTcm3kg/m3kg/m式中：——混凝土最大绝热温升(℃)；——混凝土中水泥(包括膨胀剂)用量(F——混凝土活性掺合料用量()；)；GxGykJ/(kgK)3kg/mC——混凝土比热，取0.97]；——混凝土密度，取2400(e——为常数，取2.718；t——混凝土的龄期(d)；m——系数，随浇筑温度改变，查表3-2。)；水泥品种水泥强度等级水化热Q()3d7d28d硅酸盐水泥42.531435437532.5250271334矿渣水泥32.5180256334kJ/kg表3-1不同品种、强度等级水泥的水化热表3-2系数m浇筑温度(℃)51015202530m(1/d)0.2950.3180.3400.3620.3840.4061()()tjhtTTT1()tTjT()t2)混凝土中心计算温度——t龄期混凝土中心计算温度(℃)；——混凝土浇筑温度(℃)；——t龄期降温系数，查表3-3同时要2)混凝土中心计算温度(3-3)式中：考虑混凝土的养护、模板、外加剂、掺合料的影响。表3-3降温系数浇筑层厚度(m)龄期t(d)369121518212427301.00.360.290.170.090.050.030.011.250.420.310.190.110.070.040.031.500.490.460.380.290.210.150.120.080.050.042.500.650.620.570.480.380.290.230.190.160.153.000.680.670.630.570.450.360.300.250.210.194.000.740.730.720.650.550.460.370.300.250.243)混凝土表层(表面下50～100mm处)温度2max20.5()/()xqbhTTKTTxW/(mK)(1)保温材料厚度(或蓄水养护深度)——保温材料厚度(m)；——所选保温材料导热系数[]查表3-4。(3-4)式中:表3-4几种保温材料导热系数W/(mK)3kg/m材料名称密度()导热系数λ[材料名称密度()导热系数λ[]建筑钢材780058矿棉，岩棉110～2000.031～0.065钢筋混凝土24002.33沥青矿棉毡100～1600.033～0.052水0.58泡沫塑料20～500.035～0.047木模板500～7000.23膨胀珍珠岩40～3000.019～0.065木屑0.17油毡0.05草袋1500.14膨胀聚苯板15～250.042沥青蛭石板350～4000.081～0.105空气0.03膨胀蛭石80～2000.047～0.07泡沫混凝土0.10W/(mK)3kg/m3kg/mW/(mK)2TqTW/(mK)maxT2qTTmax2TTbK——混凝土表面温度(℃)；——施工期大气平均温度(℃)；——混凝土导热系数，取2.33；——计算的混凝土最高温度(℃)；计算时可取=15～20℃，=20～25℃；——传热系数修正值，取1.3～2.0，查表3-5。表3-5传热系数修正值保温层种类K1K21仅由容易透风的材料组成(如草袋、稻草板、锯末、砂子)2.63.02由易透风材料组成，但在混凝土面层上再铺一层不透风材料2.02.33在易透风保温材料上铺一层不透风材料1.61.94在易透风保温材料上下各铺一层不易透风材料1.31.55仅由不易透风材料组成(如油布、帆布、棉麻毡、胶合板)1.31.52K1Km/s2K注：值—一般刮风情况(风速小于4)；值—刮大风情况。(2)如采用蓄水养护，蓄水养护深度。wmax2bwc()/(7000.28)jhxMTTKTmQ(3-5)式中：wh——养护水深度(m)；x——混凝土维持到指定温度的延续时间，即蓄水养护时间(h)；1m/MFV2m3mM——混凝土结构表面系数()，F——与大气接触的表面积(V——混凝土体积()；)；max2TT——般取20℃～25℃；bK——传热系数修正值；700——折算系数[3kJ/(mK)]；wW/(mK)——水的导热系数，取0.58[]。(3)混凝土表面模板及保温层的传热系数。1/[/1/]iiq(3-6)W/(mK)式中：——混凝土表面模板及保温层等的传热系数[]；i——各保温层材料厚度(m)；iW/(mK)——各保温层材料导热系数[]；q2W/(mK)——空气层的传热系数，取23[]。(4)混凝土虚厚度。/hk(3-7)hW/(mK)式中：——混凝土虚厚度(m)；——混凝土导热系数，取2.33[]k——折减系数，取2/3；(5)混凝土计算厚度。2Hhh(3-8)式中：H——混凝土计算厚度(m)；h——混凝土实际厚度(m)。22()1()4()[]/tqtqTThHhTTH(3-9)(6)混凝土表层温度。2()tTqT式中：——混凝土表面温度(℃)；——施工期大气平均温度(℃)；h1()tT——混凝土虚厚度(m)；——混凝土中心温度(℃)H——混凝土计算厚度(m)；4)混凝土内平均温度。()1()2()[]/2mtttTTT(3-10)2.大体积混凝土温度应力计算1xC3N/mm1)地基约束系数(1)单纯地基阻力系数()，查表3-6。1xC3N/mm表3-6单纯地基阻力系数()土质名称承载力(推荐值软黏土80～1500.01～0.03砂质黏土250～4000.03～0.06坚硬黏土500～8000.06～0.10风化岩石和低强度素混凝土5000～100000.60～1.00C10以上配筋混凝土5000～100001.00～1.502kN/m1xC(2)桩的阻力系数。2/xCQF(3-11)2xCN/mm3/42[/(4)]nQEIKDEI3/44[/(4)]nQEIKDEI式中：Q——桩产生单位位移所需水平力(当桩与结构铰接时当桩与结构固接时——桩的阻力系数(N/mm3)；)；2N/mm4mmE——桩混凝土的弹性模量(I——桩的惯性矩()；)；nK2103N/mm——地基水平侧移刚度，取D——桩的直径或边长(mm)；F——每根桩分担的地基面积(2mm)。2)大体积混凝土瞬时弹性模量(3-12)0.09()0(1e)ttEE式中：()tE2N/mm——t龄期混凝土弹性模量()；0E2N/mm——28d混凝土弹性模量()e——常数，取2.718；t——龄期(d)。3)地基约束系数()12()()/txxtCChE(3-13)式中：()t1mm——t龄期地基约束系数()；1xC3N/mmh——混凝土实际厚度(mm)；——单纯地基阻力系数()；2xC3N/mm()tE——桩的阻力系数()；——t龄期混凝土弹性模量()3N/mm4)混凝土干缩率和收缩当量温差混凝土干缩率式中：——t龄期混凝土干缩率；——标准状态下混凝土极限收缩值，取——各修正系数，查表3-7。00.01()1210(1e)tYtYMMM(3-14)()Yt0Y1M210MM、43.2410收缩当量温差()()/YtYtT(3-15)式中：()YtT——t龄期混凝土收缩当量温差(℃)；5110——混凝土线性膨胀系数，(1/℃)。5)结构计算温差(一般3d划分一区段)()(3)(3)()imimiYiYiTTTTT(3-16)式中：iT——i区段结构计算温度(℃)；()miT——i区段平均温度起始值(℃)；(+3)miT——i区段平均温度终止值(℃)；(+3)YiT——i区段收缩当量温差终止值(℃)；()YiT——i区段收缩当量温差起始值(℃)6)各区段拉应力{11/ch(/2)}iiiiiETSL(3-17)i2N/mmiE2N/mmiS式中：——i区段混凝土内拉应力()；——i区段平均弹性模量()；——i区段平均应力松弛系数，查表3-8表3-8松弛系数S(t)龄期t(d)369121518212427300.570.520.480.440.410.3860.3680.3520.3390.327()tSi——i区段平均地基约束系数；L——混凝土最大尺寸(mm)；ch——双曲余弦函数。到指定期混凝土内最大应力max1[1/(1)]nii(3-18)7)安全系数3.大体积混凝土平均整浇长度(伸缩缝间距)max/tKftf2N/mm式中：K——大体积混凝土抗裂安全系数，应≥1.15；——到指定期混凝土抗拉度设计值()。1)混凝土极限拉伸值47.5(0.1/)10(ln/ln28)ptfdt(3-19)式中：p——混凝土极限拉伸值；tf2N/mm——混凝土抗拉强度设计值()；/acFF——配筋率(%)，d——钢筋直径(mm)；ln——以e为底的对数；t——指定期龄期(d)；aF2mcF2m——钢筋截面积()；——混凝土截面积()。2)平均整浇长度(伸缩缝间距)cp()[]1.5/arch[/()]txpLhECTT(3-20)式中：cp[]LxC3N/mm12xxxCCCarchΔTh——混凝土厚度mm)；E(t)——指定时刻的混凝土弹性模量(N/mm2)；——地基阻力系数()，；——反双曲余弦函数；——指定时刻的