大體積砼技術(shù)

1、大體積混凝土技術(shù)大體積混凝土技術(shù)一、大體積混凝土的含義一、大體積混凝土的含義二、大體積混凝土的特點(diǎn)二、大體積混凝土的特點(diǎn)三、大體積混凝土裂縫分類與形成原因三、大體積混凝土裂縫分類與形成原因四、大體積混凝土溫度應(yīng)力的計(jì)算四、大體積混凝土溫度應(yīng)力的計(jì)算五、大體積混凝土最大澆筑長度確定五、大體積混凝土最大澆筑長度確定六、大體積混凝土防止開裂的技術(shù)措施六、大體積混凝土防止開裂的技術(shù)措施七、工程實(shí)例分析七、工程實(shí)例分析 一、一、大體積混凝土的定義大體積混凝土的定義 美國混凝土學(xué)會的定義：任何就地澆筑的大體美國混凝土學(xué)會的定義：任何就地澆筑的大體積混凝土其尺寸之大，必須采取措施解決水化熱積混凝土其尺寸之大

2、，必須采取措施解決水化熱及隨著引起的體積變形問題，以最大限度減少開及隨著引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂。裂。 日本建筑學(xué)會的定義：結(jié)構(gòu)斷面尺寸最小在日本建筑學(xué)會的定義：結(jié)構(gòu)斷面尺寸最小在80cm以上，水化熱引起混凝土內(nèi)最高溫度與外以上，水化熱引起混凝土內(nèi)最高溫度與外界氣溫之差，預(yù)計(jì)超過界氣溫之差，預(yù)計(jì)超過25的混凝土。的混凝土。 二、大體積混凝土的特點(diǎn)二、大體積混凝土的特點(diǎn)1、水化熱大，內(nèi)部溫度高，易產(chǎn)生裂縫；、水化熱大，內(nèi)部溫度高，易產(chǎn)生裂縫；2、大體積混凝土不易一次成型；、大體積混凝土不易一次成型；3、大體積混凝土要有溫度應(yīng)力計(jì)算書，并、大體積混凝土要有溫度應(yīng)力計(jì)算書，并要有溫度監(jiān)

3、控措施；要有溫度監(jiān)控措施；4、要編制專項(xiàng)施工方案，并且要經(jīng)過專家、要編制專項(xiàng)施工方案，并且要經(jīng)過專家論證。論證。三、大體積混凝土三、大體積混凝土裂縫分類與裂縫分類與形成原因形成原因裂縫分類：裂縫分類：（1）表面裂縫）表面裂縫 （2）收縮裂縫）收縮裂縫 大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫，按其深度一般分為表面裂縫、深層裂縫、貫穿裂縫按其裂縫寬度分：微觀裂縫、宏觀裂縫按其裂縫寬度分：微觀裂縫、宏觀裂縫“微觀裂縫”亦稱“肉眼不可見裂縫”，寬度一般在0.05mm以下，主要有三種：即沿著骨料周圍出現(xiàn)的骨料與水泥石粘結(jié)面上的粘著裂縫；分布于骨料之間水泥漿中水泥石裂縫和存在于骨料本身的骨料裂縫。此三種微觀裂縫，前兩種

4、較多，后者較少。且微觀裂縫在混凝土中的分布是不規(guī)則、不貫穿的，因此有微觀裂縫的混凝土可以承受拉應(yīng)力。宏觀裂縫：宏觀裂縫：寬度不小于0.05mm的裂縫是肉眼可見裂縫，稱“宏觀裂縫”。宏觀裂縫是微觀裂縫擴(kuò)展的結(jié)果。宏觀裂縫，按其深度一般可分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫三種。貫穿性裂縫切斷了結(jié)構(gòu)斷面，破壞結(jié)構(gòu)整體性、穩(wěn)定性和耐久性等，危害嚴(yán)重。深層裂縫部分切斷了結(jié)構(gòu)斷面，也有一定危害性。表面裂縫雖然不屬于結(jié)構(gòu)性裂縫，但在混凝土收縮時(shí)，由于表面裂縫處斷面削弱且易產(chǎn)生應(yīng)力集中，能促使裂縫進(jìn)一步開展。國內(nèi)外有關(guān)規(guī)范對裂縫寬度都有相應(yīng)的規(guī)定，一般都是根據(jù)結(jié)構(gòu)工作條件和鋼筋種類而

5、定。我國的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ1089)，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最大允許裂縫寬度亦有明確規(guī)定：室內(nèi)正常環(huán)境下的一般構(gòu)件為0.3mm；露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境為0.2mm。 一般來說，由于溫度收縮應(yīng)力引起的初始裂縫，不影響結(jié)構(gòu)的瞬時(shí)承載能力，而對耐久性和防水性產(chǎn)生影響。對不影響結(jié)構(gòu)承載能力的裂縫，為防止鋼筋銹蝕、混凝土碳化、酥松剝落等，應(yīng)對裂縫加以封閉或補(bǔ)強(qiáng)處理。 對于基礎(chǔ)、地下或半地下結(jié)構(gòu)，裂縫主要影響其防水性能。當(dāng)裂縫寬度只有0.10.2mm時(shí)，雖然早期有輕微滲水，經(jīng)過一段時(shí)間后一般裂縫可以自愈。裂縫寬度如超過0.20.3mm，其滲水量與裂縫寬度的三次方成正比，滲水量隨著裂縫寬度的增大而增加甚

6、快，為此，對于這種裂縫必須進(jìn)行化學(xué)灌漿處理。大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因：大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因： 大體積混凝土施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫，是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。溫度應(yīng)力超過混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度，就會產(chǎn)生裂縫。主要原因如下：1水泥水化熱水泥水化熱 水泥在水化過程中要產(chǎn)生一定的熱量，是大體積混凝土內(nèi)部熱量的主要來源。由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失，所以會引起急驟升溫。水泥水化熱起的絕熱溫升，與混凝土單位體積內(nèi)的水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期按指數(shù)關(guān)系增長，一般在10d左右達(dá)到最終絕熱溫升，但由于結(jié)構(gòu)自然散熱，實(shí)際上混凝土內(nèi)部的最高溫度，大多發(fā)生在混凝土澆筑后

7、的35d。 混凝土的導(dǎo)熱性能較差，澆筑初期，混凝土的彈性模量和強(qiáng)度都很低，對水化熱急劇溫升引起的變形約束不大，溫度應(yīng)力也就較小。隨著混凝土齡期的增長，彈性模量和強(qiáng)度相應(yīng)提高，對混凝土降溫收縮變形的約束愈來愈強(qiáng)，即產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗該溫度應(yīng)力時(shí)，便開始產(chǎn)生溫度裂縫。2約束條件約束條件 在約束條件下，混凝土結(jié)構(gòu)的變形，應(yīng)是溫差和混凝土線膨脹系數(shù)的乘積，即T，當(dāng)超過混凝土的極限拉伸值p時(shí)，結(jié)構(gòu)便出現(xiàn)裂縫。無約束就不會產(chǎn)生應(yīng)力，因此，改善約束對于防止混凝土開裂有重要意義。3外界氣溫變化外界氣溫變化 大體積混凝土施工期間，外界氣溫的變化對大體積混凝土開裂有重大影響?；炷恋?/p>

8、內(nèi)部溫度是澆筑溫度、水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)散熱降溫等各種溫度的疊加之和。外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也愈高；如外界溫度下降，會增加混凝土的降溫幅度，特別在外界溫度驟降時(shí)，會增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，這對大體積混凝土極為不利。 溫度應(yīng)力是由溫差引起的變形造成的.溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。大體積混凝土不易散熱，其內(nèi)部溫度有時(shí)高達(dá)80 以上，而且延續(xù)時(shí)間較長，為此研究合理溫度控制措施，對防止大體積混凝土內(nèi)外溫差懸殊引起過大的溫度應(yīng)力，顯得十分重要。4混凝土的收縮變形混凝土的收縮變形 混凝土的拌合水中，只有約20 的水分是水泥水化所必須的，其余的80 都要被蒸發(fā)。混凝土的收縮變形包括硬化

9、收縮硬化收縮和干燥干燥收縮。收縮。 混凝土在水泥水化過程中要產(chǎn)生體積變形，多數(shù)是收縮變形，少數(shù)為膨脹變形，這主要取決于所采用的膠凝材料的性質(zhì)?；炷林卸嘤嗨值恼舭l(fā)是引起混凝土體積收縮的主要原因之一。這種干燥收縮變形不受約束條件的影響，若存在約束，即產(chǎn)生收縮應(yīng)力。 混凝土的干燥收縮機(jī)理較復(fù)雜，其主要原因是混凝土內(nèi)部孔隙水蒸發(fā)變化時(shí)引起的毛細(xì)管引力所致。這種干燥收縮在很大程度上是可逆的?；炷廉a(chǎn)生干燥收縮后，如再處于水飽和狀態(tài)，混凝土還可以膨脹恢復(fù)達(dá)到原有的體積。 除上述干燥收縮外，混凝土還產(chǎn)生碳化收縮，即空氣中的CO2與混凝土水泥石中的Ca ( 0 H ) 2 反應(yīng)生成碳酸鈣，放出結(jié)合水而使混

10、凝土收縮。裂縫的危害：裂縫的危害：貫穿裂縫切斷了截面，破壞結(jié)構(gòu)整體性、穩(wěn)定性和耐久性。貫穿裂縫切斷了截面，破壞結(jié)構(gòu)整體性、穩(wěn)定性和耐久性。深層裂縫部分切斷截面，易產(chǎn)生應(yīng)力集中。深層裂縫部分切斷截面，易產(chǎn)生應(yīng)力集中。表面裂縫處斷面削弱，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，使裂縫進(jìn)一步開展。表面裂縫處斷面削弱，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，使裂縫進(jìn)一步開展。裂縫處理：裂縫處理：碳纖維加固、化學(xué)灌漿、補(bǔ)強(qiáng)處理。碳纖維加固、化學(xué)灌漿、補(bǔ)強(qiáng)處理。防止大體積混凝土產(chǎn)生質(zhì)量問題的措施：防止大體積混凝土產(chǎn)生質(zhì)量問題的措施：材料措施：材料措施：1、用中低熱的水泥品種、用中低熱的水泥品種 選用礦渣硅酸鹽水泥。如選用礦渣硅酸鹽水泥。如32.5 級礦

11、渣硅酸鹽水泥其級礦渣硅酸鹽水泥其3d 的水化熱為的水化熱為18OkJ / kg ，而，而32.5 級普通硅酸鹽水泥則為級普通硅酸鹽水泥則為25OkJ / kg ，水化熱量減少，水化熱量減少28 。2、利用混凝土的后期強(qiáng)度、利用混凝土的后期強(qiáng)度 可采用可采用f45 、 f60或或f90替代替代 f28作為混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這作為混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這樣可使每立方米混凝土的水泥用量減少樣可使每立方米混凝土的水泥用量減少40 70kg / 左右，左右，混凝土的水化熱溫升相應(yīng)減少混凝土的水化熱溫升相應(yīng)減少4 7 。3、摻加減水劑木質(zhì)素磺酸鈣、摻加減水劑木質(zhì)素磺酸鈣 混凝土中摻人水泥重量混凝土中摻人水泥重量0

12、.25 的木鈣減水劑（即木質(zhì)的木鈣減水劑（即木質(zhì)素磺酸鈣），它不僅能使混凝土和易性有明顯的改善，同素磺酸鈣），它不僅能使混凝土和易性有明顯的改善，同時(shí)又減少了時(shí)又減少了10 左右的拌合水，節(jié)約左右的拌合水，節(jié)約10 水泥，從而降水泥，從而降低水化熱。低水化熱。4、摻加粉煤灰外摻料、摻加粉煤灰外摻料 摻加粉煤灰后可改善混凝土的后期強(qiáng)度，但其早期摻加粉煤灰后可改善混凝土的后期強(qiáng)度，但其早期抗拉強(qiáng)度及早期極限拉伸值均有少量降低。因此對早期抗拉強(qiáng)度及早期極限拉伸值均有少量降低。因此對早期抗裂要求較高的工程，粉煤灰摻人量應(yīng)少一些，否則表抗裂要求較高的工程，粉煤灰摻人量應(yīng)少一些，否則表面易出現(xiàn)細(xì)微裂縫。面

13、易出現(xiàn)細(xì)微裂縫。5、粗、細(xì)骨料選擇、粗、細(xì)骨料選擇 宜優(yōu)先采用以自然連續(xù)級配的粗骨料配制混凝土。細(xì)宜優(yōu)先采用以自然連續(xù)級配的粗骨料配制混凝土。細(xì)骨料以采用中、粗砂為宜。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明，采骨料以采用中、粗砂為宜。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)結(jié)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減少用水量可減少用水量15kg 左右，在相同水灰比的情況下，水泥左右，在相同水灰比的情況下，水泥用量可減少用量可減少20kg 左右。左右。設(shè)計(jì)措施：設(shè)計(jì)措施：1 .設(shè)置滑動層設(shè)置滑動層2. 避免應(yīng)力集中避免應(yīng)力集中3. 設(shè)置緩沖層設(shè)置緩沖層4. 合理配筋：盡可能采用小直徑、

14、小間距合理配筋：盡可能采用小直徑、小間距施工措施：施工措施：1、控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度：選擇時(shí)間段等、控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度：選擇時(shí)間段等2、蓄水養(yǎng)護(hù)是一種較好的方法：由于水的導(dǎo)熱系數(shù)為、蓄水養(yǎng)護(hù)是一種較好的方法：由于水的導(dǎo)熱系數(shù)為0.58W / m K，有一定的隔熱保溫效果，有一定的隔熱保溫效果3、大體積混凝土結(jié)構(gòu)拆模后，宜盡快回填土，用土體、大體積混凝土結(jié)構(gòu)拆模后，宜盡快回填土，用土體保溫避免氣溫驟變時(shí)產(chǎn)生有害影響，亦可延緩降溫速保溫避免氣溫驟變時(shí)產(chǎn)生有害影響，亦可延緩降溫速度，避免產(chǎn)生裂縫。度，避免產(chǎn)生裂縫。4、對澆筑后的混凝土進(jìn)行二次振搗，使混凝土的抗壓、對澆筑后的混凝土進(jìn)行二次振搗，使混凝土的抗壓強(qiáng)度提高強(qiáng)度提高10 20 左右，從而提高抗裂性。左右，從而提高抗裂性。5、施工時(shí)加強(qiáng)攪拌、澆筑和振搗、施工時(shí)加強(qiáng)攪拌、澆筑和振搗6、可采用二次投料的砂漿裹石或凈漿裹石攪拌新工藝、可采用二次投料的砂漿裹石或凈漿裹石攪拌新工藝7、合理的分段施工：設(shè)置后澆帶、結(jié)構(gòu)縫等、合理的分段施工：設(shè)置后澆帶、結(jié)構(gòu)縫等8、在大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置循環(huán)冷凝管、在大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置循環(huán)冷凝管9、加強(qiáng)溫度監(jiān)控、加強(qiáng)溫度監(jiān)控溫度傳感器溫度傳感器預(yù)埋孔灌預(yù)埋孔灌機(jī)油測溫機(jī)油測溫預(yù)埋測試預(yù)埋測試儀器測溫儀器測溫