大体积混凝土施工标准目录1大体积混凝土定义2大体积混凝土裂缝产生的原因、种类及措施2.1裂缝产生原因2.2裂缝种类2.3防止裂缝措施2.3.1控制混凝土浇捣温度的措施2.3.1.1大体积混凝土内部温度的计算方法2.3.1.2改善混凝土配比2.3.1.3混凝土外加剂的使用2.3.1.4利用混凝土的后期强度2.3.1.5控制混凝土出机温度和浇筑温度2.3.2延缓混凝土降温速率2.3.3改善边界约束和构造设计3大体积混凝土浇捣3.1确定混凝土浇筑流程原则3.2混凝土浇筑前的施工准备3.3混凝土输送及泵送要求3.4混凝土的浇捣要求3.5混凝土二次振捣要求3.6混凝土表面收头要求3.7大体积混凝土的养护3.8混凝土试块制作要求4混凝土测温点的布置5参考文献1.大体积混凝土定义所谓大体积混凝土,我国尚无严格规定,一般值的是工业与民用建筑中,最小边尺寸在1米以上的结构。
美国混凝土学会(ACI)有过规定:“任何就地浇筑的大体积混凝土,其尺寸之大,必须要求采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题,以最大限度减少开裂”。
因为结构平面尺寸过大,基础约束强,基础的温度应力愈大,易产生裂缝。
我国的混凝土设计规范中规定了允许设置伸缩缝的最大间距。
对于大体积混凝土,必须采取技术措施妥善处理温度差值、合理解决温度应力并控制裂缝开展。
2.大体积混凝土裂缝产生的原因、种类及措施2.1裂缝产生原因对于大体积混凝土,从施工角度主要是防止产生温度裂缝。
大体积混凝土施工阶段产生温度裂缝,是其内部矛盾发展的结果。
一方面是混凝土由于存在内外温差而产生的应力和应变,另一方面是结构物的外部约束和混凝土各质点间的约束,阻止这种应变,使其不能自由变形,而产生温度应力。
一旦混凝土温度应力超过混凝土的抗拉强度,即出现裂缝。
产生温度裂缝的原因如下:水泥在水化过程中产生的水化热。
混凝土外界气温变化的影响。
当混凝土的内外温差越大,对防止大体积混凝土产生裂缝越不利。
大体积混凝土内部和外部的约束条件的影响。
外部约束应力是占主导地位。
减弱约束是防止大体积混凝土开裂的重要手段。
混凝土收缩变形的影响。
混凝土内多余水分的蒸发会引起混凝土的体积收缩。
混凝土的收缩变形如受到约束,则产生温度应力。
2.2裂缝种类大体积混凝土裂缝大致可分为两种:1)表面裂缝大体积混凝土浇筑后,水泥水化产生大量水化热,使得混凝土温度上升,但混凝土由于内外散热条件不同,使得中心温度高,表面温度低,造成混凝土内部产生压应力,外部产生拉应力。
当这个拉应力超过混凝土抗拉强度时,混凝土表面会产生裂缝。
2)贯穿裂缝大体积混凝土浇筑后内部温度逐渐降低时,由于降温变形加上混凝土内多余的水份蒸发引起的混凝土体积收缩,受到地基和结构边界条件的约束时产生拉应力。
当应力大于混凝土此时的抗拉强度时产生贯穿裂缝。
2.3防止裂缝措施为了控制裂缝的开展,应着重从控制升温、延缓降温速率、减少混凝土的收缩、提高混凝土的极限拉伸、改善约束程度和设计构造等方面采取技术措施。
这些措施相互联系、相互制约的,必须结合实际,全面考虑、合理采用,才能受到良好的效果。
2.3.1控制混凝土浇捣温度的措施2.3.1.1大体积混凝土内部温度的计算方法自约束裂缝控制计算:现浇大体积混凝土时,由于水化热的作用,中心温度高,与外界接触的表面温度低,当混凝土表面受外界气温影响急剧冷收缩时,外部混凝土质点与混凝土内部各质点之间相互约束,使表面产生拉应力,内部降温慢受到自约束产生压应力。
σt= 1×E(t)×α×ΔT13×(1-ν)σc=2×E(t)×α×ΔT13×(1-ν)E(t)=Ec×(1-e-0.09t)式中:σt、σc──分别为混凝土的拉应力和压应力(N/mm2);E(t)──混凝土的弹性模量(N/mm2);α──混凝土的热膨胀系数(1/℃)ΔT1──混凝土截面中心与表面之间的温差(℃)ν──混凝土的泊松比,取0.15-0.20。
Ec ------混凝土的弹性模量由上式计算的t如果小于该龄期内混凝土的抗拉强度值,则不会出现表面裂缝,否则则有可能出现裂缝,同时由上式知采取措施控制温差△T1就有可有效的控制表面裂缝的出现。
大体积混凝一般允许温差宜控制在20℃-25℃范围内。
浇筑前裂缝控制计算:在大体积混凝土浇筑前,根据施工似采取的施工方法,裂缝控制方法,裂缝控制技术措施和已知施工条件,先计算混凝土的最大水泥水化热温升值,收缩变形值,收缩当量温差和弹性模量,然后通过计算,估量混凝土浇筑后可能产生的最大收缩应力。
大体积混凝土基础或结构(厚度大于1m)贯穿性或深进的裂缝,主要是由于平均降温差和收缩差引起过大的温度收缩应力而造成的。
混凝土因外约束引起的温度(包括收缩)应力(二维时),一般用约束系数法来计算约束应力,按以下简化公式计算:σ=-E(t)×α×ΔT×S(t)×R(1-νc)ΔT=T0+(2/3)×T(t)+Ty(t)-ThE(t)=Ec×(1-e-0.09t)Ft(t)=0.8×ft×(lgt)2/3式中:σ──混凝土的温度(包括收缩)应力(N/mm2);E(t)──混凝土从浇筑后至计算时的弹性模量(N/mm2),一般取平均值;α──混凝土的线膨胀系数,取1.0×10-5;ΔT──混凝土的最大综合温差(℃)绝对值,如为降温取负值;当大体积混凝土基础长期裸露在室外,且未回填土时,△T值按混凝土水化热最高温升值(包括浇筑入模温度)与当月平均最低温度之差进行计算;计算结果为负值,则表示降温;T0──混凝土的浇筑入模温度(℃);T(t)──浇筑完一段时间t,混凝土的绝热温升值(℃);Ty(t)──混凝土收缩当量温差(℃);Th──混凝土浇筑完后达到的稳定时的温度,一般根据历年气象资料取当年平均气温(℃);S(t)──考虑徐变影响的松弛系数,一般取0.3-0.5;R──混凝土的外约束系数,当为岩石地基时,R=1;当为可滑动垫层时,R=0,一般土地基取0.25-0.50;νc──混凝土的泊松比Ec ------混凝土的弹性模量Ft(t)------不同龄期混凝土的抗拉强度Ft------- 混凝土的抗拉强度浇筑后裂缝控制计算:大体积混凝土浇筑后,根据实测温度值和绘制的温度升降曲线,分别计算各降温阶段产生的混凝土温度收缩应力,将其累计成为总拉应力。
弹性地基基础上大体积混凝土基础或结构各降温阶段综合最大温度收缩拉应力,按下式计算:降温时,混凝土的抗裂安全度应满足下式要求:nσ(t)= α×[1- 1/(cosh×β×L/2)]×ΣEi(t)×ΔTi(t)×Si(t)(1-υ) n=i降温时,混凝土的抗裂安全度应满足下式要求:K= ft/σ(t)≥1.15式中σ(t)──各龄期混凝土基础所承受的温度应力(N/mm2);α──混凝土线膨胀系数,取1.0×10-5;υ──混凝土泊松比,当为双向受力时,取0.15;Ei(t)──各龄期综合温差的弹性模量(N/mm2);(按浇筑前裂缝控制公式三计算)Ti(t)──各龄期综合温差(℃);均以负值代入;Si(t)──各龄期混凝土松弛系数;cosh──双曲余弦函数;约束状态影响系数,按下式计算:β=Cx/(H×E(t))1/2H──大体积混凝土基础式结构的厚度(mm);Cx──地基水平阻力系数(地基水平剪切刚度)(N/mm2);L──基础或结构底板长度(mm);K──抗裂安全度,取1.15;ft──混凝土抗拉强度设计值(N/mm2)。
保温法温度控制计算:(一)保温法温度控制计算混凝土采取保温养护,是在春秋气温情况下,为了减少混凝土内外温差,延缓收缩和散热时间(即使后期缓慢地降温),使混凝土在缓慢的散热过程中获得必要的强度来抵抗温度应力,同时降低变形变化的速度(即使缓慢的收缩),充分发挥材料的徐变松弛特性,有效的削减约束应力,使小于该龄期抗拉强度,防止内外温差过大并超过允许界限(一般是20~25℃),已导致开始温度裂缝,而采取在混凝土裸露表面适当的覆盖材料。
保温材料所需厚度计算公式:δi= 0.5×h×λi×(Tb-Ta)λ×(Tmax-Tb)式中δi----保温材料所需厚度(m);h----结构厚度(m);λi----结构材料导热系数(W/m.K);λ----混凝土的导热系数,取2.3W/m.k;Tmax---混凝土中心最高温度(℃);Tb---混凝土表面温度(℃);Ta---空气平均温度(℃);K---透风系数%(二)蓄水法温度控制计算蓄水法进行温度控制系在混凝土终凝后,在结构表面蓄以一定高度的水,由于水具有一定的隔热保温效果,因而可在一定时间内,控制混凝土表面与内部中心温度之间的差值在20℃以内,使混凝土在预定的时间内具有一定的抗裂强度,从面达到抗裂控目的。
(1) 混凝土表面所需的热阻系数计算公式:R= X×M×(Tmax-Tb)×K(700T0+.28TcQ(t))(2)蓄水深度计算公式:hw=R×λw式中R----混凝土表面的热阻系数(k/W);X----混凝土维持到预定温度的延续时间(h);M----混凝土结构物表面系数(1/m);Tmax---混凝土中心最高温度(℃);Tb---混凝土表面温度(℃);K----透风系数,取K=1.30;700----混凝土的热容量,即比热与密度之乘积(kJ/m3.K);T0---混凝土浇筑、振捣完毕开始养护时的温度(℃);Tc---每立方米混凝土的水泥用量(kg/m3);Q(t)---混凝土在规定龄期内水泥的水化热(kJ/kg);λw---水导热系数,取0.58W/m.k。
底板或长墙的伸缩缝间距计算:伸缩缝间距计算公式:Lmax=1.5(H×Et/Cx)1/2×arch×(|at|/(|at|-εp))εp=0.5×ft×(1+ρ/d)×10-9式中:Lmax----板或墙允许最大伸缩缝间距(m);H----板厚或墙高计算厚度或高度(m);(当实际厚度或高度H≤0.2L时,取H即实际厚度或实际高度;当H>0.2L时,取0.2L)L----底板或长墙的的全长(m);Et----底板或长墙的混凝土龄期内的弹性模量(N/mm2) ;(见浇筑前裂缝控制计算公式三)Cx----反映地基对结构约束程度的地基水平阻力系数(N/mm3);(查表)T----结构相对地基的综合温差,包括水化热温差,气温差和收缩当量温差(℃);εp----混凝土的极限变形值;α----混凝土或钢筋混凝土的线膨胀系数,取1.0×10-5;ρ―钢筋配筋率;d――钢筋直径;结构位移值计算计算书:结构位移值计算公式:U= αT ×SinH×(β×X)βCosH(β×L/2)β=(Cx/H×Et)1/3式中U----地下结构任意一点的位移(mm);x----任意一点的距离(mm);Cx----反映地基对结构约束程度的地基水平阻力系数(N/mm3);H----板厚或墙高计算厚度或高度(m);L----底板或长墙的的全长(m);Et----底板或长墙的混凝土龄期内的弹性模量(N/mm2);(见浇筑前裂缝控制计算公式三)2.3.1.2改善混凝土配比混凝土升温的热源是水泥水化热,选用中低标号的水泥品种,可减少水化热,使混凝土减少升温。