大体积混凝土裂缝控制技术动画课件省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

大致积混凝土裂缝控制技术n大致积混凝土定义n大致积混凝土抗裂性能影响原因n大致积混凝土温控计算n大致积混凝土裂缝控制综合办法1第1页大致积混凝土定义n本讲中所称大致积混凝土是指，其规格尺寸，要求必须采取办法，妥善处理温差改变，正确合理地降低或消除变形改变引发应力，且必须把裂缝开展控制到最小程度现浇混凝土。2第2页大致积混凝土抗裂性能影响原因n温度与收缩裂缝产生机理n原材料和配合比对大致积混凝土抗裂性能影响n配筋对大致积混凝土抗裂性能影响n龄期及养护对大致积混凝土抗裂性能影响3第3页n大致积混凝土收缩组成n大致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。n干缩：混凝土内多出水分蒸发引发体积收缩。n温度收缩：因为混凝土温度下降引发收缩。n外约束与内约束n外约束：即一个结构变形受到其它结构妨碍。n内约束：当结构截面较厚时，其内部温度分布不均匀，引发各质点变形相互约束。n表面裂缝与贯通裂缝n表面裂缝：大致积混凝土在硬化过程释放大量水化热，使基础中部产生较高温度，而混凝土表面和边界受气温影响，温度较低，这么形成较大内外温差，在混凝土内部产生压应力，在混凝土表面产生拉应力（称内约束应力），当此拉应力超出混凝土抗拉强度时，便会产生表面裂缝。该裂缝多发生在混凝土升温阶段。n贯通裂缝：当大致积混凝土降温产生收缩和混凝土本身收缩受到地基或基础约束时，在截面中产生拉应力（称外约束应力），当此拉应力超出混凝土抗拉强度时，便会产生贯通裂缝。该裂缝多发生在混凝土降温阶段。n由此可见，混凝土开裂与原材料、配合比、结构尺寸、配筋、约束程度、养护条件等各种原因相关。温度与收缩裂缝产生机理4第4页原材料和配合比对大致积混凝土抗裂性能影响n水泥品种n在常用标号下，采用不一样品种水泥对混凝土极限拉伸值影响不大。n水泥品种对混凝土干缩影响较大，一般情况下，C3A含量大，细度较小水泥干缩较大。n水灰比n混凝土抗拉强度，极限拉伸值均随着水灰比减小而提高，混凝土收缩则随着水灰比减小而减小，显然，在满足混凝土施工要求前提下，减小水灰比对大致积混凝土抗裂是有利。n骨料n尽可能采用粒径较大，级配良好高强度花岗岩、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，在水泥用量不变情况下，能降低用水量，提高混凝土强度。在水灰比不变 情况下，能降低水泥用量，降低温升，延缓水化热放热速率，对抗裂有利。n粉煤灰n在大致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，即降低用水量，提高混凝土密实度，降低混凝土干缩作用。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，一方面可降低混凝土 绝热温升和收缩，但其次，将降低混凝土早期抗拉强度或极限拉伸。5第5页配筋对大致积混凝土抗裂性能影响n关于配筋对大致积混凝土抗裂性能影响，一方面配置构造筋对提高混凝土极限拉伸和抗裂能力是有利，同时它也能起到控制裂缝开展，降低裂缝宽度作用。其次，配筋也将会增加一定程度收缩应力，过大配筋率将会导致较大收缩应力，从而产生裂缝。所以，合理配筋尤为重要。总来说，在合理配筋前提下，它提高极限拉伸和约束裂缝开展优点大于增加收缩应力缺点。n合理配筋是指：n配筋率不能过大，较为合理配筋率应为0.3%0.5%；n应采用小直径（1016mm),小间距形式（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结构对环境湿度及养护条件极为敏感，其相应收缩比大块式基础要大。在混凝土早龄期轻易因干缩产生表面裂缝，从而削弱了截面并在随后温度应力作用下产生应力集中，导致表面裂缝往深处发展，诱发贯穿性裂缝。所以，对薄壁结构配筋要求要严格，并注意保湿养护，尽可能防止表面裂缝出现。n 6第6页龄期及养护对大致积混凝土抗裂性能影响n龄期影响n 根据资料，混凝土任意龄期t与28天龄期抗拉强度关系为：nft0.8f28(t)2/3n养护条件影响n养护条件影响包括湿度及温度两方面，良好保湿能显著增加混凝土抗拉强度及极限拉伸。养护温度升高能提高混凝土早期强度，但对后期强度有不利影响。所以，在控制内外温差前提下，在升温阶段应尽可能适当放热，一方面可以降低混凝土温升峰值，其次又可防止影响后期强度。7第7页大致积混凝土温控计算n大致积混凝土最高温度计算n大致积混凝土温度收缩应力计算8第8页大致积混凝土最高温度计算n混凝土内部最高温度是由混凝土浇筑温度、水泥水化热引发温升所组成。n大致积混凝土最高温度计算，以下式：Tmax=T0+W/10+F/50（1）Tmax=T0+WQ/C （2）式中：Tmax砼最高温度（）T0 砼浇筑温度（）W 每立方米水泥用量（kg/m3）F 每立方米砼粉煤灰用量（kg/m3）Q 每千克水泥水化热量（J J/kg）C 砼比热 砼质量密度 散热系数 取以上两式计算中心较大值作为砼最高温度值9第9页大致积混凝土温度收缩应力计算n大致积砼温度收增应力计算：10第10页大致积混凝土温度收缩应力计算nmax=-ET 1-1/(COShL/2)H(t,)（1）nmax=-1-1/(COShiL/2)TiEi(t)Hi(ti,i)（2）从上述公式可看出：底板最大温度收缩应力与温差收缩差及线膨胀系数成正比，为线性百分比关系。底板弹性模量增加，应力增加；底板受地基约束程度，即地基对底板阻力系数Cx境加，应力增加。底板长度增加，应力增加，但呈非线性关系。大致积砼外约束力应力计算可分为以下二个阶段：砼浇筑前计算，提议采取公式（1）进行计算，计算简便且偏于安全。砼浇筑后计算则采取公式（2），可较精简计算，此时应有安全系数 K=1.15。1-ni=1Rfmax11第11页大致积混凝土裂缝控制综合办法n设计结构办法n从原材料方面采取办法n从施工方面采取办法12第12页设计结构办法n利用混凝土后期强度n普通大致积混凝土施工工期较长，上部荷载逐步施加，所以能够考虑采取龄期为4590天强度代替28天强度，以降低水泥用量。n设置滑动层，降低约束应力n混凝土强度等级宜在C20C35范围内选取。n在遇有约束作用较大岩石类地基或较厚混凝土垫层时，可在地基或垫层与基础接触面上，或于两端L/4（L基础全长）区段内，铺设滑动层，降低滑动应力n隔离层作法为混凝土上涂刷一层35mm厚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左右黄砂或石屑作为隔离层。13第13页设计结构办法n设置缓冲层n在底板地梁、坑内水沟等键槽部位，可用厚度为3050mm聚苯乙烯泡沫 或沥青木丝板作垂直隔 离，以缓解地 基对基础收缩时侧向压力。(见右图)n防止应力集中n在大致积混凝土结构孔洞或截面突变 处，因为温度和收缩作用，会产生应力 集中而造成开裂。应采取增配钢筋或设 置过渡段办法。(见右图)14第14页设计结构办法n增设暗梁n在现浇钢筋混凝土地下室、水池等结构施工时，为了预防底板与边墙、边墙之间因约束应力产生裂缝及边墙上部因边缘效应引发裂缝，可在施工缝上下等微弱部位增配4164 22钢筋给予加强。(见下列图)15第15页设计结构办法n合理配筋n当混凝土底板或墙体厚度较小时，增配结构钢筋，能起到抵抗混凝土温度裂缝作用。但对于大块式基础，结构筋对控制贯通性裂缝作用略小。n结构钢筋应尽可能采取级钢、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%。实践证实，含筋率小于0。3%时，对混凝土裂缝控制作用不大。当配筋率太大时，则较易引发混凝土收缩裂缝，且不经济。大块式混凝土钢筋宜分散多层设置，或在中截面处增配空间网片状钢筋作结构钢筋，不宜集中在底层或上下两层。n合理设置施工缝n“抗”方法n即不设任何施工缝，经过采取方法降低被约束体与约束体之间相对温差，降低约束，改进配筋，降低混凝土收缩，提升混凝土抗拉强度等，以抵抗温度收缩变形和约束应力。n“放”方法n即以设置永久性伸缩缝方法，将超长现浇钢筋混凝土结构分成若干段，以释放大部分变形，降低约束应力。16第16页设计结构办法n“放”“抗”结合方法n采取“后浇带”施工方法n在施工期间设置作为暂时施工缝“后浇带”，将结构分成若干段，可有效削减温度收缩应力。n采取“跳仓打”施工方法n将整个结构按垂直施工缝分段，间隔一段，浇筑一段，经过不少于5d间歇期后再浇筑成整体。n采取“混凝土薄层浇筑”施工方法n将底板水平分成几个施工层，施工层之间结合按施工缝处理。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合理制订温控指标n大致积混凝土施工前，应对施工阶段大致积混凝土浇筑块体最高温度、温度收缩应力进行验算，以此确定施工阶段混凝土浇筑温度、内表温差、降温速度及温度陡降等控制指标，制订对应技术办法（包含混凝土原材料选择、混凝土拌制运输过程中降温办法、保温养护办法等），以到达控制裂缝目标。n几个温控指标17第17页 设计结构办法n温控指标普通可分为两类：一是为了预防表面裂缝而控制内外温差和表面温度陡降；二是为预防贯通性裂缝而控制内部温差。n混凝土浇筑温度n混凝土结构工程施工及验收规范(GB50204-92)要求：大致积混凝土浇筑温度不宜超出28。n内外温差n混凝土结构工程施工及验收规范要求：混凝土表面和内部温差应控制在设计要求范围内，当设计无详细要求时，温差不宜超出25。n注意：此处表面温度是指保温层下混凝土面上温度，而非混凝土表面下50100MM处温度。n内部温差n内部温差是指混凝土内同一点在不一样时间温度差值。块体基础大致积混凝土施工技术规程（YBJ224-91）要求：混凝土块体降温速度宜小于1.5/天。n温度陡降n寒潮降临、冷空气影响、暴雨攻击、撤除保温层时间不妥等均可造成混凝土表面温度突然下降，引发表面裂缝。n钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程（JGJ-91）要求：温度陡降不应超出10。18第18页从原材料方面采取技术办法n合理选择水泥品种n选取C3S及C3A含量低中、低热水泥。n合理选取骨料n在满足施工要求情况下，尽可能选取粒径较大、级配良好石子，以降低用水量和水泥用量、混凝土收缩和泌水性。粗骨料中针、片状颗粒按重量计应小于15%。n掺加块石。在无筋或少筋大块混凝土中，可掺入不超出混凝土体积25%大块石，以降低水泥用量，降低水化热。n细骨料以中、粗砂为宜。n严格控制砂、石含泥量。石子控制在小于1%，黄砂控制在小于2%。n合理选取外掺料n在混凝土中加入适量外加剂，能够改进混凝土特征，降低水泥用量，降低混凝土温升。同时可降低水化热释放速度，延缓温度峰值出现时间。n混凝土中掺入一定量粉煤灰不但能改进混凝土特征，而且能代替部分水泥，降低水化热。但应注意掺加粉煤灰后混凝土早期强度有所降低。n采取UEA赔偿收缩混凝土：在混凝土内掺水泥用量10%12%U型混凝土膨胀剂，以实现超长结构无缝施工。19第19页从施工方面采取办法n控制混凝土出机温度和浇筑温度n为了降低混凝土总温升，降低内外温差，控制混凝土出机温度和浇筑温度是一个很主要办法。对混凝土出机温度影响最大是石子及水温度，砂次之，水泥影响较小。所以，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办法。n预埋水管，降低最高温升n冷却水管大多采取直径为25mm薄壁钢管，按照中心距1.53.0m交织排列,水管上下间距普通也为1.53.0m，并经过立管相连接。n改进混凝土搅拌和振捣工艺n即采取二次投料和二次振捣新工艺，提升混凝土强度。n合理选择混凝土浇筑方案n大致积混凝土浇筑方法可采取分层连续浇筑或分段分层踏步式推进浇筑方法。普通情况下，应尽可能采取分层连续浇筑。对于工程量较大，浇筑面积也大，一次连续浇筑层厚度不大，且浇筑能力不足时混凝土工程，宜采取分段分层踏步式推进浇筑方法。（详见下页图）n混凝土泌水处理n应采取在侧模留设孔洞等办法将浇筑混凝土过程中形成泌水排出坑外。20第20页从施工方面采取办法（接上页）合理选择混凝土浇筑方案21第21页从施工方面采取办法n混凝土表面处理n先用长刮尺刮平，在初凝前用铁滚筒碾压数遍，再用木蟹打磨压实，以闭合收水裂缝。n加强混凝土养护n依据工程详细情况，可采取薄膜加 草袋或蓄水养护方法。在控制内外 温差前提下，应尽可能推迟保温层 开始覆盖时间。(见右图）n事实证实及早回填是最好养护方法。n温度监测n大致积混凝土保温保湿养护中，应对混凝土内表温度，顶面及底面温度，室外温度进行监测，依据监测结果对养护办法作出对应调整，确保温控指标要求。n温度测定可采取在每个测温点上埋设测温片，惯用有铜热电阻或铜-康铜热电偶测温。或采取埋设钢管简易测温方法。22第22页