大體積混凝土裂縫控制技術(shù)動畫課件市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

1、大致積混凝土裂縫控制技術(shù)大致積混凝土定義大致積混凝土抗裂性能影響原因大致積混凝土溫控計算大致積混凝土裂縫控制綜合辦法1第1頁大致積混凝土定義本講中所稱大致積混凝土是指，其規(guī)格尺寸，要求必須采取辦法，妥善處理溫差改變，正確合理地降低或消除變形改變引發(fā)應(yīng)力，且必須把裂縫開展控制到最小程度現(xiàn)澆混凝土。 2第2頁大致積混凝土抗裂性能影響原因溫度與收縮裂縫產(chǎn)生機理原材料和配合比對大致積混凝土抗裂性能影響配筋對大致積混凝土抗裂性能影響齡期及養(yǎng)護對大致積混凝土抗裂性能影響3第3頁大致積混凝土收縮組成大致積混凝土收縮是由自生收縮、碳化收縮、塑性收縮、干縮、溫度收縮組成。干縮：混凝土內(nèi)多出水分蒸發(fā)引發(fā)體積收縮。

2、溫度收縮：因為混凝土溫度下降引發(fā)收縮。外約束與內(nèi)約束外約束：即一個結(jié)構(gòu)變形受到其它結(jié)構(gòu)妨礙。內(nèi)約束：當(dāng)結(jié)構(gòu)截面較厚時，其內(nèi)部溫度分布不均勻，引發(fā)各質(zhì)點變形相互約束。表面裂縫與貫通裂縫表面裂縫：大致積混凝土在硬化過程釋放大量水化熱，使基礎(chǔ)中部產(chǎn)生較高溫度，而混凝土表面和邊界受氣溫影響，溫度較低，這么形成較大內(nèi)外溫差，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，在混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力（稱內(nèi)約束應(yīng)力），當(dāng)此拉應(yīng)力超出混凝土抗拉強度時，便會產(chǎn)生表面裂縫。該裂縫多發(fā)生在混凝土升溫階段。貫通裂縫：當(dāng)大致積混凝土降溫產(chǎn)生收縮和混凝土本身收縮受到地基或基礎(chǔ)約束時，在截面中產(chǎn)生拉應(yīng)力（稱外約束應(yīng)力），當(dāng)此拉應(yīng)力超出混凝土抗拉強度時

3、，便會產(chǎn)生貫通裂縫。該裂縫多發(fā)生在混凝土降溫階段。由此可見，混凝土開裂與原材料、配合比、結(jié)構(gòu)尺寸、配筋、約束程度、養(yǎng)護條件等各種原因相關(guān)。溫度與收縮裂縫產(chǎn)生機理4第4頁原材料和配合比對大致積混凝土抗裂性能影響水泥品種在常用標(biāo)號下，采用不一樣品種水泥對混凝土極限拉伸值影響不大。水泥品種對混凝土干縮影響較大，一般情況下，C3A含量大，細度較小水泥干縮較大。水灰比混凝土抗拉強度，極限拉伸值均隨著水灰比減小而提高，混凝土收縮則隨著水灰比減小而減小，顯然，在滿足混凝土施工要求前提下，減小水灰比對大致積混凝土抗裂是有利。骨料盡可能采用粒徑較大，級配良好高強度花崗巖、玄武巖等作為骨料對抗裂有利。外加劑在混凝

4、土中摻加外加劑，能改善混凝土和易性，在水泥用量不變情況下，能降低用水量，提高混凝土強度。在水灰比不變 情況下，能降低水泥用量，降低溫升，延緩水化熱放熱速率，對抗裂有利。粉煤灰在大致積混凝土中摻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，提高混凝土密實度，降低混凝土干縮作用。摻加粉煤灰能降低水泥用量，降低混凝土絕熱溫升值，延緩水化熱放熱速率。摻加粉煤灰，一方面可降低混凝土 絕熱溫升和收縮，但其次，將降低混凝土早期抗拉強度或極限拉伸。5第5頁配筋對大致積混凝土抗裂性能影響關(guān)于配筋對大致積混凝土抗裂性能影響，一方面配置構(gòu)造筋對提高混凝土極限拉伸和抗裂能力是有利，同時它也能起到控制裂縫開

5、展，降低裂縫寬度作用。其次，配筋也將會增加一定程度收縮應(yīng)力，過大配筋率將會導(dǎo)致較大收縮應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂縫。所以，合理配筋尤為重要?？倎碚f，在合理配筋前提下，它提高極限拉伸和約束裂縫開展優(yōu)點大于增加收縮應(yīng)力缺點。合理配筋是指：配筋率不能過大，較為合理配筋率應(yīng)為0.3%0.5%；應(yīng)采用小直徑（1016mm),小間距形式（約100150），且不宜采用光圓鋼筋。由于池壁、地下室側(cè)墻等露天薄壁結(jié)構(gòu)對環(huán)境濕度及養(yǎng)護條件極為敏感，其相應(yīng)收縮比大塊式基礎(chǔ)要大。在混凝土早齡期輕易因干縮產(chǎn)生表面裂縫，從而削弱了截面并在隨后溫度應(yīng)力作用下產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致表面裂縫往深處發(fā)展，誘發(fā)貫穿性裂縫。所以，對薄壁結(jié)構(gòu)配筋要求

6、要嚴格，并注意保濕養(yǎng)護，盡可能防止表面裂縫出現(xiàn)。 6第6頁齡期及養(yǎng)護對大致積混凝土抗裂性能影響齡期影響 根據(jù)資料，混凝土任意齡期t與28天齡期抗拉強度關(guān)系為：ft0.8f28(t)2/3養(yǎng)護條件影響?zhàn)B護條件影響包括濕度及溫度兩方面，良好保濕能顯著增加混凝土抗拉強度及極限拉伸。養(yǎng)護溫度升高能提高混凝土早期強度，但對后期強度有不利影響。所以，在控制內(nèi)外溫差前提下，在升溫階段應(yīng)盡可能適當(dāng)放熱，一方面可以降低混凝土溫升峰值，其次又可防止影響后期強度。7第7頁大致積混凝土溫控計算大致積混凝土最高溫度計算大致積混凝土溫度收縮應(yīng)力計算8第8頁大致積混凝土最高溫度計算混凝土內(nèi)部最高溫度是由混凝土澆筑溫度、水泥

7、水化熱引發(fā)溫升所組成。大致積混凝土最高溫度計算，以下式： Tmax=T0+W/10+F/50（1） Tmax=T0+WQ/C （2） 式中： Tmax砼最高溫度（） T0 砼澆筑溫度（） 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 每千克水泥水化熱量（J/kg） C 砼比熱 砼質(zhì)量密度 散熱系數(shù) 取以上兩式計算中心較大值作為砼最高溫度值9第9頁大致積混凝土溫度收縮應(yīng)力計算大致積砼溫度收增應(yīng)力計算：10第10頁大致積混凝土溫度收縮應(yīng)力計算max=-ET 1-1/(COShL/2) H (t,) （1）max=- 1-1/(COShiL/2) TiEi(t)

8、 Hi (ti,i) （2） 從上述公式可看出：底板最大溫度收縮應(yīng)力與溫差收縮差及線膨脹系數(shù)成正比，為線性百分比關(guān)系。底板彈性模量增加，應(yīng)力增加；底板受地基約束程度，即地基對底板阻力系數(shù)Cx境加，應(yīng)力增加。底板長度增加，應(yīng)力增加，但呈非線性關(guān)系。 大致積砼外約束力應(yīng)力計算可分為以下二個階段： 砼澆筑前計算，提議采取公式（1）進行計算，計算簡便且偏于安全。 砼澆筑后計算則采取公式（2），可較精簡計算，此時應(yīng)有安全系數(shù) K= 1.15。1-ni=1Rfmax11第11頁大致積混凝土裂縫控制綜合辦法設(shè)計結(jié)構(gòu)辦法從原材料方面采取辦法從施工方面采取辦法12第12頁設(shè)計結(jié)構(gòu)辦法利用混凝土后期強度普通大致積

9、混凝土施工工期較長，上部荷載逐步施加，所以能夠考慮采取齡期為4590天強度代替28天強度，以降低水泥用量。設(shè)置滑動層，降低約束應(yīng)力混凝土強度等級宜在C20C35范圍內(nèi)選取。 在遇有約束作用較大巖石類地基或較厚混凝土墊層時，可在地基或墊層與基礎(chǔ)接觸面上，或于兩端L/4（L基礎(chǔ)全長）區(qū)段內(nèi)，鋪設(shè)滑動層，降低滑動應(yīng)力隔離層作法為混凝土上涂刷一層35mm厚瀝青膠或干鋪兩層瀝青油氈。美國ACI委員會提出可鋪設(shè)厚50左右黃砂或石屑作為隔離層。 13第13頁設(shè)計結(jié)構(gòu)辦法設(shè)置緩沖層在底板地梁、坑內(nèi)水溝等鍵槽部位， 可用厚度為3050mm聚苯乙烯泡沫 或瀝青木絲板作垂直隔 離，以緩解地 基對基礎(chǔ)收縮時側(cè)向壓力。

10、(見右圖)防止應(yīng)力集中在大致積混凝土結(jié)構(gòu)孔洞或截面突變 處，因為溫度和收縮作用，會產(chǎn)生應(yīng)力 集中而造成開裂。應(yīng)采取增配鋼筋或設(shè) 置過渡段辦法。 (見右圖)14第14頁設(shè)計結(jié)構(gòu)辦法增設(shè)暗梁在現(xiàn)澆鋼筋混凝土地下室、水池等結(jié)構(gòu)施工時，為了預(yù)防底板與邊墻、邊墻之間因約束應(yīng)力產(chǎn)生裂縫及邊墻上部因邊緣效應(yīng)引發(fā)裂縫，可在施工縫上下等微弱部位增配4164 22鋼筋給予加強。(見下列圖)15第15頁設(shè)計結(jié)構(gòu)辦法合理配筋當(dāng)混凝土底板或墻體厚度較小時，增配結(jié)構(gòu)鋼筋，能起到抵抗混凝土溫度裂縫作用。但對于大塊式基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)筋對控制貫通性裂縫作用略小。結(jié)構(gòu)鋼筋應(yīng)盡可能采取級鋼、小直徑和小間距。直徑約1016mm，間距100

11、150mm，按全截面對稱配置。全截面含筋率宜控制在0.3%0.5%。實踐證實，含筋率小于0。3%時，對混凝土裂縫控制作用不大。當(dāng)配筋率太大時，則較易引發(fā)混凝土收縮裂縫，且不經(jīng)濟。大塊式混凝土鋼筋宜分散多層設(shè)置，或在中截面處增配空間網(wǎng)片狀鋼筋作結(jié)構(gòu)鋼筋，不宜集中在底層或上下兩層。合理設(shè)置施工縫“抗”方法即不設(shè)任何施工縫，經(jīng)過采取方法降低被約束體與約束體之間相對溫差，降低約束，改進配筋，降低混凝土收縮，提升混凝土抗拉強度等，以抵抗溫度收縮變形和約束應(yīng)力?！胺拧狈椒匆栽O(shè)置永久性伸縮縫方法，將超長現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分成若干段，以釋放大部分變形，降低約束應(yīng)力。16第16頁設(shè)計結(jié)構(gòu)辦法“放”“抗”結(jié)合方

12、法采取“后澆帶”施工方法在施工期間設(shè)置作為暫時施工縫“后澆帶”，將結(jié)構(gòu)分成若干段，可有效削減溫度收縮應(yīng)力。采取“跳倉打”施工方法將整個結(jié)構(gòu)按垂直施工縫分段，間隔一段，澆筑一段，經(jīng)過不少于5d間歇期后再澆筑成整體。采取“混凝土薄層澆筑”施工方法將底板水平分成幾個施工層，施工層之間結(jié)合按施工縫處理。分層厚度普通控制在0.62.0m范圍內(nèi)，層間間歇時間約取57d為宜。合理制訂溫控指標(biāo)大致積混凝土施工前，應(yīng)對施工階段大致積混凝土澆筑塊體最高溫度、溫度收縮應(yīng)力進行驗算，以此確定施工階段混凝土澆筑溫度、內(nèi)表溫差、降溫速度及溫度陡降等控制指標(biāo)，制訂對應(yīng)技術(shù)辦法（包含混凝土原材料選擇、混凝土拌制運輸過程中降溫

13、辦法、保溫養(yǎng)護辦法等），以到達控制裂縫目標(biāo)。幾個溫控指標(biāo)17第17頁 設(shè)計結(jié)構(gòu)辦法溫控指標(biāo)普通可分為兩類：一是為了預(yù)防表面裂縫而控制內(nèi)外溫差和表面溫度陡降；二是為預(yù)防貫通性裂縫而控制內(nèi)部溫差?；炷翝仓囟然炷两Y(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范(GB50204-92)要求：大致積混凝土澆筑溫度不宜超出28。內(nèi)外溫差混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范要求：混凝土表面和內(nèi)部溫差應(yīng)控制在設(shè)計要求范圍內(nèi)，當(dāng)設(shè)計無詳細要求時，溫差不宜超出25。注意：此處表面溫度是指保溫層下混凝土面上溫度，而非混凝土表面下50100MM處溫度。內(nèi)部溫差內(nèi)部溫差是指混凝土內(nèi)同一點在不一樣時間溫度差值。塊體基礎(chǔ)大致積混凝土施工技術(shù)規(guī)程（YB

14、J224-91）要求：混凝土塊體降溫速度宜小于1.5/天。溫度陡降寒潮降臨、冷空氣影響、暴雨攻擊、撤除保溫層時間不妥等均可造成混凝土表面溫度突然下降，引發(fā)表面裂縫。鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程（JGJ-91）要求：溫度陡降不應(yīng)超出10。18第18頁從原材料方面采取技術(shù)辦法合理選擇水泥品種選取C3S及C3A含量低中、低熱水泥。合理選取骨料在滿足施工要求情況下，盡可能選取粒徑較大、級配良好石子，以降低用水量和水泥用量、混凝土收縮和泌水性。粗骨料中針、片狀顆粒按重量計應(yīng)小于15%。摻加塊石。在無筋或少筋大塊混凝土中，可摻入不超出混凝土體積25%大塊石，以降低水泥用量，降低水化熱。細骨料以中、

15、粗砂為宜。嚴格控制砂、石含泥量。石子控制在小于1%，黃砂控制在小于2%。合理選取外摻料在混凝土中加入適量外加劑，能夠改進混凝土特征，降低水泥用量，降低混凝土溫升。同時可降低水化熱釋放速度，延緩溫度峰值出現(xiàn)時間?；炷林袚饺胍欢糠勖夯也坏芨倪M混凝土特征，而且能代替部分水泥，降低水化熱。但應(yīng)注意摻加粉煤灰后混凝土早期強度有所降低。采取UEA賠償收縮混凝土：在混凝土內(nèi)摻水泥用量10%12%U型混凝土膨脹劑，以實現(xiàn)超長結(jié)構(gòu)無縫施工。19第19頁從施工方面采取辦法控制混凝土出機溫度和澆筑溫度為了降低混凝土總溫升，降低內(nèi)外溫差，控制混凝土出機溫度和澆筑溫度是一個很主要辦法。對混凝土出機溫度影響最大是石

16、子及水溫度，砂次之，水泥影響較小。所以，詳細施工中可采取加冰拌和，砂石料遮陽覆蓋，送管道用草袋包裹灑水降溫等技術(shù)辦法。預(yù)埋水管，降低最高溫升冷卻水管大多采取直徑為25mm薄壁鋼管，按照中心距1.53.0m交織排列,水管上下間距普通也為1.53.0m，并經(jīng)過立管相連接。改進混凝土攪拌和振搗工藝即采取二次投料和二次振搗新工藝，提升混凝土強度。合理選擇混凝土澆筑方案大致積混凝土澆筑方法可采取分層連續(xù)澆筑或分段分層踏步式推進澆筑方法。普通情況下，應(yīng)盡可能采取分層連續(xù)澆筑。對于工程量較大，澆筑面積也大，一次連續(xù)澆筑層厚度不大，且澆筑能力不足時混凝土工程，宜采取分段分層踏步式推進澆筑方法。（詳見下頁圖）混凝土泌水處理應(yīng)采取在側(cè)模留設(shè)孔洞等辦法將澆筑混凝土過程中形成泌水排出坑外。20第20頁從施工方面采取辦法（接上頁）合理選擇混凝土澆筑方案21第21頁從施工方面采取辦法混