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1、第第3章章 大體積混凝土施工大體積混凝土施工 大體積混凝土的相關(guān)簡述定義：大體積混凝土的相關(guān)簡述定義： 現(xiàn)代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。它主要的特點就是體積大，一般實體最小尺寸大于或等于1m.它的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時，會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工的質(zhì)量。 無明確定義 美國混凝土學(xué)會(ACI)規(guī)定：“任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大，必須要求解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂”。 大體積混凝土一般在水工建筑物里常見

2、，類似混凝土重力壩等。 大體積混凝土特點大體積混凝土特點結(jié)構(gòu)厚實，混凝土量大，工程條件復(fù)雜（一般都是結(jié)構(gòu)厚實，混凝土量大，工程條件復(fù)雜（一般都是地下現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)），施工技術(shù)要求高，水泥地下現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)），施工技術(shù)要求高，水泥水化熱較大（預(yù)計超過水化熱較大（預(yù)計超過25度），易使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生溫度度），易使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生溫度變形。大體積混凝土除了最小斷面和內(nèi)外溫度有一定變形。大體積混凝土除了最小斷面和內(nèi)外溫度有一定的規(guī)定外，對平面尺寸也有一定限制。因為平面尺寸的規(guī)定外，對平面尺寸也有一定限制。因為平面尺寸過大，約束作用所產(chǎn)生的溫度力也愈大，如采取控制過大，約束作用所產(chǎn)生的溫度力也愈大，如采取

3、控制溫度措施不當，溫度應(yīng)力超過混凝土所能承受的拉力溫度措施不當，溫度應(yīng)力超過混凝土所能承受的拉力極限值時，則易產(chǎn)生裂縫。極限值時，則易產(chǎn)生裂縫。大體積砼指的是最小斷面尺寸大于大體積砼指的是最小斷面尺寸大于1m以上的砼結(jié)構(gòu)，以上的砼結(jié)構(gòu)，其尺寸已經(jīng)大到必須采用相應(yīng)的技術(shù)措施妥善處理溫其尺寸已經(jīng)大到必須采用相應(yīng)的技術(shù)措施妥善處理溫度差值，合理解決溫度應(yīng)力并控制裂縫開展的砼結(jié)構(gòu)。度差值，合理解決溫度應(yīng)力并控制裂縫開展的砼結(jié)構(gòu)。（該定義摘錄自建筑施工手冊（該定義摘錄自建筑施工手冊 縮印版中國建筑工業(yè)出縮印版中國建筑工業(yè)出版社）版社） 大體積混凝土與普通混凝土的區(qū)別大體積混凝土與普通混凝土的區(qū)別 大體積

4、混凝土與普通混凝土的區(qū)別表面上看是厚度不同，但其實質(zhì)的區(qū)別是由于混凝土中水泥水化要產(chǎn)生熱量，大體積混凝土內(nèi)部的熱量不如表面的熱量散失得快，造成內(nèi)外溫差過大，其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力可能會使混凝土開裂。因此判斷是否屬于大體積混凝土既要考慮厚度這一因素，又要考慮水泥品種、強度等級、每立方米水泥用量等因素，比較準確的方法是通過計算水泥水化熱所引起的混凝土的溫升值與環(huán)境溫度的差值大小來判別，一般來說，當其差值小于25時，其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力將會小于混凝土本身的抗拉強度，不會造成混凝土的開裂，當差值大于25時，其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力有可能大于混凝土本身的抗拉強度，造成混凝土的開裂，此時就可判定該混凝土屬大體積混凝土

5、。(摘錄自地下工程防水技術(shù)規(guī)范GB50108-2001) 高層建筑的箱形基礎(chǔ)或片筏基礎(chǔ)都有厚度較大的鋼筋砼底板，高層建筑的樁基礎(chǔ)則常有厚大的承臺，這些基礎(chǔ)底板和樁基承臺均屬大體積鋼筋砼結(jié)構(gòu)。還有較常見的一些厚大結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層樓板和大梁也屬大體積鋼筋砼結(jié)構(gòu)。 不能以截面尺寸來簡單判斷是否大體積砼，實際施工中，有些砼厚度達到1m，但也不屬于大體積砼的范疇，有些砼雖然厚度未達到1m，但水化熱卻較大，不按大體積砼的技術(shù)標準施工，也會造成結(jié)構(gòu)裂縫。 大體積砼與普通砼的區(qū)別表面上看是厚度不同，但其實質(zhì)的區(qū)別是由于砼中水泥水化要產(chǎn)生熱量，大體積砼內(nèi)部的熱量不如表面的熱量散失得快，造成內(nèi)外溫差過大，其所產(chǎn)生的溫度

6、應(yīng)力可能會使砼開裂。因此判斷是否屬于大體積砼既要考慮厚度這一因素，又要考慮水泥品種、強度等級、每立方米水泥用量等因素，比較準確的方法是通過計算水泥水化熱所引起的砼的溫升值與環(huán)境溫度的差值大小來判別，一般來說，當其差值小于25時，其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力將會小于砼本身的抗拉強度，不會造成砼的開裂，當差值大于25時，其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力在可能大于砼本身的抗拉強度，造成砼的開裂，此時就可判定該砼屬大體積砼，并應(yīng)按規(guī)定的措施進行施工，以確保砼不致開裂，造成工程滲漏水的隱患。 按產(chǎn)生原因一般可分為 (1)荷載作用下的裂縫(約占10%)(2)變形作用下的裂縫(約占80%)(3)耦合作用下的裂縫(約占10%)按裂縫

7、有害程度分 (1)有害裂縫、(2)無害裂縫 按裂縫出現(xiàn)時間分為 (1)早期裂縫(328天)、(2)中期裂縫(28180天)(3)晚期裂縫(180720天，最終20年)。按深度一般可分為 (1)表面裂縫、(2)淺層裂縫、(3)深層裂縫(4)貫穿裂縫 (a) 表面裂縫 (b) 深層裂縫 (c) 貫穿裂縫 圖圖3.1 溫度裂縫溫度裂縫大體積混凝土的裂縫大體積混凝土的裂縫大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度的不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害性是較嚴重的；而深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)斷

8、面，也有一定危害性；表面裂縫一般危害性較小。 但出現(xiàn)裂縫并不是絕對地影響結(jié)構(gòu)安全，它都有一個最大允許值。處于室內(nèi)正常環(huán)境的一般構(gòu)件最大裂縫寬度0.3mm；處于露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境的構(gòu)件最大裂縫寬度0.2mm。 對于地下或半地下結(jié)構(gòu)，混凝土的裂縫主要影響對于地下或半地下結(jié)構(gòu)，混凝土的裂縫主要影響其防水性能。一般當裂縫寬度在其防水性能。一般當裂縫寬度在0.10.2mm時，時，雖然早期有輕微滲水，但經(jīng)過一段時間后，裂雖然早期有輕微滲水，但經(jīng)過一段時間后，裂縫可以自愈。如超過縫可以自愈。如超過0.20.3mm，則滲漏水量，則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速加大。所以，在將隨著裂縫寬度的增加而迅速加大

9、。所以，在地下工程中應(yīng)盡量避免超過地下工程中應(yīng)盡量避免超過0.3mm貫穿全斷面貫穿全斷面的裂縫。如出現(xiàn)這種裂縫，將大大影響結(jié)構(gòu)的的裂縫。如出現(xiàn)這種裂縫，將大大影響結(jié)構(gòu)的使用，必須進行化學(xué)灌漿加固處理。使用，必須進行化學(xué)灌漿加固處理。 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，一方面是混凝土內(nèi)外溫差產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是結(jié)構(gòu)的外約束和混凝土各質(zhì)點間的內(nèi)約束阻止這種應(yīng)變，一旦溫度應(yīng)力超過混凝土所能承受的抗拉強度，就會產(chǎn)生裂縫。1. 水泥水化熱 水泥的水化熱是大體積混凝土內(nèi)部熱量的主要來源，由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在混凝土內(nèi)部不易散失。 2. 外界氣溫變化3. 約

10、束條件結(jié)構(gòu)在變形時會受到一定的抑制而阻礙其自由變形，該抑制即稱“約束”，大體積混凝土由于溫度變化產(chǎn)生變形，這種變形受到約束才產(chǎn)生應(yīng)力。在全約束條件下，混凝土結(jié)構(gòu)的變形：式中：混凝土收縮時的相對變形；混凝土的溫度變化量；混凝土的溫度膨脹系數(shù)。T (3-1) T 混凝土在空氣中結(jié)硬時體積減小的現(xiàn)象稱為收縮?；炷恋幕炷猎诳諝庵薪Y(jié)硬時體積減小的現(xiàn)象稱為收縮?；炷恋氖湛s是一種隨時間而增長的變形，結(jié)硬初期收縮變形發(fā)展較快，收縮是一種隨時間而增長的變形，結(jié)硬初期收縮變形發(fā)展較快，二周可完成全部收縮的二周可完成全部收縮的1/4，一個月約可完成，一個月約可完成1/2，三個月后增，三個月后增長緩慢，一般兩年

11、后趨于穩(wěn)定，最終收縮應(yīng)變約為（長緩慢，一般兩年后趨于穩(wěn)定，最終收縮應(yīng)變約為（2-5）X10-4。 組成、配比是影響混凝土收縮的重要原因。水泥用量越多、組成、配比是影響混凝土收縮的重要原因。水泥用量越多、水灰比越大，收縮就越大。骨料級配好、彈性模量高，可減小水灰比越大，收縮就越大。骨料級配好、彈性模量高，可減小混凝土的收縮?；炷恋氖湛s。 干燥失水是引起收縮的重要原因，所以構(gòu)件的養(yǎng)護條件，干燥失水是引起收縮的重要原因，所以構(gòu)件的養(yǎng)護條件，使用環(huán)境的溫度濕度，以及凡是影響混凝土中水分保持的因素，使用環(huán)境的溫度濕度，以及凡是影響混凝土中水分保持的因素，都對混凝土的收縮有影響。高溫蒸養(yǎng)可加快水化作用，

12、減少混都對混凝土的收縮有影響。高溫蒸養(yǎng)可加快水化作用，減少混凝土中的自由水分，因而可使收縮減少。使用環(huán)境的溫度越高，凝土中的自由水分，因而可使收縮減少。使用環(huán)境的溫度越高，相對濕度越低，收縮就越大。如混凝土處于飽和濕度情況下，相對濕度越低，收縮就越大。如混凝土處于飽和濕度情況下，不僅不會收縮，反而會產(chǎn)生體積膨脹。不僅不會收縮，反而會產(chǎn)生體積膨脹。4. 混凝土收縮變形混凝土收縮變形 大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，一方面是混凝土內(nèi)部因素：由于內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的；另一方面是混凝土的外部因素：結(jié)構(gòu)的外部約束和混凝土各質(zhì)點間的約束，阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強度較大，但受拉力卻很小，所以溫度應(yīng)

13、力一旦超過混凝土能承受的抗拉強度時，即會出現(xiàn)裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內(nèi)，一般不會影響結(jié)構(gòu)的強度，但卻對結(jié)構(gòu)的耐久性有所影響，因此必須予以重視和加以控制。 混凝土的溫度取決于它本身環(huán)境有溫差存在，而結(jié)構(gòu)物四周又不可能做到完全絕熱，因此，在新澆筑的混凝土與其四周環(huán)境之間，就會發(fā)生熱能的交換。模板、外界氣候(包括溫度、濕度和風速)和養(yǎng)護條件等因素，都會不斷改變混凝土所貯備的熱能，并促使混凝土的溫度逐漸發(fā)生變動。因此，混凝土內(nèi)部的最高溫度，實際上是由澆筑溫度、水泥水化熱引起的絕對溫升和混凝土澆筑后的散熱溫度三部分組成。 1. 大體積混凝土溫度計算1) 最大絕熱溫升(二式取其一) hc/TmK F

14、Q c（）hc/1emtTmQ c（）(3-2)hTcm3k g / m3kg/m式中：混凝土最大絕熱溫升()； 混凝土中水泥(包括膨脹劑)用 量( F混凝土活性摻合料用量()；)；kJ/(kg K)3kg/mC混凝土比熱，取0.97； 混凝土密度，取2 400(e為常數(shù)，取2.718；t混凝土的齡期(d)；m系數(shù)，隨澆筑溫度改變，查表3-2。)；水泥品種水泥強度等級水化熱Q( ) 3d7d28d硅酸鹽水泥42.531435437532.5250271334礦渣水泥32.5180256334kJ/kg表表3-1 不同品種、強度等級水泥的水化熱不同品種、強度等級水泥的水化熱表表3-2 系數(shù)系數(shù)m

15、澆筑溫度()51015202530m(1/d)0.2950.3180.3400.3620.3840.4061( )( )tjhtTTT1( ) tTjT( ) t2) 混凝土中心計算溫度t齡期混凝土中心計算溫度()；混凝土澆筑溫度()；t齡期降溫系數(shù)，查表3-3同時要2) 混凝土中心計算溫度(3-3)式中：考慮混凝土的養(yǎng)護、模板、外加劑、摻合料的影響。表表3-3 降溫系數(shù)降溫系數(shù)澆筑層厚度(m)齡期t(d)369121518212427301.00.360.290.170.090.050.030.011.250.420.310.190.110.070.040.031.500.490.460.3

16、80.290.210.150.120.080.050.042.500.650.620.570.480.380.290.230.190.160.153.000.680.670.630.570.450.360.300.250.210.194.000.740.730.720.650.550.460.370.300.250.243) 混凝土表層(表面下50100mm處)溫度2max20.5()/ ()xqbhTT KTTxW/(m K)(1) 保溫材料厚度(或蓄水養(yǎng)護深度)保溫材料厚度(m)；所選保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)查表3-4。(3-4)式中:表表3-4 幾種保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)幾種保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)W/(m

17、K)3kg/m材料名稱密度()導(dǎo)熱系數(shù)材料名稱密度()導(dǎo)熱系數(shù)建筑鋼材7 80058礦棉，巖棉1102000.0310.065鋼筋混凝土2 4002.33瀝青礦棉氈1001600.0330.052水0.58泡沫塑料20500.0350.047木模板5007000.23膨脹珍珠巖403000.0190.065木屑0.17油氈0.05草袋1500.14膨脹聚苯板15250.042瀝青蛭石板3504000.0810.105空氣0.03膨脹蛭石802000.0470.07泡沫混凝土0.10W/(m K)3kg/m3kg/mW/(m K)2TqTW/(m K)maxT2qTTmax2TTbK混凝土表面溫

18、度()；施工期大氣平均溫度()； 混凝土導(dǎo)熱系數(shù)，取2.33； 計算的混凝土最高溫度()；計算時可取=1520， =2025；傳熱系數(shù)修正值，取1.32.0，查表3-5。表表3-5 傳熱系數(shù)修正值傳熱系數(shù)修正值保溫層種類K1K21僅由容易透風的材料組成(如草袋、稻草板、鋸末、砂子)2.63.02由易透風材料組成，但在混凝土面層上再鋪一層不透風材料2.02.33在易透風保溫材料上鋪一層不透風材料1.61.94在易透風保溫材料上下各鋪一層不易透風材料1.31.55僅由不易透風材料組成(如油布、帆布、棉麻氈、膠合板)1.31.52K1Km /s2K注： 值 一般刮風情況(風速小于4)； 值刮大風情況

19、。(2) 如采用蓄水養(yǎng)護，蓄水養(yǎng)護深度。 wmax2bwc()/(7000.28)jhxM TT KTm Q(3-5) 式中：wh養(yǎng)護水深度(m)； x混凝土維持到指定溫度的延續(xù)時間，即蓄水養(yǎng)護時間(h)；1m/MF V2m3mM混凝土結(jié)構(gòu)表面系數(shù)()，F(xiàn)與大氣接觸的表面積(V混凝土體積()；)；max2TT般取2025；bK傳熱系數(shù)修正值；700折算系數(shù)3kJ/(mK)；wW/(m K)水的導(dǎo)熱系數(shù)，取0.58。(3) 混凝土表面模板及保溫層的傳熱系數(shù)。 1/1/iiq(3-6) W/(m K)式中：混凝土表面模板及保溫層等的傳熱系數(shù)；i各保溫層材料厚度(m)；iW/(m K)各保溫層材料導(dǎo)

20、熱系數(shù)； q2W/(mK)空氣層的傳熱系數(shù)，取23。 (4) 混凝土虛厚度。/hk (3-7) hW/(m K)式中：混凝土虛厚度(m)；混凝土導(dǎo)熱系數(shù)，取2.33 k折減系數(shù)，取2/3；(5) 混凝土計算厚度。2Hhh(3-8) 式中：H混凝土計算厚度(m)；h混凝土實際厚度(m)。22( )1( )4 ()/tqtqTTh HhTTH(3-9)(6) 混凝土表層溫度。2( ) tTqT式中：混凝土表面溫度()； 施工期大氣平均溫度()；h1( ) tT混凝土虛厚度(m)；混凝土中心溫度() H混凝土計算厚度(m)；4) 混凝土內(nèi)平均溫度。( )1( )2( )/2m tttTTT(3-10

21、) 2. 大體積混凝土溫度應(yīng)力計算1xC3N/mm1) 地基約束系數(shù)(1) 單純地基阻力系數(shù)()，查表3-6。1xC3N/mm表3-6 單純地基阻力系數(shù)()土質(zhì)名稱承載力(推薦值軟黏土801500.010.03砂質(zhì)黏土2504000.030.06堅硬黏土5008000.060.10風化巖石和低強度素混凝土5 00010 0000.601.00C10以上配筋混凝土5 00010 0001.001.502kN/m1xC(2) 樁的阻力系數(shù)。2/xCQ F(3-11) 2xCN/mm3/42/(4)nQEI K DEI3/44/(4)nQEI K DEI式中：Q樁產(chǎn)生單位位移所需水平力(當樁與結(jié)構(gòu)鉸

22、接時當樁與結(jié)構(gòu)固接時 樁的阻力系數(shù)(N/mm3)；)；2N/mm4mmE樁混凝土的彈性模量(I樁的慣性矩()；)；nK2103N/mm地基水平側(cè)移剛度，取D樁的直徑或邊長(mm)；F每根樁分擔的地基面積(2mm)。2) 大體積混凝土瞬時彈性模量 (3-12) 0.09( )0(1e)ttEE式中： ( ) tE2N/mmt齡期混凝土彈性模量()； 0E2N/mm28d混凝土彈性模量() e常數(shù)，取2.718；t齡期(d)。3) 地基約束系數(shù)( )12( )()/txxtCCh E(3-13) 式中： ( ) t1mmt齡期地基約束系數(shù)()； 1xC3N/mmh混凝土實際厚度(mm)；單純地基阻

23、力系數(shù)()； 2xC3N/mm( ) tE樁的阻力系數(shù)()；t齡期混凝土彈性模量() 3N/mm4) 混凝土干縮率和收縮當量溫差混凝土干縮率式中： t齡期混凝土干縮率； 標準狀態(tài)下混凝土極限收縮值，取 各修正系數(shù)，查表3-7。00.01( )1210(1e)tY tYM MM(3-14)( )Y t0Y1M210MM、 43.24 10收縮當量溫差( )( )/Y tY tT(3-15) 式中： ( )Y tTt齡期混凝土收縮當量溫差()； 51 10混凝土線性膨脹系數(shù)，(1/)。5) 結(jié)構(gòu)計算溫差(一般3d劃分一區(qū)段)( )(3)(3)( )im im iY iY iTTTTT(3-16)

24、式中： iT i區(qū)段結(jié)構(gòu)計算溫度()； ( )m iT i區(qū)段平均溫度起始值()；( +3)m iT i區(qū)段平均溫度終止值()；( +3)Y iTi區(qū)段收縮當量溫差終止值()； ( )Y iT i區(qū)段收縮當量溫差起始值()6) 各區(qū)段拉應(yīng)力1 1/ch (/2)iiiiiET SL(3-17) i2N/mmiE2N/mmiS式中：i區(qū)段混凝土內(nèi)拉應(yīng)力()； i區(qū)段平均彈性模量()； i區(qū)段平均應(yīng)力松弛系數(shù)，查表3-8表表3-8 松弛系數(shù)松弛系數(shù)S(t)齡期t(d)369121518212427300.570.520.480.440.410.3860.3680.3520.3390.327( )

25、tSii區(qū)段平均地基約束系數(shù)； L混凝土最大尺寸(mm)；ch雙曲余弦函數(shù)。到指定期混凝土內(nèi)最大應(yīng)力 max11/(1)nii(3-18) 7) 安全系數(shù)3. 大體積混凝土平均整澆長度(伸縮縫間距)max/tKftf2N/mm式中：K大體積混凝土抗裂安全系數(shù)，應(yīng)1.15； 到指定期混凝土抗拉度設(shè)計值()。1) 混凝土極限拉伸值47.5(0.1/ )10 (ln /ln28)ptfdt(3-19) 式中： p混凝土極限拉伸值； tf2N/mm混凝土抗拉強度設(shè)計值()； /acFF配筋率(%)， d鋼筋直徑(mm)；ln以e為底的對數(shù)；t指定期齡期(d)； aF2mcF2m 鋼筋截面積()； 混凝

26、土截面積()。2) 平均整澆長度(伸縮縫間距)cp( )1.5/arch/()txpLhECTT(3-20)式中： cpLxC3N/mm12xxxCCCarchTh混凝土厚度mm)；E(t)指定時刻的混凝土彈性模量(N/mm2)；地基阻力系數(shù)()，；反雙曲余弦函數(shù)；指定時刻的累計結(jié)構(gòu)計算溫差()。平均整澆長度(伸縮縫間距)(mm)；1. 混凝土熱導(dǎo)率計算 混凝土熱導(dǎo)率，是指在單位時間內(nèi)熱流通過單位面積和單位厚度混凝土介質(zhì)時，混凝土介質(zhì)兩側(cè)為單位溫差時熱量的傳導(dǎo)率。它是反映混凝土傳導(dǎo)熱量難易程度的系數(shù)?；炷恋臒釋?dǎo)率以下式表示12/QTTAt(3-21) 式中： 1W (m K)混凝土熱導(dǎo)率()

27、； Q通過混凝土厚度為的熱量(J)； 混凝土厚度(m)； 12TT2m溫度差()；t測試時間(h)。A混凝土的面積()；2. 混凝土比熱計算單位重量的混凝土，其溫度升高1所需的熱量稱為混凝土的比熱，可按式(3-23)計算 ccssggww/CPCPCPCP CP(3-23)CcCsCgCwC、 式中： 分別為混凝土、水泥、砂、石子、1kJ(kg K) 水的比熱()3. 混凝土熱擴散系數(shù)計算 混凝土的熱擴散系數(shù)(又稱導(dǎo)溫系數(shù))是反映混凝土在單位時間內(nèi)熱量擴散的一項綜合指標。熱擴散系數(shù)愈大，愈有利于熱量的擴散?；炷恋臒釘U散系數(shù)一般通過試驗求得或按式(3-24)計算/aC(3-24)式中： a混凝

28、土的熱擴散系數(shù)(2m /h)； 3kg/m 混凝土的重度()，普通混凝土的重度一般之間，鋼筋混凝土的重度之間。3kg/m3kg/m在2 3002 450在2 4502 500 1. 混凝土拌和溫度計算混凝土的拌和溫度，是指組成混凝土的各種材料經(jīng)攪拌形成均勻的混凝土出料后的溫度，又稱為出機溫度，可按式(3-25)表示ci/TTmCmCci/TTmCmC(3-25)式中： cT混凝土的拌和溫度()； m混凝土組成材料的重量(kg)；C混凝土組成材料的比熱(1kJ(kg K)； iT 混凝土組成材料溫度()。若考慮混凝土攪拌時設(shè)置攪拌棚相對混凝土出機溫度的影響，則混凝土的出機溫度為一混凝土出機溫度(

29、)；混凝土攪拌棚溫度()。Iccd0.16()TTTT(3-26) IT式中：2. 混凝土澆筑溫度計算dT混凝土的澆筑溫度一般可按式(3-27)計算jcq=+(TTTc123n)(+)TAAAA (3-27) 1. 選擇水泥品種 混凝土溫升的熱源是水泥水化熱，故選用中低熱的水泥品種，可減少水化熱，使混凝土減少升溫。例如，優(yōu)先選用等級為32.5、42.5的礦渣硅酸鹽水泥，因其與同等級的礦渣水泥和普通硅酸鹽水泥相比，3d的水化熱可減少28%。 2. 減少水泥用量由于水泥水化熱而導(dǎo)致的溫度應(yīng)力是地下室墻板產(chǎn)生裂縫的主要原因，且混凝土的強度、抗?jié)B等級越高，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的概率也越高。在地下室外墻施工中，

30、除了在保證設(shè)計要求的條件下盡量降低混凝土的強度等級以減少水化熱外，還應(yīng)該充分利用混凝土的后期強度。實驗數(shù)據(jù)表明，每立方米的混凝土水泥用量每增(減)l0kg，水泥水化熱使混凝土的溫度相對升(降)達1。3. 選擇外加劑1) 減水劑2) 粉煤灰3) 膨脹劑4) 選擇粗、細骨料(1) 含泥量 (2) 骨料粒徑。 (3) 砂率和細度模數(shù)。 新上海國際大廈是一座現(xiàn)代化、智能型、綜合性的金融辦公大樓， 由加拿大B+H建筑師事務(wù)所設(shè)計。大廈占地6781平方米， 總建筑面積81000平方米，其中地上44層， 建筑面積62000平方米，地下總體三層，局部四層，建筑面積18000平方米。 云南省第四建筑工程公司承建

31、昆明醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院住院大樓，其建筑面積為43600平方米，地下1層，地上19層，總高838米，8度抗震設(shè)計。該工程從2001年10月開工，歷時968天。施工單位省建四公司攻克了許多施工難題，推廣應(yīng)用多項新技術(shù)、新材料和新工藝，填補了我省多項施工技術(shù)空白。如：底板基礎(chǔ)大體積高強砼采用硅酸鹽水泥磷渣粉配比技術(shù)，杜絕了大體積混凝土裂縫。1. 混凝土澆筑與振搗 對于地下室墻體結(jié)構(gòu)的大體積混凝土澆筑，除了一般的施工工藝以外，應(yīng)采取一些技術(shù)措施，以減少混凝土的收縮，提高極限拉伸，這對控制溫度裂縫很有作用。 改進混凝土的攪拌工藝對改善混凝土的配合比、減少水化熱、提高極限拉伸有著重要的意義。 2. 混凝土

32、澆筑溫度適當?shù)叵拗苹炷恋臐仓囟?，一般情況下，建議混凝土的最高澆筑溫度應(yīng)控制在40以下。澆筑溫度問題澆筑溫度問題澆筑溫度是指砼出罐后，經(jīng)運輸、振搗后的溫度。混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范GB5020492對澆筑溫度作了規(guī)定：“不宜超過28”。此規(guī)定沒有考慮到全國地方差異，例如上海、南京、武漢等我國南方地區(qū)高溫季節(jié)施工大體積砼，若不采取特殊措施是很難達到這一要求的，若采取措施就得花較大的費用。那么澆筑溫度超過28是否一定開裂呢？江蘇常州某些工程澆筑溫度達到35，由于保溫降溫措施得力，也沒有出現(xiàn)溫差裂縫。南京。上海、武漢等地的某些大體積砼工程澆筑溫度超過28，個別工程達到41，也沒有出現(xiàn)危害結(jié)構(gòu)安

33、全和影響使用功能問題。 因此，在混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB502042002中，對于澆筑溫度無不宜超過28的限制。 3. 混凝土出機溫度 為了降低大體積混凝土總溫升和減小結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，控制出機溫度是很重要的。在混凝土的原材料中，石子的比熱較小，但其在每立方米混凝土中所占的質(zhì)量較大。水的比熱最大，但它在混凝土中占的質(zhì)量卻最小。 4. 混凝土養(yǎng)護 地下室外墻澆筑以后，為了減少升溫階段的內(nèi)外溫差，防止因混凝土表面脫水而產(chǎn)生干縮裂縫，應(yīng)對混凝土進行適當?shù)某睗耩B(yǎng)護；為了使水泥順利進行水化，提高混凝土的極限拉伸和延緩混凝土的水化熱降溫速度，防止產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力和溫度裂縫，應(yīng)加強對混凝土進行保濕

34、和保溫養(yǎng)護。 控制澆筑溫度是有好處的，要降低澆筑溫度必須從降低砼出機溫度入手，其目的是降低大體積砼的總溫升值和減小結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差。降低砼出機溫度最有效的方法是降低石子的溫度，由于夏季氣溫較高，為防止太陽的直接照射，可要求商品砼供應(yīng)商在砂、石堆場搭設(shè)簡易遮陽裝置，必要時向骨料噴射水霧或使用前作淋水沖洗。在控制砼的澆筑溫度方面，通過計算砼的工程量，做到合理安排施工流程及機械配置，調(diào)整澆筑時間為以夜間澆筑為主，少在白天進行，以免因暴曬而影響質(zhì)量。 現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程中有關(guān)大體積砼的條文混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB502042002： 7.4.7條 注：5對大體積混凝土的養(yǎng)護，應(yīng)根據(jù)氣候條件按施工技術(shù)

35、方案采取控溫措施。 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ32002中： 13.7.11條基礎(chǔ)大體積混凝土施工應(yīng)合理選擇混凝土配合比，宜選用水化熱低的水泥、摻入適當?shù)姆勖夯液屯饧觿⒖刂扑嘤昧?，并?yīng)作好養(yǎng)護和溫度測量?；炷羶?nèi)部溫度與表面溫度的差值、混凝土外表面和環(huán)境溫度差值均不應(yīng)超過25。地下工程防水技術(shù)規(guī)范地下工程防水技術(shù)規(guī)范GB501082001： 4.1.23條 大體積防水混凝土的施工，應(yīng)采取以下措施：大體積防水混凝土的施工，應(yīng)采取以下措施： 1 在設(shè)計許可的情況下，采用混凝土60d強度作為設(shè)計強度； 2 采用低熱或中熱水泥，摻加粉煤灰、磨細礦渣粉等摻合料； 3 摻入減水劑、緩凝劑、膨脹劑

36、等外加劑； 4 在炎熱季節(jié)施工時，采取降低原材料溫度、減少混凝土運輸時吸收外界熱量等降溫措施； 5 混凝土內(nèi)部預(yù)埋管道，進行水冷散熱； 6 采取保溫保濕養(yǎng)護?；炷林行臏囟扰c表面溫度的差值不應(yīng)大于25，混凝土表面溫度與大氣溫度的差值不應(yīng)大于25。養(yǎng)護時間不應(yīng)少于14d。5. 防風和回填 外部氣候也是影響混凝土裂縫發(fā)生和開展的因素之一，其中，風速對混凝土的水分蒸發(fā)有直接的影響，不可忽視，地下室外墻混凝土應(yīng)盡量封閉門窗，減少對流。 土是最佳的養(yǎng)護介質(zhì)，地下室外墻混凝土施工完畢后，在條件允許的情況下應(yīng)盡快回填。1. 后澆帶后澆帶的構(gòu)造有平接式、T字式、企口式等三種，如圖3.2所示。后澆帶的寬度應(yīng)考慮

37、施工方便，避免應(yīng)力集中，寬度可取7001 000mm。當?shù)厣?、地下都為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時。在設(shè)計中應(yīng)標明后澆帶的位置，并應(yīng)貫通地上和地下整個結(jié)構(gòu)，但鋼筋不應(yīng)截斷。(a) 平接式平接式 (b) T字式字式(c) 企口式企口式圖圖3.2 后澆帶構(gòu)造后澆帶構(gòu)造2. 應(yīng)力釋放帶正常情況下后澆帶的間距為2030m，但在許多實際工程中，由于設(shè)計、施工條件的制約，后澆帶的間距往往超過這個范圍。例如，在澆筑地下室外墻時，當?shù)叵率彝鈮荛L或是環(huán)狀全封閉結(jié)構(gòu)時，其水平方向的約束應(yīng)力相當大，若無處釋放，就很容易產(chǎn)生豎向裂縫，因此在這類地下室外墻板上合理布置應(yīng)力釋放帶，有目的地給予誘導(dǎo)釋放,可以有效地減少或防止豎向

38、裂縫的發(fā)生。3. 構(gòu)造設(shè)計地下室墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意構(gòu)造配筋的重要性，它對結(jié)構(gòu)抗裂性能的影響很大，但目前國內(nèi)外對此都不夠重視。對連續(xù)板不宜采用分離式配筋，應(yīng)采用上下兩層的連續(xù)配筋；對轉(zhuǎn)角處的樓板宜配上下兩層放射筋，其直徑為814mm，間距約為200mm，同時應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距。在孔洞周圍、變截面轉(zhuǎn)角處，由于溫度變化和混凝土收縮會產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致裂縫，因此，可在孔洞四周增配斜向鋼筋、鋼筋網(wǎng)片；在變截面處做局部處理，使截面逐步過渡，同時增配抗裂鋼筋，防止裂縫。上海浦東國際機場二期工程登機長廊4. 滑動層由于邊界條件在約束下才會產(chǎn)生溫度應(yīng)力，因此，在與外約束的接觸面上設(shè)置滑動層可以大大減弱

39、外約束?？稍谕饧s束兩端各1/41/5的范圍內(nèi)設(shè)置滑動層；對約束較強的接觸面，可在接觸面上直接設(shè)滑動層?；瑒訉拥淖龇ㄓ袖佋O(shè)一層刷有兩道熱瀝青的油氈，或鋪設(shè)1020mm厚的瀝青砂，或鋪設(shè)50mm厚的砂或石屑層。 5. 緩沖層在高、低底板交接處和底板地梁等處，用3050mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料做垂直隔離層，如圖3.3所示，以緩沖基礎(chǔ)收縮時的側(cè)向壓力。 (a) 高、低底板交接處高、低底板交接處 (b) 底板地梁處底板地梁處圖圖3.3 緩沖層示意圖緩沖層示意圖 6. 跳倉施工 一般分倉間歇時間710天。 上海萬人體育場，周長1 100 m，直徑300余米，采用分塊跳倉澆筑，取消伸縮縫，只有施工縫，C25

40、混凝土利用后期強度，優(yōu)選配合比和外加劑，嚴格養(yǎng)護，最后只有輕微無害裂縫，經(jīng)處理使工程完全滿足正常使用要求。與北京工人體育場相比較(24條永久伸縮縫)，避免了留設(shè)伸縮縫造成的滲漏缺陷。上海萬人體育場案例：大體積混凝土分塊跳倉澆筑的施工案例：大體積混凝土分塊跳倉澆筑的施工方法方法 在大體積鋼筋混凝土地下室施工中，混凝土裂縫的控制是一個很重要的課題。由于水泥在水化反應(yīng)中釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用，會產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，乃至使混凝土出現(xiàn)裂縫，引起地下室的滲漏，對結(jié)構(gòu)的使用功能產(chǎn)生不良影響。地下室大體積鋼筋混凝土通常采用設(shè)置后澆帶的施工方法來釋放溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，控制

41、裂縫的產(chǎn)生。通常后澆帶間歇時間較長，影響工期，后澆帶中清理垃圾困難，對混凝土工程質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。 1 工程概況工程概況 某高層建筑總面積為35 318 m2 ，該工程基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土靜壓方樁，主樓部分為P2樁（450 mm *450mm *12 000 mm）計781根，主樓以外部分為Pl樁（350mm *350 mm *12 000 mm）計1 097根，合計21萬延長米。地下室底板為有梁式筏板基礎(chǔ)，厚850 mm、450mm。 本工程為全埋式地下室，長、寬較大，建筑面積為10 051 m2，設(shè)人員隱蔽6級防護單元5個，每單元600人。地面以上為16層帶閣樓和12層帶閣樓的錯層式高層住

42、宅，框架剪力墻結(jié)構(gòu)。原設(shè)計地下室采用每隔40 m左右留設(shè)后澆帶的施工方法。地下室底板、頂板采用混凝土C30、抗?jié)B等級為P8。整個地下室鋼筋用量達到2 700 t，澆筑混凝土16 000 m 3。2 施工方案施工方案 根據(jù)該工程地下室的施工特點，查閱了相關(guān)資料，明確了大體積混凝土施工和大面積混凝土施工的特點及差異，分析了地下室設(shè)置后澆帶對施工進度和工程質(zhì)量帶來的影響。提出跳倉施工技術(shù)，即將結(jié)構(gòu)分成約30一40 m的塊體跳倉澆筑，塊體澆筑時間間隔710 d，施工縫設(shè)橡膠膨脹止水條避免滲漏。 對大體積鋼筋混凝土澆筑產(chǎn)生裂縫的成因機理作了進一步的分析，對溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力造成裂縫的原因有了更深入的認識

43、，對控制裂縫制定了詳細的施工方案。取消了原設(shè)計地下室留設(shè)后澆帶的做法，采用分塊跳倉的施工方法。 分塊跳倉的目的是在施工期間短距離釋放應(yīng)力的辦法應(yīng)付較大溫差，解決超長結(jié)構(gòu)混凝土的有害裂縫，提高施工質(zhì)量。確保地下室沒有漏水現(xiàn)象。施工方案征得了設(shè)計、監(jiān)理和業(yè)主的同意。商品混凝土供應(yīng)商提供了混凝土配合比試驗依據(jù)和實驗數(shù)據(jù)，確定了在地下室底板和頂板混凝土中JM-外加劑的摻量，提高了抗裂防滲的性能，確保施工方案的順利實施。 3 具體施工方法具體施工方法31 地下窒底板分塊施工地下窒底板分塊施工 施工順序如圖1所示。 地下室分塊之間采用普通施工縫處理方法，底板施工縫每側(cè)設(shè)密孔鐵絲網(wǎng)，用鋼筋加固，防止混凝土流

44、入另外一側(cè)。底板鋼筋按正常的地下室鋼筋綁扎方法施工，不作斷開處理。施工縫內(nèi)設(shè)BW遇水膨脹止水條。安裝止水條時，要求把施工縫周邊浮渣清掃干凈，在澆筑另一塊底板前用鋼釘將止水條釘設(shè)在施工縫中部，在混凝土澆筑前要保持止水條的干燥，這樣才能確保止水條的正常作用，即在被混凝土包裹狀態(tài)下，遇水膨脹、封堵、阻隔地下水的浸入，達到抗?jié)B、抗漏水的效果。 32 地下室外墻、頂板的地下室外墻、頂板的施工施工 分塊同底板，地下室外墻設(shè)兩道水平施工縫，第一道采用常用的鋼板止水條，距地梁450 mm，第二道設(shè)BW遇水膨脹止水條（同底板），見圖2。外墻垂直施工縫也采用BW遇水膨脹止水條。33 施工縫施工縫 根據(jù)施工分塊順序

45、，在基礎(chǔ)墊層施工結(jié)束后立即組織綁扎底板鋼筋，同時提前考慮底板施工縫的模板支撐方案。34 混凝土澆筑時間間隔混凝土澆筑時間間隔 根據(jù)工地的勞動力安排和鋼筋綁扎、施工進度及天氣情況，地下室混凝土塊體澆筑時間間隔控制在10d左右。從8月21日第1次開始澆筑地下室底板混凝土到最后一次地下室頂板混凝土澆筑結(jié)束是11月7日。35 止水帶施工方法止水帶施工方法鋼板止水帶采用傳統(tǒng)的施工方法，鋼筋綁扎好后用電焊（點焊）將鋼板止水帶固定在鋼筋上，鋼板接口采用雙面滿焊的方式，確保焊接質(zhì)量。對施工縫膨脹止水條的設(shè)置。須保持施工縫的平整和基本垂直，提前一天用鋼釘把膨脹止水條釘牢在施工縫上，同時要絕對保證止水條的干燥，在

46、澆筑混凝土的當天安排專人檢查止水條的完好程度并澆水濕潤膨脹止水條。4 施工中應(yīng)注意的幾個問題施工中應(yīng)注意的幾個問題 1）地下室面積大，可能由于地基的不均勻沉降而引起地下室產(chǎn)生裂縫。2）地下室縱橫向較長，受“熱脹冷縮”的溫差影響，造成應(yīng)力分布不均而產(chǎn)生裂縫。3）由于地下室為鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)，混凝土本身的收縮也是地下室可能產(chǎn)生裂縫的主要原因之一。 4）要充分重視溫度的影響，由于地下室施工正值高溫季節(jié)，綁扎成型固定后的鋼筋受溫差影響，會產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，不采取相應(yīng)的措施或及時釋放應(yīng)力會使結(jié)構(gòu)遭受不良作用，如使鋼筋產(chǎn)生扭曲變形并影響到混凝土的質(zhì)量。 5）大面積混凝土澆筑施工，除了根據(jù)分塊的混凝土需

47、要量，提早通知商品混凝土供應(yīng)單位做好準備，項目部要根據(jù)天氣預(yù)報和現(xiàn)場實際確定澆筑日期，做好人員分工和振搗設(shè)備的配備，由于施工時間長，混凝土平板振動器和搗固棒要確保完好和充足的備品?；炷翝仓r要統(tǒng)一指揮，明確澆筑順序，杜絕出現(xiàn)冷縫。特別要注意做好底板混凝土的振搗質(zhì)量，任何疏忽振搗（使混凝土不密實）都將引起底板滲漏，造成將來的防堵困難。 6）及時做好地下室頂板的保溫覆土工作。地下室頂板不宜長期暴露，特別是在溫差大的情況下，容易引起混凝土開裂。 5 實際效果實際效果 本工程地下室混凝土施工，改變了通常的后澆帶做法，采用跳倉分塊澆筑的施工技術(shù)，整個地下室在竣工后沒有出現(xiàn)任何引起滲漏的裂縫，所有施工縫

48、設(shè)置BW膨脹止水條后也沒有出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，這是十分成功的。說明分塊設(shè)置合理，采用的JM-多功能抗裂防滲增強劑施工質(zhì)量達到了預(yù)期效果。節(jié)約了工程成本，加快了施工進度，提高了整體工程質(zhì)量。 由于高強度等級的混凝土和預(yù)拌混凝土的大量應(yīng)用，使混凝土的裂縫控制變得越來越困難。混凝土的大流動性等特性與混凝土的抗裂性有著一定的矛盾。外加劑的應(yīng)用雖然可以在保持一定優(yōu)良工作性能的同時降低水化熱，但往往是改善了一方面又影響了另一方面，也無法從根本上解決問題。 基礎(chǔ)的特點決定著它會受到較大的約束，盡管在施工過程中所采用的后澆帶或應(yīng)力釋放帶的確是一種有效的方法，但是也帶來了施工的另一些困難。比如，后澆帶本身的處理比較復(fù)

49、雜，如果措施不當，就很可能會成為滲漏水的突破口；后澆帶或應(yīng)力釋放帶的有效設(shè)置間距比較小(2030m)，在一些長墻施工中過多的設(shè)置會影響工期等等。 案例：無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在超長結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用案例：無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在超長結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用1.概況工程地處北京，建筑面積62000m2，地下2層，地上6層，框架結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)為7.27.2m，地下2層至地上3層，總長度均為165.6m，寬67.2m，46層分成長度為72m的兩棟塔樓。建筑平面、立面變化大，長度遠遠超過規(guī)范規(guī)定的長度。根據(jù)使用功能和使用條件的限制，不允許留設(shè)伸縮縫，給結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來一定的難度。由于工期緊和施工場地的限制，混凝土必須采用商品泵送混凝土，由

50、于其高流動性的要求，水泥用量增加，水會比增大，砂率增加，骨料粒徑減小。這些因素使得泵送混凝土的收縮量增大，由此產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象比較普遍。單靠一般構(gòu)造措施和施工工藝措施解決超長而不裂，把握不大，也無可靠依據(jù)。經(jīng)多方面研究分析，決定采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)解決本工程的超長不設(shè)縫的問題。2.溫度應(yīng)力的分析這里只考慮整體溫度變化的作用，認為結(jié)構(gòu)在大氣中溫度均勻，結(jié)構(gòu)隨大氣溫度變化而變化，因大地溫度變化小，近似恒溫，因此可認為地下部分結(jié)構(gòu)溫度保持恒定，可不考慮溫度作用的影響。假定首層樓板為上部結(jié)構(gòu)的嵌固點，因后澆帶間距45m，不考慮后澆帶閉合前各單元的溫度應(yīng)力。2.1溫度梯度的確定溫度降低引起結(jié)構(gòu)收縮，對于樓

51、板產(chǎn)生拉應(yīng)力，減小溫度梯度，是減小溫度應(yīng)力最有效的途徑。北京市最低日平均溫度為-15.9c，最高日平均溫度為33.2c，極端溫差為49.1c.通過留設(shè)后澆帶，并選擇較低溫度時機閉合后澆帶，以創(chuàng)造一個初始低溫的良好條件。本工程要求在氣溫低于10的季節(jié)閉合后澆帶，因此計算溫度梯度T1=10-(-15.9)=25.9c.另外還要考慮混凝土收縮的當量溫差?；炷潦湛s是一種隨時間而增長的變形，結(jié)硬初期發(fā)展較快，二周可完成全部收縮的1/4，一個月可完成1/2，三個月完成6080%，以后增長緩慢，一般兩年后趨于穩(wěn)定。最終收縮應(yīng)變約為(200-400)10-6.由于本工程采取留設(shè)后澆帶和摻加膨脹型混凝土外加劑

52、，混凝土最終收縮應(yīng)變可取=20010-6.在本工程的首層及23層主體結(jié)構(gòu)中，都預(yù)留了上下貫通的后澆帶，后澆帶最大間距45m.在后澆帶未澆注之前，超長板可視為一種能接近于自由變形的構(gòu)件，后澆帶三個月以后澆注，可認為收縮變形中已完成80%的自由變形，即1=0.8=16010-6，殘余應(yīng)變2=0.2=4010-6才在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生拉應(yīng)力?；炷恋木€膨脹系數(shù)為=1x10-5/c，收縮當量溫差Tc=2/=4c.因此，綜合計算溫度梯度T=T1+Tc=29.9c.2.2溫度應(yīng)力的計算溫度應(yīng)力的計算分別按平面框架和空間整體有限元計算。兩種方法計算結(jié)果顯示溫度應(yīng)力作用的特點是一致的：底層大，往上逐層劇減;中間大兩端

53、小，對稱軸處應(yīng)力最大，向兩端逐漸減小，呈拋物線分布。有限元的結(jié)果顯示，二層中部最大應(yīng)力為1.5MPa，端部最小應(yīng)力為0.37MPa.三層中部最大應(yīng)力為0.45MPa，端部最小應(yīng)力為0.25MPa.3.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)計結(jié)構(gòu)自收縮產(chǎn)生次拉應(yīng)力，是引起超長結(jié)構(gòu)開裂的主要原因。如能在結(jié)構(gòu)中施加預(yù)壓應(yīng)力，將能平衡或抵消部分收縮次拉應(yīng)力，達到防裂抗裂的目的。采用無拈結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)是一種有效的手段。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋有布置靈活，張拉錨固方便，強度高等特點。同溫度應(yīng)力產(chǎn)生的原理一樣，預(yù)壓應(yīng)力的傳遞同樣受到柱子等豎向構(gòu)件的約束，由端部到中部逐漸減小。這種分布特點與溫度應(yīng)力的分布產(chǎn)生矛盾，為了能在結(jié)構(gòu)中建立盡可能大

54、的預(yù)壓應(yīng)力，在預(yù)應(yīng)力筋的布置和施工上做如下處理：1)合理設(shè)置后澆帶劃分布筋區(qū)段和張拉區(qū)段。根據(jù)溫度應(yīng)力的分布特點，中段配置較多的預(yù)應(yīng)力筋，兩端則相對少一些，以減小對中段應(yīng)力的削弱，在中段建立更大的預(yù)壓應(yīng)力。本工程中段配置的預(yù)應(yīng)力鋼筋為j15350，兩端預(yù)應(yīng)力筋為j15500.2)分段張拉，先中段后兩端。在后澆帶封閉前張拉中段預(yù)應(yīng)力，待達到設(shè)計強度后，再張拉兩端預(yù)應(yīng)力。這樣可減少中段預(yù)應(yīng)力的損失。按有限元分析，結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力計算結(jié)果顯示二層中段最大預(yù)壓應(yīng)力為1.0MPa，該部分計算最大溫度應(yīng)力為1.5MPa，預(yù)壓應(yīng)力抵消了大部分溫度應(yīng)力，僅在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生0.5MPa的次拉應(yīng)力，小于混凝土抗拉強度設(shè)

55、計值。4.其他措施除在樓板中布置預(yù)應(yīng)力筋外，還在混凝土中摻加了膨脹型外加劑以減小施工期間混凝土的收縮。在樓板上部全面布置非預(yù)應(yīng)力拉通鋼筋，以抵抗和控制裂縫的發(fā)展。本工程于2000年12月完成結(jié)構(gòu)施工，2002年8月正式使用，已經(jīng)受了高溫與寒冬季節(jié)的考驗，目前未發(fā)現(xiàn)裂縫，證明預(yù)應(yīng)力的設(shè)計是成功的。5.應(yīng)注意的問題采用預(yù)應(yīng)力可以解決超長結(jié)構(gòu)樓板的收縮開裂問題，但樓板的伸縮對柱子的影響不容忽視，特別是底層靠近端部的柱子，變形大，附加彎矩大。在計算柱子承載力時，應(yīng)考慮溫度和混凝土收縮以及施加預(yù)應(yīng)力工況的影響。6.結(jié)論無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)用于超長結(jié)構(gòu)是防裂抗裂的有效措施，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)通過溫度應(yīng)力的計算確定。合

56、理的留設(shè)后澆帶是必要的，要根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和平面體形的具體情況進行分析，超長結(jié)構(gòu)的伸縮對柱子的承載力影響不容忽視。 為此，在結(jié)構(gòu)四周側(cè)模的底部開設(shè)排水孔，使多余的水分從孔中自然排走；利用正式設(shè)計的集水坑或人為的“水潭”，將多余水分集中后用專門的軟軸泵或隔膜泵抽水排出。 案例：泵送澆筑大體積混凝土泌水問題的處理案例：泵送澆筑大體積混凝土泌水問題的處理 在松花江特大橋墩身泵送混凝土施工中 ,出現(xiàn)了大量泌水。經(jīng)過反復(fù)試驗 ,合理配制混凝土配合比 ,添加摻合料 ,改善施工工藝 ,解決了混凝土泌水問題。 1.問題的提出 松花江特大橋位于綏佳線3 71 +884. 2 2 5,全長2 3 3 8 ,主橋為 9

57、6 +1 2 8 +1 2 8 +96鋼桁梁 ,引橋為 57孔 3 2預(yù)應(yīng)力混凝土梁 ;鉆孔樁低承臺基礎(chǔ) ,板式墩身 ,墩高 9.0 2 0 .82。墩身混凝土設(shè)計強度為3 0 ,采用泵送工藝輸送 ,一次澆筑量在 2 0 03 左右 ,用鋼模板 ,縫隙用密封條密封。墩身混凝土試驗配合比為 1 1 .91 3 .0 6 0 .41 ,摻入 1 % 1型泵送劑。施工坍落度控制在 1 5左右 (允許范圍 1 2 1 8)。澆筑 58號墩身混凝土 ,高 2左右時 ,出現(xiàn)泌水 ,隨后泌水越來越嚴重 ,當時采取了臨時應(yīng)急措施 ,投入適量同配合比的干料并用人工淘水。拆模后混凝土表面出現(xiàn)砂紋。砂紋對混凝土強度

58、影響不大 ,卻影響墩身的外觀質(zhì)量。經(jīng)分析 ,產(chǎn)生砂紋的主要原因是混凝土泌水。解決砂紋從根本上就是要解決混凝土的泌水。2.產(chǎn)生泌水的原因 混凝土泌水 ,從理論上講就是混凝土的水離析。產(chǎn)生混凝土水離析的因素是多方面的。砂紋是從下往上成樹狀 (圖 1 ) ,結(jié)合混凝土大量泌水 ,說明泌水是產(chǎn)生砂紋的直接原因。同時還注意到 ,先前澆筑的 61號橋臺未形成砂紋。 61號橋臺也用標準鋼模板 ,但未作密封處理 ,混凝土澆筑過程中產(chǎn)生的分離水已從模板縫隙中漏出 ,故沒有產(chǎn)生砂紋。 58號墩鋼模板縫隙貼了密封條 ,混凝土分離出的水無法漏出 ,就從模板與混凝土之間上涌 ,形成樹狀砂紋。接著又作了 57號墩身混凝土

59、澆筑時模板縫不加密封條的試驗 ,澆筑過程中泌水明顯減少 ,離析水隨灰漿從模板縫隙中漏出 ,在模板縫隙處混凝土表面留有砂紋。砂紋僅是表面現(xiàn)象 ,對強度影響不大 ,但泌水要比砂紋嚴重得多 ,必須加以治理。 水離析也與采用泵送工藝有直接關(guān)系。泵送混凝土 ,在壓力下骨料吸附混凝土中的水分 ,壓送到泵管出口回到大氣壓下將吸附的水分排出 ,于是出現(xiàn)了水離析。為了不影響工程施工進度 ,在問題沒有徹底解決之前 ,暫時不使用輸送泵 ,采用標配混凝土 ,就不再出現(xiàn)泌水現(xiàn)象 ,混凝土表面也沒有了砂紋。這同時也證明了泵送工藝是造成水離析的主要因素。另外 ,過振也是產(chǎn)生水離析的一項不可忽視的因素。在一處振搗時間過長是不

60、利的 ,它將引起材料的離析 ,特別是單位用水量大的混凝土更為明顯。3解決水離析的方法為防止水離析 ,要從配比、運輸、澆灌、模板等各方面研究。從上述泵送混凝土的分析來看 ,為避免水離析 ,要減少用水量 ,混凝土的坍落度會受到一定限制 ,這就要從增強水泥漿的粘聚性和混凝土的和易性入手 ,摻入粉煤灰就能很好地改善混凝土的這些特性。用級粉煤灰 ,取代水泥用量的 1 5%,并摻加具有大流動性、低引氣性和高保塑性的 2泵送劑來改善混凝土的性質(zhì)。泵送劑的主要成分是緩凝減水劑 ,粉煤灰與緩凝減水劑復(fù)合使用 ,可以改善混凝土拌和物的和易性 ,并且從粉煤灰混凝土的抗碳化性能來看 ,粉煤灰與減水劑同時使用 ,可視為

61、與基準混凝土相同。摻入粉煤灰使混凝土的坍落度有一定損失。從預(yù)防泌水的角度看 ,減小混凝土坍落度 ,有利于防止水離析。摻入粉煤灰改善了混凝土的和易性 ,使混凝土在輸送泵中的流動性得到改善。添加具有低引氣性和高保塑性的泵送劑 ,同樣可以減少混凝土的水離析 ,使混凝土坍落度損失較小 ,有利于集中攪拌和長距離運輸 ,并能顯著提高硬化混凝土抗凍融和耐久性。試驗室給出的不摻粉煤灰的每立方米混凝土材料用量為 :水泥 3 78,砂 72 3,石子 1 1 58,水 1 54。按照鐵路混凝土與砌體工程施工規(guī)范(1 0 2 1 02 0 0 1 )和粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(2 886)規(guī)定 ,用粉煤灰

62、超量取代法計算出配合比 ,經(jīng)試配并調(diào)整后確定每立方米粉煤灰混凝土材料用量為 :水泥 3 2 5 ,砂 664 ,石子 1 1 68 ,粉煤灰98,水 1 56。投料時 ,泵送劑可根據(jù)試驗數(shù)量投放 ,粉煤灰 (干排灰 )應(yīng)與水泥同時投入攪拌機內(nèi) ,攪拌時間要比基準混凝土拌和物延長約 3 0。混凝土入泵坍落度保持在 1 2左右 (輸送距離 40 0以內(nèi) ,高度2 0以下 ) ,出泵坍落度不小于 8。澆筑時 ,用容器接料 ,使混凝土澆到最終位置是靜止狀態(tài) ,力求避免從高處自由下落和在模板中長距離的流動等。使用插入式振動器振搗 ,一處振動時間要控制在 1 5 2 0 ,決不能過振 ,插入間隔控制在 6

63、0 75 ,以防漏振。 4結(jié)論采取以上的綜合治理措施 ,解決了采用泵送工藝澆筑大體積混凝土的泌水問題。采取摻入適量粉煤灰與選用合適的外加劑 ,并合理改善施工工藝 ,是解決泵送大體積混凝土泌水問題的既經(jīng)濟又適用的一項行之有效的方法 ,具有推廣價值。 62.7m 34.4m2.5m30C【例3.1】 高層建筑大體積混凝土底板，平面尺寸為，厚為， 混凝土，混凝土澆筑量為 3 2352m，施工時平均氣溫為26，所用材料為42.5號普通水泥， 混凝土水泥用量為4003kg/m， 中砂、碎石、混凝土的配合比為水泥 砂石子=l 1.688 3.12，水灰比為0.45， 另摻1%的JMIII。 經(jīng)測試，水泥、

64、砂、石子的比熱 csgCCC10.84kJ(kg K)水的比熱 1w4.2kJ(kg K)C,各種材料的溫度分別為 cgTT25 sT wT 28，15 ,施工方案確定采用保溫法以防止水泥水化熱可能引起的溫度裂縫。試選擇保溫材料及所需的厚度。sW gW 解 現(xiàn)場測定砂石的含水率分別為5%，1%表表3-12 混凝土拌合溫度計算表混凝土拌合溫度計算表材料名稱重量(1)比熱(2)熱當量/)(3)=(1)(2)材料溫度/(4)(5)=(3)(4)水泥砂子石子砂中含水量5%石子含水量l%拌和水合計4006751 24834121342 5030.840.840.844.24.24.23365671 04

65、8l42.850.4562.82 9002528251515158 40015 87626 2002 l427568 442 66 834/kJ001iikjjijehq K（） (2) 混凝土的出罐溫度?；炷猎诂F(xiàn)場用二階式攪拌站攪拌，敞開棚式，則(1) 混凝土的拌合溫度。根據(jù)已知條件可用表格法來求出混凝土的拌合溫度，見表3-12。則c66 8342 900iTWCTWC=23.05ciTT23.05若采用商品混凝土，可參考封閉棚式計算結(jié)果。minmin(3) 混凝土的澆筑溫度。根據(jù)施工方案，混凝土澆筑每個循環(huán)過程中：裝卸轉(zhuǎn)運3次，運輸時間3 ，平倉、振搗至混凝土澆筑完畢共60則10.032

66、30.096A 用自卸開敞式汽車運輸，查表3-9， 0.003720.003730.011 1At30.0030.003600.18At1230.0960.011 10.180.287 1AAAAcqc()jTTTTA23.05(2623.05)(2623.05)0.2871=23.9 (4) 混凝土的絕熱溫升?；炷猎跐仓?5d時水化熱溫度最大，因此，3d的混凝土絕熱溫升，可用(3-2)式的第二式計算：ch(1e)mtm QTCc400mkgc400mkg32 400/kg m0.97kJ/kg KC 0.38m 3td查表3-2得；查表3-1得 461kJ/kg KQ h4004610.6540.972 400T=51.8(5) 混凝土內(nèi)部最高溫度。 澆筑層厚度為2.5m，齡期為3d時，查表3-3得 0.651( )jh( )23.951.80.65ttTTT=57.57 (6) 混凝土的表面溫度。施工方案中采用18mm厚的多層夾板模板，選用20mm厚的草袋進行保溫養(yǎng)護，大氣溫度 q26Tq26oTC 混凝土的虛鋪厚度：q115.260.02110.1423ii式中：查表3-4可