大体积溷凝土施工技术ppt.ppt
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1、大体积溷凝土施工技术ppt Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望大体积混凝土的定义大体积混凝土的定义l美国混凝土协会(美国混凝土协会(ACI)规定:)规定:“任何就地浇筑的大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,以最大的限度减少化热及随之引起的体积变形问题,以最大的限度减少开裂。开裂。”l日本建筑协会标准(日本建筑协会标准(JASS5)中规定)中规定:“结
2、构断面最结构断面最小尺寸在小尺寸在80cm以上,同时水化热引起混凝土内的最以上,同时水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差,预计超过高温度与外界气温之差,预计超过25的混凝土,称的混凝土,称之为大体积混凝土。之为大体积混凝土。”目前,较新的观点指出:所谓大体积混凝土,目前,较新的观点指出:所谓大体积混凝土,是指其结构尺寸已经大到必须采用相应技术措施、是指其结构尺寸已经大到必须采用相应技术措施、妥善处理内外温度差值、合理解决温度应力、并妥善处理内外温度差值、合理解决温度应力、并按裂缝开展控制的混凝土。按裂缝开展控制的混凝土。大体积混凝土的定义大体积混凝土的定义 l建筑工程大体积砼常出现的部位
3、:建筑工程大体积砼常出现的部位:厚厚大大的的地地下下室室底底板板(特特别别是是电电梯梯井井筒筒部部位位)、桩桩顶顶承承台台梁梁、转转换换梁梁或或板板、内内筒筒外外框框架架超超高高层层的的大截柱等。大截柱等。l桥梁工程大体积砼常出现的部位:桥梁工程大体积砼常出现的部位:桥桥大大直直径径桩桩基基础础、悬悬索索桥桥的的锚锚碇碇和和桥桥塔塔的的一一些些部部位位、斜斜拉拉桥桥桥桥塔塔的的一一些些部部位位、连连续续梁梁桥桥的的墩墩台台梁等。梁等。大体积混凝土的定义大体积混凝土的定义l建筑工程中的大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥建筑工程中的大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化所释
4、放的水化热会产生较大的温度变化和用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生收缩作用,由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。裂缝分为表面裂缝和贯通裂缝两种。裂缝的主要原因。裂缝分为表面裂缝和贯通裂缝两种。l表面裂缝表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同,温度外是由于混凝土表面和内部的散热条件不同,温度外低内高,形成了温度梯度,是混凝土内部产生压应力,表面低内高,形成了温度梯度,是混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。产生拉应力,表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。l
5、贯通裂缝贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度,混凝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度,混凝土逐渐降温,这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的土逐渐降温,这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形,受到地基和其他结构边界条件的约束时引起体积收缩变形,受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力,超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截的拉应力,超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。面的裂缝。大体积混凝土的温度裂缝大体积混凝土的温度裂缝大体积混凝土的温度裂缝大体积混凝土的温度裂缝 故大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝,是其内部矛盾发故大体积混凝土施工阶段
6、产生的温度裂缝,是其内部矛盾发展的结果,一方面是混凝土内外温差产生应力和应变,另一展的结果,一方面是混凝土内外温差产生应力和应变,另一方面是结构的外约束和混凝土各质点间的内约束阻止这种应方面是结构的外约束和混凝土各质点间的内约束阻止这种应变,一旦温度应力超过混凝土所能承受的抗拉强度,就会产变,一旦温度应力超过混凝土所能承受的抗拉强度,就会产生裂缝。引起温度裂缝的原因可分为以下几类:生裂缝。引起温度裂缝的原因可分为以下几类:p 水泥水化热水泥水化热 水泥的水化热是大体积混凝土内部热量的主要来源,由于大水泥的水化热是大体积混凝土内部热量的主要来源,由于大体积混凝土截面厚度大,水化热聚集在混凝土内部
7、不易散失。体积混凝土截面厚度大,水化热聚集在混凝土内部不易散失。p 外界气温变化外界气温变化 大体积混凝土的温度裂缝大体积混凝土的温度裂缝p 约束条件约束条件结构在变形时会受到一定的抑制而阻碍其自由变形,该抑结构在变形时会受到一定的抑制而阻碍其自由变形,该抑制即称制即称“约束约束”,大体积混凝土由于温度变化产生变形,大体积混凝土由于温度变化产生变形,这种变形受到约束才产生应力。在全约束条件下,混凝土这种变形受到约束才产生应力。在全约束条件下,混凝土结构的变形:结构的变形:混凝土收缩时的相对变形;混凝土收缩时的相对变形;混凝土的温度变化量;混凝土的温度变化量;混凝土的温度膨胀系数。混凝土的温度膨
8、胀系数。p混凝土收缩变形混凝土收缩变形 大体积混凝土的温度应力大体积混凝土的温度应力 混凝土的温度取决于它本身环境有温差存在,而结构物四混凝土的温度取决于它本身环境有温差存在,而结构物四周又不可能做到完全绝热,因此,在新浇筑的混凝土与其四周又不可能做到完全绝热,因此,在新浇筑的混凝土与其四周环境之间,就会发生热能的交换。模板、外界气候周环境之间,就会发生热能的交换。模板、外界气候(包括包括温度、湿度和风速温度、湿度和风速)和养护条件等因素,都会不断改变混凝和养护条件等因素,都会不断改变混凝土所贮备的热能,并促使混凝土的温度逐渐发生变动。因此,土所贮备的热能,并促使混凝土的温度逐渐发生变动。因此
9、,混凝土内部的最高温度,实际上是由混凝土内部的最高温度,实际上是由浇筑温度浇筑温度、水泥水化热水泥水化热引起的绝对温升引起的绝对温升和和混凝土浇筑后的散热温度混凝土浇筑后的散热温度三部分组成。三部分组成。p 大体积混凝土温度应力特点大体积混凝土温度应力特点大体积混凝土温度计算大体积混凝土温度计算p 最大绝热温升(二式取其一)最大绝热温升(二式取其一)Th混凝土最大绝热温升混凝土最大绝热温升()mc混凝土中水泥混凝土中水泥(包括膨胀剂包括膨胀剂)用量(用量(kg/m3)F混凝土活性掺合料用量(混凝土活性掺合料用量(kg/m3)K掺合料折减系数。粉煤灰掺合料折减系数。粉煤灰 取取0.250.30Q
10、水泥水泥28d水化热水化热(kJ/kg)c混凝土比热,取混凝土比热,取0.97kJ/(kgK)混凝土密度混凝土密度(2400kg/m3)t混凝土的龄期(混凝土的龄期(d)m系数、随浇筑温度改变系数、随浇筑温度改变大体积混凝土温度计算大体积混凝土温度计算水泥品种水泥品种水泥水泥强度度等等级水化热水化热Q(kJ/kg)3d7d28d硅酸盐水泥硅酸盐水泥42.531435437532.5250271334矿渣水泥矿渣水泥32.5180256334表表1 不同品种、强度等级水泥的水化热不同品种、强度等级水泥的水化热浇筑温度筑温度()51015202530m(1/d)0.2950.3180.3400.3
11、620.3840.406表表2 系数系数m大体积混凝土温度计算大体积混凝土温度计算p 混凝土中心计算温度混凝土中心计算温度T1(t)t龄期混凝土中心计算温度(龄期混凝土中心计算温度()Tj 混凝土浇筑温度混凝土浇筑温度()(t)t龄期降温系数龄期降温系数大体积混凝土温度计算大体积混凝土温度计算浇筑筑层厚度厚度(m)龄期期t(d)369121518212427301.00.360.290.170.090.050.030.011.250.420.310.190.110.070.040.031.500.490.460.380.290.210.150.120.080.050.042.500.650.6
12、20.570.480.380.290.230.190.160.153.000.680.670.630.570.450.360.300.250.210.194.000.740.730.720.650.550.460.370.300.250.24龄期降温系数龄期降温系数 (t)大体积混凝土温度计算大体积混凝土温度计算p 混凝土表层(表面下混凝土表层(表面下50100mm处)温度处)温度 保温材料厚度(保温材料厚度(m)T2 混凝土表面温度(混凝土表面温度()保温材料厚度保温材料厚度Tq 施工期大气平均温度(施工期大气平均温度()混凝土导热系数,取混凝土导热系数,取2.33W/(mK)Tmax计算得
13、混凝土最高温度(计算得混凝土最高温度()材料名称材料名称密度密度(kg/m3)导热系数导热系数W/(mK)材料名称材料名称密度密度(kg/m3)导热系数导热系数W/(mK)建筑钢材建筑钢材7 80058矿棉,岩棉矿棉,岩棉1102000.0310.065钢筋混凝土钢筋混凝土2 4002.33沥青矿棉毡沥青矿棉毡1001600.0330.052水水0.58泡沫塑料泡沫塑料20500.0350.047木模板木模板5007000.23膨胀珍珠岩膨胀珍珠岩403000.0190.065木屑木屑0.17油毡油毡0.05草袋草袋1500.14膨胀聚苯板膨胀聚苯板15250.042沥青蛭石板沥青蛭石板350
14、4000.0810.105空气空气0.03膨胀蛭石膨胀蛭石802000.0470.07泡沫混凝土泡沫混凝土0.10大体积混凝土温度计算大体积混凝土温度计算x 所选保温材料导热系数所选保温材料导热系数W/(mK)大体积混凝土温度计算大体积混凝土温度计算Kb 传热系数修正值,取传热系数修正值,取1.32.0。保温层种类保温层种类K1K21仅由容易透风的材料组成仅由容易透风的材料组成(如草袋、稻草板、锯末、砂子如草袋、稻草板、锯末、砂子)2.63.02由易透风材料组成,但在混凝土面层上再铺一层不透风材料由易透风材料组成,但在混凝土面层上再铺一层不透风材料2.02.33在易透在易透风保温材料上保温材料
15、上铺一一层不透不透风材料材料1.61.94在易透风保温材料上下各铺一层不易透风材料在易透风保温材料上下各铺一层不易透风材料1.31.55仅由不易透风材料组成仅由不易透风材料组成(如油布、帆布、棉麻毡、胶合板如油布、帆布、棉麻毡、胶合板)1.31.5K1值为一般刮风情况(风速值为一般刮风情况(风速25m););K2值为刮大风情况;值为刮大风情况;大体积混凝土温度计算大体积混凝土温度计算Kb 传热系数修正值,取传热系数修正值,取1.32.0。保温层种类保温层种类K1K21仅由容易透风的材料组成仅由容易透风的材料组成(如草袋、稻草板、锯末、砂子如草袋、稻草板、锯末、砂子)2.63.02由易透风材料组
16、成,但在混凝土面层上再铺一层不透风材料由易透风材料组成,但在混凝土面层上再铺一层不透风材料2.02.33在易透在易透风保温材料上保温材料上铺一一层不透不透风材料材料1.61.94在易透风保温材料上下各铺一层不易透风材料在易透风保温材料上下各铺一层不易透风材料1.31.55仅由不易透风材料组成仅由不易透风材料组成(如油布、帆布、棉麻毡、胶合板如油布、帆布、棉麻毡、胶合板)1.31.5K1值为一般刮风情况(风速值为一般刮风情况(风速25m););K2值为刮大风情况;值为刮大风情况;大体积混凝土温度计算大体积混凝土温度计算如采用蓄水养护,蓄水养护深度如采用蓄水养护,蓄水养护深度hw 养护水深度(养护
17、水深度(m)x 混凝土维持到指定温度的延续时间,即蓄水养护混凝土维持到指定温度的延续时间,即蓄水养护时间(时间(h)M 混凝土结构表面系数(混凝土结构表面系数(1/m),M=F/VF与大气接触的表面(与大气接触的表面(m2)V混凝土体积(混凝土体积(m3)700折算系数折算系数kJ/(m3K)w水的导热系数,取水的导热系数,取0.58大体积混凝土温度计算大体积混凝土温度计算混凝土表面模板及保温层的传热系数混凝土表面模板及保温层的传热系数混凝土表面模板及保温层等的传热系数混凝土表面模板及保温层等的传热系数W/(m3K)i 各保温材料厚度(各保温材料厚度(m)i各保温材料导热系数各保温材料导热系数
18、W/(m3K)q空气层的传热系数,取空气层的传热系数,取23W/(m3K)大体积混凝土温度计算大体积混凝土温度计算混凝土虚厚度混凝土虚厚度h混凝土虚厚度(混凝土虚厚度(m)k 折减系数,取折减系数,取2/3混凝土导热系数,取混凝土导热系数,取2.33W/(m3K)大体积混凝土温度计算大体积混凝土温度计算混凝土计算厚度混凝土计算厚度H混凝土计算厚度(混凝土计算厚度(m)h 混凝土实际厚度(混凝土实际厚度(m)大体积混凝土温度计算大体积混凝土温度计算混凝土表层温度混凝土表层温度T2(t)混凝土表面温度(混凝土表面温度()Tq 施工期大气平均温度(施工期大气平均温度()h 混凝土虚厚度(混凝土虚厚度
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