大体积混凝土制备技术与应用课件.ppt
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1、江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 1大体积混凝土制备技术与应用课件 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。有生命必有希望江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 2纲要纲要一、概述一、概述二、大体积混凝土的裂缝与控制二、大体积混凝土的裂缝与控制三、大体积混凝土的裂缝控制计算三、大体积混凝土的裂缝控制计算四、大体积混凝土的施工
2、四、大体积混凝土的施工五、案例:五、案例:天津天津117117超大体积底板混凝土浇筑超大体积底板混凝土浇筑江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 3一、概述:一、概述:什么是大体积混凝土?什么是大体积混凝土?GB 50496-2009 GB 50496-2009 大体积混凝土施工规范大体积混凝土施工规范大体积混凝土:大体积混凝土:混凝土结构物实体混凝土结构物实体最小尺寸不小于最小尺寸不小于1m1m的大体量混凝的大体量混凝土,或预计会因混凝土中土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化胶凝材料水化引起的引起的温度变化温度变化和收缩和
3、收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。而导致有害裂缝产生的混凝土。江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 4国外有关大体积混凝土的定义国外有关大体积混凝土的定义 任意体量的混凝土,其尺寸足以要求必须采取措施,任意体量的混凝土,其尺寸足以要求必须采取措施,控制由于体积变形(温度及收缩作用)引起裂缝的混凝土控制由于体积变形(温度及收缩作用)引起裂缝的混凝土称为大体积混凝土。称为大体积混凝土。美国混凝土协会美国混凝土协会 ACI 207ACI 207 凡是超过凡是超过80cm80cm厚,由于厚,由于温度及收缩温度及收缩作用,作用,温度
4、应力比温度应力比荷载作用大得多荷载作用大得多,温度应力起控制作用的块体或构筑物,温度应力起控制作用的块体或构筑物,称之为大体积混凝土。称之为大体积混凝土。日本建筑协会标准日本建筑协会标准 JASS5JASS5 江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 5概述:概述:大体积混凝土的特点大体积混凝土的特点结结构构尺尺寸寸厚厚、体体形形庞庞大大、钢钢筋筋密密集集、混混凝凝土土数数量量多多、工工程程条条件件复复杂杂、施工技术要求高。施工技术要求高。高高层层建建筑筑、高高耸耸结结构构物物及及大大型型设设备备基基础础中中广广泛泛采采用用
5、,建建筑筑工工程程常常出出现现在在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、内筒外框架超高层的大截柱等。内筒外框架超高层的大截柱等。裂裂缝缝由由外外荷荷载载引引起起的的可可能能性性较较小小,由由胶胶凝凝材材料料水水化化释释放放的的水水化化热热引引起起的温度变化和混凝土收缩产生的可能性较大。的温度变化和混凝土收缩产生的可能性较大。江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 6二、大体积混凝土的裂缝与控制二、大体积混凝土的裂缝与控制裂缝种类裂缝种类 按裂缝宽度分为按裂
6、缝宽度分为微观裂缝微观裂缝和和宏观裂缝宏观裂缝。微观裂缝微观裂缝 肉眼不可见,宽度一般在肉眼不可见,宽度一般在0.05mm0.05mm以下。以下。1 1、沿着集料周围、集料与水泥石粘结面上的粘着裂缝;、沿着集料周围、集料与水泥石粘结面上的粘着裂缝;2 2、分布于集料之间水泥浆中的水泥石裂缝;、分布于集料之间水泥浆中的水泥石裂缝;3 3、集料本身的裂缝。、集料本身的裂缝。微微观观裂裂缝缝分分布布不不规规则则、不不贯贯通通,以以骨骨料料与与水水泥泥石石粘粘接接面面的的粘粘着着裂缝裂缝和和水泥石裂缝水泥石裂缝较为多见。较为多见。微微观观裂裂缝缝对对防防水水、防防腐腐、承承重重等等都都不不会会引引起起
7、危危害害,所所以以具具有有微微观裂缝的结构可视为观裂缝的结构可视为无裂缝结构无裂缝结构。江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 7 宏宏观观裂裂缝缝 宽宽度度大大于于0.05mm0.05mm、肉肉眼眼可可见见的的裂裂缝缝,是是微微观观裂裂缝缝扩扩展的结果。展的结果。结构设计中不允许出现裂缝,是指宽度不大于结构设计中不允许出现裂缝,是指宽度不大于0.05mm0.05mm的初始裂缝。的初始裂缝。胶胶凝凝材材料料水水化化热热造造成成的的温温度度变变化化和和收收缩缩作作用用会会导导致致大大体体积积混混凝凝土土中中产生产生表面裂缝、
8、深层裂缝表面裂缝、深层裂缝和和贯通裂缝贯通裂缝三类宏观裂缝。三类宏观裂缝。表面裂缝深层裂缝贯通裂缝混凝土表面和内部散热条件不同,温度外低内高形成温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土抗拉强度时便产生表面裂缝。基础约束范围内的混凝土处在大面积拉应力状态,在这类区域若产生了表面裂缝,则极可能发展成为深层裂缝,甚至发展成贯穿性裂缝。混凝土降温,加之混凝土失水引起体积收缩变形,在地基和其他结构边界条件约束下产生拉应力,当超过混凝土抗拉强度时产生贯通整个截面的裂缝。江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L
9、 8大体积混凝土主要控制裂缝种类大体积混凝土主要控制裂缝种类 混凝土结构裂缝产生原因混凝土结构裂缝产生原因 a.a.外荷载外荷载引起,即按常规计算的主要应力引起的;引起,即按常规计算的主要应力引起的;b.b.结构次应力结构次应力引起,结构的实际受力状态与计算假定的模型的差异引引起,结构的实际受力状态与计算假定的模型的差异引起的;起的;c.c.变形应力变形应力引起,由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等引起的结构变引起,由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等引起的结构变形在约束下产生的应力超过混凝土抗拉强度时产生的。形在约束下产生的应力超过混凝土抗拉强度时产生的。控制大体积混凝土裂缝是控制控制大体积混凝土裂
10、缝是控制变形应力变形应力(主要是温度下降阶段因(主要是温度下降阶段因温差形成的收缩应力)产生的裂缝。温差形成的收缩应力)产生的裂缝。江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 9大体积混凝土变形应力裂缝主要产生原因大体积混凝土变形应力裂缝主要产生原因 大体积混凝土变形应力裂缝主要产生原因:大体积混凝土变形应力裂缝主要产生原因:胶凝材料水化热胶凝材料水化热 约束条件约束条件 外界气温变化外界气温变化 混凝土的收缩变形混凝土的收缩变形 1 1、水化热、水化热 大体积混凝土截面厚度大,水化热聚集在结构内部不易散失,使内部大体积混凝土
11、截面厚度大,水化热聚集在结构内部不易散失,使内部温度升高,而表面散热条件好,温度低,当内表温差过大时,就会产温度升高,而表面散热条件好,温度低,当内表温差过大时,就会产生温度应力,当抗拉强度不足以抵抗该温度应力时,便开始产生温度生温度应力,当抗拉强度不足以抵抗该温度应力时,便开始产生温度裂缝;混凝土内部的最高温度,大多发生在浇筑后的裂缝;混凝土内部的最高温度,大多发生在浇筑后的35d35d时。时。江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 10 2 2、约束条件、约束条件 结构在变形时,由于与边界的接触结构在变形时,由于与边界
12、的接触或与其他结构物的连接,会受到一定或与其他结构物的连接,会受到一定的约束而阻碍变形。的约束而阻碍变形。对于基础大体积钢筋混凝土,它与地对于基础大体积钢筋混凝土,它与地基浇筑在一起。当早期温度上升时产基浇筑在一起。当早期温度上升时产生的膨胀变形受到下部地基的约束时生的膨胀变形受到下部地基的约束时形成压应力。但当温度下降时,因收形成压应力。但当温度下降时,因收缩产生较大的拉应力,若拉应力超过缩产生较大的拉应力,若拉应力超过混凝土的抗拉强度,混凝土就会出现混凝土的抗拉强度,混凝土就会出现垂直裂缝。垂直裂缝。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
13、凝土的线膨胀系数。混凝土的线膨胀系数。江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 113 3、外界气温变化、外界气温变化 混凝土内部温度是由浇筑温度、水化热引起的绝热温升和混凝土混凝土内部温度是由浇筑温度、水化热引起的绝热温升和混凝土的散热温度三者的叠加:外界温度越高,混凝土的浇筑温度也越高。的散热温度三者的叠加:外界温度越高,混凝土的浇筑温度也越高。外界温度下降,尤其是骤降,如无表面保温措施和内部降温措施,则外界温度下降,尤其是骤降,如无表面保温措施和内部降温措施,则因表面散热加快大大增加混凝土表面与混凝土内部的温度梯度,产
14、生因表面散热加快大大增加混凝土表面与混凝土内部的温度梯度,产生温差应力,造成大体积混凝土出现裂缝。温差应力,造成大体积混凝土出现裂缝。江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 124 4、混凝土的收缩变形、混凝土的收缩变形a.a.塑性收缩和沉缩变形塑性收缩和沉缩变形 塑性收缩发生在混凝土凝结硬化前的塑性阶段,混凝土浇注后仍处于塑塑性收缩发生在混凝土凝结硬化前的塑性阶段,混凝土浇注后仍处于塑性状态时,混凝土性状态时,混凝土表面失水速率表面失水速率超过内部水向表面迁移的超过内部水向表面迁移的泌水速率泌水速率时造成毛时造成毛细孔中
15、形成负压,使浆体形成塑性收缩产生裂缝。细孔中形成负压,使浆体形成塑性收缩产生裂缝。塑性沉缩常在流动性较大的现浇钢筋混凝土结构中发生。流动性过大及不均塑性沉缩常在流动性较大的现浇钢筋混凝土结构中发生。流动性过大及不均匀的混凝土在初凝前拌合物仍处于塑性状态,虽经振捣,内部的空气也基本匀的混凝土在初凝前拌合物仍处于塑性状态,虽经振捣,内部的空气也基本排除,但在内部的排除,但在内部的粗骨料因振捣和自重作用缓慢下沉粗骨料因振捣和自重作用缓慢下沉、水泥浆体上升,而上、水泥浆体上升,而上部的混凝土受到钢筋、模板及预埋件的部的混凝土受到钢筋、模板及预埋件的限制限制,常产生裂缝。,常产生裂缝。b.b.混凝土的体
16、积变形混凝土的体积变形 混凝土的蒸发失水和内部因水化干燥收缩是引起混凝土体积收缩的主要原因,混凝土的蒸发失水和内部因水化干燥收缩是引起混凝土体积收缩的主要原因,这些收缩变形如存在约束条件就会产生收缩应力而出现裂缝。这些收缩变形如存在约束条件就会产生收缩应力而出现裂缝。江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 13控制大体积混凝土裂缝的主要技术措施控制大体积混凝土裂缝的主要技术措施对于大体积混凝土结构,为防止其产生温度裂缝,除在施工前进行温对于大体积混凝土结构,为防止其产生温度裂缝,除在施工前进行温度计算外,在施工过程中还应采
17、取系列的有效的技术措施。度计算外,在施工过程中还应采取系列的有效的技术措施。根据我国的大体积混凝土施工经验,应着重从根据我国的大体积混凝土施工经验,应着重从控制混凝土温升、延缓控制混凝土温升、延缓混凝土降温速率、减少混凝土收缩变形、提高混凝土极限抗拉应力值、混凝土降温速率、减少混凝土收缩变形、提高混凝土极限抗拉应力值、改善混凝土约束条件、完善构造设计改善混凝土约束条件、完善构造设计和和加强施工过程中的温度监测加强施工过程中的温度监测等等方面采取技术措施。方面采取技术措施。江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 14控制大体
18、积混凝土裂缝的主要技术措施控制大体积混凝土裂缝的主要技术措施 大体积混凝土裂缝的控制可采取多种措施组合实施,大体积混凝土裂缝的控制可采取多种措施组合实施,常用的防止常用的防止裂缝的措施主要有:裂缝的措施主要有:1 1)采用中、低热水泥品种;)采用中、低热水泥品种;2 2)满足强度和其它性能要求的前提下,采用措施降低水泥用量;)满足强度和其它性能要求的前提下,采用措施降低水泥用量;3 3)掺加适宜的外加剂和掺合料;)掺加适宜的外加剂和掺合料;4 4)选择适宜的骨料;)选择适宜的骨料;5 5)骨料降温、加冰等控制混凝土的出机温度和浇筑温度;)骨料降温、加冰等控制混凝土的出机温度和浇筑温度;6 6)
19、预埋水管、通水冷却,降低混凝土内部温升;)预埋水管、通水冷却,降低混凝土内部温升;7 7)采取表面保护、保温隔热措施,降低内外温差;)采取表面保护、保温隔热措施,降低内外温差;8 8)对混凝土结构合理进行分缝分块;)对混凝土结构合理进行分缝分块;9 9)采取防止大体积混凝土裂缝的结构措施等。)采取防止大体积混凝土裂缝的结构措施等。江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 151 1、大体积混凝土原材料选择与配合比设计、大体积混凝土原材料选择与配合比设计1)水泥)水泥:选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,水泥:选用中、
20、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,水泥3d3d水水化热不宜大于化热不宜大于240kJ/kg240kJ/kg,7d7d水化热不宜大于水化热不宜大于270kJ/kg270kJ/kg;控制铝酸三钙含;控制铝酸三钙含量不宜大于量不宜大于%。混凝土温升的热源主要是水泥的水化热,对于大体积混凝土来说,因混凝土温升的热源主要是水泥的水化热,对于大体积混凝土来说,因传热慢,水化热会导致混凝土中心温度不断上升,使混凝土里表温差传热慢,水化热会导致混凝土中心温度不断上升,使混凝土里表温差加大,引起温度裂缝,因此应在满足设计强度要求的前提下,尽可能加大,引起温度裂缝,因此应在满足设计强度要求的前提下,尽可能减少水
21、泥用量,以减少水泥的水化热。减少水泥用量,以减少水泥的水化热。铝酸三钙水化热高、影响外加剂的使用并影响施工性能、反应产铝酸三钙水化热高、影响外加剂的使用并影响施工性能、反应产物疏松影响抗渗性能,因此应进行控制。物疏松影响抗渗性能,因此应进行控制。江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 162)骨料)骨料:控制含泥量、粒径、级配,必要时控制热膨胀系数。控制含泥量、粒径、级配,必要时控制热膨胀系数。优先选择洁净、圆润的天然中、粗江砂或河砂,对于大体积混凝土降优先选择洁净、圆润的天然中、粗江砂或河砂,对于大体积混凝土降低用水量和
22、水泥用量有积极的意义;低用水量和水泥用量有积极的意义;根据施工条件和施工工艺、结构物的配筋间距、模板情况,选择根据施工条件和施工工艺、结构物的配筋间距、模板情况,选择合适的骨料粒径,通常宜选用合适的骨料粒径,通常宜选用31.5mm31.5mm连续级配、空隙率小、含泥连续级配、空隙率小、含泥量不大于量不大于1 1的粗骨料;细骨料细度模数不宜小于的粗骨料;细骨料细度模数不宜小于2.32.3、含泥量不应大、含泥量不应大于,并应选用非碱活性骨料。于,并应选用非碱活性骨料。(用水量的限制与聚羧酸外加剂的使用用水量的限制与聚羧酸外加剂的使用)江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu B
23、ote New Materials Co.,L 173)外加剂和矿物掺合料)外加剂和矿物掺合料 掺粉煤灰、矿粉和减水剂,以减少水泥用量。掺粉煤灰、矿粉和减水剂,以减少水泥用量。大大体体积积混混凝凝土土中中使使用用的的粉粉煤煤灰灰和和矿矿粉粉,应应符符合合各各自自材材料料标标准准,建建议议避避免免在在大大体体积积混混凝凝土土中中使使用用磨磨细细粉粉煤煤灰灰、游游离离氧氧化化钙钙含含量量高高的的矿矿物物掺掺合合料料、流流化化床床干干法法脱脱硫硫灰灰或或沸沸腾腾炉炉渣渣、煤煤矸矸石石等等工工业业废废弃弃物物来来降降低低水水泥泥用量,防止施工性能失控或出现塑性裂缝风险。用量,防止施工性能失控或出现塑性
24、裂缝风险。大体积混凝土选用减水剂应关注混凝土泌水性能和施工性能。大体积混凝土选用减水剂应关注混凝土泌水性能和施工性能。掺缓凝剂,以便于减缓混凝土的浇筑速度和浇筑强度,以利散热。掺缓凝剂,以便于减缓混凝土的浇筑速度和浇筑强度,以利散热。掺微膨胀剂或膨胀水泥,补偿收缩,减少温度与收缩裂缝的出现。掺微膨胀剂或膨胀水泥,补偿收缩,减少温度与收缩裂缝的出现。江苏博特新材料有限公司江苏博特新材料有限公司 Jiangsu Bote New Materials Co.,L 184)配合比设计)配合比设计符合现行标准符合现行标准普通混凝土配合比设计规范普通混凝土配合比设计规范;可根据结构实际荷载情况,对结构的强
25、度和刚度进行复核,取得可根据结构实际荷载情况,对结构的强度和刚度进行复核,取得设计、监理和质检部门的认可后,充分利用混凝土后期强度如设计、监理和质检部门的认可后,充分利用混凝土后期强度如60d60d或或90d90d龄期龄期替代替代f28f28作为混凝土设计强度和验收指标,并作为配合比设计作为混凝土设计强度和验收指标,并作为配合比设计依据,以减少水泥用量,减少水化放热,为大体积混凝土的温度裂缝依据,以减少水泥用量,减少水化放热,为大体积混凝土的温度裂缝控制提供保障;控制提供保障;配制的混凝土拌合物,到浇筑工作面的配制的混凝土拌合物,到浇筑工作面的坍落度坍落度不宜大于不宜大于160mm160mm(
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