第五讲大体积砼裂缝控制技术介绍PPT讲稿.ppt
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1、第五讲大体积砼裂缝控制技术介绍第1页,共40页,编辑于2022年,星期三 大体积砼裂缝控制技术大体积砼裂缝控制技术一、大体积混凝土的裂缝问题一、大体积混凝土的裂缝问题体积厚大体积厚大的混凝土在施工中产生裂缝的主要原因的混凝土在施工中产生裂缝的主要原因:水泥的水化热使混凝土产生的温度变形;水泥的水化热使混凝土产生的温度变形;混凝土凝结硬化过程中的收缩。混凝土凝结硬化过程中的收缩。第2页,共40页,编辑于2022年,星期三二、大体积混凝土的定义:二、大体积混凝土的定义:1、美国混凝土学会规定:、美国混凝土学会规定:“任何就地浇筑的大体积混凝土,其尺寸大任何就地浇筑的大体积混凝土,其尺寸大小,小,必
2、须要采取措施必须要采取措施解决水化热及随之引起的解决水化热及随之引起的体积变形体积变形问题,以问题,以最大限度减少开裂。最大限度减少开裂。”2、日本建筑学会的定义:、日本建筑学会的定义:“结构断面最小尺寸在结构断面最小尺寸在80cm以上,水化以上,水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差,预计超过热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差,预计超过25的混凝的混凝土,称为大体积混凝土。土,称为大体积混凝土。”大体积砼裂缝控制技术大体积砼裂缝控制技术第3页,共40页,编辑于2022年,星期三三、建筑工程的大体积混凝土三、建筑工程的大体积混凝土1、基础工程:、基础工程:厚大的混凝土底板、深梁、厚大的
3、桩基承台等;厚大的混凝土底板、深梁、厚大的桩基承台等;2、上部结构:、上部结构:巨型柱、高层建筑的转换梁或板、防辐射结构巨型柱、高层建筑的转换梁或板、防辐射结构 大体积砼裂缝控制技术大体积砼裂缝控制技术第4页,共40页,编辑于2022年,星期三第一节第一节 混凝土裂缝混凝土裂缝 大体积砼裂缝控制技术大体积砼裂缝控制技术第5页,共40页,编辑于2022年,星期三第一节第一节 混凝土裂缝混凝土裂缝一、混凝土的裂缝形式一、混凝土的裂缝形式 裂缝理论有许多种。近代混凝土的研究,逐渐由宏观理论向微观理论过裂缝理论有许多种。近代混凝土的研究,逐渐由宏观理论向微观理论过渡。渡。1、混凝土的、混凝土的微观裂缝
4、微观裂缝:宽度一般在宽度一般在0.05mm以下,肉眼不可见的裂缝。以下,肉眼不可见的裂缝。2、混凝土的、混凝土的宏观裂缝宏观裂缝:宽度大于宽度大于0.05mm,肉眼可见的裂缝。,肉眼可见的裂缝。微观裂缝出现的微观裂缝出现的三种形式三种形式:粘着裂缝、水泥石裂缝、骨料裂缝。粘着裂缝、水泥石裂缝、骨料裂缝。前两种形式的裂缝较多,且这些裂缝分布不规则、不贯穿,砼仍可承受前两种形式的裂缝较多,且这些裂缝分布不规则、不贯穿,砼仍可承受拉力。拉力。宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。第6页,共40页,编辑于2022年,星期三第一节第一节 混凝土裂缝混凝土裂缝二、混凝土裂缝的三类原因
5、:二、混凝土裂缝的三类原因:1、由外荷载的、由外荷载的直接应力直接应力(即按常规计算的主要应力)(即按常规计算的主要应力)引起的裂缝。引起的裂缝。2、由结构的、由结构的次应力次应力(计算未考虑到的结构内部应力)(计算未考虑到的结构内部应力)引起的裂缝。引起的裂缝。大体积混凝土的裂缝多由上述大体积混凝土的裂缝多由上述第三种第三种原因原因引起引起。当变形受到当变形受到约束约束产生的应力超过混凝土的产生的应力超过混凝土的抗拉强度抗拉强度时,就引起时,就引起裂缝裂缝。3、由、由变形变化变形变化(温度、收缩、不均匀沉降等)(温度、收缩、不均匀沉降等)引起的裂缝。引起的裂缝。混凝土基础底板内部混凝土基础底
6、板内部温差引起的温度应力温差引起的温度应力分布:分布:第7页,共40页,编辑于2022年,星期三三、结构变形的内外约束:三、结构变形的内外约束:1、内约束内约束:结构变形时,其内部各质点之间产生的约束;:结构变形时,其内部各质点之间产生的约束;2、外约束外约束:结构变形时,不同结构之间产生的约束。:结构变形时,不同结构之间产生的约束。外约束分为:外约束分为:自由体、全约束、弹性约束自由体、全约束、弹性约束(部分约束)(部分约束)建筑工程中的大体积混凝土,外约束应力占建筑工程中的大体积混凝土,外约束应力占主要地位主要地位。第一节第一节 混凝土裂缝混凝土裂缝第8页,共40页,编辑于2022年,星期
7、三第一节第一节 混凝土裂缝混凝土裂缝四、大体积混凝土基础底板产生的裂缝四、大体积混凝土基础底板产生的裂缝1、内约束引起的、内约束引起的表面裂缝表面裂缝:砼浇筑砼浇筑初期初期,其内部与表面温差过大;,其内部与表面温差过大;2、外约束引起的、外约束引起的深层裂缝深层裂缝:砼浇筑砼浇筑后期后期,砼降温、干缩变形引起的基,砼降温、干缩变形引起的基础底板收缩受到地基约束。础底板收缩受到地基约束。(主要由温度变形、收缩变形导致)(主要由温度变形、收缩变形导致)第9页,共40页,编辑于2022年,星期三第一节第一节 混凝土裂缝混凝土裂缝四、大体积混凝土基础底板产生的裂缝四、大体积混凝土基础底板产生的裂缝 大
8、体积混凝土基础底板出现的裂缝按深度可分为以下三种:大体积混凝土基础底板出现的裂缝按深度可分为以下三种:表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝(图(图32)深层裂缝进一步扩展形成深层裂缝进一步扩展形成贯穿贯穿裂缝裂缝第10页,共40页,编辑于2022年,星期三第一节第一节 混凝土裂缝混凝土裂缝五、混凝土结构裂缝宽度的控制五、混凝土结构裂缝宽度的控制一类环境一类环境(室内正常环境)(室内正常环境):0.3mm;二类环境:二类环境:0.2mm。对于基础、地下或半地下结构,裂缝主要影响其防渗性能。当裂缝宽度只有对于基础、地下或半地下结构,裂缝主要影响其防渗性能。当裂缝宽度只有0.10
9、.10.20.2mmmm时,虽然早期有轻微渗水,经过一段时间后一般裂缝可以时,虽然早期有轻微渗水,经过一段时间后一般裂缝可以自愈自愈。当裂缝宽度超过当裂缝宽度超过0.20.20.30.3mmmm时,其渗水量与裂缝宽度呈三次方增加,必须进行时,其渗水量与裂缝宽度呈三次方增加,必须进行化学注浆化学注浆处理处理。目的:目的:防止钢筋防止钢筋锈蚀锈蚀、混凝土、混凝土碳化碳化和和酥松脱落酥松脱落,从而影响结构的,从而影响结构的耐耐久性久性、防水性防水性。混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范(GB500102002)的要求:的要求:第11页,共40页,编辑于2022年,星期三第一节第一节 混凝土裂缝混凝土
10、裂缝六、大体积混凝土结构施工阶段产生六、大体积混凝土结构施工阶段产生裂缝的主要原因裂缝的主要原因:1、水泥水化热;、水泥水化热;水化热引起的水化热引起的绝热温升绝热温升:与混凝土单位体积内的水泥用量和水泥品:与混凝土单位体积内的水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期按指数关系增长,一般种有关,并随混凝土的龄期按指数关系增长,一般10d左右达到左右达到最终最终绝热温升绝热温升。但由于结构自然散热,但由于结构自然散热,实际实际混凝土内部的最高温度,大多发生在混凝土混凝土内部的最高温度,大多发生在混凝土浇筑后的浇筑后的35d。第12页,共40页,编辑于2022年,星期三第一节第一节 混凝土裂缝混凝
11、土裂缝六、大体积混凝土结构施工阶段产生六、大体积混凝土结构施工阶段产生裂缝的主要原因裂缝的主要原因:2、约束条件;、约束条件;(1)在)在全约束全约束条件下,混凝土结构因温差产生的条件下,混凝土结构因温差产生的温度应力温度应力应为:应为:E;其中:其中:T(即温差与混凝土线胀系数的乘积)(即温差与混凝土线胀系数的乘积);当当超过混凝土的极限拉伸值超过混凝土的极限拉伸值p时,结构便出现裂缝。时,结构便出现裂缝。(2)实际混凝土结构)实际混凝土结构并非受到全约束并非受到全约束,且混凝土还有,且混凝土还有徐变变形徐变变形,所以内外温差在所以内外温差在25甚至甚至30情况下混凝土也可能不开裂。情况下混
12、凝土也可能不开裂。第13页,共40页,编辑于2022年,星期三第一节第一节 混凝土裂缝混凝土裂缝3、外界气温变化;、外界气温变化;混凝土的混凝土的内部温度内部温度浇筑温度浇筑温度水化热水化热绝热温升绝热温升结构结构散热降温散热降温。外界气温愈高,混凝土的浇筑温度也愈高;如外界气温下降,外界气温愈高,混凝土的浇筑温度也愈高;如外界气温下降,会增加混凝土的降温幅度。特别是气温骤降时,会增加混凝土内会增加混凝土的降温幅度。特别是气温骤降时,会增加混凝土内外的外的温度梯度温度梯度,对大体积混凝土极为不利。,对大体积混凝土极为不利。六、大体积混凝土结构施工阶段产生六、大体积混凝土结构施工阶段产生裂缝的主
13、要原因裂缝的主要原因:第14页,共40页,编辑于2022年,星期三第一节第一节 混凝土裂缝混凝土裂缝4、混凝土的收缩变形;、混凝土的收缩变形;(1)混凝土的收缩变形,主要由于混凝土中多余水分的蒸发引起混)混凝土的收缩变形,主要由于混凝土中多余水分的蒸发引起混凝土体积的凝土体积的干燥收缩干燥收缩。(这种收缩变形如受到约束,即会产生收缩(这种收缩变形如受到约束,即会产生收缩应力)应力)混凝土的干燥收缩,在很大程度上是可逆的。混凝土的干燥收缩,在很大程度上是可逆的。(2)混凝土的收缩变形除干燥收缩外,还有)混凝土的收缩变形除干燥收缩外,还有碳化变形碳化变形。即:空气中的即:空气中的CO2与混凝土水泥
14、石中的与混凝土水泥石中的Ca(OH)2反应生成碳酸反应生成碳酸钙钙Ca CO3,放出结合水而使混凝土收缩。,放出结合水而使混凝土收缩。六、大体积混凝土结构施工阶段产生六、大体积混凝土结构施工阶段产生裂缝的主要原因裂缝的主要原因:第15页,共40页,编辑于2022年,星期三第一节第一节 混凝土裂缝混凝土裂缝1.温度应力计算温度应力计算:七、大体积混凝土结构裂缝控制设计七、大体积混凝土结构裂缝控制设计x0处,处,U0;x1/2L处,处,x 0;结构计算温差结构计算温差T,可按下式计算:,可按下式计算:T T m+Ty(t)其中:其中:T m 各龄期砼的水泥水化热各龄期砼的水泥水化热降温温差降温温差
15、(););Ty(t)各龄期砼的各龄期砼的收缩当量温差收缩当量温差()。)。第16页,共40页,编辑于2022年,星期三第一节第一节 混凝土裂缝混凝土裂缝2.最大浇筑长度计算最大浇筑长度计算:七、大体积混凝土结构裂缝控制设计七、大体积混凝土结构裂缝控制设计最大浇筑长度是确定伸缩缝间距的依据。最大浇筑长度是确定伸缩缝间距的依据。第17页,共40页,编辑于2022年,星期三第二节第二节 防止混凝土温度裂缝的技术措施防止混凝土温度裂缝的技术措施 大体积砼裂缝控制技术大体积砼裂缝控制技术第18页,共40页,编辑于2022年,星期三第二节 防止混凝土温度裂缝的技术措施 大体积混凝土结构的裂缝控制,除进行计
16、算做到事先大体积混凝土结构的裂缝控制,除进行计算做到事先控制外,在施工过程中采取有效的控制外,在施工过程中采取有效的施工措施施工措施也也极为重要极为重要。这些都要求:施工中应进行这些都要求:施工中应进行温度监测温度监测。第19页,共40页,编辑于2022年,星期三第二节 防止混凝土温度裂缝的技术措施(一)选择中低水化热的(一)选择中低水化热的水泥品种水泥品种;如如32.5级和级和42.5级矿渣硅酸盐水级矿渣硅酸盐水泥。泥。(二)利用混凝土的(二)利用混凝土的后期强度后期强度;指用指用 f45、f60、或、或 f90替代替代 f28作为混凝作为混凝土设计强度,土设计强度,可减少水泥用量。可减少水
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