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1、大体积混凝土结构施工大体积混凝土结构施工参考书：3.2.1.特点：（与大坝混凝土相比）（1）混凝土的强度级别高，水泥用量多，收缩变形大。（2）配筋率高，对控制裂缝十分有利。（3）降温与收缩的共同作用是引起混凝土开裂的主要因素。（4）地基对混凝土的约束比坝基弱，属于非刚性的。（5）控制裂缝的方法主要依靠合理配筋、改进设计、采取合理的浇筑方案和浇筑后加强养护等措施来提高混凝土的抗裂性，控制温差。根据以上特点，认为大体积混凝土是均匀温差、均匀收缩，而外约束产生的应力是产生裂缝的主要因素。2.假设：（1）以有效弹性模量代替混凝土的实际弹性模量。（2）地基是非刚性的。3.2.大体积混凝土温度应力计算二、
2、温度应力计算 第三节大体积混凝土基础或结构由于温度收缩引起的应力，其裂缝控制计算，有两种情况：自约束裂缝控制计算外约束裂缝控制计算l 混凝土浇筑前裂缝控制施工计算l 混凝土浇筑后裂缝控制施工计算（2）计算各龄期混凝土收缩变形量二、温度应力计算 第三节（3）计算混凝土的收缩当量温差二、温度应力计算 第三节（5）计算混凝土的温度收缩应力二、温度应力计算 第三节二、温度应力计算 第三节Cx为阻力系数，即产生单位位移的剪应力。（P180）二、温度应力计算 第三节 计算约束状态影响系数当采用桩基础时，尚需增加单位面积地基上桩的阻力系数Cx二、温度应力计算 第三节 计算约束状态影响系数已知：M1=1.25
3、，M2=1.35，M3=1.00，M4=1.64，M5=1.00，M6=0.93，M7=0.54，M8=1.20，M9=1.00，M10=0.9；E0=2.55104N/mm2；Cx=0.02N/mm2；f30=1.1N/mm2S(3)=0.186，S(9)=0.214，S(15)=0.233，S(21)=0.301，S(27)=0.570，S(30)=1.000三、最大整浇长度的计算三、最大整浇长度的计算 第三节第三节式中：四、其他各种情况的温度应力和整浇长度的计算四、其他各种情况的温度应力和整浇长度的计算 第三节第三节1.H/L0.2的结构2.其他断面的结构第四节第四节 防止混凝土温度裂缝
4、的技术措施防止混凝土温度裂缝的技术措施一、控制混凝土温升二、延缓混凝土降温速率三、减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值四、改善边界约束和构造设计五、施工监测一、控制混凝土温升一、控制混凝土温升 第四节第四节（三）掺加高效减水剂 木质素磺酸钙(简称木钙)属于阴离子表面活性剂，对水泥颗粒有明显的分散效应，并能使水的表面张力降低而引起加气作用，因此，在混凝土中掺入水泥用量约0.25的木钙减水剂，不仅能使混凝土的和易性有明显的改善，同时又减少了10左右的拌合水，节约了10左右的水泥，从而降低了水化热。新型减水剂：聚羧酸盐高效减水剂，在上海环球金融中心的大体积混凝土中使用，效果良好。优点：坍落度保持性
5、好、具有较高的早期强度、掺量低、与水泥不适应小、收缩率比小等。一、控制混凝土温升一、控制混凝土温升 第四节第四节（四）掺加粉煤灰外掺料 粉煤灰是泵送混凝土的重要组成部分，它能有效地提高混凝土的抗渗性能，显著改善混凝土拌料的工作性能，并具有减水作用。由于粉煤灰的火山灰活性效应及微珠效应，使具有优良性质的粉煤灰(不低于二级)在一定掺人量下(水泥质量的1520)的强度还会有所增加，包括早期强度；同时，粉煤灰的掺入可以使混凝土密实度增加，收缩变形有所减少，泌水量下降，坍落度损失减小。通过预配试验，可取得降低水灰比、减少水泥浆用量、提高混凝土可泵性等良好的效果，特别是可以明显地延缓水化热峰值的出现，降低
6、温度峰值，并能改善混凝土的后期强度。一、控制混凝土温升一、控制混凝土温升 第四节第四节（五）粗细骨料选择 应优先选用连续级配的粗骨料配置的混凝土，其具有较好的和易性、较少的用水量和水泥用量、较高的抗压强度。1.粗骨料的选用：（最佳的最大粒径）往往与配筋的间距、模板的形状、混凝土浇筑工艺等因素有关。增大粗骨料的粒径可减少用水量，并使混凝土的收缩和泌水量减小，同时也相应地减少水泥的用量，从而减少了水泥的水化热，最终降低混凝土的温升。宜优先选用以自然连续级配的粗骨料，如：用540mm的石子比525mm的石子，每立方米混凝土减少用水15kg左右，相同水灰比情况下，水泥少20kg左右，降温2度。粒径过大
7、，易引起离析，不要盲目选大 一、控制混凝土温升一、控制混凝土温升 第四节第四节（六）控制混凝土的出机温度和浇筑温度 为了降低大体积混凝土总温升和减小结构的内外温差，控制出机温度是很重要的。对混凝土的出机温度影响最大的是石子和水的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响最小。针对以上的情况，在施工中，应采取有效的方法降低石子的温度。在气温较高时，为了防止太阳的直接照射，可在砂、石子堆场搭设简易遮阳装置，必要时，须向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。混凝土从搅拌机出料后，经过运输、泵送、浇筑、振捣等工序后的温度称为混凝土的浇筑温度。由于浇筑温度过高会引起较大的干缩，因此应适当地限制混凝土的浇筑温度，一
8、般情况下，建议混凝土的最高浇筑温度应控制在40以下。二、延缓混凝土降温速率二、延缓混凝土降温速率 第四节第四节 潮湿养护是在混凝土浇筑后，在其表面不断地补给水分，其方法有淋水、铺设湿砂层、蓄水、湿麻袋或草袋等，并最好在表面盖一层塑料薄膜。潮湿养护的时间是越长越好，但考虑到工期因素，一般不少于半个月，重要结构不少于1个月。对于地下室墙体这一类的结构，也可采用自动喷淋管(塑料管带有细孔)进行自动给水养护，用长墙上的水平淋水管长期连续对墙体进行淋水养护，效果是比较好的。如使用养护剂涂层进行养护时，必须注意养护剂的质量及必要的涂层厚度，同时还应提供一定的潮湿养护条件，覆盖一层塑料薄膜。保温养护时，可采
9、用23层的草袋或草垫之类的保温材料进行覆盖养护。施工中采取合理的技术措施很重要，例如采用带模养护、推迟拆模时间等方法都对防止裂缝产生有很大的作用。另外，要注意防风和回填。三、减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值三、减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值 第四节第四节2.二次振捣 对浇筑后的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水而在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土的抗压强度提高1020，从而提高抗裂性。混凝土二次振捣的恰当时间是指混凝土经振捣后还能恢复到塑性状态的时间，一般称为振动界限，在实际
10、工程中应由试验确定。振捣棒自重插入，慢拔出后，混凝土仍可闭合。测定贯入阻力值：达到350N/cm2以前有效。四、改善边界约束和构造设计四、改善边界约束和构造设计 第四节第四节1.设置滑动层 由于边界条件在约束下才会产生温度应力，因此，在与外约束的接触面上设置滑动层可以大大减弱外约束。可在外约束两端各1/41/5的范围内设置滑动层；对约束较强的接触面，可在接触面上直接设滑动层。滑动层的做法有铺设一层刷有两道热沥青的油毡，或铺设1020mm厚的沥青砂，或铺设50mm厚的砂或石屑层。2.缓冲层 在高、低底板交接处和底板地梁等处，用3050mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料做垂直隔离层(右图)，以缓冲基础收缩时
11、的侧向压力。四、改善边界约束和构造设计四、改善边界约束和构造设计 第四节第四节3.构造设计 在结构设计时应注意构造配筋的重要性，它对结构抗裂性能的影响很大。对连续板不宜采用分离式配筋，应采用上下两层的连续配筋，对转角处的楼板宜配上下两层放射筋，其直径为814mm，间距约为200mm，同时应尽可能采用小直径、小间距。在孔洞周围、变截面转角处，由于温度变化和混凝土收缩会产生应力集中而导致裂缝，因此，可在孔洞四周增配斜向钢筋、钢筋网片；在变截面处做局部处理，使截面逐步过渡，同时增配抗裂钢筋，防止裂缝。四、改善边界约束和构造设计四、改善边界约束和构造设计 第四节第四节4.合理的分段施工 后浇带分段施工
12、时，其计算是将降温温差和收缩分为两部分，在第一部分内结构被分成若于段，使之能有效地减小温度和收缩应力；在施工后期再将这若干段浇筑成整体，继续承受第二部分降温温差和收缩的影响。这两部分降温温差和收缩作用下产生的温度应力叠加，其值应小于混凝土的设计抗拉强度，此即是利用后浇带控制产生裂缝并达到不设永久性伸缩缝的原理。后浇带的构造有平接式、T字式、企口式等三种，如图所示四、改善边界约束和构造设计四、改善边界约束和构造设计 第四节第四节 后浇带的宽度应考虑施工方便，避免应力集中，其宽度可取700一1000mm。当地上、地下都为现浇钢筋混凝土结构时，在设计中应标明后浇带的位置，并应贯通地上和地下整个结构，
13、但钢筋不应截断。后浇带的保留时间一般不宜少于40d，在此期间，早期温差及30以上的收缩已经完成。在填筑混凝土之前，必须将整个混凝土表面的原浆凿清形成毛面，清除垃圾及杂物，并隔夜浇水浸润。填筑的混凝土可采用浇筑混凝土、膨胀混凝土或无收缩水泥，要求混凝土强度等级比原结构提高510Nmm2，并保持不少于15d的潮湿养护。后浇带支模可采用网状模板，第二次浇筑时不用拆除和凿毛。五、施工监测五、施工监测 第四节第四节 在大体积混凝土施工过程中，温控施工的现场监测是非常重要的。在大体积混凝土的温控施工中，除应进行水泥水化热的测试外，在混凝土浇筑过程中应进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中应进行混凝土浇筑块
14、体升降温、里外温差、降温速度及环境温度等的监测。温控监测的方法有很多，应根据工程实际情况来进行选择，并利用计算机辅助处理数据。这些监测工作给施工管理人员及时提供信息，反映大体积混凝土浇筑块体内温度变化的实际情况，以便及时采取有效、合理的施工技术措施，为作出准确的决策而提供科学的依据。1.测点布置 大体积混凝土浇筑块体温度监测点的布置，以真实地反映出混凝土块体的里外温差、降温速度及环境温度为原则，一般可按下列方式考虑：(1)温度测点的布置范围以所选择的混凝土浇筑块体平面图对称轴线的半条轴线为测温区(对长方体可取较短的对称轴线)，在测温区内，温度测点呈平面布置；(2)在测温区内，温度监测的位置和数
15、量可根据混凝土浇筑块体内温度场的分布情况及温控的要求确定；(3)在基础平面半条对称轴线上，温度监测点的点位应不少于4个；(4)在沿混凝土浇筑厚度的方向上，每一个点位的监测数量应不少于5个；五、施工监测五、施工监测 第四节第四节五、施工监测五、施工监测 第四节第四节 (5)保温、养护效果及环境监测点的数量应根据具体情况需要确定；(6)混凝土浇筑块体的外表面温度，应以混凝土外表以内50mm处的温度为准；(7)混凝土浇筑块体的底表面温度，应以混凝土浇筑块体底表面以上50mm处的温度为准。2 测温仪器 (1)XMDU64系列数字巡检仪 XMDU64系列数字巡检仪是将工业过程中最常见的需要进行监控的温度
16、、压力、流量等过程参数集中在一起进行显示，并根据需要进行报警、打印。土木工程大体积混凝土的测温常采用该巡检仪，它可实现最多64路信号的监测。在大体积混凝土内布置测点与巡检仪相连接，并在巡检仪上设定报警值，便于监测。五、施工监测五、施工监测 第四节第四节五、施工监测五、施工监测 第四节第四节五、施工监测五、施工监测 第四节第四节 巡检仪可配备打印机，将各点的温度报警情况打印出来；同时，巡检仪也可在相同位置配置电脑接口，与电脑相连接，将报警情况输入电脑，绘制变化曲线，进行分析。巡检仪不能直接测出各点的温度，但可以测出温度的变化范围。由于大体积混凝土监测是为了掌握大体积混凝土在不同深度处的温度场变化
17、规律，以便有效地采取相应的技术措施保证工程质量，因此，在大体积混凝土施工监测中使用巡检仪可以快速有效地掌握这些信息，方便施工。(2)混凝土温度测定记录仪 混凝土温度测定记录仪是通过测定测点的电阻变化来显示温度的仪器，可直接读数，它是利用图形自动平衡记录仪和铜热电阻传感器作为基本测沮单元，并组装定时全自动扩展装置组合而成混凝土温度测定记录仪将测点能力提高到108个，大大增加了测温的实际操作能力。第五节第五节 大体积混凝土基础结构施工大体积混凝土基础结构施工 一、钢筋工程二、模板工程三、混凝土工程 大体积混凝土结构由于承载力大，体积厚重，因此钢筋配置数量多、直径大、分布密、上下层钢筋高差大。为使钢
18、筋网片的网格方整划一、间距正确，在进行钢筋绑扎或焊接时，宜采用卡尺限位，卡尺长46m，并根据钢筋间距设有缺口，绑扎时在长钢筋的两端用卡尺缺口卡住钢筋，待绑扎后拿去卡尺，既满足钢筋间距的质量要求，又能加快绑扎速度，如图所示。一、钢筋工程一、钢筋工程 第五节第五节 大体积混凝土结构由于厚度大，多有上、下层双向钢筋，为保证上层钢筋的标高和位置准确无误；应设 立钢筋支架以支撑上层钢筋。钢筋支架由角钢焊制，每隔一定距离(一般2m左右)设置一个，且相互间有一定的拉结，以保持稳定(见下图)。支架除了支撑上层钢筋外，亦可支撑操作平台上的施工荷载。一、钢筋工程一、钢筋工程 第五节第五节某工程2.5m厚箱形基础钢
19、筋某工程3.8m厚混凝土底板某工程3.8m厚混凝土底板二、模板工程二、模板工程 第五节第五节 模板是保证工程结构外形和尺寸的关键，而混凝土对模板的侧压力是确定模板尺寸的依据。大体积混凝土采用泵送工艺，其特点是速度快、浇筑面集中，不可能同时将混凝上均匀地分送到浇筑混凝土的各个部位，而是一下子就使某一部分的混凝土升高很大，然后再移动输送管，依次浇筑另一部分的混凝土。因此，采用泵送工艺的大体积混凝土的模板，不能按传统、常规的办法配置，而是应根据实际受力状况，对模板和支撑系统等进行计算，以确保模板体系具有足够的强度和刚度。二、模板工程二、模板工程 第五节第五节1.模板计算 泵送混凝土对模板的侧压力，可
20、按下式计算，并取其中较小值二、模板工程二、模板工程 第五节第五节2.模板安装二、模板工程二、模板工程 第五节第五节二、模板工程二、模板工程 第五节第五节二、模板工程二、模板工程 第五节第五节三、混凝土工程三、混凝土工程 第五节第五节1.混凝土泵 混凝土泵的型号选择，主要根据单位时间所需的浇筑量及泵送距离确定。如基础尺寸不是很大，可用布料杆直接浇筑时，宜选用带布料杆的混凝土泵车；否则需布管，采用一次接长至最远处、边浇边拆的方式。混凝土泵或泵车的数量按下式计算，重要工程宜有备用泵。大体积混凝土基础结构施工用的商品混凝土宜用混凝土搅拌运输车供应，混凝土泵不应间断，宜连续供应。为保证顺利泵送，混凝土搅
21、拌运输车的台数应为：三、混凝土工程三、混凝土工程 第五节第五节三、混凝土工程三、混凝土工程 第五节第五节2.混凝土的浇筑方案a.全面分层 b.斜面分层 c.分段分层 分层的厚度决定于振捣器的棒长和振动力的大小，也要考虑混凝土的供应量大小和可能浇筑量的多少，一般为200300mm。三、混凝土工程三、混凝土工程 第五节第五节3.混凝土振捣 混凝土的振捣工作是伴随浇筑过程而进行的。根据常采用的斜面分层浇筑方法，振捣时应从坡脚处开始，以保证混凝土的质量。根据泵送混凝土的特点，浇筑后会自然流淌形成转平缓的坡度，也可布设前、后两道振捣器振捣，如图所示。第一道振捣器布置在混凝土坡脚处，保证下部混凝土的密实；
22、第二道振捣器布置在混凝土卸料点，解决上部混凝土的密实。随着混凝土浇筑工作的向前推进，振捣器也相应跟进，确保不漏振并保证整个高度混凝土的质量。三、混凝土工程三、混凝土工程 第五节第五节4.混凝土的泌水处理和表面处理 混凝土的泌水处理 大体积混凝土施工，由于采用大流动性混凝土分层浇筑，上下层施工的间隔时间较长(一般为1.53h)，经过振捣后上涌的泌水和浮浆易顺混凝土坡面流到坑底。当采用泵送混凝土时，泌水现象尤为严重。解决的办法是在混凝土垫层施工时，预先在横向上做出2cm的坡度；在结构四周侧模的底部开设排水孔，使泌水从孔中自然流出；少量来不及排除的泌水，随着混凝土浇筑向前推进被赶至基坑顶部，由该处模
23、板下部的预留孔排除坑外。三、混凝土工程三、混凝土工程 第五节第五节 当混凝土大坡面的坡脚接近顶端模板时，应改变混凝土的浇筑方向，即从顶端往回浇筑，与原斜坡相交成一个集水坑，另外有意识地加强两侧混凝土浇筑强度，这样集水坑逐步在中间缩成小水潭，然后用软轴泵及时将泌水排除。采用这种方法适用于排除最后阶段的所有泌水(见图)。三、混凝土工程三、混凝土工程 第五节第五节混凝土的表面处理 大体积混凝土，尤其是泵送混凝土，其表面水泥浆较厚，不仅会引起混凝土的表面收缩开裂，而且会影响混凝土的表面强度。因此，在混凝土浇筑结束后，必须进行二次抹面工作。在混凝土浇筑45h左右，先初步按设计标高用长刮尺刮平，在初凝前(因混凝土中外加剂作用，初凝时间延长68h)用铁滚筒碾压数遭，再用木楔打磨压实，以闭合收水裂缝。5.混凝土养护 大体积混凝土浇筑后，加强表面的保湿、保温养护，是控制混凝土温差裂缝的一项工艺技术措施，对防止混凝土土产生裂缝具有重大作用。END复习思考题1.大体积混凝土的定义是什么？其施工特点是什么？2.大体积混凝土裂缝产生的原因是什么？3.控制大体积混凝土温度裂缝的措施有哪些？4.大体积混凝土基础结构的温度应力如何计算？5.大体积混凝土基础结构的伸缩缝间距（实际最大整浇长度）是如何确定的？6.大体积混凝土基础模板的侧压力如何计算？