大体积混凝土基础结构施工汇总课件

第三章 大体积混凝土基础结构施工6/18/20241第三章 8/9/20231第三章第三章 大体积混凝土基础结构施工大体积混凝土基础结构施工1混凝土裂缝2混凝土温度应力3防止混凝土温度裂缝的技术措施4大体积混凝土基础结构施工6/18/20242第三章 大体积混凝土基础结构施工混凝土裂缝8/9/20232第一节混凝土裂缝6/18/20243第一节8/9/20233一一.混凝土裂缝混凝土裂缝1.裂缝分类2.裂缝原因3.大体积混凝土裂缝的分类4.最大允许裂缝宽度及处理措施5.大体积混凝土的裂缝原因6/18/20244一.混凝土裂缝裂缝分类8/9/20234n裂缝分类n微观裂缝：亦称“肉眼不可见裂缝”，宽度一般在0.05mm以下，主要有三种：即沿着骨料周围出现的骨料与水泥石粘结面上的粘着裂缝；分布于骨料之间水泥浆中水泥石裂缝和存在于骨料本身的骨料裂缝。n宏观裂缝：宽度不小于0.05mm的裂缝是肉眼可见裂缝。6/18/20245裂缝分类8/9/20235n裂缝原因n(1)由外荷载的直接应力(即按常规计算的主要应力)引起的裂缝；n(2)由结构的次应力引起的裂缝；n(3)由变形变化引起的裂缝，即由温度、收缩、不均匀沉降、膨胀等变形变化产生应力而引起的。为此，裂缝的产生既与变形大小有关，又与约束的强弱有关。6/18/20246裂缝原因8/9/20236n结构产生变形变化时，不同结构之间和结构内部各质点之间都会产生约束，前者称为“外约束”，后者成为“内约束”。外约束分为自由体、全约束和弹性约束。1.自由体n自由体即变形不受其他结构任何约束的结构。结构的变形等于结构自由变形，无约束度应力。即变形最大，应力为零。2.全约束n全约束即结构的变形全部受到其他结构的约束，使变形结构无任何变形的可能。即应功最大，变形为零。3.弹性约束 弹性约束即介于上述两种约束状态之间的一种约束，结构的变形受到部分约束，产生部分变形。变形结构和约束结构皆弹性体，二者之间的相互约束称“弹性约束”，即既有变形，又有应力。这是最常遇到的一种约束状态。内约束是当结构截面较厚时，其内部温度和湿度分布不均匀，引起各质点变形的相互约束。6/18/20247结构产生变形变化时，不同结构之间和结构内部各质点之间都会产生n大体积混凝土裂缝分类（1）n（1）混凝土浇筑初期，水泥水化产生大量水化热，使混凝土的温度很快上升。但由于混凝土表面散热条件较好，热量可向大气中散发，因而温度上升较少；而混凝土内部由于散热条件较差，热量散发少，因而温度上升较多，内外形成温度梯度，形成内约束。结果混凝土内部产生压应力，面层产生拉应力，当该拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。n(2)混凝土浇筑后数日，水泥水化热基本上已释放，混凝土从最高温逐渐降温，降温的结果引起混凝土收缩，再加上由于混凝土中多余水分蒸发、碳化等引起的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束（外约束），不能自由变形，导致产生温度应力（拉应力），当该温度应力超过混凝土抗拉强度时，则从约束面开始向上开裂形成温度裂缝。如果该温度应力足够大，严重时可能产生贯穿裂缝，破坏了结构的整体性、耐久性和防水性，影响正常使用。为此，应尽一切可能坚决杜绝贯穿裂缝。6/18/20248大体积混凝土裂缝分类（1）8/9/202386/18/202498/9/20239n大体积混凝土裂缝分类（2）n表面裂缝n深层裂缝n贯穿裂缝6/18/202410大体积混凝土裂缝分类（2）8/9/202310n允许裂缝宽度及处理n我国的混凝土结构设计规范(GBJlO89)，对钢筋混凝土结构的最大允许裂缝宽度亦有明确规定：室内正常环境下的一般构件为0.3mm；露天或室内高湿度环境为0.2mm。n由于温度收缩应力引起的初始裂缝，不影响结构的瞬时承载能力，而对耐久性和防水性产生影响。对不影响结构承载能力的裂缝，为防止钢筋锈蚀、混凝土碳化、酥松剥落等，应对裂缝加以封闭或补强处理。n对于基础、地下或半地下结构，0102mm时，经过一段时间后一般裂缝可以自愈。超过0.203mm，进行化学灌浆处理。6/18/202411允许裂缝宽度及处理8/9/202311n大体积混凝土裂缝原因n1、水泥水化热 水泥在水化过程中要产生一定的热量，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，水化热聚集在结构内部不易散失，所以会引起急骤升温。水泥水化热起的绝热温升，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，一般在10d左右达到最终绝热温升，但由于结构自然散热，实际上混凝土内部的最高温度，大多发生在混凝土浇筑后的35d。混凝土的导热性能较差，浇筑初期，混凝土的弹性模量和强度都很低，对水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力也就较小。随着混凝土龄期的增长，弹性模量和强度相应提高，对混凝土降温收缩变形的约束愈来愈强，即产生很大的温度应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。6/18/202412大体积混凝土裂缝原因8/9/202312n2约束条件 结构在变形变化时，会受到一定的抑制而阻碍其自由变形，该抑制即称“约束”。如前所述，约束分为外约束与内约束。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，混凝土结构的变形，应是温差和混凝土线膨胀系数的乘积，即T，当超过混凝土的极限拉伸值p时，结构便出现裂缝。由于结构不可能受到全约束，且混凝土还有徐变变形，所以温差在25甚至30情况下混凝土亦可能不开裂。无约束就不会产生应力，因此，改善约束对于防止混凝土开裂有重要意义。6/18/2024132约束条件8/9/202313n3.外界气温变化 大体积混凝土施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土开裂有重大影响。混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和。外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；如外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别在外界温度骤降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土极为不利。温度应力是由温差引起的变形造成的.温差愈大，温度应力也愈大.大体积混凝土不易散热，其内部温度有时高达80 以上，而且延续时间较长，为此研究合理温度控制措施，对防止大体积混凝土内外温差悬殊引起过大的温度应力，显得十分重要。6/18/2024143.外界气温变化8/9/202314n4 混凝土的收缩变形 混凝土的拌合水中，只有约20 的水分是水泥水化所必须的，其余的80 都要被蒸发。混凝土在水泥水化过程中要产生体积变形，多数是收缩变形，少数为膨胀变形，这主要取决于所采用的胶凝材料的性质。混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种干燥收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，即产生收缩应力。混凝土的干燥收缩机理较复杂，其主要原因是混凝土内部孔隙水蒸发变化时引起的毛细管引力所致。这种干燥收缩在很大程度上是可逆的。混凝土产生干燥收缩后，如再处于水饱和状态，混凝土还可以膨胀恢复达到原有的体积。除上述干燥收缩外，混凝土还产生碳化收缩，即空气中的CO2与混凝土水泥石中的Ca(0 H)2 反应生成碳酸钙，放出结合水而使混凝土收缩。6/18/2024154 混凝土的收缩变形8/9/202315