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文檔簡介
1、<p><b> 本科畢業(yè)論文</b></p><p> 題 目:大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制研究 </p><p> 2014 年 5月 20日</p><p> 大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制研究</p><p> 摘要:隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,工程建設(shè)規(guī)模也越來越大型化、復(fù)雜化。這使得工業(yè)與民用建筑
2、中的大體積混凝土溫度裂縫問題日益突出并成為具有相當普遍性的問題。 大體積混凝土溫度裂縫問題十分復(fù)雜,它涉及到和工程結(jié)構(gòu)相關(guān)的方方面面。對大體積混凝土基礎(chǔ)的溫度裂縫控制更是涉及到巖土、結(jié)構(gòu)、建筑材料、施工、環(huán)境等多專業(yè)、多學(xué)科。大體積混凝土在硬化過程釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化,由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力是導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫的主要因素,從而影響結(jié)構(gòu)的整體性、防水性和耐久性,并成為結(jié)構(gòu)的隱患。因此,大體積混凝土在施工中必須考慮裂縫控制。 總結(jié)分
3、析了大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因以及控制措施,根據(jù)具體情況把這些措施靈活應(yīng)用于具體大體積的基礎(chǔ)工程施工,在施工中對材料選擇、配合比、外加劑、施工布置、澆筑工藝、養(yǎng)護等幾個環(huán)節(jié)采取了嚴格的控制措施,并同時對基礎(chǔ)典型位置的內(nèi)外溫度差進行了監(jiān)測。針對基礎(chǔ)工程所采取的溫控措施和監(jiān)測結(jié)果,為同類工程的施工提供了參考,也為進一步的理論研究提供了依據(jù)。 </p><p> 關(guān)鍵詞: 大體積混凝土;裂縫控制;水化熱;溫度
4、應(yīng)力 </p><p> Research on Control to Cracks of Massive Concrete Structure </p><p> Abstract :With economic development of China, the scale of construction works is become more and more large and
5、 complicated. This makes the temperature cracks of massive concrete structure in industrial buildings become increasingly prominent with a universal problem. The problem of temperature cracks of Massive concrete is very
6、complicated. It involves all aspects of the engineering structure. The control to massive concrete foundation temperature cracks is more related to rock, structure, buil</p><p> Keywords: massive concrete;
7、cracks control; hydration heat; temperature stress</p><p><b> 目錄</b></p><p> 第 1 章 緒 論1</p><p> 1.1 課題的背景與實際意義1</p><p> 1.1.1 大體積混凝土的定義1</p>
8、;<p> 1.1.2 大體積混凝土在工程上的應(yīng)用1</p><p> 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p> 1.2.1 國內(nèi)情況2</p><p> 1.2.2 國外情況2</p><p> 1.3 本文研究的內(nèi)容和研究方法2</p><p> 1.3.1 研究的內(nèi)容2&
9、lt;/p><p> 1.3.2 研究的方法3</p><p> 第 2 章 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析及預(yù)測4</p><p> 2.1 裂縫的種類4</p><p> 2.1.1 微觀裂縫4</p><p> 2.1.2 宏觀裂縫4</p><p> 2.2 大體積混凝
10、土裂縫產(chǎn)生的原因分析4</p><p> 2.2.1 水化熱的影響5</p><p> 2.2.2 內(nèi)外約束的影響5</p><p> 2.2.3 外界氣溫變化的影響5</p><p> 2.2.4 混凝土的收縮變形影響5</p><p> 第 3 章 大體積混凝土裂縫控制措施6</p>
11、;<p> 3.1 大體積混凝土裂縫控制措施6</p><p> 3.1.1 設(shè)計措施7</p><p> 3.1.2 材料控制措施7</p><p> 3.1.3 施工措施8</p><p> 3.1.4 監(jiān)測措施9</p><p> 3.2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理10</
12、p><p><b> 參考文獻11</b></p><p> 第 1 章 緒 論 </p><p> 1.1 課題的背景與實際意義 </p><p> 許多混凝土結(jié)構(gòu)建筑物在建設(shè)工程中和使用工程中出現(xiàn)了不同程度、不同形式的裂縫,這是一個相當普遍的現(xiàn)象。它是長期困擾著建筑工程技術(shù)人員的技術(shù)難題。近代科學(xué)關(guān)于混凝
13、土強度的細觀研究以及大量工程實踐所提供的經(jīng)驗都說明,結(jié)構(gòu)物的裂縫是不可避免的,裂縫是一種人們可以接受的材料特征,如對建筑物抗裂要求過嚴, 必將付出巨大的經(jīng)濟代價; 科學(xué)的要求應(yīng)是將其有害程度控制在允許范圍內(nèi)。這些關(guān)于裂縫的預(yù)測、預(yù)防和處理工作,統(tǒng)稱之為“建筑物的裂縫控制”,這方面的科學(xué)研究工作是有重要的現(xiàn)實意義和技術(shù)經(jīng)濟意義,大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫主要是由于變形作用引起的。 </p><p> 1.1.1 大體
14、積混凝土的定義 </p><p> 對于大體積混凝土的定義,美國混凝土學(xué)會有過這樣的規(guī)定:“任何就地澆筑的大體積混凝土,其體積之大,必須要求采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題,以最大限度地減少開裂?!盵1]日本建筑學(xué)會標準的定義是:“結(jié)構(gòu)斷面的最小尺寸在 800mm以上,同時水化熱引起的混凝土內(nèi)最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計超過 25℃的混凝土,稱之為大體積混凝土?!盵2]我國工程界認為當混凝土結(jié)構(gòu)斷面尺寸
15、大于 1m 時,就稱之為大體積混凝土。[3]文獻指出:在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)中,一般現(xiàn)澆的連續(xù)墻結(jié)構(gòu)、地下構(gòu)筑物及設(shè)備基礎(chǔ)等是容易由溫度收縮應(yīng)力引起裂縫的結(jié)構(gòu),通稱為“大體積混凝土結(jié)構(gòu)”。 </p><p> 從國內(nèi)外對大體積混凝土的定義來看,大體積混凝土在幾何尺寸上較大,同時考慮了水泥水化熱引起的體積變化與裂縫問題。 </p><p> 1.1.2 大體積混凝土在工程上的應(yīng)用 <
16、;/p><p> 在水利工程中,大體積混凝土主要用于混凝土大壩的澆筑,如三峽大壩混凝土的澆筑,其混凝土澆筑規(guī)模之大舉世矚目;在橋梁工程中,主要用于橋墩的大體積混凝土澆筑;在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)中,大型設(shè)備基礎(chǔ)、高層建筑箱形基礎(chǔ)底板、筏式基礎(chǔ)底板、連續(xù)墻以及地下隧道都屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)。隨著經(jīng)濟實力的增強,我國高層或超高層建筑大量涌現(xiàn),工程規(guī)模日趨擴大,結(jié)構(gòu)形式也日趨復(fù)雜,大型工業(yè)與民用建筑中的一些基礎(chǔ),其體積達幾千
17、 m ³以上者屢見不鮮,而一些超高層的民用建筑的筏式基礎(chǔ)混凝土的體積有的達 1 萬 m 3以上,厚度達 2~4m,長度超過 100m。如上海金茂大廈大體積混凝土筏式基礎(chǔ),厚度達 4m,混凝土總量為 13500 m 3。</p><p> 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 </p><p> 1.2.1 國內(nèi)情況 </p><p> 我國對于混凝土開裂方面研究較
18、多,而在建筑工程中,對于荷載作用下已硬化混凝土開裂方面有些成果外,隨著大規(guī)模基本建設(shè)的進行,商品混凝土的應(yīng)用所帶來的新問題,國內(nèi)對非荷載作用下混凝土開裂的研究主要集中在開裂的原因和控制措施上。 </p><p> 黃土元教授[4]從混凝土材料本身分析了早期混凝土開裂的原因,施工單位為了提高工期過渡地追求早強水泥,水泥生產(chǎn)廠商為了適應(yīng)市場的需要也追求早強,甚至“超早強”。而對早強混凝土早期性能的研究相對不足。不少
19、水泥的 3 天強度已超過國家標準很多,過高的早期強度容易產(chǎn)生早期裂縫。同時高早強容易引起混凝土后期性能的劣化。 </p><p> 1.2.2 國外情況 </p><p> 從國外有關(guān)規(guī)范及一些重大工程的實際設(shè)計看出,對待建筑結(jié)構(gòu)變形作用引起的裂縫問題,客觀上存在著兩類學(xué)派: </p><p> 第一類,設(shè)計規(guī)范規(guī)定得很靈活,沒有驗算裂縫的明確規(guī)定,設(shè)計方法留
20、給設(shè)計人員自由處理。對伸縮縫和沉降縫的設(shè)置,沒有嚴格規(guī)定,基本上按經(jīng)驗設(shè)置,有許多工程不留伸縮縫,不留沉降縫,基本上采取“裂了就堵,堵不住就排”的實際處理手法。一些有關(guān)的裂縫計算則只作為參考資料而不作為規(guī)定。 </p><p> 第二類,設(shè)計規(guī)范有明確規(guī)定,對于荷載裂縫有計算公式并有嚴格的允許寬度限制。對于變形引起的裂縫沒有計算規(guī)定,只要按規(guī)范每隔一定距離留一條伸縮縫,荷載差別大,留沉降縫就認為問題不復(fù)存在了,
21、即留縫就不裂的設(shè)計原則。</p><p> 有關(guān)溫度對混凝土結(jié)構(gòu)變形的影響,各國也有相應(yīng)的規(guī)定。對于大體積混凝土的澆筑溫度,美國規(guī)定不超過 32℃;日本土木工程學(xué)會施工規(guī)范規(guī)定不超過 30℃,日本建筑學(xué)會規(guī)范規(guī)定不超過 35℃。前蘇聯(lián)規(guī)范規(guī)定:澆筑表面系數(shù)大于 3 的結(jié)構(gòu)時,混凝土從攪拌站運出時的溫度不超過 30~35℃;原西德規(guī)范規(guī)定:新拌混凝土卸車時的溫度不得超過 30℃。在我國,《水工混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及
22、驗收規(guī)范》(SDJ207-82)規(guī)定:大體積混凝土澆筑溫度不宜超過 28℃;而在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)中僅規(guī)定:“基礎(chǔ)大體積混凝土連續(xù)澆筑時,應(yīng)實測內(nèi)部溫差”,但并無具體控制值。 </p><p> 1.3 本文研究的內(nèi)容和研究方法 </p><p> 1.3.1 研究的內(nèi)容 </p><p> 1). 結(jié)合工程實踐研究大體積混凝
23、土裂縫產(chǎn)生的原因 </p><p> 大體積混凝土施工過程中,由于混凝土中水泥的水化作用是放熱反應(yīng),大體積混凝土自身又具有一定的保溫性能,因此其內(nèi)部溫升幅度較其表面的溫升幅度要大得多,而在混凝土升溫峰值過后的降溫過程中,內(nèi)部降溫速度又比其表層慢得多,在這些過程中,混凝土各部分的熱脹冷縮(稱為溫度變形)及由于其相互約束及外界約束的作用而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力(稱為溫度應(yīng)力),是相當復(fù)雜的。一旦溫度應(yīng)力超過混凝土所
24、承受的拉力極限值時,混凝土就會出現(xiàn)裂縫。這是混凝土澆筑后由于溫升影響產(chǎn)生的第一種裂縫。 </p><p> 由于溫升影響產(chǎn)生的第二種裂縫是收縮裂縫。這種裂縫產(chǎn)生在混凝土的降溫階段,即當混凝土降溫時,由于逐漸散熱而產(chǎn)生收縮,再加上混凝土硬化過程中,由于混凝土內(nèi)部拌合水的水化和蒸發(fā),以及膠質(zhì)體的膠凝等作用,促使混凝土硬化時收縮。這兩種收縮,在收縮時由于受到基底或結(jié)構(gòu)本身的約束,會產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力(拉應(yīng)力),如果產(chǎn)
25、生的收縮應(yīng)力超過當時的混凝土抗拉強度,就會在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫,這種收縮裂縫有時會貫穿全斷面,成為結(jié)構(gòu)性裂縫,帶來嚴重的危害。</p><p> 2). 研究大體積混凝土裂縫控制的技術(shù)措施 </p><p> 設(shè)計方面:采用留永久變形縫作法或設(shè)置后澆帶;合理的平面和立面設(shè)計,避免截面的突變,從而減少約束應(yīng)力:合理布置分布鋼筋,盡量采用小直徑、密間距,變截面處加強分布筋;避免用高強混
26、凝土,盡可能選用中低強度混凝土,采用 60 天或 90 天強度;采用滑動層來減小基礎(chǔ)的約束。 </p><p> 材料方面:科學(xué)地選用材料配比,用較低的水灰比、水和水泥用量;選用中熱或低熱的水泥品種;摻加外加劑;摻加粉煤灰減少水泥用量;嚴格控制砂石骨料的含泥量。 </p><p> 施工方面:用保溫隔熱法對大體積混凝土進行養(yǎng)護;控制水化熱溫升,混凝土中心與表面的最大溫差不高于 25℃;
27、控制降溫速度;用草袋和塑料薄膜進行保溫和保濕;用冷卻水管來降低水化熱,或使用微膨脹混凝土;采用分層澆筑或跳倉澆筑方法。 </p><p> 1.3.2 研究的方法 </p><p> 本文結(jié)合大慶石化高壓聚乙烯裝置防爆壩承臺施工實踐,采取相應(yīng)的裂縫控制措施,監(jiān)控大體積混凝土溫度,分析溫度曲線,研究分析了大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生機理,分析裂縫的主要影響因素。從設(shè)計、原材料、配合比、外加
28、劑、施工工藝等幾方面研究大體積混凝土的溫度應(yīng)力、開裂原因和裂縫控制措施,驗證裂縫控制措施的效果。</p><p> 第 2 章 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析及預(yù)測 </p><p> 2.1 裂縫的種類 </p><p> 文獻[6]指出,按混凝土的裂縫寬度不同,可將混凝土裂縫分為“微觀裂縫”和“宏觀裂縫”兩種。 </p><p>
29、 2.1.1 微觀裂縫 </p><p> 20 世紀 60 年代以來,通過混凝土的現(xiàn)代試驗研究設(shè)備(如各種實體顯微鏡、X 光照相設(shè)備等),可以證實在尚未承受荷載的混凝土結(jié)構(gòu)中存在著肉眼看不見的微觀裂縫。其寬度為 0.05 m m 以下。微觀裂縫主要有粘結(jié)裂縫,水泥石裂縫和骨料裂縫三種。 </p><p> 2.1.2 宏觀裂縫 </p><p> 混凝土中寬
30、度不小于 0.05 m m 的裂縫是肉眼可見裂縫,亦稱宏觀裂縫。宏觀裂縫是微觀裂縫不斷擴展的結(jié)果。 </p><p> 宏觀裂縫又可分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫三種,見圖2-1 </p><p> 2.2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析 </p><p> 大體積混凝土施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫,是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。一方面是混凝土由于內(nèi)外溫差產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)
31、變,另一方面是結(jié)構(gòu)的外約束和混凝土各質(zhì)點的約束阻止了這種應(yīng)變,一旦溫度應(yīng)力超過混凝土能承受的極限抗拉強度,就會產(chǎn)生不同程度的裂縫。 </p><p> 2.2.1 水化熱的影響 </p><p> 水泥在水化反應(yīng)過程中會產(chǎn)生大量的熱量。這是大體積混凝土內(nèi)部溫升的主要熱量來源。試驗證明每克普通硅酸鹽水泥放出的熱量可達 500J。由于大體積混凝土截面厚度大,水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散發(fā),所
32、以會引起混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部急驟升溫。在水利工程中一般為 15~25℃[7]。而建筑工程中一般為 20~30℃,甚至更高。試驗表明,水泥水化熱在 1~3 天內(nèi)放出的熱量最多,大約占總熱量的 50%左右,混凝土澆筑后的 3~5 天內(nèi),混凝土內(nèi)部溫度最高。 </p><p> 建筑結(jié)構(gòu)混凝土強度等級日趨提高,但有許多結(jié)構(gòu)不適當?shù)倪x擇了過高的強度等級。習慣上認為:“強度等級越高安全度越大,就高不就低,提高混凝土強度沒壞處
33、”。</p><p> 2.2.2 內(nèi)外約束的影響 </p><p> 各種混凝土結(jié)構(gòu)在變形變化中,必然受到一定的約束,從而阻礙其自由變形,阻礙變形的因素稱為約束條件。約束又分為內(nèi)約束和外約束。 </p><p><b> 1).外約束 </b></p><p> 一個物體的變形受到其他物體的阻礙,一個結(jié)構(gòu)的變形
34、受到另一個結(jié)構(gòu)的阻礙,這種結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間,物體與物體之間的相互牽制作用稱作“外約束”。由于各種建筑結(jié)構(gòu)所處的具體條件不同,便在結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生不同程度的約束,按約束程度的大小,外約束又分為無約束(自由體)、彈性約束和全約束(嵌固體)三種。</p><p><b> 2).內(nèi)約束 </b></p><p> 一個物體或一個構(gòu)件本身各質(zhì)點之間的相互約束作用,稱為“內(nèi)約束”
35、。沿著一個構(gòu)件截面各點可能有不同的溫度和收縮變形,引起連續(xù)介質(zhì)各點間的內(nèi)約束應(yīng)力。結(jié)構(gòu)物的裂縫中,非貫穿的表面裂縫占 60%~70%。其開裂原因主要是變形變化引起的自約束應(yīng)力。當各種大體積混凝土厚度大于或等于 500mm時,就可能由于水化熱的不均勻降溫和不均勻收縮引起的顯著的自約束應(yīng)力,導(dǎo)致表面開裂。</p><p> 2.2.3 外界氣溫變化的影響 </p><p> 大體積混凝土結(jié)
36、構(gòu)在施工階段,外界氣溫的變化對防止大體積混凝土開裂有著重大影響。因為外界氣溫愈高,混凝土的澆筑溫度也愈高;而如果外界溫度下降,又增加混凝土的降溫幅度,特別是氣溫驟降,會大大增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度,因而會造成過渡的溫度應(yīng)力,易使大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。</p><p> 混凝土的內(nèi)部溫度是由水化熱的絕熱溫升、澆筑溫度和結(jié)構(gòu)物的散熱溫度等各種溫度的疊加之和組成,而溫度應(yīng)力則是由溫差所引起的溫度變形造成的
37、;溫差愈大,溫度應(yīng)力也愈大。同時,在高溫條件下,大體積混凝土由于厚度大,不易散熱。 </p><p> 2.2.4 混凝土的收縮變形影響 </p><p> 1). 混凝土的收縮 </p><p> 大部分混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的原因是由于變形作用引起的,而變形作用包括溫度、濕度及不均勻沉降等。在幾種變形中,濕度變化引起的裂縫又占主要部分?;炷林匾M成部分是水泥和
38、水,通過水泥和水的水化作用,形成膠凝材料,將松散的砂石骨料膠合成為人工石體——混凝土。 </p><p> 混凝土中含有大量空隙、粗孔、及毛細孔,這些空隙中存在水分,水分的活動影響到混凝土的一系列性質(zhì),特別是產(chǎn)生“濕度變形”的性質(zhì)對裂縫控制有重要作用?;炷林械乃钟谢瘜W(xué)結(jié)合水、物理—化學(xué)結(jié)合水和物理力學(xué)結(jié)合水三種。 </p><p> 2). 收縮的種類 </p>&
39、lt;p><b> ?、僮陨湛s </b></p><p> 混凝土硬化過程中由于化學(xué)作用引起的收縮,是化學(xué)結(jié)合水與水泥的化合結(jié)果,也稱為硬化收縮,這種收縮與外界濕度變化無關(guān)。</p><p><b> ?、谒苄允湛s </b></p><p> 混凝土澆筑后 4~15 小時左右,水泥水化反應(yīng)激烈,分子鏈逐漸形成,
40、出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象,引起失水收縮,是在初凝過程中發(fā)生的收縮,也稱之為凝縮,此時骨料與膠合料之間也產(chǎn)生不均勻的沉縮變形,都發(fā)生在混凝土終凝之前,即塑性階段,故稱為塑性收縮。 </p><p><b> ③碳化收縮 </b></p><p> 大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的收縮變形稱為碳化收縮。</p><p> ?、?/p>
41、干縮(失水收縮) </p><p> 水泥石在干燥和水濕的環(huán)境中要產(chǎn)生干縮和濕漲現(xiàn)象,最大的收縮是發(fā)生在第一次干燥之后,收縮和膨脹變形是部分可逆的。 </p><p> 3)、收縮的影響因素 </p><p> 水泥用量越大,用水量越大,表現(xiàn)為水泥漿量越大,塌落度大,收縮越大,因此避免雨中澆筑混凝土,遇小雨,應(yīng)采取防雨措施(特別是下料部位)并調(diào)整水灰比。 &l
42、t;/p><p> 4)、混凝土的體積變形 </p><p> 混凝土在水泥水化過程中要產(chǎn)生一定的體積變形,成為“自由體積變形”。</p><p> 混凝土的收縮機理比較復(fù)雜,其主要原因,可能是內(nèi)部空隙水蒸發(fā)變化時引起的毛細管引力。收縮在很大程度上是有可逆現(xiàn)象的。如果混凝土收縮后,再處于水飽和狀態(tài),還可以回復(fù)膨脹并幾年達到原有的體積。干濕交替將引起混凝土體積的交替
43、變化,這對混凝土是很不利的。 </p><p> 第 3 章 大體積混凝土裂縫控制措施 </p><p> 3.1 大體積混凝土裂縫控制措施 </p><p> 實踐經(jīng)驗表明,現(xiàn)有大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫,絕大多數(shù)是由溫度裂縫原因而產(chǎn)生的。防止產(chǎn)生溫度裂縫是大體積混凝土研究的重要課題,我國自 20 世紀 60 年代開始進行研究,目前已積累了很多成功的經(jīng)驗。工程上
44、常用的防止混凝土裂縫的措施主要有:①采用中、低熱的水泥品種;②對混凝土結(jié)構(gòu)進行合理的分縫分塊;③在滿足強度和其它性能要求的前提下,盡量降低水泥用量;④摻加適宜的外加劑;⑤控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度;⑥選擇適宜的集料;⑦預(yù)埋水管、通水冷卻、降低混凝土的出機溫度和澆筑溫度;⑧采用表面保護、保溫隔熱措施,降低內(nèi)外溫差;⑨采取防止大體積混凝土裂縫的結(jié)構(gòu)措施。 </p><p> 3.1.1 設(shè)計措施 </p&
45、gt;<p><b> 1).設(shè)置后澆帶 </b></p><p> 在現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,只在施工期間保留的臨時性施工縫,稱為“后澆帶”。該“后澆帶”根據(jù)具體條件,保留一定時間后,在進行填充封閉,后澆成連續(xù)整體的無伸縮縫結(jié)構(gòu)。因為這種縫只在施工期間存在,所以是一種特殊的施工縫。但是,又因為它的目的是取消結(jié)構(gòu)中的永久性變形縫,與結(jié)構(gòu)的溫度收縮應(yīng)力和差異沉降有關(guān),所以
46、它又是一種設(shè)計中的伸縮縫和沉降縫,一種臨時性的變形縫。它既是施工措施,又是設(shè)計手段。 </p><p> 2).合理配置鋼筋 </p><p> 在常溫和允許應(yīng)力狀態(tài)下,鋼筋的性能是比較穩(wěn)定的,其與混凝土的熱膨脹系數(shù)相差不大。 </p><p><b> 3).設(shè)置滑動層 </b></p><p> 為了減小混
47、凝土由于邊界存在約束而產(chǎn)生溫度應(yīng)力,在與外約束的接觸面上全部設(shè)置滑動層,則結(jié)構(gòu)計算長度可折減約一半。</p><p> 4).避免應(yīng)力集中 </p><p> 在結(jié)構(gòu)的孔洞周圍,變斷面轉(zhuǎn)角部位,轉(zhuǎn)交處等,由于溫度變化和混凝土收縮,會產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致混凝土裂縫。為此,可在空洞四周增配斜向鋼筋、鋼筋網(wǎng)片;在變斷面處避免斷面突變,可作局部處理使斷面逐漸過渡,同時增配一定量的抗裂鋼筋,這對防
48、止裂縫產(chǎn)生是有很大作用的。</p><p><b> 5).設(shè)置緩沖層 </b></p><p> 設(shè)置緩沖層,即在高低底板交接處、底板地梁處等,用 30~50mm 厚的聚苯乙烯泡沫塑料作垂直隔離,以緩沖基礎(chǔ)收縮時的側(cè)向壓力。</p><p> 6).設(shè)置應(yīng)力緩和溝 </p><p> 3.1.2 材料控制措施
49、</p><p> 1).水泥品種選擇和用量控制 </p><p> 大體積混凝土結(jié)構(gòu)引起裂縫的主要原因是:混凝土的導(dǎo)熱性能較差,水泥水化熱的大量積聚,使混凝土出現(xiàn)早期溫升和后期溫降現(xiàn)象。因此,控制水泥水化熱引起的溫升,即減少混凝土內(nèi)外溫差,對降低溫度應(yīng)力,防止產(chǎn)生溫度裂縫將起到十分重要的作用。</p><p><b> 2).摻加外加料 &l
50、t;/b></p><p> 大體積混凝土一般體積都較大,其主要特征:結(jié)構(gòu)厚、混凝土量大,水泥水化熱使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫升和收縮變形,因此混凝土裂縫控制是一個十分關(guān)鍵的技術(shù)。為了保證混凝土的整體性,密實性和耐久性不受影響,在大體積混凝土中摻入外加劑和外摻料,充分利用它們各自的優(yōu)點,相互補充并采取科學(xué)的施工工藝及合理的混凝土養(yǎng)護措施來控制裂縫,防止?jié)B漏,從而保證大體積混凝土的施工質(zhì)量?;炷林谐S玫耐饧恿现饕峭饧?/p>
51、劑和摻合料。</p><p><b> 3).集料的選擇 </b></p><p> 大體積混凝土所需的強度并不是很高的,所以組成混凝土的砂石料比高強混凝土要高,約占混凝土總質(zhì)量的 85%左右,正確選用砂石料對保證混凝土質(zhì)量、節(jié)約水泥用量、降低水化熱量、降低工程成本是非常重要的。集料的選用應(yīng)根據(jù)就地取材的原則,首先 考慮成本較低、質(zhì)量優(yōu)良、滿足要求的天然砂石料。&
52、lt;/p><p> 3.1.3 施工措施 </p><p> 1).控制混凝土出機溫度和澆筑溫度</p><p> 為了降低大體積混凝土的總溫升,減少結(jié)構(gòu)物的內(nèi)外溫差,控制混凝土出機溫度和澆筑溫度同樣非常重要。 </p><p> ?、?控制混凝土的出機溫度 </p><p> 根據(jù)攪拌前混凝土原材料總的熱量與攪
53、拌后混凝土總的熱量相等的原理,可用下公式計算</p><p> T0=[(CS+CWQS)WSTS+(Cg+CwQg)WgTg+CcWcTc+Cw(WwQsWc-QgWs)Tw]/ (CsWs+CgWg+CwWw+CcWc) (3-1) </p><p> 式中 CS,Cg,Cc,Cw—分別為砂、石、水
54、泥、和水的比熱,J/Kg·℃; </p><p> Ws,Wg,Wc,Ww—分別為每 m3砂、石、水泥、和水的用量,Kg; </p><p> TS,Tg,Tc,Tw—分別為砂、石、水泥、和水的拌合溫度,℃; </p><p> QS,Qg—分別為砂、石的含水量,%。 </p><p> 計算時一般取 CS= Cg= Cc=
55、800(J/Kg·℃); </p><p> Cw=4000(J/Kg·℃)。 </p><p> 由以上計算公式可以看出,在混凝土原材料中,砂石的比熱比較小,但占混凝土總質(zhì)量的 85%左右;水的比熱較大,但它占混凝土總質(zhì)量的 6%左右。因此,對混凝土出機溫度影響最大的是石子的溫度,砂的溫度次之,水泥的溫度影響最小。為了降低混凝土的出機溫度,其最有效的辦法就是降低砂
56、、石的溫度。如在氣溫較高時,為防止太陽的直接照射,可在砂石堆料場搭設(shè)簡易的遮陽裝置,砂石溫度可降低 3~5℃。在拌合前用冷水沖洗粗集料,在儲料倉中通冷風預(yù)冷,再加上冰屑拌合,可使混凝土的出機溫度達到 7℃的要求。 </p><p> ② 控制混凝土的澆筑溫度 </p><p> 混凝土從攪拌機出料后,經(jīng)攪拌車或其它工具運輸、卸料、澆筑、平倉、振搗等工序后的混凝土溫度稱為混凝土澆筑溫度。
57、 </p><p> 2).大體積混凝土配合比的控制 </p><p> ?、?當大體積混凝土的強度等級為 C20 以上時,經(jīng)設(shè)計單位同意,可利用混凝土 60天的后期強度作為混凝土強度評定、工程交工驗收及混凝土配合比設(shè)計的依據(jù)。這樣有利于降低大體積混凝土工程施工中因水泥水化熱引起的溫升,達到降低溫度應(yīng)力的目的,同時也節(jié)約施工及保溫養(yǎng)護費用。 </p><p>
58、② 大體積混凝土配合比的選擇,在保證基礎(chǔ)工程設(shè)計所規(guī)定強度、耐久性等要求和滿足施工工藝特性的前提下,應(yīng)按照合理使用材料、減少水泥用量和降低混凝土的絕熱溫升的原則進行選擇。 </p><p> 3).混凝土的澆筑與養(yǎng)護</p><p><b> ?、?澆筑方案</b></p><p> 混凝土的澆筑方法可用分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑<
59、/p><p> 對于工程量較大、澆筑面積也大、一次連續(xù)澆筑層厚度不大(一般不超過 3m),且澆筑能力不足時的混凝土工程,宜采用推移式連續(xù)澆筑法。 </p><p> ?、?采取分層澆筑混凝土時,水平施工縫的處理</p><p> ?、?混凝土的拌制、運輸 </p><p> 4).大體積混凝土的冬期施工 </p><p
60、> 在工業(yè)與民用建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的冬期施工中,主要是防止早期混凝土被凍問題;而在大體積混凝土的冬期施工中,情況有所不同,除了防止早期混凝土被凍壞外,還存在著控制溫差、防止裂縫的問題,而且防凍與防裂之間往往還存在著矛盾。在設(shè)計和施工中,必須妥善解決這個矛盾,兼顧防凍與防裂兩方面的要求。這是大體積混凝土冬期施工的主要特點。 </p><p> ?、?大體積混凝土冬季施工的原則 </p><
61、;p> 連續(xù) 5 天日平均氣溫 5℃以下,即進入混凝土的冬期施工階段。 </p><p> 大體積混凝土冬期施工應(yīng)兼顧防凍與防裂兩方面的要求,因此應(yīng)遵循以下三條基本原則:</p><p> ?、偕啊⑹仍牧现胁荒芎袃鰤K,混凝土拌和物也應(yīng)該具有一定的溫度,以保證在運輸和澆筑過程中不致凍結(jié)。 </p><p> ?、诨炷猎谶_到臨界強度之前不能受凍,以免混
62、凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞,最終強度受到損失。 </p><p> ?、刍炷恋膬?nèi)外溫差和最高溫度均不能超過規(guī)定數(shù)值,以免發(fā)生裂縫,破壞結(jié)構(gòu)的整體。 </p><p> ?、?大體積混凝土冬期施工的技術(shù)措施 </p><p> 為了使上述冬期施工的原則得到滿足,必須采取一系列技術(shù)措施。 </p><p> ①混凝土出機溫度與澆筑溫度的選擇 &l
63、t;/p><p> ②基礎(chǔ)及冷壁的預(yù)熱 </p><p> 在澆筑混凝土以前,對基礎(chǔ)、預(yù)埋鐵件及與新混凝土接觸的冷壁(老混凝土、預(yù)制混凝土模板等),應(yīng)用蒸汽清除所有的冰、雪、霜凍,并使其表面溫度上升。</p><p><b> ?、墼牧霞訜?</b></p><p> 水的加熱可用鍋爐、電熱或蒸汽,砂料加熱可用封閉
64、的蛇形管,石料加熱使用蒸汽最方便。 </p><p><b> ?、苓\輸中的保溫 </b></p><p> 運輸中的熱量損失與運輸工具有關(guān)。如使用大型運輸罐,熱損失一般不大。</p><p> ?、轁仓^程中減少熱量損失 </p><p> 混凝土是分層澆筑的,每層厚度 200-500mm,由于厚度薄,散熱面積大,
65、澆筑過程中的熱量損失是很大的。</p><p><b> ?、薇仞B(yǎng)護 </b></p><p> 混凝土澆筑完畢以后,應(yīng)采取嚴格的保溫養(yǎng)護措施,使混凝土強度得到充分發(fā)展。</p><p> 3.1.4 監(jiān)測措施 </p><p> 大體積混凝土的溫控施工中,除應(yīng)進行水泥水化熱的測定外,在混凝土澆筑過程中還應(yīng)進行
66、混凝土澆筑溫度的監(jiān)測,在養(yǎng)護過程中應(yīng)進行混凝土澆筑塊體升降溫、內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度等監(jiān)測。這些監(jiān)測結(jié)果能及時反饋現(xiàn)場大體積混凝土澆筑塊內(nèi)溫度變化的實際情況,以及所采用的施工技術(shù)措施的效果,為工程技術(shù)人員及時采取溫控對策提供科學(xué)依據(jù)。 </p><p> 3.2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理 </p><p> 盡管對大體積混凝土結(jié)構(gòu)采取各種各樣的防裂措施,但是工程實踐證明,由于各種復(fù)雜
67、因素的影響,在混凝土澆筑不久或在施工期間就會出現(xiàn)裂縫。裂縫的一般修補方法有:表面修補法、內(nèi)部修補法、結(jié)構(gòu)加固法。 </p><p><b> 參考文獻 </b></p><p> [1] 葉昌林,沈義. 大體積混凝土施工〔M〕. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,1987. 1-3. </p><p> [2] 龔仕杰. 混凝土工程施工
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