大體積混凝土施工規范解讀培訓課件.ppt
下載文檔
上傳人:十二
編號:887855
2024-01-17
52頁
1.57MB
1、大體積混凝土施工,近幾年來,全國各地工程規模日趨擴大,結構形式日益復雜,工業與民用建筑中大體積混凝土越來越多。由于其體積大,表面小,水泥水化熱釋放比較集中,內部溫升比較快,當混凝土內外溫差較大時,會使混凝土產生溫度裂縫和收縮變形裂縫,影響結構安全和正常使用,所以必須從根本上分析它,來保證施工的質量。,大體積砼結構的特點,由于高層基礎多為砼體積較大的箱形、筏形和樁承臺較大的基礎,這種結構有結構厚、體形大、鋼筋密、混凝土數量多、工程條件復雜和施工技術要求高等特點。外荷載引起裂縫的可能性很小。但水泥的水化反應過程中釋放的水化熱所產生的溫度變化與砼收縮的共同作用,會產生較大溫度應力和收縮應力,是大體積2、砼結構出現裂縫的主要因素。這些裂縫往往給工程帶來不同程度的危害,所以必須控制溫度應力和溫度變形裂縫的開展。,大體積混凝土的定義,大體積混凝土含義一般是指其體積大到必須采取措施處理水化熱產生的溫差,合理解決溫差變形引起的應力,并控制裂縫的產生或限制裂縫開展的現澆混凝土。大體積混凝土施工規范(GB 50496-2009)中給予大體積混凝土定義:混凝土結構物實體最小尺寸不小于lm的大體量混凝土,或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。,通過大量的工程實踐證明:,砼的溫升和溫差與表面系數有關,單面散熱的結構斷面最小厚度在75cm以上,雙面散熱的結構斷面最小厚度在13、00cm以上,水化熱行引起的砼內外最大溫差預計可能超過25,應按 大體積砼施工。,混凝土裂縫的類型與產生原因,控制裂縫的措施,設計方面,材料方面,施工方面,主要內容,混凝土裂縫的類型與產生原因,1、裂縫的種類:按裂縫的寬度不同,混凝土裂縫可分為“微觀裂縫”和“宏觀裂縫”兩種。1)微觀裂縫(在尚未承受荷載的混凝土結構中存在著肉眼看不見的微觀裂縫其寬度為0.05mm以下):粘著裂縫:骨料與水泥石粘 面上的 水泥石裂縫:骨料間水泥漿中的裂縫 骨料裂縫:存在于骨料本身的裂縫,前兩種形式的裂縫較多,且這些裂縫分布不規則、不貫穿,砼仍可承受拉力。,混凝土裂縫的類型與產生原因,2)宏觀裂縫(寬度0.05mm4、以上肉眼可見的裂縫):表面裂縫:表面拉應力大于砼極限抗拉強度時出現的裂縫 貫穿裂縫:砼從高溫降溫引起砼收縮產生拉應力,當大于砼的極限抗拉強度時,混凝土 的整個截面出現貫穿裂縫。深層裂縫:表面裂縫發展而成深層裂縫,混凝土裂縫的類型與產生原因,宏觀裂縫是微觀裂縫擴展的結果。,混凝土裂縫的類型與產生原因,(1)表面裂縫,大體積混凝土澆筑初期,水泥水化熱大量產生,使混凝土的溫度迅速上升。但由于混凝土表面散熱條件較好,熱量可向大氣中散發,其溫度上升較少;而混凝土內部由于散熱條件較差,熱量不易散發,其溫度上升較多?;炷羶炔繙囟雀摺⒈砻鏈囟鹊停瑒t形成溫度梯度,使混凝土內部產生壓應力,表面產生拉應力,當拉應5、力超過混凝土的極限抗拉強度時,混凝土表面就產生裂縫。,混凝土裂縫的類型與產生原因,表面裂縫雖不屬于結構性裂縫,但在混凝土收縮時,由于表面裂縫處的斷面已削弱,易產生應力集中現象,能促使裂縫進一步開展。國內外對裂縫寬度都有相應的規定,如我國的混凝土結構設計規范,對鋼筋混凝土結構的最大允許裂縫寬度就有明確的規定:室內正常環境下的一般構件為0.3mm;露天或室內高濕度環境下為0.2mm。,混凝土裂縫的類型與產生原因,(2)貫穿裂縫,大體積混凝土澆筑初期,混凝土處于升溫階段及塑性狀態,彈性模量很小,變形變化所引起的應力很小,溫度應力一般可忽略不計。,混凝土裂縫的類型與產生原因,混凝土澆筑一定時間后,水泥6、水化熱基本已釋放,混凝土從最高溫逐漸降溫,降溫的結果引起混凝土收縮,再加上混凝土多余水分蒸發等引起的體積收縮變形,受到地基和結構邊界條件的約束,不能自由變形,導致產生拉應力,當該拉應力超過混凝土極限抗拉強度時,混凝土整個截面就會產生貫穿裂縫。,混凝土裂縫的類型與產生原因,貫穿裂縫切斷了結構斷面,破壞了結構整體性、穩定性、耐久性、防水性等,影響正常使用。應當采取一切措施控制貫穿裂縫的開展。,混凝土裂縫的類型與產生原因,(3)深層裂縫,基礎約束范圍內的混凝土,處在大面積拉應力狀態,在這種區域若產生了表面裂縫,則極有可能發展為深層裂縫,甚至發展成貫穿性裂縫。深層裂縫部分切斷了結構斷面,具有很大的危害7、性,施工中是不允許出現的。如果設法避免基礎約束區的表面裂縫,且混凝土內外溫差控制適當,基本上可避免出現深層裂縫和貫穿裂縫。,混凝土裂縫的類型與產生原因,混凝土裂縫的三類原因:,1、由外荷載的直接應力(即按常規計算的主要應力)引起的裂縫。,2、由結構的次應力(計算未考慮到的結構內部應力)引起的裂縫。,大體積混凝土的裂縫多由上述第三種原因引起。當變形受到約束產生的應力超過混凝土的抗拉強度時,就引起裂縫。,3、由變形變化(溫度、收縮、不均勻沉降等)引起的裂縫。,混凝土基礎底板內部溫差引起的溫度應力分布:,結構變形的內外約束:1、內約束:結構變形時,其內部各質點之間產生的約束;2、外約束:結構變形時,8、不同結構之間產生的約束。外約束分為:自由體、全約束、彈性約束(部分約束)建筑工程中的大體積混凝土,外約束應力占主要地位,大體積混凝土裂縫產生的原因:,大體積混凝土產生裂縫的原因,設計方面,施工方面,采用過高強度等級的混凝土(設計強度過高,水泥用量過大),忽視配置控制溫度和收縮變形的構造鋼筋(溫度應力和收縮應力變形不能受到約束),材料選用不當,施工技術準備不周密,澆筑過程施工措施不當,澆筑后的養護和監控不完善,大體積混凝土產生裂縫的主要原因,1、設計方面,大體積混凝土采用的強度等級日趨增高,出現C40C55甚至更高強度等級的高強混凝土,設計強度過高,水泥用量過大,必然造成混凝土水化熱過高,混凝土9、塊體內外溫差過大,溫度應力容易超過混凝土的抗拉強度,產生開裂。,對于大型基礎底板,設計人員往往只重視滿足強度和抗沖切要求的結構配筋和構造配筋,而忽視配置控制溫度和收縮的構造鋼筋,混凝土產生的溫度應力和收縮應力變形不能受到足夠的約束,從而產生裂縫現象。,大體積混凝土施工階段產生裂縫的主要原因,2、施工方面,大體積混凝土裂縫主要產生于兩個階段:一是混凝土澆搗后的溫升階段,因混凝土內部與表面溫差過大,致使表面產生較大拉應力,使混凝土表面開裂;二是在混凝土降溫階段,因混凝土內部降溫速率過快,使混凝土內部產生較大拉應力,從而在混凝土內部產生貫穿性裂縫。,施工段的劃分及澆筑順序不合理,組織安排不周密,模板10、使用不當,鋼筋銹蝕嚴重或運輸過程嚴重變形,以及混凝土澆筑過程中配合比、水灰比過大、養護不當等等,都可能引起大體積混凝土結構的變形裂縫。,混凝土結構裂縫的控制,一類環境(室內正常環境):0.3mm;二類環境:0.2mm。,對于基礎、地下或半地下結構,裂縫主要影響其防滲性能。當裂縫寬度只有0.10.2mm時,雖然早期有輕微滲水,經過一段時間后一般裂縫可以自愈。當裂縫寬度超過0.20.3mm時,其滲水量與裂縫寬度呈三次方增加,必須進行化學注漿處理。,目的:防止鋼筋銹蝕、混凝土碳化和酥松脫落,從而影響結構的耐久性、防水性。,混凝土結構設計規范(GB500102002)的要求:,控制大體積混凝土裂縫的措11、施,設計方面,材料選用,施工工藝(技術方案),施工質量(模板、澆筑),保溫保濕養護,1、對于大體積混凝土底板,應在滿足抗彎及抗沖切計算要求的前提下,避免設計上“強度越高越好”的錯誤概念,可以利用混凝土60d或90d的后期強度,盡量采用C25-C40的混凝土,這樣可以減少混凝土中的水泥用量,以降低混凝土澆筑實體的溫度升高。(規范P7),2、大體積混凝土除滿足承載力要求外,還應增配承受因水泥水化熱引起的溫度應力及控制裂縫開裂的構造鋼筋。溫度收縮鋼筋可利用原有鋼筋貫通布置,也可另行設置構造鋼筋網,與原有鋼筋按受拉鋼筋的要求搭接或在周邊構件中錨固。(規范P7),設計方面,2.1 當板的厚度大于2m時,12、除應沿板的上、下表面布置縱、橫方向的鋼筋外,尚應沿板的厚度方向間距不超過lm設置與板面平行的構造鋼筋網片,其直徑宜為l2l6,間距宜為100150mm。為防止大承臺水平裂縫,四周宜加設暗梁。4164 22,2.2 為了避免結構突變或斷面突變產生應力集中,轉角和孔洞處應增設構造加強筋。,構造鋼筋,合理配筋 在構造設計方面進行合理配筋,對混凝土結構的抗裂有很大作用。工程實踐證明,當混凝土墻板的厚度為400600mm時,采取增加配置構造鋼筋的方法,可使構造筋起到溫度筋的作用,能有效提高混凝土的抗裂性能。,配置的構造筋應盡可能采用小直徑、小間距。例如配置直徑614mm、間距控制在100150mm。按全13、截面對稱配筋比較合理,這樣可大大提高抵抗貫穿性開裂的能力。進行全截面配筋,含筋率應控制在0.30.5之間為好。對于大體積混凝土,構造筋對控制貫穿性裂縫作用不太明顯,但沿混凝土表面配置鋼筋,可提高面層抗表面降溫的影響和干縮。,4、合理設置施工縫,合理設定溫控指標等。,設計方面,3、在底板的地梁、坑內水溝等鍵槽部位,可用厚度為3050mm的聚苯乙烯泡沫或瀝青木絲板作垂直隔 離,以緩和地基對基礎收縮時的側向壓力。(見右圖),3.設置滑動層 由于邊界存在約束才會產生溫度應力,如在與外約束的接觸面上全部設置滑動層,則可大大減弱外約束。如在外約束的兩端的1415的范圍內設置滑動層,則結構的計算長度可折減約14、一半,為此,遇有約束強的巖石類地基、較厚的混凝土墊層等時,可在接觸面上設置滑動層,對減少溫度應力將起到顯著作用?;瑒訉拥淖龇ㄓ校和克傻罒釣r青加鋪一層瀝青油氈;或鋪設1020mm厚的瀝青砂;或鋪設50mm厚的砂或石屑層等。,4.設置應力緩和溝 設置應力緩和溝,即在結構的表面,每隔一定距離(一般約為結構厚度的1/5)設一條溝,設置應力緩和溝后,可將結構表面的拉應力減少2050,可有效地防止表面裂縫。這種方法是日本清水建筑工程公司研究出的一種防止大體積混凝土開裂的方法。我國已用于直徑 60mm、底板厚3.55.0m、容量1.6萬m3的地下罐工程,并取得良好效果。應力緩和溝的形式,如圖3-11所示。15、,5.緩沖層,在高、低底板交接處和底板地梁等處,用3050mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料做垂直隔離層,如圖3所示,以緩沖基礎收縮時的側向壓力。,(a)高、低底板交接處(b)底板地梁處,緩沖層示意圖,1、合理選擇水泥品種,2、合理選用骨料,選用C3S及C3A含量低的中、低熱水泥。(規范P9),材料選用方面,3、合理選用外加劑,盡量選用粒徑較大、級配良好的石子,以減少用水量和水泥用量、混凝土的收縮和泌水性。,摻加塊石。在無筋或少筋的大塊混凝土中,可摻入不超過混凝土體積的25%的大塊石,以減少水泥用量,降低水化熱。,細骨料以中、粗砂為宜。,嚴格控制砂、石的含泥量。石子控制在小于1%,黃砂控制在小于2%。,16、合理選用外加劑,3.1 在混凝土中加入適量的外加劑,可以改善混凝土的特性,減少水泥用量,減少混凝土的溫升。同時可降低水化熱釋放的速度,延緩溫度峰值出現的時間。,3.2 混凝土中摻入一定量的粉煤灰不僅能改善混凝土特性,而且能代替部分水泥,減少水化熱。但應注意摻加粉煤灰后混凝土早期強度有所降低。,3.3 采用UEA補償收縮混凝土:在混凝土內摻水泥用量10%12%的U型混凝土膨脹劑,以實現超長結構的無縫施工。,1、控制混凝土出機溫度和澆筑溫度,2、預埋水管,降低最高溫升,施工方面,3、改進混凝土攪拌和振搗工藝,可采取加冰拌和,砂石料遮陽覆蓋,泵送管道用草袋包裹灑水降溫等技術措施。,4、合理選擇混凝土17、澆筑方案,冷卻水管大多采用直徑為25mm的薄壁鋼管,按照中心距1.53.0m交錯排列,水管上下間距一般也為1.53.0m,并通過立管相連接。,采用二次投料和二次振搗的新工藝,提高混凝土的強度。,可采用分層連續澆筑或分段分層踏步式推進的澆筑方法。一般情況下,應盡量采用分層連續澆筑。對于工程量較大,澆筑面積也大,一次連續澆筑層厚度不大,且澆筑能力不足時的混凝土工程,宜采用分段分層踏步式推進的澆筑方法。,合理選擇混凝土澆筑方案,整體分層連續澆筑(全面分層),斜面分層,階梯狀分層,推移式連續澆筑,混凝土澆筑方案,混凝土澆筑可根據面積大小和混凝土供應能力采取全面分層、分段分層或斜面分層連續澆筑,分層厚度18、300500mm且不大于震動棒長1.25倍。分段分層多采取踏步式分層推進,一般踏步寬為1.52.5m。斜面分層澆灌每層厚3035cm,坡度一般取1:6 1:7。,混凝土振搗(振搗棒),混凝土振實后表面刮平,注意表面標高,4、做好混凝土的泌水處理,5、混凝土的表面處理,施工方面,6、加強混凝土 的養護,應采取在側模留設孔洞等措施將澆筑混凝土過程中形成的泌水排出坑外。,7、溫度監測,先用長刮尺刮平,在初凝前用鐵滾筒碾壓數遍,再用木抹子打磨壓實,以閉合收水裂縫。,應對混凝土的內表溫度、頂面及底面溫度,室外溫度進行監測,根據監測結果對養護措施作出相應的調整,確保溫控指標的要求。,可采用在每個測溫點上埋19、設測溫片,常用的有銅熱電阻或銅-康銅熱電偶測溫?;虿捎寐裨O鋼管的簡易測溫方法。,可采用薄膜加草袋或蓄水的養護方法。,及早回填是最好的養護方法。,泵管,施工縫,澆筑,抹平,覆蓋塑料膜保濕,覆蓋草袋保溫,大體積混凝土施工,由于采用大流動性混凝土分層澆筑,上下層施工的間隔時間較長(一般為1.53h),經過振搗后上涌的泌水和浮漿易順混凝土坡面流到坑底。當采用泵送混凝土施工時,泌水現象尤為嚴重,解決的辦法是在混凝土墊層施工時,預先在橫向上做出2cm的坡度;在結構四周側模的底部開設排水孔,使泌水從孔中自然流出;少量來不及排除的泌水,隨著混凝土澆筑向前推進被趕至基坑頂端,由頂端模板下部的預留孔排至坑外。,420、混凝土的泌水處理,當混凝土大坡面的坡腳接近頂端模板時,應改變混凝土的澆筑方向,即從頂端往回澆筑,與原斜坡相交成一個集水坑,另外有意識地加強兩側模板外的混凝土澆筑強度,這樣集水坑逐步在中間縮小成小水潭,然后用軟軸泵及時將泌水排除。采用這種方法適用于排除最后階段的所有泌水,如圖3-17所示。,1)處理程序初凝前一次抹壓臨時覆蓋塑料膜混凝土終凝前12h掀膜二次抹壓覆膜2)混凝土表面泌水應及時引導,集中排除。3)混凝土表面浮漿較厚時,應在混凝土初凝前加粒徑為24cm的石子漿,均勻撤布在混凝土表面用抹子輕輕拍平。4)四級以上風天或烈日下施工應有遮陽擋風措施。5)當施工面積較大時可分段進行表面處理。6)21、混凝土硬化后的表面塑性收縮裂縫可灌注水泥素漿刮平。,5、混凝土的表面處理,混凝土初凝前一次抹壓,混凝土終凝前12h多次抹壓,混凝土表面收縮裂縫處理,混凝土的養護與溫控,1)蓄熱法養護混凝土:盛夏,混凝土終凝后立即覆蓋塑料膜和保溫層。保溫層厚度及保溫層外是否再加一層塑料膜,通過計算決定。2)當設計無特殊要求時,混凝土硬化期的實測溫度應符合下列規定:混凝土內部溫差(中心與表面下100或50mm處)不大于20;混凝土表面溫度(表面以下100或50mm)與混凝土表面外50mm處的溫度差不大于25;對補償收縮混凝土,允許介于3035之間;混凝土降溫速度不大于1.5/d;撤除保溫層時混凝土表面與大氣溫差不22、大于20。3)混凝土的養護期限:除滿足上條規定外,混凝土的養護時間自混凝土澆筑開始計算,使用普通硅酸鹽水泥不少于14d,使用其他水泥不少于21d,炎熱天氣適當延長。4)養護期內(含撤除保溫層后)混凝土表面應始終保持溫熱潮濕狀態(塑料膜內應有凝結水)。,混凝土養護,邊施工邊鋪養護袋,測溫,1)使用普通玻璃溫度計測溫:測溫管端應用軟木塞封堵,只允許在放置或取出溫度計時打開。溫度計應系線繩垂吊到管底,停留不少于3min后取出迅速查看溫度。2)使用建筑電子測溫儀測溫:附著于鋼筋上的半導體傳感器應與鋼筋隔離,保護測溫探頭的插頭不受污染,不受水浸,插入測溫儀前應擦拭干凈,保持干燥以防短路。也可事先埋管,管內插入可周轉使用的傳感器測溫。,放入測溫傳感器,