8877_03 大体积混凝土施工.ppt

700——折算系数[
kJ/(m3 ]； K)
W/(m ]。 K)
——水的导热系数，取0.58[ w
(3) 混凝土表面模板及保温层的传热系数。
1/； ——混凝土表面模板及保温层等的传热系数[ W/(m K)
—i—各保温层材料厚度(m)；
表3-4 几种保温材料导热系数
kg/m3
材料名称
密度( kg/m3 ) 7 800 2 400
导热系数λ[
W/(m K)
材料名称
密度( kg/m3 ) 110～200 100～160 20～50
W/(m K)
导热系数λ[ ] 0.031～ 0.065
建筑钢材 钢筋混凝土 水
58 2.33 0.58
● 3.3 大体积混凝土温度裂缝的控制措施
● 3.3.1 混凝土材料 ● 3.3.2 外部环境 ● 3.3.3 约束条件 ● 3.3.4 预应力技术
第2章 基 坑 工 程
● 3.4 大体积混凝土施工泌水的防治 ● 3.5 大体积混凝土施工算例 ● 3.6 习题
● 3.1 大体积混凝土的温度裂缝
● 3.1.1 裂缝种类 按产生原因一般可分为 (1)荷载作用下的裂缝(约占10%) (2)变形作用下的裂缝(约占80%) (3)耦合作用下的裂缝(约占10%) 按裂缝有害程度分 (1)有害裂缝、 (2)无害裂缝
H h 2h
(3-8)
式中：H——混凝土计算厚度(m)； h——混凝土实际厚度(m)。 (6) 混凝土表层温度。
T2(t )
式中： T2(t )
(H h)[T1(t ) Tq ]/ H 2 Tq 4h
——混凝土表面温度(℃)；
(3-9)
——施工期大气平均温度(℃)； Tq
掺合料的影响。
表3-3 降温系数
浇筑层 厚度(m) 龄期t(d) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
1.0
1.25 1.50 2.50
0.36
0.42 0.49 0.65
0.29
0.31 0.46 0.62
0.17
0.19 0.38 0.57
0.09
0.11 0.29 0.48
F——混凝土活性掺合料用量( kg/m3 )；
kg/m3 )；
C——混凝土比热，取0.97 kJ/(kg K) ]； ——混凝土密度，取2 400( kg/m3 )； e——为常数，取2.718； t——混凝土的龄期(d)； m——系数，随浇筑温度改变，查表3-2。
表3-1 不同品种、强度等级水泥的水化热
(3-16)
式中：
Ti ——i区段结构计算温度(℃)；
Tm ( i ) ——i区段平均温度起始值(℃)；
Tm(——i区段平均温度终止值(℃)； i +3)
TY (i +3) ——i区段收缩当量温差终止值(℃)；
TY (i ) ——i区段收缩当量温差起始值(℃)
6) 各区段拉应力
i ——各保温层材料导热系数[ W/(m K)]；
q ——空气层的传热系数，取23[ W/(m
(4) 混凝土虚厚度。
2
K) ]。
h k /
式中：
(3-7)
h ——混凝土虚厚度(m)；
k——折减系数，取2/3；
——混凝土导热系数，取2.33[W/(m K) ]
(5) 混凝土计算厚度。
矿棉，岩棉 沥青矿棉毡 泡沫塑料
0.033～ 0.052
0.035～ 0.047 0.019～ 0.065 0.05 0.042 0.03 0.10
木模板
木屑 草袋 W/(m K) 沥青蛭石板 膨胀蛭石
500～700
0.23
0.17
膨胀珍珠岩
油毡 膨胀聚苯板 空气 泡沫混凝土
40～300
150 350～400 80～200
0.14 0.081～ 0.105 0.047～0.07
15～25
T2 ——混凝土表面温度(℃)；
Tq ——施工期大气平均温度(℃)；
——混凝土导热系数，取2.33
W/(m K)；
Tmax ——计算的混凝土最高温度(℃)；计算时可取
T2 Tq =15～20℃，
Tmax T2
=20～25℃；
4. 混凝土收缩变形
● 3.2 大体积混凝土的温度应力
● 3.2.1 大体积混凝土温度应力特点
混凝土的温度取决于它本身环境有温差存在，而结构物四周 又不可能做到完全绝热，因此，在新浇筑的混凝土与其四周环 境之间，就会发生热能的交换。模板、外界气候(包括温度、湿 度和风速)和养护条件等因素，都会不断改变混凝土所贮备的热 能，并促使混凝土的温度逐渐发生变动。因此，混凝土内部的 最高温度，实际上是由浇筑温度、水泥水化热引起的绝对温升 和混凝土浇筑后的散热温度三部分组成。
水泥品种 水泥强度 等级 42.5 32.5 矿渣水泥 32.5 水化热Q( kJ/kg )
3d 314 250 180 7d 354 271 256 28d 375 334 334
硅酸盐水泥
表3-2 系数m
浇筑温度(℃) m(1/d)
5 10 15 20 0.362 25 0.384 30 0.406
按裂缝出现时间分为
(1)早期裂缝(3～28天)、 (2)中期裂缝(28～180天) (3)晚期裂缝(180～720天，最终20年)。
按深度一般可分为 (1)表面裂缝、 (2)浅层裂缝、 (3)深层裂缝 (4)贯穿裂缝
(a) 表面裂缝
(b) 深层裂缝
(c) 贯穿裂缝
图3.1 温度裂缝
● 3.1.2 裂缝产生的原因 大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展 的结果，一方面是混凝土内外温差产生应力和应变，另一方面是 结构的外约束和混凝土各质点间的内约束阻止这种应变，一旦 温度应力超过混凝土所能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。 1. 水泥水化热 水泥的水化热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，水化热聚集在混凝土内部不易散失。 2. 外界气温变化
0.295 0.318 0.340 2) 混凝土中心计算温度
2) 混凝土中心计算温度
T1(t ) Tj Th (t )
(3-3)
式中：
T j——混凝土浇筑温度(℃)；
T1(t ) ——t龄期混凝土中心计算温度(℃)；
(t )——t龄期降温系数，查表3-3同时要 考虑混凝土的养护、模板、外加剂、
2 E(t )——t龄期混凝土弹性模量( N/mm )； 2 ——28d混凝土弹性模量( N/mm ) E0
e——常数，取2.718； t——龄期(d)。
3) 地基约束系数
(t ) (Cx1 Cx2 ) / h E(t )
(3-13)
式中： 1 ——t龄期地基约束系数( mm )； (t ) h——混凝土实际厚度(mm)；
N/mm 2 )；
E——桩混凝土的弹性模量(
mm 4 I——桩的惯性矩( )；
Kn ——地基水平侧移刚度，取
10 2 N/mm
3
D——桩的直径或边长(mm)； F——每根桩分担的地基面积( 2) 大体积混凝土瞬时弹性模量
mm )。
(3-12)
2
E(t ) E0 (1 e0.09t )
式中：
2.6
2.0 1.6 1.3 1.3
3.0
2.3 1.9 1.5 1.5
仅由不易透风材料组成(如油布、帆 布、棉麻毡、胶合板)
K1 值—一般刮风情况(风速小于4 K2 值—刮大风情况。
m/s
注：
(2) 如采用蓄水养护，蓄水养护深度。
hw xM (Tmax T2 )Kb w /(700Tj 0.28mcQ)
第3章 大体积混凝土施工
● 3.1 大体积混凝土的温度裂缝
● 3.1.1 裂缝种类 ● 3.1.2 裂缝产生的原因
● 3.2 大体积混凝土的温度应力
● 3.2.1 大体积混凝土温度应力特点 ● 3.2.2 大体积混凝土温度应力计算 ● 3.2.3 混凝土热工计算 ● 3.2.4 混凝土拌和温度和浇筑温度计算
3. 约束条件 结构在变形时会受到一定的抑制而阻碍其自由变形，该抑制即 称“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：
T

(3-1)
式中：——混凝土收缩时的相对变形； ΔT——混凝土的温度变化量； ——混凝土的温度膨胀系数。
Cx1 ——单纯地基阻力系数( N/mm3 )；
Cx 2 ——桩的阻力系数(
N/mm3 )；
3
E(t )——t龄期混凝土弹性模量( N/mm )
4) 混凝土干缩率和收缩当量温差 混凝土干缩率
Y (t ) (1 e
0 Y
、
0.01t
)M1M 2 M10
(3-14)
式中：Y (t )——t龄期混凝土干缩率； 0 ——标准状态下混凝土极限收缩值，取3.24 104 Y M 1 M 2 M10 ——各修正系数，查表3-7。
0.30
0.21
0.25
0.19
0.24
3) 混凝土表层(表面下50～100mm处)温度
(1) 保温材料厚度(或蓄水养护深度)
0.5hx (T2 Tq )Kb / (Tmax T2 )
(3-4)
式中:

——保温材料厚度(m)；
x ——所选保温材料导热系数[W/(m K) ]查表3-4。
表3-6 单纯地基阻力系数 C x1 ( N/mm
土质名称 软黏土 砂质黏土 坚硬黏土 风化岩石和低强度 素混凝土 C10以上配筋混凝 土 承载力( kN/m 2 80～150 250～400 500～800 5 000～10 000 5 000～10 000