大体积混凝土施工技术概述

大体积混凝土施工技术
大体积混凝土的定义
▪ 美国混凝土协会（ACI）规定：“任何就地浇 筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求采 取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题， 以最大的限度减少开裂。”
▪ 日本建筑协会标准（JASS5）中规定 ：“结构 断面最小尺寸在80cm以上，同时水化热引起 混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超 过25℃的混凝土，称之为大体积混凝土。”
大体积混凝土的定义
目前，较新的观点指出：所谓大体积混 凝土，是指其结构尺寸已经大到必须采用相 应技术措施、妥善处理内外温度差值、合理 解决温度应力、并按裂缝开展控制的混凝土。
大体积混凝土的定义
▪ 建筑工程大体积砼常出现的部位： 厚大的地下室底板（特别是电梯井筒部
位）、桩顶承台梁、转换梁或板、内筒外 框架超高层的大截柱等。 ▪ 桥梁工程大体积砼常出现的部位：
外界气温变化
大体积混凝土的温度裂缝
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
——混凝土收缩时的相对变形；
T ——混凝土的温度变化量；
——混凝土的温度膨胀系数。
Kb —— 传热系数修正值，取1.3~2.0。
K1值为一般刮风情况（风速<4m/s，结构位置>25m）； K2值为刮大风情况；
大体积混凝土温度计算
➢hw如采x用 M蓄(水Tm养ax 护 T，2 )蓄Kb水 养w护/(7深00度Tj 0.28mc Q)
hw ——养护水深度（m） x ——混凝土维持到指定温度的延续时间，即蓄水养护 时间（h） M ——混凝土结构表面系数（1/m）,M=F/V F——与大气接触的表面（m2） V——混凝土体积（m3）
计算时可取T2 Tq 15 ~ 20℃ Tmax T2 20 ~ 25℃
大体积混凝土温度计算
λx ——所选保温材料导热系数[W/(m·K)]
大体积混凝土温度计算
Kb —— 传热系数修正值，取1.3~2.0。
K1值为一般刮风情况（风速<4m/s，结构位置>25m）； K2值为刮大风情况；
大体积混凝土温度计算
大体积混凝土温度计算
表1 不同品种、强度等级水泥的水化热
表2 系数m
大体积混凝土温度计算
混凝土中心计算温度
T1(t) Tj Th (t)
T1(t)——t龄期混凝土中心计算温度（℃） Tj ——混凝土浇筑温度（℃） ξ(t) ——t龄期降温系数
大体积混凝土温度计算
龄期降温系数 ξ(t)
大体积混凝土温度计算
Tmax T2 20 ~ 25℃
700——折算系数[kJ/(m3·K)] λw——水的导热系数，取0.58
大体积混凝土温度计算
➢混凝土表面模板1及[ 保温i 层/ 的i 传1/热系q ]数
β——混凝土表面模板及保温层等的传热系数[W/(m3·K)] δi ——各保温材料厚度（m） λi——各保温材料导热系数[W/(m3·K)] βq——空气层的传热系数，取23[W/(m3·K)]
大体积混凝土的温度裂缝
故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，一旦温度应力过混凝土所能承受的抗拉强度，就会产 生裂缝。引起温度裂缝的原因可分为以下几类：
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。
混凝土收缩变形
大体积混凝土的温度应力
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。
大体积混凝土温度计算
h ➢混凝土虚厚度 k /
h’——混凝土虚厚度（m） k ——折减系数，取2/3 λ——混凝土导热系数，取2.33[W/(m3·K)]
混凝土表层（表面下50~100mm处）温度
➢保温材料厚度
0.5h x (T2 Tq )Kb / (Tmax T2 )
δ ——保温材料厚度（m） T2 ——混凝土表面温度（℃） Tq ——施工期大气平均温度（℃） λ——混凝土导热系数，取2.33W/(m·K) Tmax——计算得混凝土最高温度（℃）
大体积混凝土温度计算
最大绝热温升（二式取其一）
(1)Th (mc K F )Q / c (2)Th mc Q / c (1 emt )
Th——混凝土最大绝热温升(℃) mc——混凝土中水泥(包括膨胀剂)用量（kg/m3） F——混凝土活性掺合料用量（kg/m3） K——掺合料折减系数。粉煤灰 取0.25~0.30 c——混凝土比热，取0.97[kJ/(kg·K)] Q——水泥28d水化热(kJ/kg) ρ——混凝土密度(2400kg/m3) t——混凝土的龄期（d） m——系数、随浇筑温度改变
桥大直径桩基础、悬索桥的锚碇和桥塔 的一些部位、斜拉桥桥塔的一些部位、连 续梁桥的墩台梁等。
大体积混凝土的温度裂缝
建筑工程中的大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥 用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和 收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生 裂缝的主要原因。裂缝分为表面裂缝和贯通裂缝两种。 表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外 低内高，形成了温度梯度，是混凝土内部产生压应力，表面 产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。 贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝 土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的 体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起 的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截 面的裂缝。