第三章 大体积混凝土结构施工

时间:2025-07-09

重点、难点、章节讲义

第三章 大体积混凝土结构施工

重点、难点、章节讲义

3.1大体积混凝土结构的特点

在现代工业与民用建筑中,大体积混凝土的工程规模日趋扩大,结构型式也日趋复杂。

大型工业与民用建筑中的一些基础,其体积达几千m3以上者已屡见不鲜,而一些超高层的民用建筑的筏式基础混凝土的体积有的竟达1万m3以上,厚度达2~3m,长度超过lOOm,这些都属于大体积混凝。

对于大体积混凝土的定义: 美国混凝土学会有过这样的规定:“任何就地浇筑的大体积混凝土,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,以最大限度地减少开裂。”

日本建筑学会标准的定义是:“结构断面最小尺寸在80cm以上,同时水化热引起的混凝土内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。”

我国《混凝土结构工程施工及验收规范》认为,建筑物的基础最小边尺寸在1~3m范围内就属大体积混凝土。

大体积混凝土施工过程中,由于混凝土中水泥的水化作用是放热反应,大体积混凝土自身又具有一定的保温性能,因此其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多,而在混凝土升温峰值过后的降温过程中,内部降温速度又比其表层慢得多,在这些过程中,混凝土各部分的热涨冷缩(称为温度变形)及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的应力(称为温度应力),是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所能承受 的拉力极限值时,混凝土就会出现裂缝。

大体积混凝土的裂缝控制问题是一项国际性的技术难题,许多国家都成立了专门的研究机构,理论成果颇多,但在工程实践中仍然缺乏成熟和实用的理论依据,一些规范和规程尚不能完全解决现实设计和施工中提出的问题。 大体积混凝土结构的施工技术和施工组织都较复杂,施工时应十分慎重,否则易出现质量事故,造成不必要的损失。组织大体积混凝土结构施工,在模板、钢筋和混凝土工程方面有许多技术问题要逐个解决。此处着重介绍大体积混凝土的裂缝控制和混凝土浇筑。

3.2结构物裂缝的基本概念

一、裂缝产生的主要原因及裂缝的形式

结构物在施工及使用过程中承受两大类荷载,有各种外荷载和变形荷载,统称为广义荷载。 第一类荷载,包括永久荷载、可变荷载、风载和雪载等;

第二类荷载,包括温度、收缩及不均匀沉陷等。裂缝产生的主要原因不外乎由以上两种荷载引起。

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据统计,在工程实践中结构物的裂缝原因,由第二类荷载(变形荷载)引起的裂缝约占80%~85%。而由第—类荷载(各种外荷载)引起的裂缝只占15%~20%。

裂缝按其形状分为表面的、贯穿的、纵向的、横向的、上宽下窄、下宽上窄、枣棱形、对角线形、斜形、外宽内窄的和纵深的等等。

裂缝宽度在一条裂缝上是不均匀的,控制裂缝宽度是较宽区段的平均宽度。 裂缝又可分为愈合、闭合、运动、稳定及不稳定的等。地下防水工程或其它防水工程结构,在水压头不高(水位在10m以下)的情况下,产生0.1~0.2mm的裂缝时,开始有些渗漏,水通过裂缝同水泥结合,形成氢氧化钙和硫铝酸钙,生成胶凝物质胶合了裂缝,使原裂缝被封闭,裂缝仍然存在,但渗漏停止,这种现象称为裂缝的自愈现象,这种裂缝不影响结构的耐久性,是稳定的。 结构的初始裂缝,在后期荷载作用下,有可能在压应力作用下闭合,裂缝仍然存在。但是稳定的。

结构上的任何裂缝。在周期性温差和周期性反复荷载作用下产生周期性的扩展和闭合,称为裂缝的运动,但这是稳定的运动,有些裂缝产生不稳定性的扩展,应视其扩展部位,考虑加固措施。 二、温度裂缝

大体积混凝土结构,浇筑后水泥的水化热很大,由于混凝土体积大,聚积在内部的水泥水化热不易散发,混凝土的内部温度将显著升高。而混凝土表面则散热较快,这样形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,同时,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,如果温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝多发生在混凝土浇筑后的升温阶段。如果此时混凝土表面不能保持潮湿的养护环境,则混凝土表面由于水份蒸发较快而使初期的混凝土产生干缩,将加剧裂缝的产生。这是混凝土浇筑后由于温升影响产生的第一种裂缝。

由于温升影响产生的第二种裂缝是收缩裂缝。 这种裂缝产生在混凝土的降温阶段,即当混凝土降温时,由于逐渐散热而产生收缩; 再加上混凝土硬化过程中,由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发,以及胶质体的胶凝等作用,促使混凝土硬化时收缩。

这两种收缩,在收缩时由于受到基底或结构本身的约束,会产生很大的收缩应力(拉应力),如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土中产生收缩裂缝,这种收缩裂缝有时会贯穿全断面,成为结构性裂缝,带来严重的危害。 总结过去大体积混凝土裂缝产生的情况,有下述—些规律:

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