(完整版)大体积混凝土工程

§3.2 混凝土裂缝
2) 约束
a.外约束：不同结构之间的约束
自由体：变形最大，应力为零 外约束 全约束：应力最大，变形为零
弹性约束：既有应力也有变形
b.内约束是当结构截面较厚时，其内部温度和湿度分布不均 匀，引起各质点变形的相互约束（即结构内部各质点之间的约 束）。
注意：结构变形和外约束引起的应力为裂缝研究的重点。
其中高层建筑基础底板、构筑物基础、设备基础、桥 梁墩台、深梁、混凝土大坝
2.大体积混凝土结构的裂缝产生的原因
裂缝产生的原因为温度变化和混凝土收缩而产生温度 应力与收缩应力而导致裂缝的出现。
如何控制温度应力和裂缝的开展，Βιβλιοθήκη Baidu为大体积混凝土 施工中一个重要课题。
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概述
3.大体积混凝土的定义：
1）日本建筑学会标准规定：“结构断面最小厚度在80cm以 上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差 预计超过25℃的混凝土。
4）混凝土收缩变形：混凝土拌合水20%为必须，80%被 蒸发。产生干燥收缩。
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混凝土温度应力
§3.3 混凝土温度应力
1. 计算温度应力的基本假定 1）温度应力的理论研究
① 1934年苏联人MacJIOB利用无限刚性的基本假定，第 一次计算出温度应力
② 1961年日本人森忠次研究了温度应力和地基刚度的非线 性关系
2）国内规定：混凝土结构实体最小尺寸大于等于1米，或 预计会因为水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝 的混凝土。 注意：
大体积混凝土不是由其绝对截面尺寸的大小决定的，而 是由水化热引起的温度收缩应力来定性的，但水化热的大小 又与截面尺寸有关。 实例：
盲目将厚度大于80mm的混凝土作为大体积混凝土施工， 或者厚度小于80mm而水化热较大的工程未作大体积混凝土施 工都会带来不良的影响。
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大体积混凝土
第三章 大体积混凝土工程
P176-P213
1 混凝土裂缝 2 混凝土的温度应力 3 防止混凝土温度裂缝技术措施 4 大体积混凝土基础结构施工
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概述
§3.1 大体积混凝土概述
1. 大体积混凝土的形式
1）箱基、筏板的钢筋混凝土底板 2）桩基中常有较大厚度的承台 3）转换层结构中也有较厚重的转换梁板
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大体积混凝土的裂缝
§3.2 混凝土裂缝
4. 大体积混凝土特点：
截面大，水泥用量大，水泥水化热产生较大的温度变 形进而形成温度应力。
5. 大体积混凝土的裂缝种类
1）表面裂缝。 2）深层裂缝 3）贯穿裂缝
最大裂缝宽度的规定
a.一类环境（室内正常环境）：为0.3mm， b.二类环境（露天或室内高湿环境）：为0.2mm.
b.非绝热温升：
③ 中国水利电力科学研究院潘家铮、朱伯芳对混凝土坝的 温度应力进行研究和试验，有很多成果。
注：由于大体积混凝土承受的温差和约束主要是有外约 束所引起的均匀温差和均匀变形。可采用王铁梦的计算方法 较接近实际。
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§3.3 混凝土温度应力
混凝土温度应力
2）高层建筑基础工程大体积混凝土的特点
① 混凝土强度级别较高，水泥用量较大，因而收缩变形大；
变。由徐变引起温度应力的松弛，松弛对防止混凝土开裂有 益。
龄期越短，松弛越大。 应力作用时间越长，松弛越大。
2）裂缝的出现及其发展P186
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混凝土温度应力
§3.3 混凝土温度应力
3）绝热温升和非绝热温升
a.绝热温升：
混凝土周围无任何散热条件，无任何热损失的情况， 水泥水化热全部转化为使混凝土温度升高的热量。
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大体积混凝土的裂缝
§ 3.2 混凝土裂缝
1.裂缝理论： 唯像理论，统计理论，构造理论，分子理论，断裂理论
2.裂缝种类
骨料与水泥石结合面上粘着裂缝
裂缝
max
0.05mm，微观裂缝 水泥石裂缝 骨料本身裂缝
max 0.05mm，宏观裂缝
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大体积混凝土的裂缝
§3.2 混凝土裂缝
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⑤ 控制裂缝的方法主要是依靠合理配筋、改进设计、采用合 理的浇筑方案和浇筑后加强养护等措施，以提高结构的抗裂性 和避免引起过大的内外温差而出现裂缝。
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混凝土温度应力
§3.3 混凝土温度应力
2.温度应力计算 理论内容 P180-P192
1）变形： 在荷载作用下，不仅有弹性变形，也有非弹性变形即徐
3）当裂缝宽度为0.2~0.3mm时，渗水量与裂缝宽度的三次方成正比， 应进行化学灌浆处理。
7.裂缝产生过程（两阶段）
1）混凝土浇筑初期： 内部压，面层拉。当拉应力超过混凝土抗拉强度时就会引起裂缝。
2）混凝土浇筑数日后。 降温收缩→受约束→温度应力→引起裂缝。
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§3.2 混凝土裂缝
8.大体积混凝土产生裂缝的主要原因 1）水泥水化热：水泥水化热与混凝土厚度、单位体积水
泥用量、水泥品种等有关。3～5天达最高温度。 2）约束条件： 变形 T（温差）•（线膨胀系数） 无约束时温差达25℃~30℃也可能不会开裂 3）外界气温变化：混凝土内部温度为浇筑温度、水化热
温升等的叠加，气温越高，浇筑温度越高。
② 均为配筋结构，配筋率较高，抗不均匀沉降的受力钢筋的 配筋率多在0.5％以上，配筋对控制裂缝有利；
③ 几何尺寸不十分巨大，水化热升温较快，降温散热亦较快， 因此，降温与收缩的共同作用是引起混凝土开裂的主要因素。
④ 地基一般比坝基弱，地基对混凝土底部的约束也比坝基弱， 因而地基是非刚性的。（约束弱）
轻骨料混凝土梁 普通混凝土梁
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大体积混凝土的裂缝
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大体积混凝土的裂缝
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大体积混凝土的裂缝
§3.2 混凝土裂缝
6.裂缝的影响
1）由温度收缩应力引起的初始裂缝不影响结构瞬时承载力，但对 结构耐久性与防水性能产生影响。
2）当裂缝宽度为0.1~0.2mm时，早期有轻微渗水，经过一段时间可 自愈。
大体积混凝土的裂缝
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大体积混凝土的裂缝
§3.2 混凝土裂缝
3.混凝土裂缝产生原因
1）变形
a.由外荷载直接应力引起 b.由结构次应力引起 c.由变形变化引起(即由温度、收缩、不均匀沉降、膨胀等原 因引起)
其中由a，b形成的荷载裂缝占20%左右；c形成的非荷载裂 缝占80%左右。
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