大体积混凝土21734

大体积混凝土

1.大体积混凝土由于混凝土数量大，水泥的水化热积聚在混凝土内部不易散发，

内部温度峰值常可达到45～60℃，而表面散热较快，使内外产生较大温差，在混凝土升温阶段受混凝土的自约束，易使混凝土产生表面温度裂缝；在混凝土降温阶段混凝土本身的收缩和外部基岩、厚大垫层、桩基等的约束，亦会产生内部裂纹，有的甚至会贯穿整个截面。因而在大体积混凝土浇灌时，应根据施工现场的具体条件，采取降低水泥水化热温度、降低混凝土浇灌入模温度、减少地基约束、加强温差控制以及提高混凝土极限拉伸强度等措施，以控制裂纹的出现。

确定要否按照大体积混凝土考虑施工控制措施是一个比较复杂的问题，目前对大体积混凝土也没有一个确切的定义，施工实践中主要通过验算其能否出现结构裂纹来确定，比较通行的方法是：对厚大结构的混凝土一般控制混凝土的内外温差不超过25℃；对超长、超宽或大面积结构一般从控制内外温差和控制极限拉应力不大于混凝土抗拉强度两方面考虑。

2、对厚大结构的混凝土的内外温差可按下列各式进行估算：

砼最终绝热温升：T h=WQ/CP

式中：W-每立方米混凝土用量(kg)

Q-每千克水泥水化热(kj∕kg),计算时可按下表取值

每公斤水泥发热量(Q)

C-混凝土比热，计算时可取0.97（kj∕kg.K）

P—混凝土密度,计算时可取2400(kg∕m3)

●t龄期砼绝热温升：T t=T h(1-e-mt)

式中：e-自然对数之底，e＝2.718

m-随水泥品种、比表面及浇筑温度变化的系数可按下表取值

计算水化热温升时的m值

●混凝土内部(中心最高)温度：T max=Tj+Tt＊ξ

式中：ξ—不同浇筑块厚度的温降系数，计算时可按下表取值

不同浇筑块厚度与混凝土绝热温升的关系（ξ值）

注：1. ξ＝T m∕T h T m—混凝土由水化热引起的实际温升（℃）

2.本表仅在估算绝热温升时使用，当估算各龄期时的水化热温升时应按下表取值：

不同龄期水化热温升与浇筑块厚度的关系

表面温度: T b(t)=T q+(4/H2)*h'(H-h')ΔT(t)

式中：T q—龄期t时的大气平均温度（℃）

H—混凝土的计算厚度（H=h+2h’）(m)

h-混凝土的实际厚度(m)

h’-混凝土虚铺厚度（m）h’=K*λ/β

K-计算折减系数，一般取K=0.666

λ-混凝土导热系数，计算时取2.33W/m.k

β-保温层的传热系数（W/m2.k），β＝1/（∑δI/λI＋1/βq）

δI-为各种保温层的分层厚度(m)

λI-为各种保温层的导热系数,计算时参考下表

各种保温材料的导热系数（λ）（W/m.k）

βq—为空气层的传热系数，计算时取23 W/m2.k

ΔT(t)—混凝土内最高温度与外界温度之差

●内外温差：δT(t)＝T max—T b(t)

●混凝土内部各点的温度基本是以混凝土块厚度中心为顶点的抛物线分布，可

通过下式估算：

T x(t)=T q+(4/H2)*x'(H-x')ΔT(t)

式中：x=h’+x’x’—为计算点距混凝土表面的距离（m）

3.对超长、超宽结构不仅应考虑内外温差的影响，还应考虑极限拉应力影响，实际施工中可通过估算实际结构的平均伸缩缝间距，并与实际结构的尺寸进行比较，平均伸缩缝间距可按下列步骤进行估算：

⑴计算极限拉伸值εP=0.5R L（1＋10μp/d）10-4

式中：R L—混凝土设计抗拉强度(MPa)（详见混凝土设计规范）

μp-配筋率

d—钢筋直径（mm）

⑵计算混凝土的收缩变形值：εy＝εy0（1-e-0.01τ）×M1×M2……×M n

式中：εy0—混凝土在标准状态下的最终收缩值，取3.24×10-4/℃τ—从混凝土浇筑到计算时的天数

M1、M2……M n——各种修正系数，详见下表

混凝土收缩变形不同条件修正系数

注：分子为自然状态下硬化，分母为加热状态下硬化；

τ—混凝土浇灌后初期养护时间（d）；

W-环境相对湿度（%）；

r—水力半径的倒数（mm-1）,为构件截面周长与截面面积之比；

E a

F a/E b F b—混凝土配筋率

E a—钢筋弹性模量（MPa）

F a—钢筋截面积(mm2)

E b—混凝土弹性模量（MPa）

F b--混凝土截面积(mm2)

⑶计算混凝土收缩当量温差：ΔT1 =εy/α

式中：α—混凝土的线膨胀系数，取10×10-6/℃

⑷计算混凝土的平均温度差：ΔT2 =T j＋（2T（τ）/3）-T q

式中：T j—混凝土的浇筑温度

T（τ）—混凝土在龄期τ时的水化热绝热温升

T q—当地年平均温度

⑸计算混凝土综合温差：T＝ΔT1＋ΔT2

⑹计算平均裂缝间距：

[L]cp=1.5（hE/C x）1/2arcosh(|αT|/(|αT |-|εP|))

式中：h-混凝土块厚度(mm)

E-混凝土的弹性模量（详见混凝土设计规范）

C X-地基水平刚度，计算时偏于安全的可按如下取值：

软粘土0.01～0.03N/mm3

一般砂质粘土0.03～0.06 N/mm3

特别坚硬粘土0.06～0.10 N/mm3

风化岩、低标号素混凝土0.6～1.0 N/mm3

底部为桩基C X=Q/F

Q—桩产生单位位移所需的水平力（N/mm）

当桩与结构铰接时Q=2EI(KnD/4EI)3/4

当桩与结构固接时Q=4EI(KnD/4EI)3/4

F—每根桩分担的地基面积

Kn—地基水平侧移刚度（1＊10-2N/mm3）

E—桩的弹性模量（MPa）

I-—桩的惯性矩（mm4）

D-桩的直径或边长

arcosh—反双曲余弦函数

其它符号同前

⑺计算混凝土各龄期的弹性模量：E（τ）＝E (1-e-0.09τ)

⑻计算混凝土的最大拉应力：

σ＝—E（τ）αTS h（τ）R k/(1-μ)

式中：μ—混凝土的泊松比，取0.15

R k—混凝土的外约束系数，计算时可按岩石地基R k＝1,可滑动垫层R k＝0,一般地基R k＝0.25～0.5取值。

S h（τ）—考虑徐变影响的松弛系数，计算时可安下表取值：

混凝土的松弛系数S h（τ）