大体积混凝土施工技术总结

大体积混凝土施工技术总结一．概述大体积混凝土指的是最小断面尺寸大于1m以上的混凝土结构，其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。由于大体积混凝土的截面尺寸较大，在混凝土硬化期间水泥水化过程中所释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩，以及外界约束条件的共同作用，而产生的温度应力和收缩应力，是导致大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。大体积混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚，体形大、钢筋密、混凝土数量多。工程条件复杂和施工技术要求高的特点。聊城电厂新厂一期2×600MW机组工程中主厂房基础、锅炉基础、烟囱基础、冷却塔环基以及汽轮发电机基础等大型设备基础等均为典型的大体积混凝土结构。（汽轮发电机基础底板尺寸52.70×13.80×3.40m，混凝土量为2500m3，最大单体的锅炉基础混凝土量为1100m3。）二．大体积混凝土裂缝产生的原因当混凝土结构物产生变形时，在结构的内部、结构与结构之间，都会受到相互影响、相互制约，这种现象称为约束。建筑工程中的大体积混凝土结构所承受的变形，主要是温差和收缩产生，其约束也主要是以外部约束为主。三．大体积混凝土裂缝控制的理论计算（以1#汽机基座底板为例）（一）各种原始数据及参数1.C30混凝土采用#425矿渣硅酸盐水泥其配比为：水：水泥：砂：石子：粉煤灰（单位kg）184：360：719：1105：52（每立方米混凝土配比），砂石含水率为3%、0%。2.各种材料的温度及环境气温（根据天气情况调整温度）水18℃，砂子23℃，水泥25℃，环境气温20℃，粉煤灰25℃（二）混凝土温度计算1.混凝土拌和温度计算公式T0=∑TimiCi/∑miCiT0=[0.9（mcTc+msTs+mgTg+mfTf）+4.2Tw（mw-Psms-Pgmg）+C1（PsmsTs+PgmgTg）-C2（Psms+Pgmg）]÷[4.2mw+0.9（mc+ms+mg+mf）]式中T0：混凝土拌和温度；mw、mc、ms、mg、mf—水、水泥、砂、石子、煤灰用量单位kg；Tw、Tc、Ts、Tg、Tf—水、水泥、砂、石子、煤灰的温度（℃）；Ps、Pg—砂、石含水率（%）；C1、C2—水的比热容（KJ/Kg•K）及溶解热（KJ/Kg）。当骨料温度0℃时C1=4.2，C2=0；反之C1=2.1，C2=335。T0矿=[0.9（360×25+719×23+1105×23+52×25）+4.2×18（184-719×3%）+4.2（3%×719×23）]÷[4.2×184+0.9(360+719+1105+52)]≈22.05℃2.混凝土出机温度计算公式T1=T0-0.16（TO-Ti）T1—混凝土出机温度（℃）T0—混凝土拌和温度（℃）Ti—混凝土搅拌棚内温度（℃）T1矿=22.05-0.16(22.05-25)=22.52℃3.混凝土浇筑温度计算公式TJ=T1-（α·τn+0.032n）（T1-TQ）TJ—混凝土浇筑温度（℃）T1—混凝土出机温度（℃）TQ—混凝土运送、浇筑时环境气温（℃）τn—混凝土自运至浇筑完成时间（h）n—混凝土运转次数α—温度损失系数（h-1）τn取1/3n取1d取0.25TJ矿=22.52-（0.25×1/3+0.032×1）（22.52-20）=22.23℃（低于30℃）（三）混凝土的绝热温升计算Th=Q0/（Cρ）W0—每立方米混凝土中的水泥用量(kg/m3)Q0—每公斤水泥的累积最终热量(KJ/kg)C—混凝土的比热容取0.97(KJ/kg·k)ρ—混凝土的质量密度取2400kg/m3Th矿（360×334）/（0.97×2400）=51.65℃（四）混凝土内部实际温度计算Tj—混凝土浇筑温度Th—混凝土最终绝热温升ξ—温降系数查建筑施工手册,本工程浇筑厚度3.4m,ξ3取0.704,ξ7取0.685,ξ14取0.527,ξ21取0.328Tm(3)矿=22.23+0.704×51.65=58.59℃Tm(7)矿=22.23+0.685×51.65=57.61℃Tm(14)矿=22.23+0.527×51.65=49.45℃Tm(21)矿22.23+0.328×51.65=39.17℃（五）混凝土表面温度计算公式:Tb(τ)=Tq+4/H2h’(H-h’)ΔT(τ)Tb(τ)—龄期τ时混凝土表面温度(℃)Tq—龄期τ时的大气温度(℃)H—混凝土结构的计算厚度(m)按下式计算H=h+2h’h—混凝土结构的实际厚度(m)h’—混凝土结构的虚厚度(m)ΔT(τ)—龄期τ时,混凝土中心温度与外界气温之差(℃),按下式计算ΔT(τ)=Tm(τ)-Tq,h’可按公式计算,h’=K·λ/βλ—混凝土导热系数取2.33W/m·KK—计算折减系统取0.666β—模板及保温层传热系数(W/m2·K)β值按公式计算β=1/(∑δi/λi+1/βg)δi—模板及各种保温材料厚度(m)λi—模板及各种保温材料的导热系数(W/m·K)βg—空气层传热系数可取23W/m2·K,保护层厚度取0.04m。β=1/（0.003/58+0.04/0.06+1/23）=1.41h’=K·λ/β=0.666×2.33/1.41=1.1H=h+2h’=3.4+2×1.1=5.6(m)Tq取12℃ΔT(3)矿=Tm(3)-Tq=58.59-12=46.59℃ΔT(7)矿=57.61-12=45.61℃ΔT(14)矿=49.45-12=37.45℃ΔT(21)矿39.17-12=27.17Tb(3)矿=12+4/5.62×1.1(3.4-1.1)×46.59=27.04℃Tb(7)矿=12+4/5.62×1.1(3.4-1.1)×45.61=26.72℃Tb(14)矿=12+4/5.62×1.1(3.4-1.1)×37.45=24.09℃Tb(21)矿=12+4/5.62×1.1(3.4-1.1)×27.17=20.77℃内外温差:ΔT(3)=58.59-27.04=31.5525℃ΔT(7)=57.61-26.72=30.8925℃ΔT(14)=49.45-24.09=25.3625℃ΔT(21)=39.17-20.77=18.425℃三天、七天、十四天温差不能满足要求。（六）外约束为一维时的温度应力计算1.计算混凝土龄期为τ天的混凝土相对收缩值公式：εy（τ）=εy0（1-ebz）×M1×M2×…M10εy0—混凝土在标准状态下的最终收缩值取3.24×10-4（mm/mm）b—经验系数取0.01Z—从混凝土浇筑后至计算时的天数（d）M1—水泥品种修正系数M2—水泥细度修正系数M3—骨料品种修正系数M4—水灰比修正系数M5—水泥浆量修正系数M6—养护条件修正系数M7—环境相对温度修正系数M8—构件尺寸修正系数M9混凝土振捣方法修正系数M10—配筋率修正系数查表得M1矿=1.25，M2=1.328，M3=1，M4=1.105，M5=1.2，M6（3天）=1.09/0.98，M6（7天）=1/0.9，M6（14天）=0.93/0.84，M6（21天）=0.93/0.84，M7=0.77（i=14.2/18=0.7889），M8=0.976，M9=1，M10=0.77εy（τ）—混凝土龄期为τ时的混凝土收缩相对变形（mm/mm）εy（3）矿=3.24×10-4×（1-e-3×0.01）×1.417=1.357×10-5εy（7）矿=3.24×10-4×（1-e-7×0.01）×1.415=3.1×10-5εy（14）矿=3.24×10-4×（1-e-14×0.01）×1.41=5.768×10-5εy（21）矿=3.24×10-4×（1-e-21×0.01）×1.41=8.635×10-52.混凝土任何龄期的收缩当量温差计算公式：Ty（τ）=εy（τ）/dεy（τ）—混凝土τ龄期相对收缩值d—混凝土线性膨胀系数取1×10-5Ty(3)矿=1.357×10-5/(1×10-5)=1.357℃Ty(7)矿=3.1×10-5/(1×10-5)=3.1℃Ty(14)矿=5.768×10-5/(1×10-5)=5.768℃Ty(21)矿=8.653×10-5/(1×10-5)=8.653℃3.混凝土温差结构计算公式:T=Tm+Ty(τ)-TgT—混凝土不同龄期结构温差(℃)Tm—混凝土水化热最高温升值(℃)Ty(τ)—混凝土龄期为τ时收缩当量温差(℃)Tg—当地月平均最低气温(℃)取22(℃)T3=58.59+1.357-12=47.947℃T7=57.61+3.1-12=48.71℃T14=49.45+5.768-12=43.218℃T21=39.17+8.653-12=35.823℃4.混凝土龄期弹性模量计算公式:E(τ)=E0(1-e-0.09τ)E0—混凝土弹性模量取3×10-4N/mm2E(3)=3×10-4(1-e-0.09×3)=7.1×103N/mm2E(7)=3×10-4(1-e-0.09×7)=1.4×103N/mm2E(14)=3×10-4(1-e-0.09×14)=2.15×103N/mm2E(21)=3×10-4(1-e-0.09×21)=2.55×103N/mm25.双曲余弦函数计算公式:β=[Cx/(hE(τ))]1/2Cx—水平阻力系数取0.8N/mm2h—混凝土结构高度取3400mmEτ—τ龄期混凝土弹性模量β3=[0.8/(3400×7.1×103)]1/2=1.82×10-4β7=[0.8/(3400×1.4×104)]1/2=1.30×10-4β14=[0.8/(3400×2.15×104)]1/2=1.05×10-4β21=[0.8/(3400×2.55×104)]1/2=9.61×10-56.温度应力计算公式:σx=(α/(1-γ)TE(τ)(1-1/coshβL/2)Siσx—距结构中心x处水平应力(N/mm2)E(τ)—τ龄期混凝土弹性模量α—混凝土线性膨胀系数取1×10-5T—结构计算温差℃γ—泊松比，取0.15Si—混凝土松弛系数，查计算手册（S3=0.186，S7=0.2093，S14=0.225，S21=0.301）cosh—双曲余弦函数L—构件最大长度mm取52700mmσ（0）3=7.1×103×1×10-5×47.947（1-1/cosh1.82×10-4×52700/2）×0.186/0.85=0.733σ（0）7=1.4×104×1×10-5×48.71（1-1/cosh1.3×10-4×52700/2）×0.2093/0.85=1.57σ（0）14=2.15×104×1×10-5×43.218（1-1/cosh1.05×10-4×52700/2）×0.225/0.85=2.15σ（0）21=2.55×104×1×10-5×35.823（1-1/cosh9.61×10-4×52700/2）×0.301/0.85=2.7247.混凝土不同龄期的抗拉应力计算C30混凝土的抗拉应力στ拉=1.5Lnτ/Ln28式中：στ拉—混凝土不同龄期的抗拉应力τ—为混凝土龄期（指天数）这里τ分别取3d，7d，14d则σ3拉=1.5Ln3/Ln28=0.490.733σ7拉=1.5Ln7/Ln28=0.881.57σ14拉=1.5Ln14/Ln28=1.192.15σ21拉=1.5Ln21/Ln28=1.372.724不满足要求。四．大体积混凝土施工技术从计算可以看出，裂缝的产生是不可避免的，在施工中应采取措施，避免有害裂缝的出现。为此，我们查阅了有关混凝土裂缝的资料，分析造成大体积混凝土裂缝的主要因素，并进行了有关试验。因此在施工中必须创造各种有利条件，确保混凝土的内在质量。从以下5个方面进行总结：1．降低水泥水化热（1）混凝土的热量主要来自水泥水化热，因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土。（2）充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中的水泥用量。（3）使用粗骨料，施工中根据现场条件尽量选用粒径较大，级配良好的