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第三章 大体积混凝土工程; 大体积混凝土; 大体积混凝土; §3.1 大体积混凝土概述;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。 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。 ;§ 3.2 混凝土裂缝;§3.2 混凝土裂缝; 大体积混凝土的裂缝;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。; 2) 约束 a.外约束：不同结构之间的约束;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.;; 大体积混凝土的裂缝; 大体积混凝土的裂缝;;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。 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。;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??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： 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。 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。;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 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。;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； 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） 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。;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;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。 b.非绝热温升： 指在升温的过程中，还伴随着散热条件。 注： 散热的快慢与结构的厚度有关，越薄散热越快，越厚散热越慢。当厚度大于5m时，实际升温接近绝热温升。 混凝土结构表面的水化热温升与温度场的