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大體積混凝土結構裂縫控制探討.doc

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?大體積混凝土結構裂縫控制探討摘要:隨著國民經濟的迅速發展,使得大體積混凝土施工也得到 普遍應用。大體積混凝土體積大,工程施工條件復雜,容易發生裂 縫問題。本文結合工程實例,重點把握大體積混凝土的結構計算溫 差及溫度應力計算的方法,提出保溫、保濕及補償措施,確保溫度 裂縫得到有效防治。關鍵詞:建筑工程;大體積混凝土;結構;裂縫;溫度應力;補償 措施隨著國民經濟的發展,建筑工程規模的不斷擴大,大體積混凝土 在結構屮的應用越來越廣泛,同時,大體積混凝土溫度裂縫問題LI 益突出并成為具有相當普遍性的問題。大體積混凝土溫度裂縫問題 十分復雜,它涉及到和工程結構相關的方方面面。溫度裂縫的防治 不是單純的結構理論問題,而是涉及結構計算、構造設計、材料組 成、物理力學性能及施工工藝等多學科的綜合性問題。下面結合某 建筑工程大體積混凝土的施工,對防治大體積混凝土工程施工溫度 裂縫的措施進行了探討分析;可供同類工程技術參考。1工程概況某建筑工程地下1層,地上21層,占地面積為1486H12,總建筑而積 21904m2;建筑總高63. 6m;是集商業、辦公、住宅為一體的綜合性建 筑。工程結構設計選用了傳換層形式。2轉換層結構形式特征轉換層結構形式:第四層頂板為一塊實心混凝土整板,將上部23層結構荷載過渡轉換到板下框架體系?轉換層標高17. 1~19. Im,板厚2. Om,轉換層而積723m2,板內上下各兩層設縱橫雙向 @200mniX200mm 鋼筋網片;屮間乂有兩層 4)22mni> @200nunX200mm 鋼 筋網片;網片間@600mmX 600mm,設4)22mm立筋,混凝土總量1610m3, 混凝土采用c50的商品混凝土?板下框架柱網尺寸:8?6mX& 8m?8. 4m X 12m 不等。3大體積混凝土施丁該工程轉換層混凝土的施工在六月中旬,當地日平均溫度在21°C 左右,混凝土最高溫度的峰值一般出現在混凝土澆筑后的第三天, 對混凝土澆筑后的內部最高溫度與氣溫溫差要控制在25°C內,以免 因溫差和混凝土的收縮產生裂縫。3. 1混凝土溫度的計算(1) 混凝土的絕熱溫升:t=wXqOX (1 -e-mt)/cr式中:t-混凝土的絕熱溫升(°C) ; w-每m3水泥用量,w=530kg; q0- 每千克水泥最終水化熱量(j7kg),28d的累計水化熱 q0=460240j/kg; c-混凝土比熱容,c=993. 7j/ (kg/k) ; r-混凝土密 度,r=2400kg/m3; t-混凝土齡期(d) ; m-常數,與水泥品種、澆筑時 溫度有關?;炷磷罡呓^熱溫升:tmax=530 X 460240/ (993. 7 X2400)=102. 28°C(2) 混凝土屮心溫度:th=t j+tmax 4式中:th-混凝土中心溫度(°C); tj-混凝土澆筑溫度(°C);匚-不同澆筑混凝土塊厚度的溫度系數,對lm厚混凝土 3d時〈=0. 36o(3) 混凝土澆筑溫度:tj二tc+(tp+tc) X (al+a2+a3)式中:tc-混凝土拌合溫度(它與各種材料比熱容及初溫度有關), 按多次測量資料,有日照時拌合溫度比當時溫度高4?6°C,無日照 時拌合溫度比當時溫度高2?3°C,我們按3°C計;tp-混凝土澆筑時 的室外溫度,六月屮旬,室外平均溫度以21°C計;aHa2+a3-溫度損 失系數。其中混凝土裝卸時,每次為0. 032(裝車、出料二次計),81二0.032 X 2=0. 064;混凝土運輸時,a2=qt (q為6m3滾動式攪拌車每min溫 升系數0. 0042(即-0. 0042),混凝土泵送不計;t為運輸時間,min計 算,從商品混凝土公司到工地約30min);澆筑過程中a3=0. 003X 60=0. 18(每次溫度損失系數值取0. 003,轉運60次)。t j二tc+(tp+tc) X (al+a2+a3) =24+(21+24) X (0. 064-0. 126+0. 18)=24+45X0. 116=29. 31 °C。則混凝土 內部中心溫度:th=tj+tmaxX ? =29. 31+102. 28 X0. 36=66. 13°Co從溫度計算得知,在混凝土澆筑后第三天內部實際溫升為66°CO , 比當時室外溫度(21°Co )高出45°Co,必須采用相應的措施,防止大 體積鋼筋混凝土板因溫差過大產生裂縫.3. 2溫度應力計算計算溫度應力的假定:(1)混凝土等級為c50,水泥用量較大,530kg/m3; (2)混凝土配筋率較高,對控制裂縫有利;(3)底模對 混凝土的約束可不考慮;(4)幾何尺寸不算太大,水化熱溫升快,散 熱也快?因此降溫與收縮的共同作用是引起混凝土開裂的主要因 素。先驗算由溫差和混凝土收縮所產生的溫度應力o max是否超過當 時厚板的極限抗拉強度rco采用公式:o max=eat [1-1/(lcosh B /2) ] s式中:e-混凝土各齡期吋對應的彈性模量et=ec (l-e-0. 9t) (e=2. 718 自然對數的底,t-混凝土齡期(d), ec-混 凝土 28d時c50的彈性模量,et=3. 5X105mpa) ; 混凝土的線膨脹 系數1.0X10-5; 1-結構長度,本工程厚板長度l=44m; t-結構計算 溫度:該厚板最大絕熱溫升tmax=102. 26,實際溫升最高在混凝土澆 筑后第三天 t3=tmaxX ?二 102. 26°CX0. 36=36. 82°C; s-混凝土應力 松弛系數;cosh P -是雙曲余弦函數,其屮B 二h-結構厚度,本工程厚板厚度h二0. 8, h/l=0. 8/44=0. 018W0. 2,符 合計算假設;CX-混凝土板與支承面滑動阻力系數,對竹膠模板,比較砂質土的阻力系數,取 cx=30n/mm2o根據以上公式代入相應數據,得° max二1. 18mpa^l. 89mpa,可知不 會因降溫時收縮引起裂縫。3. 3配制混凝土時,采取雙摻技術(1)摻高效減水劑,使混凝土緩凝,要求初凝吋間大于9h,以推遲水 泥水化熱峰值出現,使混凝土表面溫度梯度減少;(2)加aea微膨脹 劑(摻量為水泥用量的10%)補償混凝土收縮;(3)保證混凝土澆筑速 度,不產生人為冷縮;(4)設加強帶,在加強帶處微膨脹劑摻量增加 14%o3.4保溫、保濕及補償措施根據氣象預報,擬澆筑三天后的均溫為21°C.為防止因混凝土內外 溫差超過25°C而開裂,經研究、比較,在不可能降低水泥用量、摻粉 煤灰及選用礦渣水泥的條件下,采取下列措施。(1) 底模:除因模板支撐結構需耍,滿鋪100mm X 50mm X 2000mm木柿 外,在木模板上滿鋪一層塑料薄膜,再鋪一層竹膠板?在澆筑前三天, 澆水濕透;(2) 在三層與轉換板之間,四周用塑料編織布圍護,使板下形成溫 棚,減少空氣流動,達到保溫作用;⑶在澆筑混凝土表面12h后,加塑料薄膜…層、麻袋二層覆蓋;(4) 設溫度測試點,在有代表性的位置設測溫點,隨時了解混凝土 澆筑后(特別是第二天)開始升、降溫情況,隨時準備增、減覆蓋物;(5) 加強對混凝土的保養,不斷觀察混凝土保濕狀況,定時澆水保 濕。在澆筑第二層1.加厚混凝土 3d后,混凝土內部溫度達56°C,更要 加強保溫保濕措施??紤]到第一層混凝土板對上而第二層溫度變形的約束,除認真控 制混凝土內外溫差外,該板結構設計在1. 2m厚板下,400?處,設一 層4)22^. @200mniX200mm的鋼筋網片,以防上層混凝土變形時拉裂 下層混凝土。3. 5溫度測試本工程采用建筑電子測溫儀測溫?兩次澆筑分別設了 10個和7個 測溫斷面,每個測溫斷面分別在上、屮、下及覆蓋層下埋設測溫傳感器,在澆筑混凝土后 的5d內,每2h測讀…次溫度,同時監測氣溫?實測結果與理論計算, 可看出,理論計算與實測數據很接近,可作為以后制定保溫保濕措 施的依據。4結束語綜上所述,建筑工程中大體積混凝土它往往屬于地下隱蔽工程, 裂縫的存在將嚴重影響其止常使用。根據現有的理論和實踐經驗總 結出來的具體措施,可以控制和減少大體積混凝土溫度裂縫的發 生。由于各種客觀條件的限制,釆取哪些控制措施,要根據具體的 實際情況決定,但要經計算驗證,確保滿足規范要求。參考文獻[1]喬樹軍,大體積混凝土裂縫控制措施探討[j]屮小企業管理與 科技,2009. 09
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