筏板基础大体积混凝土温度裂缝控制.pdf

l 2 2 低温建筑技术 2 0 1 1年第 1期 ( 总第 1 5 1 期 ) 筏板基础大体 积混凝土温度裂缝控制 周金 ， 戴海燕 ， 徐其功。 ( 1 华南理工大学土木与交通学院 ， 广州5 1 0 6 4 o； 2 华南理工大学广州汽车学院 广州5 1 0 8 0 0； 3 广东省建筑科学研究院 广州5 1 0 5 0 0) 【 摘要】 应用混凝土结构的温度收缩裂缝控制理论， 对 1 8 m厚筏板基础大体积混凝土进行计算分析， 为 筏板基础的顺利施工提供理论依据以及温度裂缝控制措施。 【 关键词】 大体积混凝土； 裂缝控制； 温度应力 【 中图分类号】 T U 3 7 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) O 1 0 1 2 2 0 3 CALCULArJ J o o I HE I E ERATURE CRACKI NG oF M ASS CoNCRETE ABoUT THE RAFT FoUNDATI oN Z H O U J i n ， D A I H a i y a n ， X U Q i g o n g ( 1 C o l l e g e o f C i v i l E n g i a n d T r a n s p o r t a t i o n ， S o u t h C h i n a U n i v o f T e c h ， G u a n g z h o u 5 1 0 6 4 0， ； 2 Gu a n g z h o u Au t o Co l l e g e，S o u t h Ch i n a Un i v o f T e c h ，Gu a n g z h o u 5 1 08 0 0，Chi n a； 3 G u a n g d o n g S c i e n c e R e s e a r c h I n s t i t u t e o f A r c h i t e c t u r e ， G u a n g z h o u 5 1 0 5 0 0， C h i n a ) Abs t r a c t： Ba s e d o n t h e t h e o r y a b o u t c r a c k c o n t r o l i n c o n c r e t e s t r u c t u r e c a u s e d b y t e mp e r a t u r e a n d s h r i n ka g e，t he p a p e r a n a l y s e s t h e 1 8m t hi c k ma s s c o n c r e t e o f t he r a f t f o u nd a t i o n a n d pr o v i d e s t h e o r e t i C a l b a s i s a n d c 0 n t r o l me a s u r e s f _0 r t h e c 0 n s t I 1 l c t i 0 n o f t h e r a lf t f 0 u n d a t i 0 n Ke y wor d s： ma s s c o nc r e t e；c r a c k- c o n t r o l ；t e mp e r a t u r e s t r e s s 1 工程概 况 佛山某大厦为地下2层 ， 地上主楼 3 0层 、 副楼 l 0 层 ， 主楼部 分采 用筏 板基 础 ， 厚 度 为 1 8 m， 面积 约 为 26 0 0m2 ，混凝土量约为 4 6 8 0 m 。 ， 属大体积混凝土工程。 采用 C 3 5抗渗混凝土， 抗渗等级为 P 8 。底板浇筑定于 当地的 1 1 月份施工。考虑浇筑大体积混凝土时会产 生温度裂缝， 对筏基大体积混凝土进行计算分析， 为 筏基顺利施工提供理论依据。 2温度计算 假定混凝 土处 于上下 左 右都 不能 散发 热量 的绝 热状 态 ， 混 凝 土内 的温度持 续上 升 ， 随 时间上升 的规 律 由下式确定 ： ( f )： ( 1 m t ) ( 1 ) T 则绝热最高温升 ： ： ( 2 ) 一 咖 a I 一 ， y 式 中， 为每 m 中水泥含量 ， 取 W =2 9 8 k g m 。 ； Q 。 为每 1 k g 水泥的散热量， 5 2 5号水泥， Q 。=4 6 1 k J k g ； C 为混凝土比热， 取 0 9 6 k J k g o C； y为混凝土重度， 取 2 4 0 0 k g m 。 代入( 2 )式中可得： =5 9 6 3 基础中心最高温度 ： = + ( 3 ) 式 中， 为人模温度 ， 1 1 月温度取 2 5 ； 基础处于 散热条件下， 考虑上下表面一维散热， 取散热系数 = 0 6 3 1 】 。代入( 3 )式中可得， 预算基础 中心最高温度 = 6 2 5 7 。 3 温度应 力计算 3 1 各 阶段收缩 当量温差 当量温差 ： ( f )： 旦 ( 4 ) U 式中， 8 ( t )为任意时间的收缩。 s ( t )=s ： 。 M 2 M 。0 ( 1 一 e 一 “ 毗 ) ( 5 ) 式中， t 为由浇灌时至计算时的天数； ： 为最终收 缩， 标准状态下占 ： = 3 2 4 1 0 ； 。 M 。 为考虑各种 非标准条件的修正系数。 式 中， 为水泥品种 为矿渣 水泥 ， 取 1 2 5 ； 为 水泥细度为 4 9 0 0孔， 取 1 3 5 ； M3 为骨料为花岗石， 取 1 0 0 ； 为水灰比为 0 6 ， 取 1 4 2 ； 为水泥浆量为 冬 施 质 量 通 病 周金等： 筏板基础大体积混凝土温度裂缝控制 1 2 3 0 2 ， 取 1 O 0 ； 为 自然养 护 3 0天 ， 取 0 9 3 ； M7 为环境 相对湿度为 9 0 ， 取 0 5 4 ； 肘。 为水力半径倒数 为 0 1 ， 取 0 9 ； 9为 机 械 振 捣 ，取 1 O 0 ； 。为 配 筋 率 为 0 4 ， 取 0 9。 计算备 时期收缩及 台阶式 当量温差分别为 3 0 d 。 ( 3 0)=3 2 41 0一 1 2 5 X 1 3 51 4 21 0 9 3 0 5 4 x 0 9 1 x 0 9 1 一 e 一 。 3 o 0 8 2 1 0 ( 3 0 )= -8 2 同理可算得 ： s ( 2 7 )=0 7 51 0 ， r( 2 7 )：7 5 C 8 ( 2 4 )=0 6 81 0 一， ( 2 4 )=6 8 ( 2 1 )=0 6 01 0， r( 2 1 )：6 0 ( 1 8 )=0 5 21 0 ， ( 1 8 )=5 2 C s ( 1 5 )=0 4 41 0 一， ( 1 5 )=4 4 C 8 ( 1 2 )=0 3 61 0 ， ( 1 2 )=3 6 q C s ( 9)=0 2 71 0， ( 9 )=2 7 ( 6 )=0 1 81 0 ， T y ( 6 )=1 8 ( 3 )=0 0 91 0 ， ( 3 )=0 9 C 各阶段收缩 当量温差为 ： T y ( 6 )=1 80 9=0 9 ( 9)=2 71 8=0 9 T( 1 2 )=3 62 7 =0 9 T v ( 1 5 )：4 43 6：0 8 ( 1 8 )：5 24 4=0 8 ( 2 1 )=6 05 2 =0 8 T y ( 2 4 ) =6 86 0 ： 0 8 A T ( 2 7 )：7 56 8=0 7 ( 3 0 )：8 27 5 =0 7 c I = 3 2 筏基混凝土总降温差 ( 1 ) 台阶式 降温综 合温 差。 根 据 同类型 工程 实 测温度升降 曲线 ， 求得各龄期混凝土降温温差如下 ： T ( 69 )=3 1 6 ， r ( 91 2)：5 6 9 ( 1 21 5 )=6 3 9 ， T ( 1 51 8 T ( 1 82 1 )=3 7 9 ( 2 12 4 ( 2 42 7 )： 1 9 0 ， ( 2 73 0 中心总降温差 =3 1 7 1 。 ( 2 ) 总综合温差 ： T = T m十 = 3 9 0 1 = 5 6 9 = 2 5 3c I = =0 6 6 3 3 各龄期的混凝土弹性模量 E =E 。 ( 1一e 吮) ( 6 ) 式 中 ， E ( c ) 为任意龄期的弹性模量 ； 为最终 弹性 模量 ， C 3 5 混凝 土 2 8 d 弹性模量取 3 1 51 0 N ra m 。 各时段弹性模量 ： E ( 3 )=3 1 5 X 1 0 X( 1一e 。 。 叭 ) = 0 7 4 5 l 0 Nram Ef 6) = 1 31 4 1 0 Nram Ef 9 ) = 1 7 4 91 0 N ram E( 1 2 ) = 2 0 8 0 X 1 0 N ram ( 1 5 ) = 2 3 3 3 X 1 0 N ram E( 1 8 ) =2 5 2 7 X 1 0 N mm E( 2 1 ) =2 6 7 4 X 1 0 N ram E( 2 4) =2 7 8 71 0 N ram E( 2 7) =2 8 7 31 0 N ram f 3 0) =2 。 9 3 8 x 1 0 N mm 3 4 各龄期混凝土松弛系数 当结构保持变形不 变时 ， 结 构 内的应力 因徐变 而 随时问衰 减 的现象 称松 弛 ， 龄期越 早 ， 徐 变引起 的松 弛越大 ， 应力作用 时间越长 ， 松弛越 大。 应力 松弛系数 见表 l 。 表 1 不同龄期的应力松弛 系数 3 5 混凝 土内部温度应力计算 一 ( 1 一 ) ) ( 7) 式中， ( t ) 为各龄期混凝土基础所承受的温度应 力 ； 。 ( t ) 为各 龄期 混凝 土的弹性 模量 ； 为混凝 土线 膨胀系数， 取 1 01 0 。 。 ； 为各龄期综合温差； I z 为 泊松 比， 当基础为双 向受力时取 0 1 5 ； 日 ( t ， r )为各龄 期混凝 土松 弛系数 ； 为基础 长度 ， L ：5 8 0 0 ra m； = 、 ， c I 删 ； 为基础底板厚度， H=1 8 0 0 ra m； C 为地 基水 平 阻力 系 数，筏 板 落 在风 化 岩 上，取 c = 1 0 N m m 。 各龄期 混凝 土拉应力 分别为 ： 6 = 2 0 6 1 0， ( 6 ) = 0 01 3 7 3MP a J8 9：1 7 8 X 1 0 ， f 9 )=0 0 2 1 4 3 MP a l 2 = 1 6 3 1 0 ， f l 2 ) = 0 03 5 4 2 MPa = 1 5 4 X 1 0 ， o r )： 0 0 4 2 3 9 MPa 卢l 8= 1 4 8 X 1 0 ， f l 8 】=0 0 2 7 1 3 MP a 2 l6 = 1 4 4 1 0， f 2 】 = 0 0 3 5 3 3 MP a 2 4 = 1 41 1 0， f 2 4 )= 0 0 4 4 7 2 MP a 7 = 1 3 9 X 1 0。 。 。 ，o r 仞 )： 0 0 3 7 5 6 MPa 3 0 = 1 3 8 X 1 0， ( 3 0 )= 0 0 3 5 3 MPa l 2 4 低温建筑技术 2 0 1 1年第 1 期 ( 总第 1 5 1期 ) 总降温产生的最大的拉应力为： 0 m a x = ( 6 ) + ( 9 ) + ( 1 2 ) + ( I 5 ) + ( 1 8 ) + ( 2 1 ) + (7 - ( 2 4 )+o r ( 2 7 )+ D ( 3 0 ) = 0 2 9 3 0MPa 。 混凝土 C 3 5 ， 取 R = 1 6 5 MP a ， 抗裂 安全 度 K = R ： =1 6 5 0 2 9 3=5 6 31 1 5 ， 满足抗裂条件。 4 混凝土裂缝间距计算 平均裂缝 间距公式 ： 5 a r c 当材质优选养护优 良时 ， 取 =2 X 1 0 。 水化热 最高温度 5 9 6 3 C， 周围平 均气温 为 2 5 C， 收缩 当量 温 差 ( 3 0 )=8 2 C， 则混凝土的综合 温差 T=( 5 9 6 3 2 5 ) +8 2=3 1 3 C， 平均裂缝间距为： = 1 5 2 9 3 8 x 10 4 x 1 8 0 0 1 0 X 1 0一 31 3 ar cch 1 了 一 1 0 了 2 0 1 0 3 3l 一 q = l 8 3 0m 最大裂缝问距 =2 4 4 m。 5 结语 ( 1 ) 通过计算 ， 本筏 板 基础 中心 最高 温度 = 6 2 5 7 ( 2 ， 基础温度与气温温差超过 2 5 C， 为达到控 制温度 的 目的 ， 应对 混凝 土表 面进行 覆盖养 护 ， 如采 ( 上接 第 1 2 1页) z=q i U 式中， z为混凝土施工过程评价分值； 为影响因 素的个数； g j 为各个影响因素的实际评分值， lg 9 ； U i 为各个影响因素的权重值。 根据计算出的结构混凝土施工过程评价分值， 即 可参照表 6对混凝土施 工过程作 客观 的评估 ， 定 出相 应等级， 并按表中要求采取必要的处理措施。 表 6 结构混凝土施工过程综合评估状态等级 等级划分 工作状态 综 合过程评分 措施 3结语 应用层次分析法对工程结构混凝土施工过程进 用塑料薄膜、 草袋等。 做好温度测量工作 ， 一旦发现温 差大于 2 5 C时 ， 立即采用覆 盖保温 ， 使混凝 土缓慢 降 温和收缩。 ( 2 ) 通过计算 ， 混凝 土 的总拉应 力小 于同龄期 的混凝 土 的抗拉强 度 ， 可 以满足抗 裂要 求 ， 该 混凝 土 筏 板基础 浇筑不会 出现贯穿性 裂缝 。 ( 3 ) 通过计算 ， 最大裂缝 的间距为 2 4 4 C， 该筏 板 只留有一条后浇带 ， ， 是很难 以避免开裂的 。 ( 4 ) 由于基础直接落在风化岩上 ， 在施工 时 ， 可 以在基础 与基岩接触面做油毡沥青滑 动层 ， 释放应 力。 ( 5 ) 施工时 ， 应 注意精选 材料。 砂 石级 配、 含泥 量 、 水灰 比及外加剂等。 参考文献 1 杨嗣信 高层建 筑施 工手册 M 北京 ： 中 国建 筑工业 出版 社 。 1 9 9 2 2 王铁梦 1 ： 程结构裂缝控制 M 北京 ： 中国建筑工业出版 礼。 1 9 9 7 收稿日期 2 0 1 0 - 0 9 3 0 作者简介 周金( 1 9 8 4一) ， 男， 湖北仙桃人， 硕士研究生， 研究方向 ： 防灾减灾工程及防护工程 。 行评价， 其特点是应用简便， 基于大量实测数据的综 合评价易 为 评估 者 所 接受 和 理解 ， 具 有 一定 的实 用 性。与缺乏相关资料情况下单纯依靠个人的经验积 累对工程结构进行评估 的其他评价 方法相 比 ， 本 部分 提 出的结 构 混凝 土 施 工过 程 的评 价方 法 更 为客 观 。 但是， 对工程具体状态的评估 ， 其结论的可信程度与 评估者的工程经验和判断能力有极大的关系， 评价指 标体系的判断矩阵也还有待进一步 的完善。 参考文献 1 周朝琦 ， 侯龙文 质量管理创新 M 北 京 ： 经济管理 出版社 ， 2 o o 5： 2 5 32 6 0 2 刘军 建筑工程质量控 制与验收 M 北京 ： 中国建筑工业 出 版社 ， 2 0 0 5： 1 2 3 杨文士 质量管理科学 M 北京： 中国发展出版社， 2 0 0 5 4 刘光庭 质量管理 M j E 京： 清华大学出版社， 2 0 0 6 收稿 日期 2 0 1 00 9 2 7 【 作者简介 万衍( 1 9 7 2一) ， 男， 云南开远人， 硕士， 高级讲 师 ， 从事建 筑工程施工管理教学与科研工作。