大体积混凝土配比设计与裂缝控制技术.pdf
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1、第 4 1 卷第 3期 2 0 1 5年 6月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 91 大体积混凝土配比设计与裂缝控制技术 王军 强 ( 江苏建筑职业技术学院, 江苏 徐州2 2 1 1 1 6 ) 摘要: 大体积混凝土在工程实践应用中存在开裂 、 渗漏等质量缺陷问题, 给工程的使用 、 维护带来诸多不便和安 全隐患。结合工程项目实际, 将温度控制和裂缝控制技术应用在大体积 昆 凝土 皇 原材料选用与配置、 混凝土浇筑 与养护等过程, 通过温度控制目标设计, 有效降低胶凝材料水化热、 降低混凝土出机 口温度、 入模温度、
2、绝热温升; 通过计算确定后浇带 间距或跳仓 间距 , 合 理选择浇筑方法 、 养护 和保 温措 施等 , 降低 混凝土 的表面和 内部最 大拉应 力, 解决了大体积混凝土开裂和渗漏等缺陷难于控制的施工技术难题 , 为大体积混凝土的施工提供了参考。 关键词: 大体积混凝土; 温度应力; 温度控制; 裂缝控制 中图分 类号 : T U 5 2 8 文献标志码 : B 文章编 号 : 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 5 ) 0 3 0 9 1 0 4 O 引 言 民用建筑高层及超高层建筑的基础 、 转换层 , 工 业建筑的设备基础以及市政公用工程都存在大体积 混凝土的施工 问题。美 国
3、混凝 土学会 A C I - 2 0 7认 为, 大体积混凝土是“ 现浇混凝土结构, 尺寸大到需 要采取措施降低水化热和水化热引起 的体积变化 , 以最 大 限 度 地 减 少 混 凝 土 的开 裂 ” 。我 国 G B 5 0 4 9 6 -2 0 0 9 ( 大体积混凝土施工规范 认为, 大体 积混凝土是“ 混凝土结 构物实体最小几何尺寸不小 于 1 i n的大体量混凝土 , 或预计会 因混凝土中胶凝 材料水化引起 的温度变化和收缩而导致有害裂缝产 生的混凝土” 。日本建筑学会标准( J A S S ) 认为 , “ 结 构断面最小尺寸在 0 8 I T I 以上 , 水化热引起混凝土 内
4、最高温度与外界气温之差超过2 5 C的混凝土, 称 为大体积混凝土” 。可见, 国内外规范都比较关注 大体积混凝土的温度控制、 温度应力和裂缝控制问 题 。本文结合工程项 目, 就大体积混凝土的配置 、 温 度控制 、 温度应力计算 、 温度控制措施进行了施工实 践 。 1 大体积混凝土配 比设计 1 1 配置 目标 某超高层住宅项 目的筏板基础, 筏板厚度为 1 6 0 0 2 0 0 0 mm, 所要求的混凝土强度等级为 C 3 5, 收稿 日期 : 2 o 1 4 - 0 4 - 2 4 作者简介 : 王军强( 1 9 7 3一) , 男, 陕西渭南人 , 副教授, 研究方向: 钢 筋混
5、凝土结构。 基金项 目: 住 房和城乡建设 部 2 O l 1年研究 开发项 目( 2 O l 1 一 K 3 - 2 5) ; 江苏省建设系统科 技项 目( Z D 1 9 ) Ema i I : w a n g i u n q i a n g 7 3 9 9 1 6 3 c o rn 抗渗等级 P 6 , 筏板基础下设素混凝土垫层 , 筏板施 工期间处 于 5月 中旬 , 日均气 温 2 5 , 最高 温度 3 5 C 。根据大体积混凝土的工程应用特点 , 在混凝 土的配置与施工方面, 提出了如下配置 目标要求。 1 ) 温控指标要求 混凝土浇筑体的最高温度控制, 即温升峰值 T m 7
6、O ; 混凝土浇筑体表 面与大气温差不 宜大 于 2 0 C; 混凝土浇筑块体 的里表温差 ( 不含混凝土 收缩的当量温度 ) 不宜大于 2 5 ( 2 ; 混凝土浇筑体 的 降温速率不宜大于 2 0 d 。 2 ) 温度应力控制要求 混凝土温度应力的控制主要包括混凝土表面拉 应力和混凝土内部最大拉应力的控制。混凝土表层 拉应力按照下式计算 : =0 5 a E( t ) L I T ( t ) K 。 ( 1 ) 式中 混 凝 土 在 龄 期 t时 的表 层 拉 应 力 ( MP a ) ; 混 凝 土 线 膨 胀 系 数 , 可 取 1 0 l 0一 o C : E( t ) 混 凝 土
7、在 龄 期 t时 的 弹 性 模 量 ( MP a ) ; t T ( t ) 混 凝 土在 龄 期 t时 的 内表 面 温差 ( o C) ; 。 混凝土徐变引起 的应力松弛系数 , 无 试验资料时候可取 0 5 。 混凝土 内部最大拉应力可按下式计算 : = E o K o R( T m 一 ) ( 2 ) 一 式中 混凝土内部最大拉应力 ( MP a ) ; 混 凝 土 线 膨 胀 系 数 , 可 取 1 0 四川建筑科学研究 第4 1 卷 1 0 一 : E n 混凝土在准稳定温度时的弹性模量 ( MP a ) ; K 混凝土徐 变引起 的应力松 弛 系数 , 无试验资料时候可取 0
8、5; R 混凝土基础约束 系数 ; 混凝土内部最高温度( ) ; 混凝土浇筑体准稳定温度( ) 。 混凝土基础约束系数 R反应混凝土非 自由变 形的条件, 与混凝土接触的介质条件、 混凝土浇筑体 厚度 、 浇筑体的长度等有关 , 混凝土基础约束系数 R 根据下式确定 : R=1一( c o s h ( c E 0 0 5 L ) ) 。 ( 3 ) 式中尺 混凝土基础约束系数 ; 混凝土浇筑体的厚度( m m ) ; E 。 混凝 土 在准 稳定 温 度时 的 弹性模 量 ( MP a ) ; C 约 束 介 质 单 位 面 积 水 平 变 形 刚 度 ( N ra m ) , 对于风化岩 ,
9、 低等级素混凝 土取 0 60 1 , 对配筋 混凝土取 0 1 0 1 5; 混凝土浇筑体的长度( m m) , 计算 可 以确 定分 仓 间距或 者 控 制后 浇 带 间 距 。 3 ) 混凝土温控抗裂安全性要求 工程设计 目标为混凝土表层温控抗裂安全系数 和内部温控抗裂安全系数均不小于 1 4 。 结合工程应用 目标 , 所配置 的大体积混凝土强 度等级为 C 3 5, 抗渗等级为 P 6 , 温控标准和温度应 力满足设计要求。采用 6 0 d强度指标进行配合 比设 计 ; 混凝土拌 和物 1 h延时坍落度 可取 为 1 6 51 8 0 m m; 拌和物泌水率小于 1 0 L m 。
10、1 2配置依 据 本工程依 据 J G J 5 5 -2 0 1 o 普通混凝 土配合 比 设计规程 、 C E C S 2 0 3 : 2 0 0 6 ( 自密实混凝土应用技术 规程 、 G B 5 0 4 9 6 -2 0 0 9 ( 大体积混凝土施工规范 、 J rI S 2 0 2 1 0 1 0 水运工程大体积混凝土温度裂 缝控制技术规程 、 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 ( 普通混凝土长 期性能 和 耐久 性 能 试验 方 法 标 准、 G B 5 0 1 1 9 2 0 0 3 ( 混凝 土外 加剂 应用技 术规 范、 G B 5 0 1 0 8 2 0 0
11、8 ( 地下工程防水技术规范 等进行大体积混凝 土的配合比设计 、 试验、 温度控制和裂缝控制研究施 工实践, 重点是将温度控制和裂缝控制技术引入混 凝土配置与混凝土施工全过程 。 1 3配比设计 水泥为普通硅酸盐水泥 P 0 4 2 5 , 初凝时间 2 2 1 rai n , 终凝时间 2 7 3 m i n , 3 d和 2 8 d抗压强度分 别为 2 5 9 MP a和 5 1 4 MP a 。掺合料采用粒化高炉 矿渣粉( $ 9 5 ) 和粉煤灰 , 粒化高炉矿渣粉 7 d和 2 8 d 活性指数分别为 8 0 和 9 5 , 比表面积 4 1 9 I n k g , 需水量为 9
12、3 , 粉煤灰为 I级 粉煤灰 , 细度 ( 0 0 4 5 m m方孔筛 ) 7 0 。外加剂采用 P C A聚羧 酸高性 能减水剂 , 减水率 2 6 2 , 1 h经时变化量 3 0 mi D _ , 常压泌水率 比为 5 2 。采用膨胀剂为 U E A 水中7 d 限制膨胀 率 0 0 2 7 , 空气 中 2 1 d限制膨 胀率 0 0 0 8 。细骨料为 区中砂 , 细度模数 2 7 , 含泥量 0 6 , 泥块含量 0 4 。粗骨料为 5 3 1 5 m m 的连 续级配碎石, 含泥量 0 7 , 针片状颗粒含量 2 。 根据工程 目 标和使用要求, 在满足强度、 抗渗性 能、
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