第一篇:大體積混凝土控制溫度和收縮裂縫的技術(shù)措施
為了有效地控制有害裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展,必須從控制混凝土的水化升溫、延緩降溫速率、減小混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度、改善約束條件和設(shè)計(jì)構(gòu)造等方面全面考慮,結(jié)合實(shí)際采取措施。A.降低水泥水化熱和變形
1)、選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配制混凝土,如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥等。
2)、充分利用混凝土的后期強(qiáng)度,減少每立方米混凝土中水泥用量。根據(jù)試驗(yàn)每增減10kg水泥,其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升降1。
3)、使用粗骨料,盡量選用粒徑較大、級(jí)配良好的粗細(xì)骨料;控制砂石含泥量;摻加粉煤灰等摻合料或摻加相應(yīng)的減水劑、緩凝劑,改善和易性、降低水灰比,以達(dá)到減少水泥用量、降低水化熱的目的。
4)、在基礎(chǔ)內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管,通入循環(huán)冷卻水,強(qiáng)制降低混凝土水化熱溫度。
5)、在厚大無(wú)筋或少筋的大體積混凝土中,摻加總量不超過(guò)20 的大石塊,減少混凝土的用量,以達(dá)到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。
6)、在拌合混凝土?xí)r,還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥,使混凝土得到補(bǔ)償收縮,減少混凝土的溫度壓力。
7)、改善配筋。為了保證每個(gè)澆筑層上下均有溫度筋,可建議設(shè)計(jì)人員將分布筋做適當(dāng)調(diào)整。溫度筋宜分布細(xì)密,一般用 8鋼筋,雙向配筋,間距15cm。這樣可以增加抵抗溫度應(yīng)力的能力。上層鋼筋的綁扎,應(yīng)在澆筑完下層混凝土之后進(jìn)行。8)、設(shè)置后澆縫。當(dāng)大體積混凝土平面尺寸過(guò)大時(shí),可以適當(dāng)設(shè)置后澆縫,以減小外應(yīng)力和溫度應(yīng)力;同時(shí)也有利于散熱,降低混凝土的內(nèi)部溫度。B、降低混凝土溫度差
1)、選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土,盡量避開(kāi)炎熱天氣澆筑混凝土。夏季可采用低溫水或冰水?dāng)嚢杌炷?,可?duì)骨料噴冷水霧或冷氣進(jìn)行覆蓋或設(shè)置遮陽(yáng)裝置避免日光直曬,運(yùn)輸工具如具備條件也應(yīng)搭設(shè)避陽(yáng)設(shè)施,以降低混凝土拌合物的入模溫度。
2)、摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑,如木質(zhì)素磺酸鈣等。
3)、在混凝土入模時(shí),采取措施改善和加強(qiáng)模內(nèi)的通風(fēng),加速模內(nèi)熱量的散發(fā)。
C、加強(qiáng)施工中的溫度控制
1)、在混凝土澆筑之后,做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù),緩緩降溫,充分發(fā)揮徐變特性,減低溫度應(yīng)力,夏季應(yīng)注意避免暴曬,注意保濕,冬期應(yīng)采取措施保溫覆蓋,以免發(fā)生急劇的溫度梯度發(fā)生。
2)、采取長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù),規(guī)定合理的拆模時(shí)間,延緩降溫時(shí)間和速度,充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”。
3)、加強(qiáng)測(cè)溫和溫度監(jiān)察與管理,實(shí)行信息化控制,隨時(shí)控制混凝土內(nèi)的溫度變化,內(nèi)外溫差控制在25 以內(nèi),基面溫差和基底面溫差均控制在20 以內(nèi),及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施,使混凝土的溫度梯度和濕度不至過(guò)大,以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。
4)、合理安排施工程序,控制混凝土在澆筑過(guò)程中均勻上升,避免混凝土拌合物堆積過(guò)大高差。在結(jié)構(gòu)完成后及時(shí)回填土,避免其側(cè)面長(zhǎng)期暴露。
D、改善約束條件,削減溫度應(yīng)力
1)、采取分曾或分塊澆筑大體積混凝土,合理設(shè)置水平或垂直施工縫,或在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置施工后澆帶,以放松約束程度,減少每次澆筑長(zhǎng)度的蓄熱量,防止水化熱的積聚,減少溫度應(yīng)力。
2)、對(duì)大體積混凝土基礎(chǔ)與巖石地基,或基礎(chǔ)與厚大的混凝土墊層之間設(shè)置滑動(dòng)層,如采用平面澆瀝青膠鋪砂、或刷熱瀝青或鋪卷材。在垂直面、鍵槽部位設(shè)置緩沖層,如鋪設(shè)30-50mm瀝青木絲板或聚苯乙烯泡沫塑料,釋放約束力。
第二篇:大體積混凝土控制溫度和收縮裂縫的技術(shù)措施
大體積混凝土控制溫度和收縮裂縫的技術(shù)措施
為了有效地控制有害裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展,必須從控制混凝土的水化升溫、延緩降溫速率、減小混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度、改善約束條件和設(shè)計(jì)構(gòu)造等方面全面考慮,結(jié)合實(shí)際采取措施。降低水泥水化熱和變形
1.選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配制混凝土,如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥等。
2.充分利用混凝土的后期強(qiáng)度,減少每立方米混凝土中水泥用量。根據(jù)試驗(yàn)每增減10kg水泥,其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升降1℃。
3.使用粗骨料,盡量選用粒徑較大、級(jí)配良好的粗細(xì)骨料;控制砂石含泥量;摻加粉煤灰等摻合料或摻加相應(yīng)的減水劑、緩凝劑,改善和易性、降低水灰比,以達(dá)到減少水泥用量、降低水化熱的目的。
4.在基礎(chǔ)內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管,通入循環(huán)冷卻水,強(qiáng)制降低混凝土水化熱溫度。5.在厚大無(wú)筋或少筋的大體積混凝土中,摻加總量不超過(guò)20%的大石塊,減少混凝土的用量,以達(dá)到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。
6.在拌合混凝土?xí)r,還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥,使混凝土得到補(bǔ)償收縮,減少混凝土的溫度應(yīng)力。
7.改善配筋。為了保證每個(gè)澆筑層上下均有溫度筋,可建議設(shè)計(jì)人員將分布筋做適當(dāng)調(diào)整。溫度筋宜分布細(xì)密,一般用φ8鋼筋,雙向配筋,間距15cm。這樣可以增強(qiáng)抵抗溫度應(yīng)力的能力。上層鋼筋的綁扎,應(yīng)在澆筑完下層混凝土之后進(jìn)行。
(8)設(shè)置后澆縫。當(dāng)大體積混凝土平面尺寸過(guò)大時(shí),可以適當(dāng)設(shè)置后澆縫,以減小外應(yīng)力和溫度應(yīng)力;同時(shí)也有利于散熱,降低混凝土的內(nèi)部溫度。降低混凝土溫度差
1.選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土,盡量避開(kāi)炎熱天氣澆筑混凝土。夏季可采用低溫水或冰水?dāng)嚢杌炷?,可?duì)骨料噴冷水霧或冷氣進(jìn)行預(yù)冷,或?qū)橇线M(jìn)行覆蓋或設(shè)置遮陽(yáng)裝置避免日光直曬,運(yùn)輸工具如具備條件也應(yīng)搭設(shè)避陽(yáng)設(shè)施,以降低混凝土拌合物的入模溫度。2.摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑,如木質(zhì)素磺酸鈣等。
3.在混凝土入模時(shí),采取措施改善和加強(qiáng)模內(nèi)的通風(fēng),加速模內(nèi)熱量的散發(fā)。加強(qiáng)施工中的溫度控制
1.在混凝土澆筑之后,做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù),緩緩降溫,充分發(fā)揮徐變特性,減低溫度應(yīng)力,夏季應(yīng)注意避免曝曬,注意保濕,冬期應(yīng)采取措施保溫覆蓋,以免發(fā)生急劇的溫度梯度發(fā)生。
2.采取長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù),規(guī)定合理的拆模時(shí)間,延緩降溫時(shí)間和速度,充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”。
3.加強(qiáng)測(cè)溫和溫度監(jiān)測(cè)與管理,實(shí)行信息化控制,隨時(shí)控制混凝土內(nèi)的溫度變化,內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi),基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內(nèi),及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施,使混凝土的溫度梯度和濕度不至過(guò)大,以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。
4.合理安排施工程序,控制混凝土在澆筑過(guò)程中均勻上升,避免混凝土拌合物堆積過(guò)大高差。在結(jié)構(gòu)完成后及時(shí)回填土,避免其側(cè)面長(zhǎng)期暴露。改善約束條件,削減溫度應(yīng)力
1.采取分層或分塊澆筑大體積混凝土,合理設(shè)置水平或垂直施工縫,或在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置施工后澆帶,以放松約束程度,減少每次澆筑長(zhǎng)度的蓄熱量,防止水化熱的積聚,減少溫度應(yīng)力。
2.對(duì)大體積混凝土基礎(chǔ)與巖石地基,或基礎(chǔ)與厚大的混凝土墊層之間設(shè)置滑動(dòng)層,如采用平面澆瀝青膠鋪砂、或刷熱瀝青或鋪卷材。在垂直面、鍵槽部位設(shè)置緩沖層,如鋪設(shè)30 ~50mm厚瀝青木絲板或聚苯乙烯泡沫塑料,以消除嵌固作用,釋放約束應(yīng)力。提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度
1.選擇良好級(jí)配的粗骨料,嚴(yán)格控制其含泥量,加強(qiáng)混凝土的振搗,提高混凝土密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度,減小收縮變形,保證施工質(zhì)量。
2.采取二次投料法,二次振搗法,澆筑后及時(shí)排除表面積水,加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù),提高混凝土早期或相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和彈性模量。
3.在大體積混凝土基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)置必要的溫度配筋,在截面突變和轉(zhuǎn)折處,底、頂板與墻轉(zhuǎn)折處,孔洞轉(zhuǎn)角及周邊,增加斜向構(gòu)造配筋,以改善應(yīng)力集中,防止裂縫的出現(xiàn)。
第三篇:大體積混凝土溫度裂縫淺析及控制方法
大體積混凝土溫度裂縫淺析及控制方法
【摘 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,工程建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大型化、復(fù)雜化,這使得工程建設(shè)中的大體積混凝土溫度裂縫問(wèn)題日益突出并成為具有相當(dāng)普遍性的問(wèn)題。文中通過(guò)分析大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因,從中找到控制裂縫的措施及解決的方法,從而為保證建筑物和構(gòu)件的安全奠定了基礎(chǔ)。大體積混凝土溫度裂縫的類型混凝土結(jié)構(gòu)物的裂縫可分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫主要有三種,一是骨料和水泥石粘合面上的裂縫,稱為粘著裂縫;第二是水泥石自身的裂縫,稱為水泥石裂縫;三是骨料本身裂縫,稱為骨料裂縫。微觀裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中的分布是不規(guī)則,不貫通的,并且肉眼看不見(jiàn)。宏觀裂縫是由微觀裂縫擴(kuò)展而來(lái)的。溫度,作為一種變形作用,在混凝土結(jié)構(gòu)中引起的裂縫有表面裂縫和貫穿裂縫兩種。這兩種裂縫在不同程度上都屬于有害裂縫。由于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)物和大型設(shè)備基礎(chǔ)大量的出現(xiàn),大體積混凝土也被廣泛采用,大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫日益成為建筑工程技術(shù)人員面臨的技術(shù)難題。
大體積混凝土溫度裂縫的成因
2.1 概述
當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形時(shí),在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部、結(jié)構(gòu)與結(jié)之間,都會(huì)受到約束。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)截面較厚時(shí),其內(nèi)部溫度分布不均勻,引起內(nèi)部不同部位的變形相互約束,稱之為內(nèi)約束,當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)物的變形受到其他結(jié)構(gòu)的阻礙時(shí)稱之為外約束。建筑工程中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)所承受的變形,主要是由溫差和收縮產(chǎn)生,其約束既有外約束又有內(nèi)約束。大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,由于結(jié)構(gòu)截面大,體積大,水泥用量多,水泥水化所釋放的水化熱會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮膨脹作用,由此引起的溫度應(yīng)力是導(dǎo)致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫的起因是溫度變化引起的變形,當(dāng)變形得不到滿足時(shí)才會(huì)引起應(yīng)力,而且應(yīng)力與結(jié)構(gòu)的剛度大小有關(guān),只有當(dāng)應(yīng)力超過(guò)一定數(shù)值才引起裂縫。
2.2 溫度變化引起變形在大體積混凝土工程施工中,由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化。實(shí)際混凝土內(nèi)部的最高溫度多數(shù)發(fā)生在混凝土澆筑的最初3 到5 天,隨著混凝土齡期的增長(zhǎng),溫度逐漸下降,而彈性模量增高,因此混凝土內(nèi)部降溫收縮的約束也就愈來(lái)愈大,以致產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力,當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這種應(yīng)力時(shí),開(kāi)始出現(xiàn)溫度裂縫。
2.3 變形受到約束,引起應(yīng)力當(dāng)大體積混凝土澆筑在基巖或老混凝土上時(shí),由于基巖(或老混凝土)的壓縮模量(或彈性模量)較高,混凝土溫度變化所產(chǎn)生的變形受到基巖(或老混凝土)的約束,而在新澆混凝土內(nèi)部形成溫度應(yīng)力,在升溫階段,約束阻止新澆混凝土的溫度膨脹變形,在混凝土內(nèi)形成壓應(yīng)力。而在降溫階段,新澆混凝土收縮(降溫收縮與干縮)因存在較強(qiáng)大的地基或基礎(chǔ)的約束而不能自由收縮,在新澆混凝土內(nèi)形成拉應(yīng)力。2.4 應(yīng)力超過(guò)了混凝土的抗拉強(qiáng)度,導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生混凝土早期抗拉強(qiáng)度是很低的。值得注意的是隨著水泥標(biāo)號(hào)的提高,水泥用量的不斷增加,抗拉強(qiáng)度也會(huì)相應(yīng)增加。另外,由于水化熱的影響,1 天齡期的小試件強(qiáng)度可比實(shí)際大尺寸構(gòu)件中的強(qiáng)度低 50%,也就是說(shuō)導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的早期強(qiáng)度降低;而28 天齡期的小試件強(qiáng)度則可比實(shí)際構(gòu)件強(qiáng)度高30%;也就是說(shuō)對(duì)設(shè)計(jì)而言不安全。因此這也是要限制最高溫度的一個(gè)原因。
2.5 外界氣溫變化的影響大體積混凝土在施工期間,外界氣溫變化的影響也很大?;炷恋膬?nèi)部溫度是澆筑溫度、水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)散熱降溫等各種溫度的疊加之和,外界氣溫愈高,混凝土的結(jié)構(gòu)溫度也愈高,如外界溫度下降,會(huì)增加混凝土的降溫幅度,特別是在外界氣溫驟降時(shí),會(huì)增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度。溫度應(yīng)力是由溫差引起的變形造成的,溫差愈大,溫度應(yīng)力也愈大。在高溫條件下,大體積混凝土不易散熱,混凝土內(nèi)部的最高溫度可達(dá)60oC,并且有較大的延續(xù)時(shí)間。在這種情況下研究合理的溫度控制措施,防止混凝土內(nèi)外溫差引起的過(guò)大溫度應(yīng)力顯得更為重要。
2.6 混凝土的收縮變形混凝土收縮變形引起的溫度應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)產(chǎn)生裂縫,因此混凝土的收縮也是引起裂縫不可忽視的因素。大體積混凝土溫度裂縫控制及措施
在大體積混凝土工程施工中,由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化,從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫。因此,控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度,是防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫的關(guān)鍵問(wèn)題。我們將大體積混凝土溫度裂縫的基本控制措施分為設(shè)計(jì)措施、施工措施和監(jiān)測(cè)措施。隨著材料科學(xué)的發(fā)展和施工技術(shù)的完善,現(xiàn)場(chǎng)大體積混凝土的施工積累了不少經(jīng)驗(yàn),如留永久性變形縫或伸縮縫、用蛇形冷卻水管來(lái)降低大體積混凝土內(nèi)部溫度、采用液態(tài)氮降低混凝土入模溫度以及使用微膨脹混凝土減緩干縮等等??偵纤?,為防止裂縫、減輕溫度應(yīng)力,我們主要是從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。
3.1 控制溫度的措施
①采用改善骨料級(jí)配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;
②拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;
③熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;
④在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;
⑤規(guī)定合理的拆模時(shí)間,氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)急劇的溫度梯度;
⑥施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采取保護(hù)措施;
⑦使用低熱或中熱水泥。水泥的主要發(fā)熱成分是鋁酸三鈣(C3A)和硅酸三鈣(C3S),制造時(shí)適當(dāng)降低這兩種成分的含量即可降低其水化熱。
3.2 改善約束條件的措施
①合理地分縫分塊;
②避免基礎(chǔ)過(guò)大起伏;
③合理的安排施工工序,避免過(guò)大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露;
此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),防止表面干縮,特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要,應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的,因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。
根據(jù)以上述分析,大體積混凝土在三個(gè)階段產(chǎn)生的溫度應(yīng)力均與內(nèi)外部的溫差有關(guān),因此,有效的控制混凝土內(nèi)外溫差,就成為了有效控制溫度應(yīng)力的關(guān)鍵。對(duì)此,《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》曾作了如下要求“大體積混凝上表面和內(nèi)部溫差應(yīng)控制在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi),當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)具體要求時(shí),溫差不宜超過(guò)25oC”,并對(duì)澆筑溫度也作了“不宜超過(guò)28oC”的規(guī)定。對(duì)于大體積混凝土的溫差控制一般從三方面著手:第一是控制混凝土的絕對(duì)發(fā)熱量;第二是采取有效措施降低混凝土內(nèi)外溫差;第三是改善周圍的約束條件,改進(jìn)配筋狀況,減小裂縫寬度。所以,要真正實(shí)現(xiàn)大體積混凝土的質(zhì)量控制,則應(yīng)從原材料、設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)環(huán)節(jié)抓起。
結(jié)束語(yǔ)
總之,大體積混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因,主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,以及結(jié)構(gòu)不合理,原材料不合格,模板變形,基礎(chǔ)不均勻沉降等。為了保證建筑物和構(gòu)件的安全,我們一方面要從控制溫度、改變約束、降低溫度著手,另一方面應(yīng)可能設(shè)法提高混凝土的抗裂性能。只有在施工中采取以上行之有效的措施,才能控制裂縫的出現(xiàn)或延伸,進(jìn)而保證建筑物安全、穩(wěn)定的工作。
第四篇:大體積混凝土溫度裂縫(范文模版)
大體積混凝土溫度裂縫
摘要:介紹了大體積混凝土概念的界定,從溫度應(yīng)力和內(nèi)外約束兩個(gè)方面淺析了大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的機(jī)理,總結(jié)了混凝土開(kāi)裂的三種方式。根據(jù)裂縫產(chǎn)生的機(jī)理,結(jié)合工程實(shí)踐從設(shè)計(jì)和施工角度總結(jié)出大體積混凝土溫度裂縫的控制措施。
關(guān)鍵詞:大體積混凝土;溫度裂縫;溫差
在全球各地的土木工程中,混凝土是最重要的建筑材料,其強(qiáng)度高、耐久性好,廣泛用于各類建筑物、構(gòu)筑物。隨著人類科技的不斷進(jìn)步,建筑技術(shù)的不斷發(fā)展,各種新型結(jié)構(gòu)相繼涌現(xiàn),使得大體積混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但大體積混凝土自身導(dǎo)熱性能較差,混凝土內(nèi)部水化熱量難以散發(fā),而表面散熱快,中心溫度和表面溫度的差異造成混凝土開(kāi)裂。
混凝土的溫度裂縫問(wèn)題是一個(gè)相當(dāng)普遍的質(zhì)量問(wèn)題,不僅影響建筑物的外觀,更會(huì)危及建筑的正常使用及結(jié)構(gòu)的耐久性。特別是隨著建設(shè)規(guī)模的日趨增大,大體積混凝土結(jié)構(gòu)日益增多,工程裂縫控制技術(shù)難度更高。很多研究學(xué)者對(duì)如何避免大體積混凝土開(kāi)裂進(jìn)行了研究,大部分學(xué)者提出采用埋設(shè)冷卻水管的溫控措施,或者使用微膨脹混凝土。但是這些方法不僅造價(jià)高,而且也不完全可靠。大體積混凝土溫度裂縫的控制從設(shè)計(jì)、材料、施工等多方面入手,采用綜合治理措施更為有效。大體積混凝土概念的界定
對(duì)大體積混凝土概念的界定問(wèn)題,在工程界有一個(gè)逐步認(rèn)識(shí)的過(guò)程。在研究初期主要是定量判別法,根據(jù)混凝土的厚度和溫差來(lái)區(qū)別,采用0.8-1m和25℃作為區(qū)分的界限。
《JGJ55-2000 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》 采用定量和定性相結(jié)合的解釋,其定義為:混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸等于或大于1m,或預(yù)計(jì)會(huì)因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大而導(dǎo)致裂縫的混凝土。
美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)(ACI 116R—00)的解釋是:“任意體量的混凝土,當(dāng)其尺寸大到必須采取預(yù)防措施控制由于水泥水化熱和體積變化以最大限度減少裂縫時(shí),均可稱為大體積混凝土”(concrete, mass-any volume of concrete with dimensions large enough to require that measures be taken to cope with generation of heat from hydration of the cement and attendant volume change , to minimize cracking)。
而日本建筑學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(JASS5)的解釋為:“結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在80cm以上,同時(shí)水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過(guò)25℃的混凝土,稱為大體積混凝土”。
參考以上列出的解釋,筆者認(rèn)為大體積混凝土這個(gè)術(shù)語(yǔ)中的“大”在某種意義上屬于約定俗成的說(shuō)法;因?yàn)椤禞GJ55-2000 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》和美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)(ACI 116R—00)的解釋中提到的因水泥水化熱和體積變化引起混凝土裂縫,并沒(méi)有對(duì)體積做出定量要求,而包含了體積不大但因預(yù)計(jì)水泥水化熱和收縮會(huì)引起混凝土裂縫時(shí)需要采取預(yù)防措施來(lái)控制裂縫的混凝土結(jié)構(gòu)。2 2.1 大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生機(jī)理淺析 溫度應(yīng)力
超大體積混凝土由于水泥水化時(shí)會(huì)放出大量的水化熱,而混凝土自身體積較厚,混凝土表面和內(nèi)部的散熱條件不同,混凝土表面由于直接和空氣接觸,散熱條件好,熱量可向大氣中散發(fā),表面溫度上升較少;而混凝土內(nèi)部自身導(dǎo)熱性能差,水化熱積聚在混凝土內(nèi)部不易散發(fā),溫度會(huì)上升較多,這樣就形成外低內(nèi)高的溫差。由于外部約束和內(nèi)部約束的存在,使混凝土不能自由變形,于是就會(huì)在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力,這種由于溫度變化產(chǎn)生的變形受到約束而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為溫度應(yīng)力。由此可見(jiàn):產(chǎn)生溫度應(yīng)力必須具備兩個(gè)必要條件是溫差和約束。溫差越大,產(chǎn)生的溫度應(yīng)力越大,混凝土越容易開(kāi)裂。當(dāng)超大體積混凝土被完全嵌固時(shí),它受到的約束最大,此時(shí)溫度應(yīng)力會(huì)達(dá)到最大值,當(dāng)約束減小時(shí),所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也隨之減小,開(kāi)裂的概率也隨之降低。
2.2 約束
超大體積混凝土受到的約束一般分為內(nèi)約束和外約束兩種。2.2.1 內(nèi)約束引起溫度裂縫的機(jī)理
一個(gè)物體或一個(gè)構(gòu)件本身各質(zhì)點(diǎn)之間的相互約束作用稱為“內(nèi)約束”。大體積混凝土在水泥水化時(shí),會(huì)形成外低內(nèi)高的溫差,這種溫差會(huì)使大體積混凝土內(nèi)部溫度分布不均勻,會(huì)引起質(zhì)點(diǎn)發(fā)生的變形不一致,從而產(chǎn)生內(nèi)約束。大體積混凝土中心由于溫度較高,所產(chǎn)生的熱膨脹也較表面大,因而在混凝土中心產(chǎn)生壓應(yīng)力,而表面則產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)表面拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)在大體積混凝土的外表面產(chǎn)生裂縫,這種裂縫比較分散、裂縫寬度小、深度也很小,俗稱“表面裂縫”。它一般發(fā)生在澆筑后的溫度上升階段,是由于混凝土體積發(fā)生膨脹所形成的。表面裂縫的形狀見(jiàn)圖1所示。
圖1 表面裂縫
2.2.2 外約束引起的溫度裂縫的機(jī)理
一個(gè)物體的變形受到其它物體的阻礙,一個(gè)結(jié)構(gòu)的變形受到另一個(gè)結(jié)構(gòu)的阻礙,這種結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間,物體與物體之間,物體與構(gòu)件之間,基礎(chǔ)與地基之間的相互牽制作用稱作“外約束”。大體積混凝土澆筑后數(shù)日(一般不少于5 d),水泥水化熱基本上釋放完畢,由于環(huán)境溫度較低,這時(shí)大體積混凝土就會(huì)從最高溫度開(kāi)始逐漸降溫,降溫的結(jié)果會(huì)引起混凝土的收縮,同時(shí)混凝土中多余水分也隨之蒸發(fā),這樣就會(huì)引起混凝土體積出現(xiàn)不同程度的收縮。而地基、其它結(jié)構(gòu)往往會(huì)對(duì)大體積混凝土進(jìn)行約束,讓其不能自由變形,在這種外部約束的作用下,混凝土的內(nèi)外溫差就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。這種溫度應(yīng)力一般是拉應(yīng)力,當(dāng)該溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)從約束面開(kāi)始向上出現(xiàn)開(kāi)裂,從而形成溫度裂縫。若溫度應(yīng)力足夠大,裂縫會(huì)連續(xù)產(chǎn)生,甚至?xí)灤┱麄€(gè)截面。貫穿裂縫會(huì)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的性能,它會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性、防水性,給結(jié)構(gòu)帶來(lái)重大的損傷,直接影響到工程結(jié)構(gòu)安全。貫穿裂縫一般發(fā)生在混凝土的溫度下降階段,且外部約束較大,裂縫一般與約束面成直角關(guān)系。如約束體為樁基、巖體、以及老混凝土結(jié)構(gòu)面時(shí),約束力會(huì)更大,產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也會(huì)更大。但只有在溫差(最高溫度與最終穩(wěn)定溫度差)25℃以上,才會(huì)出現(xiàn)這種裂縫。此外,不同的約束體會(huì)導(dǎo)致不同的貫穿裂縫,且其發(fā)生部位和裂縫的多少也會(huì)不一樣。若產(chǎn)生貫穿裂縫,后期養(yǎng)護(hù)不到位,還會(huì)加劇裂縫發(fā)展。外部約束應(yīng)力形成裂縫的情況如圖2所示。
圖2 部約束應(yīng)力所形成的裂縫
雖然引起大體積混凝土開(kāi)裂的原因很多,但是按照裂縫深度的不同,一般可將裂縫分為:貫穿裂縫、深層裂縫和表面裂縫。在這三種裂縫中,貫穿裂縫的危害最大,它貫穿了結(jié)構(gòu)面,破壞了結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性,大大降低結(jié)構(gòu)的安全使用性能。深層裂縫的危害其次,并沒(méi)完全切斷結(jié)構(gòu)面,除地基或受既有建筑混凝土影響外,不會(huì)發(fā)展成貫穿裂縫,則對(duì)結(jié)構(gòu)的影響不太大。表面裂縫的危害性一般較小,除特種結(jié)構(gòu)(如:有防輻射要求的探傷室、有防水要求的堤壩等)外,表面裂縫可以通過(guò)抹灰等方式處理。
圖3 大體積混凝士結(jié)構(gòu)裂縫類型示意圖 大體積混凝土溫度裂縫的控制
混凝土開(kāi)裂不但會(huì)使結(jié)構(gòu)承載能力相應(yīng)的下降,改變結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),而且會(huì)影響到結(jié)構(gòu)外表的美觀,影響結(jié)構(gòu)的正常使用。例如:若大壩開(kāi)裂則會(huì)使水滲漏,若探傷室開(kāi)裂則會(huì)使射線泄露,嚴(yán)重影響到結(jié)構(gòu)的使用功能。因此,我們一定要采取有效措施控制大體積混凝土的開(kāi)裂。王鐵夢(mèng)教授從1955年起就開(kāi)始研究分析多種結(jié)構(gòu)裂縫,并在此基礎(chǔ)上,提出了“抗”、“放”的原則。許多學(xué)者在“抗”、“放”原則的基礎(chǔ)上又提出了多種抗裂措施。在實(shí)際工程中,應(yīng)結(jié)合工程特點(diǎn)靈活運(yùn)用“抗”、“放”、“抗放”結(jié)合的原則控制裂縫的開(kāi)裂。在實(shí)際工程的設(shè)計(jì)和施工中,就可以通過(guò)分析混凝土開(kāi)裂的不同原因來(lái)采取具體的防裂措施。例如:開(kāi)裂原因與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力荷載有關(guān)時(shí),應(yīng)當(dāng)結(jié)合概念設(shè)計(jì)、平面布置、受力加固等原則和方法考慮控制混凝土開(kāi)裂的措施??刂拼篌w積混凝土開(kāi)裂的措施與一般混凝土相比,除了上述措施之外,由于大體積混凝土的固有特性(主要是混凝土中的溫度應(yīng)力和溫差),還有一些其他的抗裂措施。下面重點(diǎn)分析在設(shè)計(jì)和施工中,控制大體積混凝土開(kāi)裂的措施。
大體積混凝土裂縫控制措施可分為兩類,一類是:設(shè)計(jì)措施:設(shè)計(jì)控制措施可以分為以下幾點(diǎn):①合理布置平面、立面;可以避免體型突變,保證各種系數(shù)達(dá)到規(guī)范要求(安全系數(shù)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)提高);②合理留設(shè)施工縫;施工縫位置應(yīng)優(yōu)先選在在受力較薄弱、剪力較小的結(jié)構(gòu)上,例如:探傷室大體積施工時(shí),其墻體的施工縫可以留在板底和墻體之間;③合理配置鋼筋;一般大體積混凝土的配筋率較小,適當(dāng)提高配筋率可以改善應(yīng)力分布情況,增強(qiáng)混凝土的抗拉應(yīng)力,抵抗溫度應(yīng)力的影響,降低裂縫產(chǎn)生的可能性。
控制大體積混凝土開(kāi)裂的另一類措施是:施工措施,這是控制大體積混凝土裂縫的關(guān)鍵。其施工措施可分為以下幾個(gè)方面:
(1)合理的混凝土配合比設(shè)計(jì);配合比設(shè)計(jì)包括選材和比例控制,在選材時(shí),水化熱是造成大體積混凝土開(kāi)裂的主要原因。配合比設(shè)計(jì)時(shí),可以在保證混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的條件下,降低水泥的使用量,選用較低水化熱的水泥(如粉煤灰硅酸鹽水泥),或者在混凝土中添加適當(dāng)?shù)姆勖夯?、礦粉等,減少水化熱的產(chǎn)生量。避免選用早強(qiáng)水泥、含氯化物、含鋁酸鈣等影響大體積混凝土結(jié)構(gòu)使用的水泥。摻加適當(dāng)?shù)奶砑觿┤纾簻p水劑(在同等強(qiáng)度條件下,減水劑可以降低水灰比,在保證水泥用量不變時(shí),節(jié)約用水;在保證用水量不變時(shí),節(jié)省水泥。)、微膨脹劑(微膨脹劑可以減少混凝土的體積收縮,減小混凝土的收縮應(yīng)力。)。為防止混凝土開(kāi)裂,要嚴(yán)格控制骨料級(jí)配、含泥量,嚴(yán)禁使用海砂。在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí),一定要經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),經(jīng)過(guò)試驗(yàn)合格后,方可用于施工;經(jīng)檢驗(yàn)配合比不合格或強(qiáng)度不夠的混凝土,嚴(yán)禁用于工程施工。
(2)施工工藝的選擇;施工工藝包含攪拌、輸送、澆筑等幾個(gè)過(guò)程,為保證混凝土有良好和易性和加工性能,一定要做好攪拌和輸送工作。另外,需要注意:攪拌站或商品混凝土供應(yīng)站應(yīng)當(dāng)建在實(shí)際工程附近。攪拌前可先用冷水沖刷骨料,降低建筑溫度;攪拌時(shí)應(yīng)該投料次序準(zhǔn)確,不得一次性全加,按照配合比設(shè)計(jì)原則分清先后次序,一般情況下應(yīng)先投水泥攪拌;攪拌時(shí)間合理,不得發(fā)產(chǎn)生分層、離析現(xiàn)象。運(yùn)輸時(shí)應(yīng)當(dāng)迅速,運(yùn)輸方式、運(yùn)輸路徑應(yīng)當(dāng)便捷,保證運(yùn)輸車輛的運(yùn)行,防止堵塞和交通擁擠,盡量減少周轉(zhuǎn)次數(shù)和輸送時(shí)間,避免離析(一旦發(fā)生,應(yīng)進(jìn)行二次攪拌)現(xiàn)象。澆筑前應(yīng)進(jìn)行技術(shù)交底,確定澆筑方案,做好準(zhǔn)備工作;澆筑時(shí)供料及時(shí),不能有離析,振搗密實(shí),增強(qiáng)混凝土密實(shí)度,大體積混凝土還應(yīng)當(dāng)采用振搗棒振搗,并在混凝土初凝前進(jìn)行二次振搗;妥善處理泌水;澆筑完成后,應(yīng)及時(shí)采取合理措施,進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
(3)采取合適的溫控方案;溫控方案包括兩種:保溫法和降溫法。降溫法指在混凝土內(nèi)部埋設(shè)冷水管,這種方法多用于水利、交通結(jié)構(gòu)。保溫法一種是在混凝土表面采用保溫材料覆蓋,這種方法適用于我國(guó)南方氣溫在15℃以上的季節(jié),寒冷地區(qū)不太適用;另一種是表面蓄水保溫,表面蓄水保溫可以控制表面龜裂,保證工程質(zhì)量。在采用溫控方案時(shí)一定要結(jié)合結(jié)構(gòu)所在的地理環(huán)境和結(jié)構(gòu)的組成形式。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)采取合理措施,避免結(jié)構(gòu)形式和受力荷載所造成的混凝土開(kāi)裂:施工時(shí)應(yīng)當(dāng)保證每個(gè)施工工序、施工措施都嚴(yán)格按照施工技術(shù)方案進(jìn)行,并做好預(yù)警方案,一旦施工過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題即可立即實(shí)施備案,防止問(wèn)題繼續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]
JGJ55-2000 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001.[2] 王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004.
[3] 張雄,張小偉,李旭峰.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫防治技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2007. [4] 鄒新輝.淺析大體積混凝土裂縫的常見(jiàn)問(wèn)題及其預(yù)防措施[J].科技咨詢,2010 [5] 宋錕等.大體積混凝土溫度裂縫控制綜合措施[J].山西建筑,2006 [6] 王潤(rùn)富,陳國(guó)榮.溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力[M].北京:科學(xué)出版社,2005
第五篇:大體積混凝土溫度裂縫控制措施
大體積混凝土溫度裂縫控制措施
1、概述
此次擬澆筑砼系華榮xx城D區(qū)基礎(chǔ)筏板。D區(qū)基礎(chǔ)砼等級(jí)為為C35P8,板的一般厚度為2.0m,集水井處最厚區(qū)域?yàn)?.35m;本區(qū)域一次澆筑砼方量約為2980m3;板內(nèi)配筋情況是:板上下部均為φ28@150雙向雙層網(wǎng)筋,第二層配有φ18@150雙向網(wǎng)筋一層,板中間配置構(gòu)造抗裂鋼筋網(wǎng)片φ16@200,D區(qū)柱下配置φ22@150。由此可見(jiàn),該筏板確具有體形大、結(jié)構(gòu)厚、砼方量多,鋼筋密而工程條件較復(fù)雜和施工技術(shù)要求高等特點(diǎn)。
大體積混凝土是指最小斷面尺寸大于1m以上的混凝土結(jié)構(gòu)。與普通鋼筋砼相比,具有結(jié)構(gòu)厚,體形大、混凝土數(shù)量多、工程條件復(fù)雜和施工技術(shù)要求高的特點(diǎn)。
大體積混凝土在硬化期間,一方面由于水泥水化過(guò)程中將釋放出大量的水化熱,使結(jié)構(gòu)件具有“熱漲”的特性;另一方面混凝土硬化時(shí)又具有“收縮”的特性,兩者相互作用的結(jié)果將直接破壞混凝土結(jié)構(gòu),導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因而在混凝土硬化過(guò)程中,必須采用相應(yīng)的技術(shù)措施,以控制混凝土硬化時(shí)的溫度,保持混凝土內(nèi)部與外部的合理溫差,使溫度應(yīng)力可控,避免混凝土出
現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。
2、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因
大體積混凝土墩臺(tái)身或基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的,各類裂縫產(chǎn)生的主要影響
因素如下:
(1)收縮裂縫。混凝土的收縮引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量,用水量和水泥用量越高,混凝土的收縮就越大。選用的水泥品種不同,其干縮、收縮的量也不同。
(2)溫差裂縫?;炷羶?nèi)外部溫差過(guò)大會(huì)產(chǎn)生裂縫。主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過(guò)大。特別是大體積混凝土更易發(fā)生此類裂縫。
大體積混凝土結(jié)構(gòu)要求一次性整體澆筑。澆筑后,水泥因水化熱,由于混凝土體積大,聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā),混凝土內(nèi)部溫度將顯著升高,而其表面則散熱較快,形成了較大的溫度差,使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。此時(shí),混凝土齡期短,抗拉強(qiáng)度很低。當(dāng)溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)力超過(guò)混凝土極限抗拉強(qiáng)度,則會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。(3)材料裂縫。材料裂縫表現(xiàn)為龜裂,主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量過(guò)多而引起的。
3、大體積混凝土裂縫控制的理論計(jì)算
華榮.上海城D區(qū),混凝土及其原材料各種原始數(shù)據(jù)及參數(shù)為:一是C35P8混凝土采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥,其配合比為:水:水泥:砂:石子:粉煤灰:礦粉(單位Kg)=172:285:716:1070:60:100(每立方米混凝土質(zhì)量比),砂、石含水率分別為3%、0%,混凝土容重
為2390Kg/m3。
二是各種材料的溫度及環(huán)境氣溫:水30℃,砂、石子35℃,水泥40℃,粉煤灰35℃,礦粉35℃,環(huán)境氣溫32℃。3.1混凝土溫度計(jì)算
(1)混凝土拌和溫度計(jì)算:公式TO=∑Timici/∑mici可轉(zhuǎn)換為:TO=[0.9
(mcTc+msTs+mgTg+mfTf+mkTk)+4.2Tw(mw-Psms-Pgmg)+C1(PsmsTs+PgmgTg)-C2(Psms+Pgmg)÷[4.2mw+0.9(mc+ms+mg+mf+m
k)] 式中:TO為混凝土拌和溫度;mw、mc、ms、mg、mf、mk—水、水泥、砂、石子、粉煤灰、礦粉單位用量(Kg);Tw、Tc、Ts、Tg、Tf、Tk—水、水泥、砂、石子、煤灰、礦粉的溫度(℃);Ps、Pg—砂、石含水率(%);C1、C2—水的比熱容(KJ/Kg.K)及溶解熱(KJ/Kg)。
當(dāng)骨料溫度>0℃時(shí),C1=4.2,C2=0;反之C1=2.1,C2=335.本實(shí)例中的混凝土拌和溫度為:TO=[0.9(285*40+716*35+1070*35+60*35+100*35)+4.2*30(172-716*3%)+4.2*3%*716*35]÷4.2*
172+0.9(285+716+1070+60+100)]=34.3℃.(2)混凝土澆筑溫度計(jì)算:按公式TJ=TO-(α.Tn+0.032n)*(TO-YQ)式中:TJ—混凝土澆筑溫度(℃);TO—混凝土拌和溫度(℃);TQ—混凝土運(yùn)送、澆筑時(shí)環(huán)境氣溫(℃);Tn—混凝土自開(kāi)始運(yùn)輸至澆筑完成時(shí)間(h);n—混凝土運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)。
α--溫度損失系數(shù)(/h)本例中,若Tn取1/3,n取1,α取0.25,則:
TJ=34.3-(0.25×1/3+0.032×1)×(34.3-32)=34.0℃
3.2混凝土的絕熱溫升計(jì)算
Th=WO.QO/(C.ρ)
式中:WO—每立方米混凝土中的水泥用量(Kg/m3);QO—每公斤水泥的累積最終熱量(KJ/Kg);C—混凝土的比熱容取0.97(KJ/Kg.k);ρ—混凝土的質(zhì)量密度(Kg/m3)
Th=(285*375)/(0.97*2390)=55.8℃
3.3混凝土的內(nèi)部實(shí)際溫度
Tm=TJ+ξ?Th
式中:TJ—混凝土澆筑溫度; Th—混凝土最終絕熱溫升;ξ—溫將系數(shù)查建筑施工手冊(cè),若混凝土澆筑厚度4.0m,則:ξ3取0.74,ξ15取0.55,ξ21取0.37.Tm(3)=34.0+0.74*55.8=75.3℃;
Tm(15)=34.0+0.55*55.8=64.7℃;
Tm(21)=34.0+0.37*55.8=54.6℃.3.4混凝土表面溫度計(jì)算
Tb(T)=Tq+4h,(H-h,)△T(T)/H2式中:Tb(T)—齡期T時(shí)混凝土表面溫度(℃);Tq--齡期T時(shí)的大氣溫度(℃);H—混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算厚度(m)。
按公式H=2h+ h,計(jì)算,h—混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際厚度(m);h,--混凝土結(jié)構(gòu)的虛厚度(m);h ,=K?λ/Βk=--計(jì)算折減系統(tǒng)取0.666,λ—混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)取2.33W/m?K
β—模板及保溫層傳熱系數(shù)(W/m2?K);
β值按公式β=1/(∑δi/λi+1/βg)計(jì)算;δi—模板及各種保溫材料厚度(m);λi—模板及各種保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)(W/m?K);βg—空氣層傳熱系數(shù)可取23(W/m2?K).T(T)--齡期T時(shí),混凝土中心溫度與外界氣溫之差(℃):
T(T)= Tm(T)-Tq,若保護(hù)層厚度取0.04m,混凝土灌注厚度為4m,則:
β=1/(0.003/58+0.04/0.06+1/23)=1.4:1 h,=K?λ/β=0.666×2.33/1.41=1.1;
H=2h+ h,=4.0+2×1.1=6.2(m)
若Tq取32℃,則:
T(3)=75.3-32=43.3℃ T(15)=64.7-32=32.7℃ T(21)=54.6-32=22.6℃
則:Tb(3)=32+4×1.1(6.2-1.1)×43.3/6.22=57.3℃ Tb(15)=32+4×1.1(6.2-1.1)×32.7/6.22=51.1℃ Tb(21)=32+4×1.1(6.2-1.1)×22.6/6.22=45.2℃ 3.5混凝土內(nèi)部與混凝土表面溫差計(jì)算
本工程中: T(3)s=75.3-57.3=18℃ △ T(15)s=64.7-51.1=13.6℃ △ T(21)s=54.6-45.2=9.4℃
4、計(jì)算結(jié)果分析
從以上計(jì)算可以看出,混凝土3d齡期時(shí)內(nèi)外溫度差達(dá)到最大值18℃,符合混凝土內(nèi)外溫差小于25℃的技術(shù)要求。但必須看到計(jì)算結(jié)果是基于養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度為32℃,表面保溫措施得當(dāng),入模混凝土溫度為34℃條件下得出的。實(shí)際施工養(yǎng)護(hù)中有可能無(wú)法滿足以上條件要求。2008年8月19日實(shí)測(cè)C30混凝土拌和后溫度未36℃,當(dāng)時(shí)拌和水溫度為30℃,環(huán)境溫度為32℃,若養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度為夜間較低時(shí)的情況,假設(shè)為23℃,則△T(3)s=22.6℃,加上保溫措施有可能達(dá)不到要求,有產(chǎn)生溫度裂縫的可能,因此有必要采取一丁的措施防止溫度裂縫的產(chǎn)生。
5、大體積混凝土施工技術(shù)措施
(1)降低混凝土入模溫度。包括:澆筑大體積混凝土?xí)r應(yīng)選擇較適宜的氣溫,盡量避開(kāi)炎熱天氣澆筑。可采用溫度較低的地下水?dāng)嚢杌炷?,或在混凝土拌和水中加入冰塊,同時(shí)對(duì)骨料進(jìn)行遮陽(yáng)保護(hù)、灑水降溫等措施,以降低混凝土拌和物的入模溫度,摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑。(2)加強(qiáng)施工中的溫度控制。包括:在混凝土澆筑之后,做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù),以使混凝土緩緩降溫,充分發(fā)揮其徐變特性,減低溫度應(yīng)力。應(yīng)堅(jiān)決避免曝曬,注意溫濕,采取長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù),確定合理的拆模時(shí)間,以延緩降溫速度,延長(zhǎng)降溫時(shí)間,充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”;加強(qiáng)測(cè)溫和溫度監(jiān)測(cè)。可采用熱敏溫度計(jì)監(jiān)測(cè)或?qū)H硕帱c(diǎn)監(jiān)測(cè),以隨時(shí)掌握與控制混凝土內(nèi)的溫度變化。混凝土內(nèi)外溫差應(yīng)控制在25℃以內(nèi),基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內(nèi),并及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施,使混凝土的溫度梯度和濕度不致過(guò)大,以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)(養(yǎng)護(hù)措施詳見(jiàn)大體積砼澆筑方案)。
(3)提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。包括:控制集料含泥量。砂、石含泥量過(guò)大,不僅增加混凝土的收縮而且降低混凝土的抗拉強(qiáng)度,對(duì)混凝土的抗裂十分不利,因此在混凝土拌制時(shí)必須嚴(yán)格控制砂、石的含泥量,將石子含泥量控制在1%以下,中砂含泥量控制在2%以下,減少因砂、石含泥量過(guò)大對(duì)混凝土抗裂的不利影響;改善混凝土施工工藝。加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù),提高混凝土早期及相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和彈性模量;在大體積混凝土基礎(chǔ)表面及內(nèi)部設(shè)置必要的溫度配筋,以
改善應(yīng)力分部,防止裂縫的出現(xiàn)。