大體積混凝土施工溫度裂縫控制技術(shù)措施

1、what we are most proud of is not that we never fall, but that we can get up every time we fall.同學(xué)互助一起進(jìn)步（頁眉可刪）大體積混凝土施工溫度裂縫控制技術(shù)措施 1 概述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)。與普通鋼筋混凝土相比, 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)

2、構(gòu), 導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因而在混凝土硬化過程中,必須采用相應(yīng)的技術(shù)措施, 以控制混凝土硬化時的溫度, 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?；炷恋氖湛s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)外部溫差過大會產(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

3、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)一般要求一次性整體澆筑。澆筑后, 水泥因水化引起水化熱,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, 混凝齡期短, 抗拉強(qiáng)度很低。當(dāng)溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度, 則會在混凝土表面產(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多而引起的。3 大體積混凝土裂縫控制的理論計(jì)算工程實(shí)例: 武漢市中環(huán)線南段標(biāo)段號橋墩直徑為1.2m, 混凝土及其原材料各種原始數(shù)

4、據(jù)及參數(shù)為:一是c30 混凝土采用p.s32.5 礦渣硅酸鹽水泥, 其配合比為: 水: 水泥: 砂: 石子:粉煤灰( 單位kg) =158: 298: 707: 1204: 68( 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2 440kg/m3。二是各種材料的溫度及環(huán)境氣溫: 水18, 砂、石子23, 水泥25, 粉煤灰25, 環(huán)境氣溫20。3.1 混凝土溫度計(jì)算( 1) 混凝土拌和溫度計(jì)算: 公式t0=timici/mici 可轉(zhuǎn)換為:t0=0.9 (mctc+msts+mgtg+mftf) +4.2tw(mw - psms - pgmg) +c1 ( psms

5、ts +pgmgtg) - c2( psms+pgmg) 4.2mw+0.9(mc+ms+mg+mf) 式中: t0 為混凝土拌和溫度; mw、mc、ms、mg、mf水、水泥、砂、石子、粉煤灰單位用量( kg) ; tw、tc、ts、tg、tf水、水泥、砂、石子、煤灰的溫度( ) ; 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, 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:t0=0.9 ( 29825+707 23+1204 23+6825) +4.218 ( 158- 707

6、3%) +4.23%707234.2158+0.9( 298+707+1204+68) =21.02。( 2) 混凝土出機(jī)溫度計(jì)算: 按公式t1=t0- 0.16( t0- ti)式中: t1混凝土出機(jī)溫度( ) ; t0混凝土拌和溫度( ) ; ti混凝土攪拌棚內(nèi)溫度( ) 。本例中, t1=21.02- 0.16( 21.02- 25) =21.7。( 3) 混凝土澆筑溫度計(jì)算: 按公式tj=t1- ( ?n+0.032n)?( t1- tq)式中: tj混凝土澆筑溫度( ) ; t1混凝土出機(jī)溫度( ) ; tq混凝土運(yùn)送、澆筑時環(huán)境氣溫( ) ;n混凝土自開始運(yùn)輸至澆筑完成時間( h)

7、 ; n混凝土運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)。溫度損失系數(shù)( /h)本例中, 若n取1/3, n 取1, 取0.25,則:tj=21.7- ( 0.251/3+0.0321) ( 21.7-25) =22.1( 低于30)3.2 混凝土的絕熱溫升計(jì)算th=w0?q0/(c?)式中:w0每立方米混凝土中的水泥用量( kg/m3) ; q0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) ; 混凝土的質(zhì)量密度( kg/m3)th=( 298334) /( 0.972440) =42.13.3 混凝土內(nèi)部實(shí)際溫度計(jì)算tm=tj+?th式中: tj混凝土澆筑溫度; th混凝土最終絕熱

8、溫升; 溫降系數(shù)查建筑施工手冊, 若混凝土澆筑厚度3.4m。則:3取0.704,7取0.685,14 取0.527,21 取0.328。本例中: tm(3)=22.1+0.70442.1=51.7;tm (7)=22.1+0.68542.1=50.9; tm (14)=22.1+0.52742.1=44.3; tm(21)=22.1+0.32842.1=35.9。3.4 混凝土表面溫度計(jì)算tb()=tq+4h(h- h) t()/h2式中: tb()齡期時混凝土表面溫度( ) ; tq齡期時的大氣溫度( ) ; h混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算厚度(m) 。按公式h=h+2h計(jì)算, h混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際厚度(

9、m); h混凝土結(jié)構(gòu)的虛厚度(m): h=k?/k計(jì)算折減系統(tǒng)取0.666,混凝土導(dǎo)熱系數(shù)取2.33w/m?k。模板及保溫層傳熱系數(shù)(w/m2?k):值按公式=1/( i/i+1/g) 計(jì)算,i模板及各種保溫材料厚度(m) ;i模板及各種保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)(w/m?k) ;g空氣層傳熱系數(shù)可取23w/m2?k。t()齡期時,混凝土中心溫度與外界氣溫之差():t()=tm()- tq,若保護(hù)層厚度取0.04m, 混凝土灌注高度為7m, 則:=1/(0.003/58+0.04/0.06+1/23)=1.41h=k?/=0.6662.33/1.41=1.1h=h+2h=7.0+21.1=9.2(m)

10、若tq 取20, 則:t(3)=51.7- 20=31.7t(7)=50.9- 20=30.9t(14)=44.3- 20=24.3t(21)=35.9- 20=15.9則: tb(3)=20+41.1(9.2- 1.1)31.7/9.22=33.3tb (7)=20+41.1 ( 9.2- 1.1) 30.9/9.22=33.0tb (14)=20+41.1 ( 9.2- 1.1) 24.3/9.22=30.2tb (21)=20+41.1 ( 9.2- 1.1) 15.9/9.22=26.73.5 混凝土內(nèi)部與混凝土表面溫差計(jì)算t()s=tm()- tb()本工程實(shí)例中:t(3)s=51.

11、7- 33.3=18.4( )t(7)s=50.9- 33.0=17.9( )t(14)s=44.3- 30.2=14.1( )t(21)s=35.9- 26.7=9.3( )若不摻加粉煤灰, 其它條件不變, 為保證混凝土強(qiáng)度相同, 則該配合比設(shè)計(jì)為:水: 水泥: 砂: 石子( 單位kg) =158: 351:707: 1204, 按上述步驟計(jì)算, 各齡期混凝土內(nèi)表溫差為: t(3), s=22.1, t(7), s=21.5,t(14), s=16.0, t(21), s=11.2。4 大體積混凝土施工技術(shù)措施由于溫差的作用, 裂縫的產(chǎn)生是不可避免的。根據(jù)計(jì)算可以看出, 可以采用摻加粉煤灰等

12、有效方法, 以降低混凝土硬化過程中混凝土內(nèi)表的溫差。因而, 在施工中采取適宜的措施, 能夠避免有害裂縫的出現(xiàn)。( 1) 降低水泥水化熱。包括: 混凝土的熱量主要來自水泥水化熱, 因而選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥配制混凝土較好;精心設(shè)計(jì)混凝土配合比, 采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術(shù), 減少每立方米混凝土中的水泥用量, 以達(dá)到降低水化熱的目的; 選用適宜的骨料, 施工中根據(jù)現(xiàn)場條件盡量選用粒徑較大, 級配良好的粗骨料;選用中粗砂, 改善混凝土的和易性, 并充分利用混凝土的后期強(qiáng)度, 減少用水量; 嚴(yán)格控制混凝土的塌落度。在現(xiàn)場設(shè)專人進(jìn)行塌落度的測量, 將混凝土的塌落度始終控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi),

13、一般以79cm 為最佳;夏季施工時, 在混凝土內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管,通循環(huán)冷卻水, 強(qiáng)制降低混凝土水化熱溫度。冬季施工時, 采用保溫措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù);如技術(shù)條件允許, 可在混凝土結(jié)構(gòu)中摻加10%15%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。( 2) 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, 盡量避開炎熱天氣澆筑。夏季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, 同時對骨料進(jìn)行遮陽、灑水降溫, 在運(yùn)輸及澆筑過程中也采用遮陽保護(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; 在混凝土入模時, 還可以采取強(qiáng)制

14、通風(fēng)措施,加速模內(nèi)熱量的散發(fā)。( 3) 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。夏季應(yīng)堅(jiān)決避免曝曬, 注意保濕; 冬季應(yīng)采取措施保溫覆蓋,以免發(fā)生急劇的溫度梯度變化; 采取長時間的養(yǎng)護(hù), 確定合理的拆模時間, 以延緩降溫速度, 延長降溫時間, 充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”; 加強(qiáng)測溫和溫度監(jiān)測?？刹捎脽崦魷囟扔?jì)監(jiān)測或?qū)Ｈ硕帱c(diǎn)監(jiān)測, 以隨時掌握與控制混凝土內(nèi)的溫度變化?；炷羶?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

15、過大, 以有效控制有害裂縫的出現(xiàn); 合理安排施工程序, 混凝土在澆筑過程中應(yīng)均勻上升, 避免混凝土堆積高差過大。在結(jié)構(gòu)完成后及時回填土, 避免其側(cè)面長期暴露。( 4) 改善約束條件, 削減溫度應(yīng)力。在大體積混凝土基礎(chǔ)與墊層之間可設(shè)置滑動層, 如技術(shù)條件許可, 施工時宜采用刷熱瀝青作為滑動層, 以消除嵌固作用, 釋放約束應(yīng)力。( 5) 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, 對混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制時必須嚴(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、石含泥量過大對混凝土抗裂的不利影響; 改善混凝土施工工藝?？刹捎?/p>