超厚大體積混凝土的裂縫及施工措施

超厚大體積混凝土裂縫的分析和施工措施[摘要]大體積積混凝土施工工要求控制溫溫度和干縮裂裂縫，降低水水化熱，確保保工程質(zhì)量[關(guān)鍵詞]超厚厚大體積裂縫施工措施某大樓建筑面積積73088平方米，34層，建筑高高度149.555米，現(xiàn)澆鋼框架－鋼筋混混凝土核心筒筒結(jié)構(gòu)體系結(jié)結(jié)構(gòu)。本工程程基礎(chǔ)為筏板板箱型基礎(chǔ)，主主樓基礎(chǔ)底板板的混凝土厚厚度為3.0m，局部的最最大深度為6.2m，要求一次次性澆筑完畢畢，基礎(chǔ)底板板混混凝土施施工在冬季施施工，設(shè)計(jì)強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)為C40P110，齡期要求求為60天，屬大體體積混凝土，施施工要求控制制溫度和干縮縮裂縫，降低低水化熱，確確保工程質(zhì)量量，因此施工工技術(shù)難度極極高。1大體積混混凝土裂縫問問題的分析1.1溫度度變形混凝土的溫度變變形由兩部分分組成：一、在在混凝土硬化化過程中，由由于水泥的水水化產(chǎn)生大量量熱量，大體體積混凝土內(nèi)內(nèi)部因?yàn)樯釤崧蛊錅販囟壬?，產(chǎn)產(chǎn)生內(nèi)外溫差差，內(nèi)部混凝凝土膨脹，而而外部混凝土土經(jīng)散熱，溫溫度降低而收收縮，形成表表面裂縫；（2）由于環(huán)境境溫度的變化化，根據(jù)混凝凝土熱脹冷縮縮的性質(zhì)，在在溫度下降后后混凝土必將將產(chǎn)生收縮而而產(chǎn)生拉應(yīng)力力，當(dāng)拉應(yīng)力力超過混凝土土的抗拉應(yīng)力力時(shí)，將產(chǎn)生生裂縫。1.2干縮變變形混凝土的干縮變變形是由于混混凝土中水分分蒸發(fā)而引起起的。當(dāng)混凝凝土在空氣中中硬化時(shí)，其其中的水分會(huì)會(huì)逐漸蒸發(fā)，使使水泥石中的的膠凝體逐漸漸干燥而產(chǎn)生生收縮，從而而產(chǎn)生干縮變變形。在混凝凝土受到某種種約束的情況況下，干縮變變形會(huì)使混凝凝土出現(xiàn)較大大的拉應(yīng)力，特特別是在初凝凝階段，由于于混凝土抗拉拉強(qiáng)度十分低低，容易引起起混凝土開裂裂。1.3荷載作作用下變形在荷載作用下，當(dāng)當(dāng)構(gòu)件界面產(chǎn)產(chǎn)生拉應(yīng)力時(shí)時(shí)，會(huì)引起拉拉伸變形，當(dāng)當(dāng)構(gòu)件截面產(chǎn)產(chǎn)生壓應(yīng)力時(shí)時(shí)，會(huì)引起壓壓縮變形。當(dāng)當(dāng)截面上的拉拉應(yīng)力大于混混凝土的抗拉拉強(qiáng)度時(shí)，構(gòu)構(gòu)件就會(huì)產(chǎn)生生裂縫。2冬季大體體積混凝土施施工技術(shù)方案案2.1技術(shù)術(shù)方案的論證證在澆筑混凝土的的施工前組織織業(yè)主、監(jiān)理理、混凝土攪攪拌站和總包包方的有關(guān)專專家進(jìn)行方案案的技術(shù)論證證。對(duì)攪拌站站的混凝土的的要求；對(duì)施施工現(xiàn)場的生生產(chǎn)準(zhǔn)備情況況的要求；對(duì)對(duì)現(xiàn)場澆注順順序和機(jī)械布布置，車輛調(diào)調(diào)度的要求；；對(duì)周邊施工工道路通行狀狀況和居民情情況的了解；；突發(fā)事件的的應(yīng)急預(yù)案。2.2混凝土土原材料選型型水泥的選擇大體積混凝土選選用的水泥要要控制水化熱熱、堿含量等等。水泥選用用唐山****有限公司生生產(chǎn)的盾石牌牌P.O42..5水泥，該該水泥供應(yīng)充充足，保證能能力強(qiáng)，堿含含量指標(biāo)0..69%，各項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)均滿足GB1755-19999規(guī)定的要求求。骨料的選擇砂：采用河北省省溫陽柔興產(chǎn)產(chǎn)的中砂，該該砂為低堿活活性集料，砂砂子細(xì)度模數(shù)數(shù)在2.3~22.6之間，含泥泥量小于2%；砂各項(xiàng)指指標(biāo)均滿足JGJ522-92所規(guī)定的要要求，且為B種低堿活性性集料。石：選用三河碎碎石，該碎石石為低堿活性性集料，石子子的最大粒徑徑為25mm，含泥量少少于1%，各項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)均滿足JGJ533-92規(guī)定的要求求，且為B種低堿活性性集料。外加劑的選擇密實(shí)劑：選用北北京***達(dá)公司生產(chǎn)產(chǎn)的FS102密實(shí)劑，它它的摻入一方方面起抗?jié)B防防水作用，另另一方面可以以對(duì)混凝土收收縮進(jìn)行補(bǔ)償償，對(duì)防裂有有積極的作用用，各項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)符合JC476-2001規(guī)定的要求求。防凍劑：選選用北京科峰峰建材廠QJ-3泵送型防凍凍劑，該防凍凍劑是一種復(fù)復(fù)合外加劑（液液），其具有有減水、泵送送、緩凝、防防凍等作用。選選用該防凍劑劑基于以下幾幾方面考慮：：a.降低水水灰比，減小小單方用水量量。b.改善砼砼和易性，便便于施工。cc.適當(dāng)延延長砼凝結(jié)時(shí)時(shí)間，減小坍坍落度損失值值，增加砼可可泵性，同時(shí)時(shí)延長水泥的的集中放熱時(shí)時(shí)間，便于大大體積砼施工工。d.提高混凝凝土的抗凍性性能，防止混混凝土在負(fù)溫溫下受凍。粉煤灰選用天津津軍電粉煤灰灰廠生產(chǎn)的優(yōu)優(yōu)質(zhì)一級(jí)粉煤煤灰；礦渣粉粉選擇天津潮潮豐建材廠生生產(chǎn)的S95級(jí)礦渣粉。配合比的設(shè)計(jì)為了保證工程混混凝土的質(zhì)量量，考慮冬季季施工，在混混凝土配合比比設(shè)計(jì)上提高高混凝土抗?jié)B滲等級(jí)0.22mpa，水灰比控控制在0.44~0.5。砂砂率控制在40%~445%，混凝土膠膠凝材料控制制在440kg/m3之內(nèi)。初初凝時(shí)間控制制在12小時(shí)以上?；谏鲜龅囊蟛⒔Y(jié)合原原材料及實(shí)際際施工經(jīng)驗(yàn)，初初步確定混凝凝土的水灰比比為0.40，砂率為43%進(jìn)行混凝土土配合比的設(shè)設(shè)計(jì)。堿含量的計(jì)算堿含量=水泥帶帶入堿量+外加劑帶入入的堿量+粉煤灰?guī)肴氲膲A量×15%+礦渣粉帶入入堿量×50%氯離子含量＝氯氯離子的含量量=（水泥帶入入的氯離子量量+外加劑帶入入的氯離子量量+膨脹劑帶入入的氯離子量量）÷（膠凝材料料的用量）按照上述進(jìn)行計(jì)計(jì)算，堿和氯氯離子的含量量計(jì)算結(jié)果分分別為2.60kg//m3和0.00699%?；炷撂涠鹊牡囊螅夯炷恋某鰴C(jī)坍坍落度控制在在18±2ccm，確?；炷恋竭_(dá)工地地時(shí)的坍落度度為16±2ccm。3、施工前的準(zhǔn)準(zhǔn)備工作3.1技術(shù)論證證在施工前編制大大體積施工方方案，報(bào)公司司審批后同時(shí)時(shí)報(bào)監(jiān)理業(yè)主主認(rèn)可。然后后項(xiàng)目部組織織召開業(yè)主、監(jiān)監(jiān)理、設(shè)計(jì)的的技術(shù)論證會(huì)會(huì)，對(duì)大體積積施工方案的的內(nèi)容進(jìn)行論論證。其中包包含了技術(shù)、質(zhì)質(zhì)量控制、現(xiàn)現(xiàn)場的準(zhǔn)備情情況等。3.2混凝土幾幾個(gè)溫度的計(jì)計(jì)算混凝土材料設(shè)定定溫度見表1大體積混凝土水水化熱計(jì)算考慮到底板混凝凝土在冬季施施工,為了最大可可能降低中心心溫度，各種種材料的溫度度比較低,適宜底板混混凝土的施工工，現(xiàn)根據(jù)配配合比對(duì)混凝凝土的出機(jī)溫溫度進(jìn)行估算算。表1混凝土土材料溫度的的設(shè)定項(xiàng)目膠材砂石砂子中含水量（5%）石子中的含水量量（0%）拌和水單方用量4387861041390175溫度(℃)401010101040砂子含水按5%%，石子含水水按0%。混凝土拌合物溫溫度計(jì)算To=[0.99(mceTce+msaTsa+mgTg)+4.22Tw(mw-ωsmsa-ωgmg)+C1(ωsamsaTsa+ωgmgTg)-C2(ωsamsa+ωgmg)]÷[4.2mmw+0.9((mce+msa+mg)]To----混混凝土拌合物物的溫度（℃）；mce、msaa、mg、mw----水泥、砂、石石子、水的用用量（Kg）C1、C2-----水的比熱容容（kj/kkg·K）和熔解熱熱（kj·kg）骨料溫度度>0℃，C1=4..2，C2=0Tce、Tw、Tsa、Tg----水泥、水、砂砂、石的溫度度（℃）To=[0.99×(438×40+786×10++1041×10)++4.2×40×(175-5%×786-00.0%×1041)+4.22×(5%×786××10+0..0%×1041×10)-0×（5%×786++0.0%×1041）]÷[4.2×1175+0..9×(438+786+1041)]=20.45℃℃混凝土拌合物的的出機(jī)溫度T1=T0-00.16×（T0-TI）其中T1----混凝土拌合合物的出機(jī)溫溫度（℃）T1----攪攪拌機(jī)棚內(nèi)溫溫度（10℃）T1=20.445-0.116（20.45--10）=18.778℃混凝土到達(dá)現(xiàn)場場時(shí)的溫度T2=T1-（αt1+0.0332n）(T1-Ta)其中T2----混凝土成型型時(shí)的溫度（℃）Ta---混凝凝土拌合物運(yùn)運(yùn)輸時(shí)的環(huán)境境溫度（取-5℃）α---溫度損損失系數(shù)α=0.255n---混凝土土拌合物的運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)，nn=1t1---混凝凝土拌合物自自運(yùn)輸?shù)綕沧⒆⒌臅r(shí)間（hh）t1=0.5hT2=18.778-（0.25××0.5+0.0332×1）×（19.588+5）=14.992℃經(jīng)計(jì)算的底板混混凝土運(yùn)輸?shù)降浆F(xiàn)場的溫度度為14.92℃3.2.533.0m厚底板混凝凝土的溫升的的計(jì)算1)混凝土中心心溫度估算((按照配合比比計(jì)算)按下式式可估算出混混凝土的絕熱熱最高溫升：：（1）式中為最高絕熱熱溫升(℃)Q為每公斤水泥泥的水化熱((J/Kg))，根據(jù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果42.5#普通水泥泥取350×1003J/KggW為單方混凝土土中水泥的總總用量(Kg/m3)，本工程W＝280+84=364Kg/mm3C為混混凝土的比熱熱(J/Kg℃)，一般取c＝0.96×103J/Kgg℃為混凝土的容重重，取r＝2440Kg/mm3故＝＝54.339(℃)基礎(chǔ)混凝土處于于散熱條件下下，考慮上下下表面二維散散熱，一層塑塑料薄膜保濕濕養(yǎng)護(hù)，及蓄蓄水養(yǎng)護(hù)，取取3000mmm厚混凝土的的散熱影響系系數(shù)為0.7，則混凝土土因水泥水化化熱而引起的的溫升值為：：3000mm厚厚混凝土基礎(chǔ)礎(chǔ)＝54.39×0.7＝38.07℃摻加粉煤灰后，可可大量降低水水泥用量，從從而降低混凝凝土的中心溫溫度，根據(jù)有有關(guān)資料表明明，粉煤灰對(duì)對(duì)大體積混凝凝土水化熱的的影響為其重重量的1/50，本工程混混凝土中粉煤煤灰的用量為為74Kg//m3左右，即由由粉煤灰與水水泥反應(yīng)引起起的水化熱的的溫升值僅為為1.48℃左右。由此可以估算出出本工程底板板大體積混凝凝土由膠凝材材料水化反應(yīng)應(yīng)引起的溫升升值為：38.007＋1.48＝39.55℃本工程處于冬季季，經(jīng)前面計(jì)計(jì)算混凝土的的入模溫度為為14.92℃左右，則預(yù)預(yù)計(jì)混凝土中中心的最高溫溫度為：3000mm厚厚混凝土基礎(chǔ)礎(chǔ)39.55＋14.92＝54.47℃即本工程30000mm厚的底板板大體積混凝凝土的中心溫溫度約為54.47℃。6.0m厚基礎(chǔ)礎(chǔ)底板的混凝凝土中心的溫溫度的計(jì)算：：按下式可估算出出混凝土的絕絕熱最高溫升升：（1）式中為最高絕熱熱溫升(℃)W為每每公斤水泥的的水化熱(J/Kg))，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果42.5#普通水泥泥取350×1003J/KggQ為單單方混凝土中中水泥的總用用量(Kg/m3)，本工程Q＝280+84=364Kg/mm3C為混混凝土的比熱熱(J/Kg℃)，一般取c＝0.96×103J/Kgg℃為混凝土的容重重，取r＝2440Kg/mm3故＝＝54.339(℃)基礎(chǔ)混凝土處于于散熱條件下下，考慮上下下表面二維散散熱，一層塑塑料薄膜保濕濕養(yǎng)護(hù)，二層層石棉被保溫溫養(yǎng)護(hù)，取6000mmm厚混凝土的的散熱影響系系數(shù)為0.98，則混凝土土因水泥水化化熱而引起的的溫升值為：：6000mm厚厚混凝土基礎(chǔ)礎(chǔ)＝54.39×0.95＝51.67℃摻加粉煤灰后，可可大量降低水水泥用量，從從而降低混凝凝土的中心溫溫度，根據(jù)有有關(guān)資料表明明，粉煤灰對(duì)對(duì)大體積混凝凝土水化熱的的影響為其重重量的1/50，本工程混混凝土中粉煤煤灰的用量為為74Kg//m3左右，即由由粉煤灰與水水泥反應(yīng)引起起的水化熱的的溫升值僅為為1.48℃左右。由此可以估算出出本工程底板板大體積混凝凝土由膠凝材材料水化反應(yīng)應(yīng)引起的溫升升值為：51.667＋1.48＝53.15℃本工程處于冬季季，經(jīng)計(jì)算混混凝土的入模模溫度為14.92℃左右，則預(yù)預(yù)計(jì)混凝土中中心的最高溫溫度為：6.0m厚混凝凝土基礎(chǔ)53.15＋14.92＝68.07℃即本工程6.00m厚的底板大大體積混凝土土的中心溫度度約為68.07℃?；炷帘砻鏈囟榷萒b(t)：齡齡期t時(shí)，混凝土土表面溫度（℃）Tq：齡期t時(shí)時(shí)，大氣平均均溫度（℃）H：混凝土計(jì)算算厚度(m)H==h+2h`h:混凝土土實(shí)際厚度((m)h`:混凝凝土虛厚度λ：混凝土導(dǎo)熱熱系數(shù)2.33。K：計(jì)算折減系系數(shù)，0.6666β：模板及保溫溫層傳熱系數(shù)數(shù)δi：材料厚度度βq：空氣層傳傳熱系數(shù)23λi各種材料導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)（選選用一層25mm厚阻燃草簾簾作保溫材料料）β=1.79H/=00.666××2.33//1.79=00.87H=h++2h/=3.0+2×0.887=4.774（m）Tq取定220℃.ΔT=54.888-20==34.888℃=38.99（℃）56.68-338.99==17.69℃＜25℃保溫材料的厚度度計(jì)算公式是其中－保溫材材料的厚度；；H－混凝土計(jì)算算層厚度（m）取平均3米；（Tmax－TTb）－混凝土土表面溫度與與環(huán)境溫度之之差（℃）；Kb－傳熱系數(shù)數(shù)修正值，視視保溫材料的的透風(fēng)性能和和風(fēng)力情況而而定，此時(shí)取取Kb＝1.0；λi－保溫材料料的導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)，草袋的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)為0.14WW/m·K，水為0.58W/m·KK；λ－混凝土的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)為2.33W/m·KK。當(dāng)（Tmax－－Tb）和（Tb－Tq）都小于25℃時(shí)，可估算算出所需保溫溫材料的厚度度為計(jì)算時(shí)?。?..063.3混凝土抗抗烈度驗(yàn)算各齡期砼收縮變變形值式中：--齡期期t時(shí)砼的收縮縮變形值；--標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下下最終收縮值值，3.244×10-4常數(shù)e=2.7718；各齡期砼收縮當(dāng)當(dāng)量溫差ξy(t)：不不同齡期混凝凝土收縮相對(duì)對(duì)變形值。α：混凝土線膨膨脹系數(shù)取1×10--5/℃混凝土最大綜合合溫度Tj：：混凝土的澆澆注溫度取定19.81℃Tq：：混凝土澆注注后達(dá)到穩(wěn)定定的室外溫度度取定20℃T（tt）:各齡期水化化熱絕熱溫升升混凝土各齡期彈彈性模量C40取定EE0，3.15×1104NN/mm2外約束為二維時(shí)時(shí)溫度應(yīng)力計(jì)計(jì)算E（t）：各齡齡期砼彈性模模量α：混凝土線膨膨脹系數(shù)1×110-5ΔT：混凝土最最大綜合溫差差μ:泊松比，取取定0.155Rk取定0.55，驗(yàn)算抗裂度是否否滿足要求（抗裂度度驗(yàn)算）fct=1.88Mpa（28天抗拉強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值）齡期15天溫度度應(yīng)力1.863MPaa結(jié)論：底板抗裂裂度滿足要求求。4、施工技術(shù)措措施4.1溫度監(jiān)測測由于本工程基礎(chǔ)礎(chǔ)底板混凝土土厚度為3.0m和6.0m，內(nèi)部水化化熱不容易散散發(fā)，經(jīng)上面面計(jì)算內(nèi)部混混凝土溫度為為57℃和68℃。通過采用用外部保溫的的方法可以達(dá)達(dá)到內(nèi)外表面面的溫差控制制。工程采用用電子測溫來來檢測混凝土土的溫度，在在基礎(chǔ)底板的的中根據(jù)6m梅花間距布布置了35個(gè)測溫孔，測測溫孔的埋設(shè)設(shè)如下圖：由于混凝土的厚厚度比較大，同同一豎直方向向上布置5個(gè)傳感器，使使用A、B、C、D、E表示。傳感器A離混凝凝土上表面100～150mmm,傳感器B離混凝土下下表面100～150mmm,傳感器C位于混凝土土豎直方向的的中心點(diǎn),E點(diǎn)離下表面H/4處，D點(diǎn)離上表面H/4處（H表示該處混混凝土厚度）。將將測溫傳感器器的金屬殼固固定在豎向(混凝土的厚厚度方向)支撐鋼筋骨骨架上，位置置要求準(zhǔn)確。在在澆鑄砼前需需將帶傳感器器的支撐鋼筋筋骨架插入到到位，并使用用綁筋固定。數(shù)數(shù)據(jù)采集器防防護(hù)：現(xiàn)場數(shù)數(shù)據(jù)采集器安安放位置應(yīng)該該高出混凝土土上表面１m以上。數(shù)據(jù)據(jù)采集器已經(jīng)經(jīng)進(jìn)行了防水水處理，但使使用中要注意意防水濺、防防雨淋?？梢砸栽跀?shù)據(jù)采集集器上套一只只塑料袋。然然后采用手持持電腦進(jìn)行溫溫度監(jiān)控。并并通過有線連連接把手持電電腦與臺(tái)式電電腦連接后，通通過電腦進(jìn)行行數(shù)據(jù)的分析析和打印。經(jīng)過檢測混凝土土內(nèi)部的最高高溫度為64.7℃。溫度的最最高時(shí)間為在在混凝土澆筑筑完成后9～11天?；炷镣琉B(yǎng)護(hù)時(shí)間為為28天時(shí)的混凝凝土內(nèi)部溫度度為40～50℃。4.2保溫及保保濕措施在基礎(chǔ)底板的表表面覆蓋一層層塑料布和2層阻燃草棉棉被進(jìn)行保溫溫和保濕。4.3振搗及養(yǎng)養(yǎng)護(hù)措施加強(qiáng)新澆筑混凝凝土的表面的的保護(hù)，及時(shí)時(shí)清除混凝土土表面泌水，當(dāng)當(dāng)混凝土表面面開始收漿即