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所屬欄目:建筑設計論文 發(fā)布日期:2011-04-05 17:36 熱度:
摘要:大體積混凝土的澆筑極易出現(xiàn)裂縫,引起裂縫的原因比較復雜,本文主要針對混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因進行分析探討,提出措施和建議,來避免大體積混凝土溫度裂縫的發(fā)生。
關鍵詞:大體積混凝土,溫度裂縫,溫差,降溫,防裂措施
1引言
混凝土是以水泥為膠凝材料與水和集料按適當比例配合拌制成拌和物,經(jīng)硬化后得到的人造石材。具有廉價物美、施工方便、承載力大、可裝飾性強的特點,已成為構成大型設施或構筑物主體的重要組成部分。
大體積混凝土定義:任何現(xiàn)澆混凝土,其尺寸達到必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題,以最大限度的減少開裂影響的,即稱為大體積混凝土。在我國通常指結(jié)構最小尺寸≥1m的混凝土實體。
2溫度應力的分析
混凝土溫度應力裂縫主要是由溫差造成的。簡單地說,溫差可分為內(nèi)外溫差、內(nèi)部溫差、溫度陡降三種。在這三種溫差中,內(nèi)外溫差對混凝土裂縫產(chǎn)生影響最大。內(nèi)因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)構一般要求一次性整體澆筑。澆筑后,水泥因水化產(chǎn)生水化熱,由于混凝土體積大,聚集在內(nèi)部的水化熱不易散發(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)生壓應力,表面產(chǎn)生拉應力。此時,混凝土齡期短,抗拉強度很低。當溫差產(chǎn)生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度時,則會在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。
3溫度裂縫的防治措施
由以上分析可知,防治溫度裂縫最有效的方法就是最大限度的降低溫差。
3.1設計措施
1)精心設計混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下,應盡可能地降低混凝土的單位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水膠比)二摻(摻高效減水劑和高性能引氣劑)一高(高粉煤灰摻量)”的設計準則,生產(chǎn)出高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。
2)增配構造筋提高抗裂性能。配筋應采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應在0.3-0.5%之間。
3)避免結(jié)構突變產(chǎn)生應力集中,在易產(chǎn)生應力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強措施。
4)在易裂的邊緣部位設置暗梁,提高該部位的配筋率,提高混凝土的極限拉伸。
5)在結(jié)構設計中應充分考慮施工時的氣候特征,合理設置后澆縫,保留時間一般不小于60天。
3.2施工措施
3.2.1科學選用原材料
1)水泥
由于溫差主要是由水泥水化熱產(chǎn)生的,所以為了減小溫差就要盡量降低水化熱,為了降低水化熱,要盡量采取早期水化熱低的水泥,不同強度等級水泥的實際單位重量水泥放熱量,見下表:
2)摻加粉煤灰
為了減少水泥用量,降低水化熱并提高和易性,我們可以把部分水泥用粉煤灰代替。
3)骨料
嚴格控制骨料級配和合泥量,骨料在大體積混凝土中所占比例一般為混凝土絕對體積的80%-83%,應選擇線膨脹系數(shù)小、巖石彈性模量較低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料,并不得混有有機質(zhì)等雜物,杜絕使用海砂。
4)加入外加劑
加入外加劑后能減小混凝土開裂的機會,外加劑對混凝土溫度開裂性能有以下影響:
(1)減水劑對混凝土開裂的影響
減水劑的主要作用改善混凝土的和易性,降低水灰比,提高混凝土強度或在保持混凝土一定強度時減少水泥用量,而水灰比的降低,水泥用量的減少對防止開裂是十分有利的。
(2)緩凝劑對混凝土開裂的影響
緩凝劑的作用一是延緩混凝土放熱峰值出現(xiàn)的時間,由于混凝土的強度會隨齡期的增長而增大,所以等放熱峰值出現(xiàn)時,混凝土強度也增大了,從而減小裂縫出現(xiàn)的機率,二是改善和易性,減少運輸過程中的塌落度損失。
(3)引氣劑對混凝土開裂的影響
引氣劑在混凝土的應用對改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。
在這里值得注意的是:外加劑不能摻量過大,否則會產(chǎn)生負面影響。
3.2.2采用合理的施工方法
(1)混凝土的拌制
①在混凝土拌制過程中,要嚴格控制原材料計量準確,同時嚴格控制混凝土出機塌落度和溫度,一般使新拌混凝土的溫度控制在6℃左右。
(2)混凝土澆注、拆模
①混凝土澆注過程質(zhì)量控制
澆注過程中要進行振搗方可密實,振搗時間應均勻一致以表面泛漿為宜,間距要均勻,以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜,澆注完畢后,表面要壓實、抹平,以防止表面裂縫。另外,避免縱向施工縫、提高結(jié)構整體性和抗剪性能。
②澆注時間控制
盡量避開在太陽輻射較高的時間澆注。
③混凝土拆模時間控制
混凝土在實際溫度養(yǎng)護的條件下,強度達到設計強度的75%以上,混凝土中心與表面最低溫度控制在25℃以內(nèi),預計拆模后混凝土表面的溫降不超過9℃以上允許拆模。
(3)養(yǎng)護
混凝土澆注完畢后,應及時灑水養(yǎng)護以保持混凝土表面經(jīng)常濕潤,這樣既減少外界高溫倒罐,又防止干縮裂縫的發(fā)生,促進混凝土強度的穩(wěn)定增長。一般在澆注完畢后12~18h內(nèi)立即開始養(yǎng)護,連續(xù)養(yǎng)護時間不少于28d或設計齡期。
(4)加適當預埋件
在混凝土易裂縫部位埋設應力應變傳感片,直接測試拉應力,以便更直接控制混凝土(調(diào)節(jié)保溫保濕養(yǎng)護條件,保證溫度梯度),確保混凝土不出現(xiàn)裂縫。
4工程實例
4.1大體積混凝土底板溫度計算
(1)河北省寧晉縣城關鎮(zhèn)農(nóng)水2#節(jié)制閘工程閘底板厚度為1.5m,采用C40P8抗?jié)B混凝土,配合比為:水泥:I級粉煤灰:S95級磨細礦渣粉:水:砂:石:膨脹劑:泵送=260:80:80:165:700:1100:28:10;水泥采用山水P•O42.5級,其實際強度為R28=49.6MPa。終凝后,其上表面先覆蓋一層δi=0.0005m厚的塑料布,并蓄水0.08m厚,底板施工時間為2008年7月下旬,氣溫Tq=31℃,入模溫度Tj=33℃,底板核心最高溫度實測值為Tmax=74.0℃,表面溫度為Tb=60.0℃。
文章標題:大體積混凝土控制溫度應力措施研究
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