大体积混凝土温度应力裂缝控制的工程实践.pdf

尸I 移城掳建设 1工程概况 梧州市某大院1 1 。楼 ，高17层 半，框架混凝土结构， 一 层 地 下 室，电梯井核心筒位置为 C T l大承 台，尺寸为 14 290mm 8100mm 3000mm，混凝土强度等级为C30， ◆ 陆岗／ LuGang [摘要]本文通过 工程实例 ，介绍了大体积混凝土温度应 力裂缝控 制的 几个主要环节，以资借鉴。 [关键词]大体积 混 凝土；温度应力；裂缝控 制 [文章编号]1672 — 7045(20 0 9)05 — 00 67 — 0 3 [中图分类号]T U 758 ．14 [文献标识码]B Abstract：T hr oughengi neeringpr actice，thepaperintr oduces m ajorl inks of contr ol in m ass concrete crackcaused bythermalstress ．Itcanbeusedfor refer ence． Keywords：mass concrete；ther m alst ress；cr ackcontrol 混凝土量347m 。 ，为大体积混凝土 结构。 2大体积混凝土温度应力裂 缝控制 大体积混凝土指的是最小断 面 尺寸不小于 1m的混凝土结构， 大体积混凝土施工过程中，由于 混凝土中水泥的水化作用是放热 反应，大体积混凝土自身又具有 一 定的保温性能，其内部温升幅 度较其表层的温升幅度要大得 多，而在混凝土升温峰值过后的 国．2．0．0．9．：j．． 广 城携建 设 降温过程 中， 内部降温速度又比 其表层慢得多。一般来说 ， 当其 差值 小于 2 5 ~C时， 其所 产 生的 温 度应力将会小于混凝土本身的抗 拉强度， 不会造成混凝土的开裂； 当差值大于 2 5 ~C时， 其所产生的 温度应力有可能大于混凝土本身 的 抗拉 强度 ， 造 成混凝 土 的开 裂 。该工程 为大 体积混凝土结 构， 笔者将从大体积混凝土材料 选择 、 浇捣施工方法、 养护和监测 等方面论述混凝土温度应力裂缝 控制措施和方法。 2 ． 1 材料选择 该工程采用商品混凝土， 在 浇捣前与混凝土供应商按如下要 求做好商品混凝土的供应。 ( 1 ) 水泥 。由于温差主要是 由水化热产生的， 因而为降低水 化升温、 减小体积形变， 大体积混 凝土一般不宜使用水化热高的硅 酸盐水泥和普通硅酸盐水泥， 应 使用水化低矿渣水泥 。另外， 由 于水泥的细度会影响水化热的放 热速率， 在不影响水泥活性的情 况下， 要尽量使水泥的细度适当 减小， 不得使用 刚出炉的内部温 度较高的水泥。该工程采用华润 矿渣水泥， 强度等级为4 2 ． 5 ， 每立 方米混凝土用量3 0 0 k g 。 ( 2 ) 粗骨料。采用碎石， 粒径 5 m m一 4 0 m m ， 含泥量不大于 1 ％ ， 级 配要 良好 。 ( 3 ) 细 骨料 。采用 中砂， 平均 粒 径 0 ． 5 5 m m一0 ． 9 0 m m ， 含 泥 量 不 大于 3 ‰ ( 4 ) 粉煤灰 。可提高混凝土 的和易性， 大大改善混凝土的工 作性能和可靠性， 同时可代替水 泥， 降低水化热， 掺加量一般为水 泥用量的 1 5 ％～2 0 ％ ， 降低水化热 1 5 ％ 左右。该工程每立方米混凝 土掺加粉煤灰 6 0 k g 。 ( 5 ) 外加剂 。外加剂 主要指 减水剂 、 缓凝剂和膨胀剂 。混凝 土中掺减水剂， 可使混凝土工作 性能明显改善， 从而降低水化热； 混凝土中掺人膨胀剂可补偿混凝 土收 缩 ， 提 高早 期混 凝 土的抗 裂。该工程每立方米混凝土掺加 减水剂7 ． 5 k g ， U E A 膨胀剂 3 0 k g 。 ( 6 ) 降低混凝 土搅拌温度。 在 由混 凝土组成的各种 原材料 中， 对 昆凝土拌和温度影响最大 的是石子的温度， 其次是砂和水 的温度， 水泥的温度影响最小 。 石子的温度每降低 1 ℃， 混凝土拌 和温度约可降低 0 ． 4 ℃ ～ 0 ． 6 E， 因此， 降低混凝土拌和温度最有 效的办法是降低石子的温度。该 工程用对砂石堆设置简易遮阳装 置， 以石子浇水降温 。 2 ． 2 混凝土浇捣施工方法 为 了降低混 凝土人 模 的温 度， 减缓混凝土的凝固速度， 降低 水化热， 混凝土浇捣应在晚间进 行 。采用斜面分层浇筑浇捣 ， 每 层 高度 3 0 0 m m～5 0 0 m m ， 一次浇到 顶( 用塔 吊辅助浇筑到顶) ， 以加 快热量散发， 并使温度分布较均 匀， 同时也便于振捣密实 。每一 浇筑层布置6 台插入式振捣器， 分 别布置在出料 口、 中部和坡底， 为 防止集 中堆料， 先振捣出料点处， 使形成 自然坡度， 然后 由下而上 全面振捣， 严格控制振捣间距、 时 间和插入深度。 上层混凝土覆盖要在下层混 凝土初凝之前进行。浇筑速度要 连续保持均匀， 加强振捣， 提高混 凝土的强度。 由于混凝 土坍落度比较大， 会在表面钢筋下部产生水分， 或 在表层钢筋上部的混凝土产生细 小 裂 缝 。为 了 防 止 出 现 这 种 裂 缝， 在混凝土初凝前和混凝土预 沉后采取二次抹面压实措施， 在 边角设一集水井抽混凝土浇捣过 程中产生的泌水。 2 ． 3 混凝土养护 保温养护是大体积混凝土施 工的关键环节， 其 目的主要是降 低大体积混凝土浇筑块体的内外 温差值， 以降低混凝土块体的 自 约束应力 ； 其次是降低大体积混 凝土浇筑块体的降温速度， 充分 利用混凝 土的抗拉强度， 以提高 混凝土块体承受外约束力的抗裂 能力， 达到防止或控制温度裂缝 的目的 。 ( 1 ) 计算采用蓄水法保温养 护时水深。 ①计算参数： 混凝土维持到预定温度的延 续时间X = 2 4 0 ( h ) ； 传热系数修正值 1 ． 3 ； 混 凝土 开始养护 时的温度 T o = 2 5 ( ℃) ； 水导热A = o ． 5 8 ( W ／ m K ) ； 每立方米混凝土的水泥用量 m = 3 0 0 ( k g ／ m 。 ) ； 水泥水化热O = 3 3 5 ( k J ／ k g ) ； 结 构 长 ／ 7 - 1 4 ． 2 9 ( m ) ， 结 构 宽 B = 8 ． 1 ( m ) ， 结构厚H = 3 ( m ) ； 令混凝土中心温度 一 混凝 土表面温度 T b = 2 0 ~ C。 ②7 昆 凝土结构物的表面系数： M= F ／ V = ( 2 L H + 2 B H + L B) ／ ( L B H) = O ． 7 2 ( 1 ／ m ) 。 ③混凝土表面热阻系数： R = X M ( ⋯一 ) ／ ( 7 0 0 T 。 + 0 ． 2 8 m Q) = O ． 1 ( k ／ W ) 。 撼携建设 ④混凝土表面蓄水深度： h ． = R A = O ． 0 5 8 ( m ) 。 ⑤调整蓄水深度： 经实测混凝土 内部温度 = 5 8 ~ C， 大气平均气温 = 2 5 ℃； 调整后的蓄水深度 ： h = ^ ( 一 ) ／ T o = O ． 0 7 6 ( n 1 ) 。 ( 2 ) 承台面采用蓄水方法保 温保湿养护， 侧壁利用砖侧模进 行保温保湿养护。四周用实心砖 砌l O O m m 高， 1 2 0 m m 厚， 内侧用水泥 砂浆抹灰的挡水墙， 蓄水厚度不 小于8 0 m m ， 蓄水养护1 4 天。 ( 3 ) 采 用信 息 反馈 法 进行 混 凝土养护， 保持混凝土中心、 表面 温度差分别稳定在 2 5 ~C以内， 当 中心与表面温差大于 2 5 ~ C时， 应 增加蓄水高度。 2 ． 4 温度监测 ( 1 ) 大体积混凝土浇筑块体 温度监测点的布置， 以能真实反 映出混凝土块体的内外温差、 降 温速度及环境温度为原则， 一般 可按下列方式布置： ①温度监 测的布置范 围以所 选混凝 土浇筑 块体平面 图对称 轴 线的半条轴线为测温区( 对长方 体可取较短的对称轴线) ， 在测温 区内温度测点呈平面布置； ②在基础平面半条对称轴线 上， 温度监测点的点位宜不少于4 处， 沿混凝土浇筑块体厚度方向， 每 一点 位的测点数量 ， 宜不少于 5 点； ③混凝 土浇筑块 体底 表面的 温度， 应以混凝土浇筑块体底表 面以上5 0 m m 处的温度为准； ④混凝土浇筑块体的外表温 度， 应以混凝土外表以内5 0 m m 处 温度为准。 ( 3 ) 混凝土初凝后即开始测 温， 采用直接测温法， 即在混凝土 中预埋直径2 0 m m 钢管， 管 口用聚 乙烯泡沫塑料塞住， 放人钢管中 分别测量上 、 中、 下三点的温度， 放进测孑 L 后用聚乙烯泡沫塑料塞 住， 5 分钟后拿出记录温度读数。 ( 4 ) 配备专职测温人员， 测温 工作应连续进行。第一至三天每 4 小时测一次， 第三至七天每 1 2 小 时测一次， 第八至二十天每 2 4 小 时测一次。温度没有升高或下降 后即可以停止测温。 ( 5 ) 测温时发现混凝土内部 最高温度与表面温度之差超过 2 5 " ( 7 或温度异常， 应及时通知技 术部 门和项 目技术负责人， 以便 及时采取措施。 3 结语 在测温过程中， 没有发现最 大温差超过2 5 ~C， 地下室底板混 凝土施工完毕后到竣工验收， 经 多次检查 、 复核， 除少数局部地方 表面有干缩裂缝外， 没有发现有 害的裂缝， 混凝土强度、 抗渗等级 均符合设计要求， 证明该工程采 用 的预 防大体积混凝 土温度应力 裂缝的措施有效。 参考文献 [ 1 】 王铁 梦 ． 工程结构 裂缝控 制【 M 】 ． 北京： 中国建筑工业 出版 社 ， 2 0 0 5． [ 2 】 江正 荣． 建 筑施工 计算手 册 [ M 】 ． 北 京 ： 中 国建 筑 工业 出版 社 ， 2 0 0 1 ． ∞@ 陆 岗， 工程师， 梧州市东泰 公 司董 事长。 收稿日期： 2 0 0 9 - 0 4 - 1 3