某筏板基础大体积混凝土裂缝分析与控制.pdf
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1、2 0 1 1 年第 1 1 期 1 1月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C ONC RE T E AND CE MEN T P RODUC T S 2 01 1 No ll No v e mb e r 某筏板基础大体积混凝土裂缝分析与控制 曹 明莉 , 张 聪 ( 大连理工大学建设工程学部 , 1 1 6 0 2 4 ) 摘要 : 以某筏板基础 大体 积混凝土 实际工程为研 究对 象, 采用理论计算与工程现场试验相结合 的方法 , 分析 了该筏 基工程混凝土出现 裂缝 的原 因, 并结合 工程 实际给 出了温度裂缝控制的技 术措施 。 关键词 : 筏板基础 ; 大体积 混凝
2、 土; 温度裂缝 ; 控制措施 A b s t r a c t :T a k i n g o n e m a s s c o n c r e t e r a ft f o u n d a t i o n p r o j e c t a s r e s e a r c h o b j e c t ,u s i n g t h e m e t h o d o f t h e o r e t i c c a l c u l a t i o n c o m b i n i n g w i t h p r o j e c t s i t e t e s t s , t h e r e a s o n s
3、 f o r t h e c r a c k s o f t h e r a f t f o u n d a t i o n p r o j e e t a r e a n a l y z e d , a n d t h e t e c h n i c a l me a s u r e s o n c o n t r o l l i n g t h e r m a l c r a c k s a r e g i v e n c o m b i n e d w i t h t h i s p r o j e c t Ke y wo r : Ra f t f o u n d a t i o n ;
4、Ma s s c o n c r e t e ; T h c r ma l c r a c k s ; C o n t r o l l i n g me a s u r e 中图分 类号 : T U 5 2 8 文献标识码 : B 文章编号 : 1 O O O 一 4 6 3 7 ( 2 0 1 1 ) 1 1 5 6 一 O 4 1 工程概 况 某核电站一期工程设有两座水泵房 ( 1 2 H P X) , 每座泵房长 9 5 4 2 m, 宽 4 3 1 m, 采用筏板基 础 , 筏基 底绝对标高为一 2 0 1 m,分层分块对筏基进行 浇筑 , 平均浇筑厚度为 2 1 m。区段 2 # H
5、P l - 3 ( A B ) - 1 8 3 1 6 0是在 2 # H P 1 3 ( A B) 一 2 0 1 1 8 3的基础上浇筑 的 。在 2 0 d左右 时发 现区段 2 # HP 1 - 3 ( A B ) 一1 8 3 1 6 0的混凝土出现了一些深层裂缝 ,如 图 1和图 2 所 示 。 图 1 钢筋附近的深层裂缝 图 2 远离钢筋处 的深层裂缝 区段 2 # HP 1 3 ( A B ) 一1 8 3 _ l 6 0筏板基础混凝 土于 8月中下旬浇筑, 强度等级为 C 4 5 , 浇筑厚度为 2 3 m, 采用的配合比如表 1 所示 , 裂缝统计数据如表 2所示 。 2裂
6、缝原 因分 析 大体积混凝 土裂缝按其深 度的不同可以概括 地分为三类I 1 : 表面裂缝 、 深层裂缝 和贯穿裂缝 。通 常来 说 , 表面裂缝的危害性较小 ; 而深层裂缝 与贯 表 1 混凝 土配合比 穿裂缝会对混凝土结构产生严重的危 害, 要尽量避 免。引起大体积混凝土开裂的最主要的原因是内外 温差以及温度应力 , 因此 , 有必要从此二者人手来 一 56一 分析该筏基大体积混凝土出现裂缝的原因。本文采 用理论计算 与工程现场试验相结合的方法对裂缝 原因及解决方案进行了模拟分析讨论 , 具体做法是 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 曹明莉 , 张聪 某筏板基
7、础大体积混凝土裂缝分析与控制 先对 已开裂 混凝 土区域进行 理论 计算预测事故原 因并 以此 调整施工方案 , 然后采用调整后的方案在 2 # H P 1 3 f A B ) 一1 8 3 1 6 0的基础上进行 2 # H P 1 - 3 ( A B ) 一 1 6 0 一 l 3 7区段 的混凝土浇筑 , 以验证方案 的 可行性 。 2 1 理论计算 2 1 1 内外温差的估算 为更加精确模拟混凝土 的温度变化 , 此处采用 有限差分法 , 取时间区段 T ( t ) = 0 5 d , 即 1 2 h 。为避 免计 算过程中的震 荡现象以保证 迭代过程的稳定 和收敛嘲, 令 = , 其
8、 中 为混凝土线膨胀系数 h 4 取 1 x l 0 , 综合考虑 2 3 m 的浇筑厚度 , 可初步确定 计算分层厚度为 h l = 0 4 6 m, 共分为 5层。在第 , r 个 计算时间区段 , 相邻三点 的温度为 、 ( 1 ) 最高绝热温升值 ( ) : ( ) = 罟 _ 4 8 9 6 式 中 3 , W 一每 I n 混凝土的胶凝材料用量 , k g m。 , 取 3 9 0 k g; C一混凝土的比热 , 取 0 9 6 k J ( k g q C ) ; P一混凝土的重力密度 , 取 2 4 0 0 k m ; Q一胶凝材料水化热总量 , k J k g , 即 n一!
9、二 7 Q 7 - 3 Q 3 k 一粉煤灰掺量对应的水化热调整系数 , 取 0 9 4; k : 一矿粉掺量对应 的水化热调整系数 , 取 1 ; Q 一水 泥 的 7 d水 化 热 , k J k g ,经 实 测 为 3 1 2 8 k J k g : Q 。 一水 泥 的 3 d水 化 热 , k J k g ,经 实 测 为 2 7 7 2 k J k g 。 ( 2 ) 水泥及掺合料引起的水化温升 ( 7 - ) : ( = ( ) ( 1 一 e ) 式 中 , m 一 水 化 系 数 ,普 通 水 泥 的 m= 0 4 3 + 0 0 0 0 1 8 W, 取 0 5 , 则
10、( = ,( 丁 ) ( e - m ( r - I e ) 其中, ) 、 ) 的具体计算结果见表 3 。 ( 3 ) 第 n层混凝土在 时刻的温度 : + V + ( 丁 ) 式 中 , U一 系数 , = 2 ,已求得分层厚度 h i = h J 0 4 6 m, 则 U = 0 3 9 7 ; 一 系数 , V = I U, 即 为 0 6 0 3 。 取混凝土入模温度为 2 l ,地基温度取 3 0 c C, 环境温度平均取为 3 5 , 各分层温度数据计算结果 见表 3 。 ( 4 ) 第 龄期混凝土表面温度 T b ( t ) ) = + h ( h ) 月 式 中 , H一 混
11、凝 土计算厚度 , m, 即 H= 2 h , 其中 h 为虚拟厚度 , 按下式计算 : = 手 。 (争 + ) 式 中, 一固体在空气中的放热系数, 取 3 5 W r n 2 k ; 一 保温层 的厚度 , m, 取 0 0 1 5 m; 一 保温材料 的导热系数 , 此工程采用草袋 , 取 0 1 4 W m k ; 一 混凝土的导热系数 , 取 2 3 3 W m k ; 一 第 t 天龄期时环境温度 , 取 3 5 ; 一 第 t 天龄期 时混凝土的中心温度与外 界环境温度之差 , , 见表 3 。 第 t 天龄期混凝土表面温度 ( ) , 计算结果见 表 3 。 表 3 部分龄期
12、 ( 6 d ) 温度计算示例 一 5 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1年第 1 1 期 混凝土与水泥制品 总第 1 8 7期 ( 5 ) 第 t 天龄期时混凝土 内外温差 ( t ) 及平均 温度 ( ) : ( ) = ( 3 , r ) 一 ( ) 1 ( ) = 【 ( 3 , 丁 ) 一 T b ( t ) 】 二 由计算结果可知 , 该筏基混凝土浇筑之后其 内 部最高温度在第 5 d达到了 6 3 9 3 o C;内外温差最大 值在第 5 d达到了 2 0 6 6 , 之后逐渐降低。 2 1 2 温度应力的估算 2 # H P 1
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