温度场与膨胀历程双重调控抑制混凝土开裂技术.pdf
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1、新 癯 建蟓 中 国 科 技 核 心 期 刊 温度场与膨胀历程双重调控 抑制混凝土开裂技术 徐文, 王育江, 姚婷, 田倩 , 郭苏 ( 高性能土木工程材料国家重点实验室, 江苏省建筑科学研究院有限公司, 江苏 南京2 1 0 0 0 8 ) 摘要: 侧墙混凝土结构快速温降过程中很大的温度收缩是导致其易于开裂的关键原因。为抑制这一风险, 从温度场与膨胀历 程双重调控角度出发 , 一 方面通 过新型水化热调控材料削弱侧墙混凝 土温 峰, 控制温降速率 , 抑制温度收缩 ; 另一方面掺 入 C a O类 高效膨胀剂, 产生显著有效膨胀, 补偿侧墙混凝土结构温度收缩和自收缩。二者复合使用, 是提升侧
2、墙混凝土抗裂性行之有效的方 法 。这一技术在 重庆天和 国际商业 中心侧墙大体积混凝土结构中得到成功应用 , 混凝土 1 4 d水养 限制膨胀率达 O 0 2 8 , 并降低 了 结构中心部位最 高温升约 6 - 2, 降温幅度近 1 0 。 关键 词: 开裂; 温度场; 膨胀历程; 双重调控; 大体积混凝土 中图分类号: T U 5 2 8 0 文献标识码: A 文章编号: 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 4 ) 0 l 一 0 0 3 9 0 3 Du a l r e g u l a t i o n t e c h n o l o g y o f t e mp e r a t
3、 u r e fi e l d a n d e x p a n s i o n h i s t o r y o n c o n c r e t e c r a c k i n g r e s t r a i n t We n , W AN G y i a n g , , 0 , , Z Q 吼 , G U O S u ( S t a t e Ke y L a b o r a t o r y o f Hi g h Pe r f o r ma n c e C i v i l En g i n e e r i n g Ma t e r i a l s , J i a n g s u R e s e
4、a r c h I n s t i t u t e o f B u i l d i n g S c i e n c e , N a n j i n g 2 1 0 0 0 8 , J i a n g s u , C h i n a ) Ab s t r a c t : I t i s t h e k e y r e a s o n f o r s i d e w a l l c o n c r e t e c r a c k i n g t h a t h i g h t e mp e r a t u r e s h ri n k a g e o c c u r r e d i n r a p
5、 i d t e mp e r a t u r e d e c l i n e p r o c e s s o f t h e s t r u c t u r e I n t hi s p a p e r , t h e d ual r e g ul a t i o n t e c h n o l o g y o f t e mp e r a t u r e fi e l d a n d e x p a ns i o n h i s t o r y wa s u s e d t o r e s t r a i n t h e c r a c k i n g ris kOn o n e s i
6、d e , a n e w t y p e o f c h e mi c al a d mi x t u r e wa s d e v e l o p e d t o we a k e n t h e t e mp e r a t u r e p e a k o f s i d e wall c o n c r e t e , c o n t rol i t s t e mp e r a t u r e d r o p r a t e a n d r e d u c e t h e t e mp e r a t u r e s h rin k a g e : o n t h e o t h e
7、 r s i d e , C a O e x p a n s i o n a g e n t wa s e mp l o y e d t o p r o d u c e r e ma r k a b l e a n d e f f e c t i v e e x p an s i o n t o c o mp e n s a t e t h e t e mp e r a t u r e s h rin k a g e a n d a u t o g e n o u s s h rin k a g e T h e c o mp o u n d u s e o f t h e a b o v e
8、t wo ma t e ri a l s i s a p rov e n me t h o d t o i mp r o v e c r a c k r e s i s t a n c e o f s i d e wa l l c o n c r e t e Th i s d u al r e g u l a t i o n t e c h n o l o g y o f t e mp e r a t ur e fi e l d an d e x p a n s i o n hi s t o ry h a s b e e n s u c c e s s f u l l y a p p l i
9、e d i n t h e s i d e wall s t r u c t u r e o f Ch o n g q i n g T i a n h e I n t e rna t i o n a l B u s i n e s s C e n t e r p r o j e c t n l e 1 4 d c o n c r e t e l i mi t e d e x p ans i o n r a t e r e a c h e d 0 0 2 8 , me a n w h i l e t h e ma x i mu m t e mp e r a t u r e ris e i n t
10、 h e c e n t r a l s i t e o f t h e s t ruc t ur e wa s d e c r e a s e d b y a b o u t 6 2 a n d t h e d e c r e ase e x t e n t wa s c l o s e t o 1 0 Ke y wo r d s : c r a c k i n g ; t e m p e r a t u r e fi l e d : e x p a n s i o n h i s t o ry; d u a l - r e gul a t i o n ; ma s s c o n c r
11、e t e 1 工程背景 重庆市天和国际商业中心项目 位于重庆市观音桥商业圈 内, 工程设计标高超 3 0 0 i n , 总体采用框架式剪力墙一 钢管核 心筒结构, 其中剪力墙厚度 1 2 in , 最大一次性浇筑长度 1 5 in , 钢管核心简直径0 5 in 。 依据G B 5 0 4 9 6 -2 0 0 9 (大体积混凝土 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 5 - 0 9 : 修 订 日期 : 2 0 1 3 0 7 0 3 作者简 介: 徐文 , 男 , 1 9 8 5年 生, 江苏淮 安人 , 工程师 , 主要从事水 泥 基材料早期开裂研究。 地址: 江苏省南京市万安西路 5
12、 9 号 苏博特研 发 中心 , E - ma i I : x u w e n c n j s j k c n 。 施工规范 , 该工程的剪力墙为大体积混凝土结构, 受大截面、 大体量、 结构形式及施工工艺的影响, 容易在施工阶段就出现 因温度、 收缩以及约束等原因而产生的危害性裂缝。 尤其是该 工程混凝土强度等级达到C 6 0 , 胶凝材料用量较高, 由此引起 的混凝土温度收缩和自 收缩问 题更应予以重视。 根据江苏省建筑科学研究院有限公司对多项实体结构底 板、 侧墙及顶板的 跟踪与 监测分析结果, 实际工程中侧墙结构 拆模前裂缝产生的 关键原因 在于快速的 温升温降。 如图 1 所示的厚度
13、为0 4 5 in的某地下室侧墙混凝土温 度监控结果表明, 由于侧墙模板的作用, 混凝土早期水化产生 的水化热不能及时散出, 进而导致混凝土出现较高的温升( 1 NE W BUI L Dl NG MAT E RI AL S 3 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 徐文, 等: 温度场与膨胀历程双重调控抑制混凝土开裂技术 d 左右出现温峰) 。 在接下来的降温阶段, 降温幅度达到了3 0 , 降温速率为6 - 3 d , 远远超过混凝土结构的温降速率控 制要求, 导致侧墙结构由于受到底板约束而开裂。因此, 侧墙 混凝土的早期开裂主要由 温度收缩引起。 对本工程而言
14、, 侧墙 厚度超过1 m, 更显著提高了混凝土水化温升, 增加了温度开 裂风险。 翼 : 4 o 2 5 图 1 厚度为 0 4 5 m的某地下室侧墙混凝土温度监控结果 此外,普通工业及民用建筑中,一般混凝土强度等级较 低、 水胶比较高且掺加大量矿物掺合料, 早期白收缩作用可以 忽略I 1 】。 但对于本工程而言, 混凝土强度等级达到C 6 0 , 水胶比 低且水泥用量较高, 早期自 收缩作用则不可忽视, 这进一步增 大了侧墙结构的开裂风险。 2 温度场与膨胀历程双重调控抗裂技术方案 实践证明, 掺加有效的混凝土膨胀剂配制补偿收缩混凝 土是抑制大面积、 大体积和超长混凝土结构开裂行之有效的 途
15、径, 有众多成功案例2 - 3 。 C a O类高效膨胀剂是近年来研究热 点, 相比于传统的U E A钙矾石类膨胀剂, 对外界环境湿度要 求低, 水化需水量小, 有效膨胀量大, 更适用于以用水量低、 结 构致密为显著特点的高性能混凝土的要求 。但是, 此类膨 胀剂可以补偿混凝土温度变形, 却不能调控温度变形, 且由于 自身具有很强的温度敏感性,在大体积混凝土结构中往往存 在膨胀过快的问题, 要想达到满意的效果, 需要加大掺量, 又 会给结构的长期稳定性带来隐患,尚不能完全解决高性能混 凝土的早期裂缝问题。 基于此, 本文在大量试验基础上研发了一种调节水泥水化 进程的 材料, 该材料为一种淡黄
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