大体积混凝土配合比设计及工程中的应用.pdf
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1、2 0 1 2 年 第 1 2期 (总 第 2 7 8 期 ) N u mb e r 1 2 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 7 8 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACTI CAL TE CHNOLOGY d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 1 2 0 4 3 大体积混凝土配合比设计及工程中的应用 隋雪萍 ,朱中华,丁新亭 ( 山东金銮混凝土有限公 司 ,山东 济南 2 5 0 1 1 7 ) 摘要 : 大体积混凝土结构易产生温度 裂缝 ,而温度差是 引起 大体 积混
2、凝土产生裂缝的主要原因之一 。 绿地普 利中心大体积混凝 土底 板工 程中 , 在保 证混凝土强度的前提下 , 配合 比设计 以控 制温度差为 目标 , 通过采用大掺量粉煤灰 、 低 水化热水 泥 、 缓凝型外加 剂以及加 强混凝土养护等方法来预防混凝土裂缝的出现。 工程温度监测记录和强度评定结果表明: 大体积混凝土结构达到了 C 4 0 P 8的要求 , 且未 产生裂缝和渗 透, 达到工程设计要求 , 混凝土配合 比设计思路得到较好的 阐述。 关键 词 : 大体积混凝土 ;配合 比;裂缝 ;大掺量粉煤 灰;低水化热 中图分类号 : T U5 2 8 0 6 2 文献标 志码 : A 文章 编
3、号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 1 2 0 1 3 2 0 4 M a s s c onc r e t e mi x pr op or t i on de si gn w it h a ppl i c a t i on SUI Xu e - p i n g, ZHU Z ho n g- h u a , D1 NG Xi n t i n g ( S h a n d o n g J i n l u a nC o n c r e C o , L t d , J i n a n 2 5 0 1 1 7 , C h i n a ) Abs t r a c t : M a s
4、 s c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n e a s i l y g e n e r a t e t e mp e r a t u r e c r a c k, a n d t h e t e mp e r a t u r e d i ffe r e n c e i s o n e o ft h e ma i n r e a s o n s c a u s e d ma s s c o nc r e t e c r a c k I n L v d i P u l i Ce n t e r ma s s c o n c r e t e fl o o r
5、 c o n s t r u c t i o n, mi x p r o p o r t i o n d e s i g n o f ma s s c o n c r e t e , u n d e r t h e p r e m i s e o f e n s u r i n g t h e s t r e n g t h o fc o n c r e t e, t a k i ng c o n t r o l l i n gt e mp e r a t u r e d i ffe r e n c e a s a i m , u t i l i z i ngi n t e g r a t e
6、 dwa y si n c lud i n g a d d i n gh i g hvo l um e o f fly a s h, u s i n gl o w h y d r a t i o n c e me n t , p r e f e r i n g r e t a r d i n g a d mi x tur e a n d s tre n gth e n i n g c o n c r e t e c u rin g i n o r d e r t o p r e ve n t c o n c r e t e c r a c kTe mp e r a t um mo n i t
7、o rin g r e c o r d s a n d s t r e n gth t e s t r e s u l t s s h o we d t h a t the r e q u i r e me n t s o n s tr e n g t h , c r a c k , l e a k w e r e a l l q u a l i fi e d , a n d the me a s u r e s o f ma s s c o n c r e t e mi x p r o p o i o n d e s i gn we r e s uc c e s s f ul l y a p
8、 p l i e d Ke ywor d s: ma s s c o n c r e t e; mi xp r o p o rti o n; c r a c k; h i g hvo l um e o ffl ya s h; l o wh y dra t i o n 0 引 言 根据 GB 5 0 4 9 6 -2 0 0 9 ( 大体积混凝土施工规范 规定 : 大 体 积混凝 土是指混凝 土结构 物实体 最小几何 尺寸不 小于 1 m 的大体量混凝 土 , 或预计会 因混凝土 中胶凝材料水化 引起 的温 度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。 在一些高层建筑 的基础建设中, 大体积混凝土早
9、期温度裂缝已经成为混凝土施 工中需要控制的重点和难点问题。 温度裂缝不但降低了混凝土 结 构的承载能力 , 而且裂缝 的出现为水 和其他有 害物质 向混凝 土内部扩散提供了通道 , 劣化了混凝土的抗水渗透性 、 抗碳化 性 等长期性能和耐久性。 混凝土导热性能较差 , 大体积混凝土 内 部的绝热温升可达到 7 0甚至更高, 而混凝土的内外温差是引 起大体积混凝土产生裂缝的主要原因之一。 本试验针对大体积 混凝土的特点, 提出大体积混凝土配合 比设计思路, 并结合其 在绿地普利中心大体积混凝土基础底板中的应用进行阐述。 1 工程 概 况 绿地普利中心位于山东省济南市普利街南侧、 共青团路北 侧、
10、 顺河高架桥路东侧 , 工程建成后将成为济南市第一高楼。 主 楼基础底板混凝土强度等级为 C 4 0 , 抗渗等级 P 8 , 一次性浇筑 方量约为 1 3 0 0 0 m 。 1 号房主楼核芯筒区域底板厚度 3 4 m。 电 梯井和集水井落深部位最大厚度达 6 4 5 m, 混凝土最大浇筑厚 收稿 日期 :2 0 1 2 - 0 6 1 0 l 3 2 度为 3 4 + 6 4 5 = 9 8 5 m。 施工 日期定于 8月份底 ,浇筑 时气 温在 2 5 3 5范围 内, 平均气温按 3 0考虑。 施工单位要求控制混凝土的入模温度 不超过 3 O。 2 原材料 选择和控 制 2 1 水 泥
11、 水泥在水化过程中会释放出大量热量, 造成混凝土结构内 部温度升高, 因此在配合比设计中选择低水化热的水泥以及尽 量减少单位水 泥用量 。 本工程结合 实际情 况及 本地 材料采用 山 东水泥厂产 P S A4 2 5 级水泥 ,其 3 d水化热为 1 9 6 k J k g , 7 d 水化热为 2 2 4 k J k g , 2 8 d 水化热为 4 2 8 k J k g , 其他技术指标见 表 1 。 2 2 粉 煤灰 掺加粉煤灰能减少水泥用量并有效的较低水化热 , 还可 以减少混凝土自身体积收缩, 有利于预防混凝土开裂。 本工程 选用石横产 I I 级 F类粉煤灰 , 密度 2 2
12、3 k g m , 需水量 比 9 7 , 4 5 m方孔筛筛余 1 3 6 , 烧失量 3 6 3 , 三氧化硫含量 1 5 。 2 3 膨胀 剂 为了预防大体积混凝土结构的收缩裂缝 , 在施工中掺入适 量的膨胀剂 , 能有效的限制混凝土结构的收缩形变。 本工程中 选用上海三加产 H E A抗裂防水剂。 技术指标见表 2 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 水泥 的技术指标 2 4细集料 选用泰安 中砂 , 密度 2 6 7 0 k g m , 堆积 密度 1 5 8 0 k g m , 细 度模 数 2 8 , 含 泥量 1 0 。 2 5 粗集料
13、选用济南产石灰岩碎石, 粒径 5 - 3 1 5 mm, 压碎值指标 7 7 , 密度 2 7 2 0 k g m3 , 针片状含量 6 o 0 含泥量 0 2 , 颗粒级配良好。 2 6外加 剂 选用 济南 山益科技 有限公司研制 的 S Y。 8缓凝型 防水泵送 剂 , 减水率 2 0 , 净浆安定性合格 。 性能指标见 表 3 。 表 3外加剂的性能指标 3配合 比的设 计原则 在配合比的设计过程中遵循了以下原则: ( 1 ) 根据 J GJ 5 5 2 o 0 0 普通混凝土配合比设计规程 、 J GJ T 1 0 9 5 混凝土泵送施工技术规程 、 G B J 1 4 6 9 0 粉
14、煤 灰混凝土应用技术规范 进行配合比设计和试配。 ( 2 ) 控制水泥用量 , 在水胶比不变的情况下 , 尽可能多的使 用混合材料取代水泥, 以降低混凝土水化热峰值。 通常情况下, 每减少 1 0k g水泥, 混凝土内部水化温度可降低 1 。 ( 3 ) 混凝土 的水胶 比最大不宜 超过 0 5 , 保证大体积混凝土 获得良好的长期性能和耐久性。 ( 4 ) 全面考虑粗骨料对混凝土收缩的限制作用 , 以及砂率 对混凝土工作性和可泵性的影响, 在保证混凝土和易性和可泵 性 的前提下 , 尽 可能 降低砂率 。 4配合 比试 验 、 确 定 根据配合比设计原则 , 本工程基础筏板大体积混凝土采用
15、6 0 d龄期作为混凝土强度评定的依据。 为了达到本工程要求的 强度、 耐久性和工作性, 利用粉煤灰掺量、 水胶比与这些混凝土 性能的关系来确定混凝土的配合比。 较低水胶L L ( o 3 - 0 4 ) 是保 证粉煤灰混凝土具有 良好的强度和耐久性的关键。 考虑粗骨料 对混凝土收缩 的限制作 用 , 将粗骨料的用料定在 1 0 7 0 k g m, 左 右, 砂率选择 3 8 左右。 膨胀剂用量采取外掺设计方法 , 按水泥 和粉煤灰用量的 8 取代。 通过配合 比计算得到不同掺量粉煤 灰设计 配合 比 , 见表 4 。 通过试验得到不同配合比的混凝土性能, 见表 5 。 优选出的配合比见表
16、6 。 表 4 不 同掺量粉煤灰设计配合 比 此配合比在试验时的工作性能见表 7 。 表 7 混凝土工作性能 经复验, 最终确定编号 2的配合比为浇捣绿地普利中心主 楼基础底 板的混凝 土配合 比。 5 大体积混凝土配合 比的理论温差计算 5 1 混凝 土拌 和 温度及 入模 温度 根据 目前气温情况, 预计浇筑混凝土时原材料自然状态下 温度如表 8 。 根据施工配合比和现场施工时的温度统计计算, 计算结果 见表 9 。 】 3 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 8 原材料温度 则混凝土 的拌和温度 为 : T o : : : 2 5 3 ( 1 ) W
17、C 2 6 6 0 7 忽略? 昆 凝 土 自运输 至浇筑成 型过程 中的温度交换 , 取入模 温度 T o = 2 5 3。 5 2 混凝土底板的计算厚度 边界条件如下 : ( 1 ) 折减数 k : 取 k = 2 3 ; ( 2 ) 混凝土材料 的导热系数 A: 取 A = 2 3 3w ( m K) ; ( 3 ) 大体积混凝土底板上表面保温层或蓄热层的传热系数 口 , w ( m k ) 。 传热系数 口值可由式( 2 ) 计算: 卢 _ _ ( 2 ) 1 A 式中: 大体积混凝土底板上表面保温层或蓄热层各组成 材料 的厚度 , m; A 大体积混凝 土底板上表面保温层或 蓄热 层
18、各组成 材料 的导热系数 , W ( m K) ; 空气层的传热系数 , 取 3 q _ 2 3 w ( m2 K) 。 现场采用两层毛毡 , A 。= O O 5 W ( m K) , 二层塑料薄膜 A 2 = 0 0 4 W ( m K) , 作为混凝 土表面保温层 。 则传热系数 : 亩 1 7 0 0 5 0 0 4 2 3 则大体积混凝土底板上表面保温层或蓄热层的等效虚厚 度 可按式( 4 ) 计算 : : : 0 8 7 5 m ( 4) 口 3 1 7 7 5 由于深坑部位 较深 , 故该底板厚 度 h按 5 m 计算 , 所 以混 凝土底板计算厚度 日 为 : 日= + , 一
19、 5 + 0 8 7 5 = 5 8 7 5 1 T I ( 5 ) 5 3混凝 土底板 完全绝 热状 态时 的核 心 绝热 温升值 边界条件如下: ( 1 ) 混凝土质量热容 C: 取 C = 0 9 7 k J ( k g K) ; ( 2 ) 4 2 5 级矿渣硅酸盐水泥2 8 d 水化热 Q : 取 Q = 4 2 8 k J k g ; ( 3 ) 混凝土中活性掺合料 2 8 d水化热 Q : 取 Q v = 3 3 5 k J k g ; ( 4 ) 混 凝土 单位 立方 米水 泥 ( 含膨 胀剂 ) 用 量 : 取 3 64kg m ; ( 5 ) 混凝土中活性掺合料用量 : 取
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- 关 键 词:
- 体积 混凝土 配合 设计 工程 中的 应用
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