某实验楼基础大体积混凝土裂缝控制.pdf
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1、张巧利等 : 某实验楼基础大体积混凝土裂缝控制 l l 5 某 实验楼基 础大体积混凝土裂缝控 制 张巧利 , 乐风江 ( 新疆大学建筑工程学 院。 乌鲁木齐8 8 0 0 4 7 ) 【 摘要】 介绍了新疆某土木工程结构实验楼槽式台座大体积混凝土水化热的控制措施, 进行了掺加粉煤 灰的温度应力计算 , 并将计算结果与现场测温结果进行 比较。认为本工程通过在混凝土内掺加粉煤灰及现场降 温措施对混凝土水化热的控制是有效的, 可以为同类工程借鉴。 【 关键词】 粉煤灰; 水化热 ; 收缩应力; 温度测量 【 中图分类号】 T U 5 2 8 【 文献标识码 】 B 【 文章编号l 1 0 0 1
2、6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 1 0 0 l I 5 0 3 0引 言 目前, 对于大体积混凝土来说, 一般是选用水化热低的 矿渣水泥、 火山灰水泥和粉煤灰水泥 , 及通过设置冷温管或 其他降温措施来降低混凝土的水化热和内外温差 , 防止混 凝土开裂。在大体积混凝土中掺加粉煤灰能起到改善混凝 土的和易性, 降低水灰 比, 即减少用水量 , 提高混凝土密实 度, 减少混凝土干缩的作用。掺加粉煤灰能降低水泥用量 , 降低混凝土的绝热温升值 , 延缓水化热的放热速率, 且掺加 粉煤灰后能提高混凝土的耐久性。 本工程中采用粉煤灰水泥来降低混凝土产生的水化 热。同时在内部设置直径 D 5 0的
3、冷水管进行冷水循环, 降 低混凝土内外温差, 从而保证了混凝土的质 量。文中对掺 加粉煤灰与未掺加粉煤灰的水化热及温度应力进行了对 比 分析计算, 分析指出, 针对本工程采用掺加 2 7 的粉煤灰就 可以保证混凝土不开裂, 并将计算与实测温度进行对 比, 证 明了工程采取的措施是有效合理的。 1 工程概况 乌鲁木齐某综合实验室主要用于做土木工程结构 实 验 , 其 中包含 箱式 实验 台座 和槽 式实 验 台座 两 部分 。槽 式 实验台座部分属大体积混凝土, 长 1 8 1 a t , 宽 1 5 6 8 m, 厚度 3 6 m( 长7 m) , 部分厚约2 11 11 ( 长为7 1 m)
4、 , 混凝土用量约为 1 0 00m 。 本工程混凝土设计强度等级 C A O, 级配为二级 , 出场混 凝土试验塌落度为 1 8 5 mm, 施工现场预拌混凝土塌落度为 1 8 0 m m。混凝 土各组成材料单位用量如表 1 所 示。 表 1 混凝土配合 比 材 料 水 水 泥 细 骨 料 粗 料 糨 ; 料 掺 和 料 减 水 剂 木 钙 早 强 剂 用量 k g l 1 6 3 2 0 8 3 5 3 5 5 6 3 0 1 2 0 1 3 2 2 2 1 3 2 其中 : 粗骨料 1 粒径为 5 2 0 m m、 粗骨料 2粒径 为 2 0 4 0 m m、 掺 合料为磨细粉煤灰 。当
5、掺灰 量在 3 0 左 右 时才能 使混凝 土的性能达 到最佳 , 工 程 中粉 煤灰 掺 量 占水 泥掺 量的 2 7 。 2 温 度应 力理论计算值 大体积混凝土在养护期 内出现的温度裂缝是由于混凝 土的内外温差较大引起的, 混凝土在养护期 内的应力与水 泥水化作用引起的混凝土温升有关 , 因此在计算温度应力 之前应先进行混凝土的水化热计算。 2 1 水化热计 算 混凝土的绝热温度( 即假定结构物四周没有任何散热 和热损失的情况水泥水化热全部转化为温升后 的温度) 计 算公式 1 【 3 为 : T , :mc q( 1 一 e - m r ) 。 式中, 为 t 龄期混凝土的绝热温度;
6、m 为每立方米中 含水泥量 3 2 0 k g ; Q为每千克水泥的散热量 3 7 5 k J k g ; c 为混 凝土比热取0 9 7 k J ( k g ) ; p为每立方米混凝土质量取 2 4 0 0 k e , m ; m与水泥品种, 浇筑时温度有关系数, 一般为 0 30 5, 现取 0 3 7 3 。 混凝土内部中心最高温度预计为: z t眦 = + 一 ; 式中, 为不同浇注块厚度的降温系数。 根据参考文献 1 4 所给的参考值, 取0 7 1 3 ; 浇注温度 约为2 2 ( 混 凝土运输与浇注时的室外气温为 一 S T:) 。 按工程中配合比计算即掺加粉煤灰后混凝土的绝热温
7、 度为 5 1 S T: , 若不加粉煤灰混凝土的绝热温度为 7 0 9 T:。 掺加粉煤灰后混凝土内部中心最高温度预计为 5 8 7 ; 若 不加粉煤灰混 凝土内部 中心 最高温度预计 为 7 2 5 。掺加 粉煤灰量为水泥用量的 2 7 , 降低绝热温度 1 9 4 T:, 降幅为 2 7 。 2 2 温度应力理论计算 当混 凝土的厚度小于或等于 0 2 倍 的长度时 , 混凝土地 板在温度收缩变性变化作用下, 靠近中部全截面受力较均 匀 , 因此可以建立弹性地基上一长条板均匀受力计算模型, 可推导出养护期间混凝土产生的降温收缩应力 【 3 为( 二 维时 ) : , =E ( t ) a
8、 r , s 1 1 c h ( ) ; 厶 E ( t )=E 。 ( 1一e ) ; 8 ( t )= : ( 1 一e 一 “ ) M l M2 M 3 K M ; T v ( ) = ( f ) o r ; 1 1 6 低温建筑技术 2 0 1 0 年第 1 0 期( 总第 1 4 8 期) = + 。 + ( t )一 广 一 卢 丽 ; 其 中 : 为混凝土的线膨胀 系数 , 取 11 0 ; 混凝土的 泊松比, 取 0 1 5 ; s 各龄期混凝土松弛系数; 基础长度 L= 1 8 1 0 0 mm; 基础的厚度 H =3 6 0 0 ra m; C 混凝土的外约束系 数 , 取
9、0 0 8 ; : M。 、 Ms 、 M 为考虑各种非标准条件的修正系 数, 根据参考文献 3 中所给的参考值进行选取; 标准状态 下的最终收缩值, 取3 2 41 0 ; 为混凝土浇筑后达到稳 定时的温度取 1 0 C。 将掺加粉煤灰后计算结果汇于表 2中。 表 2 掺加粉煤后的计算结果 养护期内混凝土产生的总降温收缩应力为 1 3 7 6 MP a , C 4 0混凝土轴心抗拉强度设计值为 I 6 5 MP a , 大体积混凝 土抗裂安全系数 K=1 6 5 1 3 7 6=1 21 。 1 5 , 满足抗裂要 求, 不进行冷水循环也能满足抗裂要求。但为了更有效地 控制内外温差, 同时采
10、用冷水循环措施。 若未掺加粉煤灰, 养护期内混凝土产生的总降温收缩 应力为 1 5 3 MP a , K=1 6 5 1 5 3=1 1 0 81 1 5 , 不满足抗 裂要求则必须采用冷水循环措施。 3 现 场实测温度情 况与分析 3 1 测点布置 因槽式 台座在距反力墙 7 m处截面厚度有 变化 , 温度测 点布置在厚度 3 6 m的中部其深度分别为3 1 、 1 8和0 6 m, 截面厚度变化处其深度分别为 3 1 、 1 8和 0 6 m, 和厚度为 1 9 6 5 m的中部其深度为 l m, 共 1 4个温度监测点。冷水管 布置图见图 1 , 测温点布置其分布见图 2 , 图中A、
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