1.混凝土溫度的計算
水泥水化熱引起的混凝土內部實際最高溫度與混凝土的絕熱溫公升有關。
①混凝土的絕熱溫公升:t=w×q0×(1-e-mt)/(c×r)
式中:t—混凝土的絕熱溫公升(℃)
w—每m3混凝土的水泥用量(kg/m3),取530 kg/m3
q0—每公斤水泥28天的累計水化熱,查《大體積混凝土施工》p14表2-1,q0=460240 j/kg
c—混凝土比熱993.7 j/(kg·k0)
r—混凝土容重2400 kg/m3
t—混凝土齡期(天)
m—常數,與水泥品種、澆築時溫度有關
混凝土最高絕熱溫公升:tmax=530×460240/(993.7×2400)=102.28(℃)
②混凝土中心溫度:th=tj+tmax×ζ
式中:th—混凝土中心溫度tj—混凝土澆築溫度(℃)
ζ—不同澆築混凝土塊厚度的溫度係數,對1 m厚混凝土3天時ζ=0.36
③混凝土澆築溫度:tj=tc+(tp+tc)×(a1+a2+a3+......+an)
式中:tc—混凝土拌合溫度(它與各種材料比熱及初溫度有關),按多次測量資料,有日照時混凝土拌合溫度比當時溫度高5-7 ℃,無日照時混凝土拌合溫度比當時溫度高2-3 ℃,我們按3 ℃計。
tp—混凝土澆築時的室外溫度(九月中旬,室外平均溫度以21 ℃計)
a1+a2+a3+......+an—溫度損失係數,查《大體積混凝土施工》p33表3-4得:
a1—混凝土裝卸,每次a=0.032(裝車、出料二次數)
a2—混凝土運輸時,a=q×t
式中:q為6 m3滾動式攪拌車其溫公升0.0042,混凝土幫浦送不計。
t為運輸時間(以分鐘計算),從商品混凝土公司到工地約30分鐘。
a3—澆築過程中a=0.003×60=0.18
tj=tc+(tp+tc)×(a1+a2+a3+......+an)=24+(21+24)×(0.064-0.126+0.18)
=24+(45)×0.116=29.31 ℃
則混凝土內部中心溫度:th=tj+tmax×ζ=29.31+102.28×0.36 =66.13(℃)
從混凝土溫度計算得知,在混凝土澆築後第三天混凝土內部實際溫公升為66 ℃,比當時室外溫度(21 ℃)高出45 ℃,必須採用相應的措施,防止大體積鋼筋混凝土板因溫差過大產生裂縫。
2.溫度應力計算
計算溫度應力的假定:
①混凝土等級為c50,水泥用量較大530 kg/m3;
②混凝土配筋率較高,對控制裂縫有利;
③底模對混凝土的約束可不考慮;
④幾何尺寸不算太大,水化熱溫公升快,散熱也快。
因此,降溫與收縮的共同作用是引起混凝土開裂的主要因素。
先驗算由溫差和混凝土收縮所產生的溫度應力σmax是否超過當時厚板的極限抗拉強度rc.
採用公式;
σmax=eat[1-1/(coshβl/2)])s
式中:e—混凝土各齡期時對應的彈性模量et=ec(1-e-0.9t)
式中:e=2.718自然對數的底;
t-混凝土齡期(天數)
ec—混凝土28天時c50的彈性模量et=3.5×105 mpa(《大體積混凝土施工》p26表2-13查得)
a—混凝土的線膨脹係數1.0×10-5
l—結構長度,本工程厚板長度l=44 m(取長度)。
t—結構計算溫度:前面已述該厚板最大絕熱溫公升tmax=102.26 ℃
實際溫公升最高在混凝土澆築後第三天t3=tmax×ζ=102.26 ℃×0.36=36.82 ℃
coshβ—是雙曲余弦函式
h—結構厚度,本工程厚板厚度 h=0.8,h/l=0.8/44=0.018≤0.2,符合計算假設。
cx—混凝土板與支承面間滑動阻力係數,對竹膠模板,比較砂質土的阻力係數考慮,取cx=30 n/mm2.
s—混凝土應力鬆弛係數,由「高層建築基礎工程施工」7-2表查得各齡期的s值。
參照「大體積混凝土施工」,根據以上公式、代入本工程相應資料,算得σmax=1.18 mpa≤1.89 mpa(該混凝土30天齡期時的抗拉強度,由「混凝土結構設計規範」表4.
1.4查得),由此可知,不會因降溫時混凝土收縮而引起收縮裂縫。
3.配製混凝土時,採取雙摻技術
①摻高效減水劑,使混凝土緩凝,要求混凝土初凝時間大於9小時,以推遲水泥水化熱峰值的出現,使混凝土表面溫度梯度減少。
②加aea微膨脹劑(摻量為水泥用量的10%),以補償混凝土的收縮。
③保證混凝土澆築速度,不產生人為冷縮。
④設加強帶,在加強帶處微膨脹劑摻量增加為14%.
4.保溫、保濕及補償措施
根據氣象預報,擬澆築三天後的平均氣溫為21 ℃.為防止因混凝土內外溫差超過25 ℃而開裂,經研究、比較,在不可能降低水泥用量、摻粉煤灰及選用礦渣水泥的條件下,我們採取下列保溫、保濕等保養措施。
①底模:除因模板支撐結構需要,滿鋪100×50×2000 mm3木枋外,在木模板上滿鋪一層塑料薄膜,再鋪一層竹膠板。在澆築前三天,澆水濕透。
②在三層與轉換板之間,凡無剪力牆部位,四周用塑料編織布作圍護,使板下形成一溫棚,以減少空氣流動,達到保溫作用。
③在澆築混凝土表面12小時後,加塑料薄膜一層、麻袋二層覆蓋。
④設溫度測試點,在有代表性的位置設測溫點,隨時了解混凝土澆築後(特別是第二天)開始公升、降溫情況,隨時準備增、減覆蓋物。
⑤加強對混凝土的保養,不斷觀察混凝土保濕狀況,定時澆水保濕。
在澆築第二層1.2 m厚混凝土時,已為12月中旬,氣溫在5 ℃左右,澆築3天後混凝土內部溫度可達56 ℃,更要加強保溫保濕措施。
考慮到第一層混凝土板對上面第二層溫度變形的約束,除認真控制混凝土內外溫差外,該板結構設計在1.2 m厚板下400 mm處設一層ф22@200×200的鋼筋網片,以防上層混凝土變形時把下層混凝土拉裂。
5.溫度測試
本工程採用北京建築技術發展中心生產的建築電子測溫儀測溫。兩次澆築分別設了10個和7個測溫斷面,每個測溫斷面分別在上、中、下及覆蓋層下埋設測溫感測器,在澆築混凝土後的5天內,每2小時測讀一次溫度,同時監測氣溫。實測結果與理論計算對比如下(中間斷面點):
天數3456從比較表中看出,理論計算與實測資料十分接近,可以作為以後制定保溫保濕措施的依據。
4 結束語
大體積混凝土板施工的關鍵是防止混凝土開裂。
在不可能摻粉煤灰和不允許減少水泥用量的條件下,由於運用裂縫溫度控制理論,找到影響裂縫的主要原因,採取有效措施,本工程轉換板c50大體積混凝土施工,經質監部門驗收,未出現裂縫,施工質量優良。工程已竣工多年,經過多年實踐證明,轉換板沒有發生裂縫,保證了工程質量。
大體積混凝土溫度裂縫產生原因和防治措施
目前目前高速公路的施工中常涉及到大體積混凝土施工。它主要的特點就是體積大,一般實體最小尺寸大於或等於1m。由於它的表面係數比較小,水泥水化熱釋放比較集中,內部溫公升比較快,使混凝土內外形成較大溫差,從而產生溫度裂縫,影響結構安全和正常使用。所以必須從根本上分析它,來保證施工的質量。大體積混凝土施工階...
大體積混凝土裂縫產生原因及其預防控制措
一 前言 隨著我國基礎建設的快速發展,大體積混凝土施工日益增多 如斜拉橋的索塔 承臺及基礎 高層建築的箱型基礎或筏型基礎 而大體積混凝土施工中普遍會遇到裂縫控制問題,這是因為混凝土體積大,聚集的大量水化熱會導致混凝土內外散熱不均勻,在受到內外約束的情況下,混凝土內部會產生較大的溫度應力並很可能導致裂...
大體積混凝土裂縫產生原因及施工防治措施
鄭天賜 安徽天藝工程建設 近年來我國基礎建設飛猛發展,混凝土在土木建設工程中的地位日益重要,大體積混凝土施工也越來越多,而在大體積混凝土施工中我們首先應做好施工組織設計的事前控制,採取相應的防止裂縫措施。建築行業人眾所周知 大體積混凝土裂縫可分為三種 即表面裂縫 深層裂縫和貫通裂縫。對表面裂縫對其結...