浅析大体积混凝土温度裂缝原因及控制措施

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析大体积混凝土温度裂缝原因及 控制措施 中图分类号：TV544+.91 中国论文网 /2/view-12867921.htm 文献标识码： A 文章编号： 摘要：随着我国社会经济的快速 发展和城市化进程的不断加快，城市工 程建设规模日趋大型化和复杂化，随之 而来的混凝土温度裂缝问题逐渐成为了 普遍性的问题。因此，文章结合工程实 例，通过对混凝土的相关计算，针对混 凝土裂缝产生的原因进行深入的分析， 提出相关合理有效的控制措施。供工程 技术人员参考。 关键词：大体积混凝土;温度裂缝;控 制措施 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 Abstract: with the rapid development of economy of our country society and accelerating urbanization, the city engineering construction scale is large and complicated, with the temperature cracks of concrete problem gradually become the universal problems. Therefore, combining with engineering practice, by the related calculation of concrete, the causes of cracks in concrete thorough analysis, and put forward relevant reasonable and effective control measures. For reference of engineering technicians. Keywords: mass concrete; Temperature crack; Control measures 城市工程建筑业的快速发展使 得高层建筑等大型设备基础大量的出现。 大体积混凝土广泛应用于工程的施工当 中，在现代建设当中占有重要的地位。 但是，温度裂缝作为混凝土结构中常见 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 的现象，逐渐成为建筑工程技术人员面 临的技术难题，直接影响到整体工程建 设的质量。因此，分析温度裂缝产生的 原因，寻找合理有效的控制措施，从而 预防和避免裂缝的产生是十分必要的。 1 工程概况 某建筑项目为大型商住楼，占 地总面积为 75627O，由地下室、商 业裙房、商住楼组成， 。底盘平面尺寸 为 119.5m81.1m，为满足建筑使用功 能的要求，该工程结构没有设温度缝， 采用了超长超宽大底盘多塔复杂结构方 案。 2 大体积混凝土温度裂缝的成因 分析 在固结过程中，大体积混凝土常 因温度下降引起开裂，裂缝出现过程基 本上可分为 3 个活动期： 2.1 初期裂缝 初期是指浇筑后的升温期。在此 期间，由于水化热使混凝土浇筑后 13d 温度急剧上升，内热外冷引起“自 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 约束应力”，超过混凝土抗拉强度即引 起初期裂缝。 2.2 中期裂缝 中期是指水化热降温期。当水化 热温升达到峰值之后便逐渐下降，水化 热散尽时结构物的温度接近于周围气温， 在此期间结构物冷缩（另外还增加干缩） 引起“外约束应力 ”，当超过混凝土抗拉 强度便引起中期裂缝。 2.3 后期裂缝 后期是指“ 准稳定期 ”。当混凝土 接近周围气温之后即保持相对稳定，随 季节温度和日温度而变化，如暴露在外 面受到寒流袭击引起裂缝，混凝土干缩 也会引起开裂，因其效果与降温引起的 收缩变形相似，通常采用当量温度表示， 并与温度变化共同考虑。这些称为后期 裂缝。 针对不同的混凝土厚度和外界 条件，早期、中期与后期裂缝产生的大 小程度有所不同。对于厚度较薄的大面 积混凝土，由于水化热能较快的通过混 凝土上下表面很快散去，其早期和中期 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 裂缝问题可弱化，后期裂缝为主要问题； 但对于大体积混凝土，其早中期裂缝问 题比较突出。 3 大体积混凝土温度裂缝控制验 算分析 本工程地下室底板平面尺寸为 119.5m81.1m，面积为 8877m2，混凝 土总用量为 12246m3。基础底板标高为 -8.75m，设计混凝土强度等级为 C40， 抗渗等级 S8。施工方式为泵送混凝土， 采用 52.5 号普通水泥，内掺 UEA，要 求 UEA 补偿收缩混凝土的限制膨胀率 ，不低于 2.5104。混凝土线膨胀系数 为 1.010-5/。本工程基础底板超长超 宽，且公寓楼、办公楼核心筒下基础桩 筏承台及 l#住宅楼桩筏承台均为大体积 混凝土。为此，本文以公寓楼核心墙下 桩筏基础承台大体积混凝土为例进行定 量与定性分析。 3.1 温度计算 3.1.1 混凝土水化热最高温升值: （1） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 式(1)中：W1 、W2、F 分别为 单方混凝土水泥用量、UEA 用量、粉 煤灰或矿粉用量（kg/m3） ；Q1、Q2 分 别为水泥、UEA 的水化热，取 Q1=461kJ/kg，Q2=260kJ/kg；混凝土密 度 c=2450kg/m3，混凝土比热 Cc=0.97kJ/kg 。将上述参数代入式 （1）得： Tmax=86.2 参照不同浇筑厚度大体积混凝 土龄期绝热温升曲线图，混凝土浇捣施 工时，散热影响系数 取 0.65，则混 凝土内部实际最高温升值T1= Tmax=56.0。 3.1.2 本工程公寓楼部分底板施工 期在秋季 11 月初，混凝土浇筑温度 Tj=24，环境温度取 22.0，混凝土 内部最高温度值按（2）式计算： Tmax=Tj+T1（2） 则混凝土内部最高温度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 Tmax=24+56.0=80.0() 混凝土内外温差：88.0- 22.0=58.0( )25 根据块体基础大体积混凝土 施工技术规程 （YBJ224-91）的要求规 定：混凝土浇筑块体的里外温差不应超 过 25。因此需采取温控措施，当混凝 土内部为最高温度时混凝土表面温度应 控制在不小于 53左右，以控制早期、 中期裂缝。表面温度的控制可通过材料 热工系数计算，采取调整保温层的厚度 来解决。 3.2.2 后浇带封闭后混凝土温度收 缩应力 本工程负二层地下室气温：冬天 取平均 10，夏天取平均 26，温差 =l6；根据有关资料，基础底板最终 收缩量取 2.010-4，本工程施工期理论 计算已完成收缩 1.4810-4。则正常使 用阶段最大收缩变形值 d=0.5210-4， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 收缩当量温差T2=5.2 ；在正常使用 阶段，地下室底板因直接接触地基土， 混凝土表面始终处于湿润状态，UEA 能保持微膨胀状态，UEA 限制膨胀率 取 y=610-5，UEA 补偿当量温差T 1=y/a=6.0，则后浇带封闭后使用阶 段最大综合温差： T=T1+T2-T3=16+5.2- 6=15.2 将底板直线总长度 L=119.5m， 底板均厚 H=1500，S（t）=0.28，及有 关参数代人式（3） ，得温度应力 2=0.97MPa 2 为 119.5m 长基础底板中心 位置附近最大拉应力，则公寓楼处衰减 为 2，取 =0.6，则公寓楼区域处温 度收缩应力 2=2=0.60.97=0.58MPa 按照上述假定条件，本工程采 用中国建研院 SAP2000 程序进行有限 元计算复核，得后浇带封闭后该区域底 板中心位置附近 X 向较大拉应力为 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 0.55MPa，Y 向较大拉应力为 0.45MPa。此数值与上述计算 2 值很接 近。 综合考虑上述两种，可估算 出收缩和温差引起的公寓楼部分基础底 板的最大拉应力： =1+2=1.38+0.58=1.96MPa2.39MPa ，抗裂安全度 K=2.39/1.96=1.211.15，满足抗裂要求。 从上面温度-应力双控计算结果 分析，降温和收缩产生的拉应力不会引 起基础混凝土贯穿裂缝。在采取合适的 混凝土浇筑方法及良好的构造措施的前 提下，基础底板的裂缝问题能得到较好 的解决。 4 大体积混凝土温度裂缝的控制 措施 上述中关于定量分析中取值的研 究与很多因素相关，其在施工中的参数 具有一定的离散性，如大体积混凝土温 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 度计算中，混凝土内部最高温度值、水 平阻力系数及收缩影响系数等参数的取 值直接影响到计算结果，这些都可能引 起偏差。因此本工程的裂缝控制要求从 原材料、设计、施工等方面进行综合控 制。 4.1 设计方面 (1)UEA 补偿收缩混凝土结构自 防水技术要求底板的 UEA 限制膨胀率 不低于 0.025，本工程实测值为 0.034。 (2)设置后浇膨胀加强带，将传统 后浇带做法与 UEA 混凝土膨胀加强带 技术结合起来。本工程在纵横方向各设 两道后浇带，将整个底板分成 9 个混凝 土浇筑区间，在该条件下最大限度地削 弱温度收缩应力 Ea、t。 (3)在满足强度、刚度、整体性和 耐久性等结构计算的前提下，尽量降低 混凝土强度 等级。可利用混凝土后期强度， 以减小水泥用量，降低水化热。本工程 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 基础底板混凝土强度等级比墙、柱降低 两级。 (4)对大体积混凝土浇筑块体的温 度、温度应力及收缩应力进行验算，确 定大体积混凝土浇筑块体的升温峰值、 内外温差(不超过 25) 及降温速度(不超 过 1.5，d) 的控制指标，制订温控施 工的技术措施。 4.2 构造方面 为提高基础底板混凝土表面抗裂 性能，在表面配置双向构造钢筋。本工 程大体积混凝土承台板四周侧面及大于 2m 厚混凝土中间均设置双向构造筋。 超长结构梁侧面应加强构造腰筋。在结 构突变(或断面突变) 部位易产生应力集 中，转角和孔洞处增设构造筋加强。 4.3 材料方面 (1)选用中低水化热的水泥(本工 程原设计要求采用矿渣水泥，后因材料 来源供应不上而只好采用普通水泥)。 (2)粗骨料选用 5mm40mm 连续 级配的石子，细骨料采用中、粗砂，严 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 格控制骨料含泥量在 15以下。 (3)采用双掺技术，即混凝土中掺 人一定量的优质粉煤灰或矿粉以代替部 分水泥并提高混凝土的和易性，同时掺 人具有缓凝、减水、膨胀的混凝土外加 剂，以改善泵送混凝土工作性能和可靠 性。 (4)大体积混凝土的配制应优化 配合比设计，本工程因条件限制，地下 室底板混凝土的配合比见表 1(注：JEA 为 UEA 系列换代产品) 。 表 1 4.4 施工措施 本工程施工浇筑方案采用连续 薄层推移式浇筑，利用分层斜面充分散 热。同时，层面最长时间间隔不大于初 凝时间；当层间间隔时间超过混凝土的 初凝时间时，层面应按施工缝处理。泵 送混凝土摊铺厚度500mm，并在浇筑 过程中及时清除混凝土表面泌水。 混凝土浇筑完毕后，应及时按 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 温控技术措施进行养护。本工程 500mm 厚超长底板仅覆盖 1 层薄膜保 湿和 1 层麻袋保温，可满足要求，但大 体积混凝土的温控养护必须高度重视。 公寓楼核心墙下承台 2.2m 厚大体积混 凝土采用保温方案：表面采用覆盖 2 层 塑料薄膜保湿、1 层 5cm 厚泡沫塑料板 和 2 层麻袋保温，该措施可满足温控指 标要求 1 住宅楼、办公楼核心筒下 2.5m 厚桩筏基础平面尺寸较大，中心温升接 近绝热温升，为降低浇筑块体在入模温 度基础上的最大温升值，采用外保内降 方案，除保温外，在混凝土内部还设置 冷却水管。冷却水管沿长向排列，水平 间距为 1.0m，浇筑后 1d 开始通水，通 水流量 1.2m3/h，水管进水口设换向控 制阀门，不断调换进、回水方向，水温 与混凝土的温度差控制在 2025： 对筏板混凝土基础施工进行现 场监