超厚大体积混凝土的裂缝及施工措施

超厚大体积混凝土裂缝的分析和施工措施[摘要]大体积积混凝土施工工要求控制温温度和干缩裂裂缝，降低水水化热，确保保工程质量[关键词]超厚厚大体积裂缝施工措施某大楼建筑面积积73088平方米，34层，建筑高高度149.555米，现浇钢框架－钢筋混混凝土核心筒筒结构体系结结构。本工程程基础为筏板板箱型基础，主主楼基础底板板的混凝土厚厚度为3.0m，局部的最最大深度为6.2m，要求一次次性浇筑完毕毕，基础底板板混混凝土施施工在冬季施施工，设计强强度等级为C40P110，龄期要求求为60天，属大体体积混凝土，施施工要求控制制温度和干缩缩裂缝，降低低水化热，确确保工程质量量，因此施工工技术难度极极高。1大体积混混凝土裂缝问问题的分析1.1温度度变形混凝土的温度变变形由两部分分组成：一、在在混凝土硬化化过程中，由由于水泥的水水化产生大量量热量，大体体积混凝土内内部因为散热热慢而使其温温度升高，产产生内外温差差，内部混凝凝土膨胀，而而外部混凝土土经散热，温温度降低而收收缩，形成表表面裂缝；（2）由于环境境温度的变化化，根据混凝凝土热胀冷缩缩的性质，在在温度下降后后混凝土必将将产生收缩而而产生拉应力力，当拉应力力超过混凝土土的抗拉应力力时，将产生生裂缝。1.2干缩变变形混凝土的干缩变变形是由于混混凝土中水分分蒸发而引起起的。当混凝凝土在空气中中硬化时，其其中的水分会会逐渐蒸发，使使水泥石中的的胶凝体逐渐渐干燥而产生生收缩，从而而产生干缩变变形。在混凝凝土受到某种种约束的情况况下，干缩变变形会使混凝凝土出现较大大的拉应力，特特别是在初凝凝阶段，由于于混凝土抗拉拉强度十分低低，容易引起起混凝土开裂裂。1.3荷载作作用下变形在荷载作用下，当当构件界面产产生拉应力时时，会引起拉拉伸变形，当当构件截面产产生压应力时时，会引起压压缩变形。当当截面上的拉拉应力大于混混凝土的抗拉拉强度时，构构件就会产生生裂缝。2冬季大体体积混凝土施施工技术方案案2.1技术术方案的论证证在浇筑混凝土的的施工前组织织业主、监理理、混凝土搅搅拌站和总包包方的有关专专家进行方案案的技术论证证。对搅拌站站的混凝土的的要求；对施施工现场的生生产准备情况况的要求；对对现场浇注顺顺序和机械布布置，车辆调调度的要求；；对周边施工工道路通行状状况和居民情情况的了解；；突发事件的的应急预案。2.2混凝土土原材料选型型水泥的选择大体积混凝土选选用的水泥要要控制水化热热、碱含量等等。水泥选用用唐山****有限公司生生产的盾石牌牌P.O42..5水泥，该该水泥供应充充足，保证能能力强，碱含含量指标0..69%，各项指标标均满足GB1755-19999规定的要求求。骨料的选择砂：采用河北省省温阳柔兴产产的中砂，该该砂为低碱活活性集料，砂砂子细度模数数在2.3~22.6之间，含泥泥量小于2%；砂各项指指标均满足JGJ522-92所规定的要要求，且为B种低碱活性性集料。石：选用三河碎碎石，该碎石石为低碱活性性集料，石子子的最大粒径径为25mm，含泥量少少于1%，各项指标标均满足JGJ533-92规定的要求求，且为B种低碱活性性集料。外加剂的选择密实剂：选用北北京***达公司生产产的FS102密实剂，它它的掺入一方方面起抗渗防防水作用，另另一方面可以以对混凝土收收缩进行补偿偿，对防裂有有积极的作用用，各项指标标符合JC476-2001规定的要求求。防冻剂：选选用北京科峰峰建材厂QJ-3泵送型防冻冻剂，该防冻冻剂是一种复复合外加剂（液液），其具有有减水、泵送送、缓凝、防防冻等作用。选选用该防冻剂剂基于以下几几方面考虑：：a.降低水水灰比，减小小单方用水量量。b.改善砼砼和易性，便便于施工。cc.适当延延长砼凝结时时间，减小坍坍落度损失值值，增加砼可可泵性，同时时延长水泥的的集中放热时时间，便于大大体积砼施工工。d.提高混凝凝土的抗冻性性能，防止混混凝土在负温温下受冻。粉煤灰选用天津津军电粉煤灰灰厂生产的优优质一级粉煤煤灰；矿渣粉粉选择天津潮潮丰建材厂生生产的S95级矿渣粉。配合比的设计为了保证工程混混凝土的质量量，考虑冬季季施工，在混混凝土配合比比设计上提高高混凝土抗渗渗等级0.22mpa，水灰比控控制在0.44~0.5。砂砂率控制在40%~445%，混凝土胶胶凝材料控制制在440kg/m3之内。初初凝时间控制制在12小时以上。基基于上述的要要求并结合原原材料及实际际施工经验，初初步确定混凝凝土的水灰比比为0.40，砂率为43%进行混凝土土配合比的设设计。碱含量的计算碱含量=水泥带带入碱量+外加剂带入入的碱量+粉煤灰带入入的碱量×15%+矿渣粉带入入碱量×50%氯离子含量＝氯氯离子的含量量=（水泥带入入的氯离子量量+外加剂带入入的氯离子量量+膨胀剂带入入的氯离子量量）÷（胶凝材料料的用量）按照上述进行计计算，碱和氯氯离子的含量量计算结果分分别为2.60kg//m3和0.00699%。混凝土坍落度的的要求：混凝土的出机坍坍落度控制在在18±2ccm，确保混凝凝土到达工地地时的坍落度度为16±2ccm。3、施工前的准准备工作3.1技术论证证在施工前编制大大体积施工方方案，报公司司审批后同时时报监理业主主认可。然后后项目部组织织召开业主、监监理、设计的的技术论证会会，对大体积积施工方案的的内容进行论论证。其中包包含了技术、质质量控制、现现场的准备情情况等。3.2混凝土几几个温度的计计算混凝土材料设定定温度见表1大体积混凝土水水化热计算考虑到底板混凝凝土在冬季施施工,为了最大可可能降低中心心温度，各种种材料的温度度比较低,适宜底板混混凝土的施工工，现根据配配合比对混凝凝土的出机温温度进行估算算。表1混凝土土材料温度的的设定项目胶材砂石砂子中含水量（5%）石子中的含水量量（0%）拌和水单方用量4387861041390175温度(℃)401010101040砂子含水按5%%，石子含水水按0%。混凝土拌合物温温度计算To=[0.99(mceTce+msaTsa+mgTg)+4.22Tw(mw-ωsmsa-ωgmg)+C1(ωsamsaTsa+ωgmgTg)-C2(ωsamsa+ωgmg)]÷[4.2mmw+0.9((mce+msa+mg)]To----混混凝土拌合物物的温度（℃）；mce、msaa、mg、mw----水泥、砂、石石子、水的用用量（Kg）C1、C2-----水的比热容容（kj/kkg·K）和熔解热热（kj·kg）骨料温度度>0℃，C1=4..2，C2=0Tce、Tw、Tsa、Tg----水泥、水、砂砂、石的温度度（℃）To=[0.99×(438×40+786×10++1041×10)++4.2×40×(175-5%×786-00.0%×1041)+4.22×(5%×786××10+0..0%×1041×10)-0×（5%×786++0.0%×1041）]÷[4.2×1175+0..9×(438+786+1041)]=20.45℃℃混凝土拌合物的的出机温度T1=T0-00.16×（T0-TI）其中T1----混凝土拌合合物的出机温温度（℃）T1----搅搅拌机棚内温温度（10℃）T1=20.445-0.116（20.45--10）=18.778℃混凝土到达现场场时的温度T2=T1-（αt1+0.0332n）(T1-Ta)其中T2----混凝土成型型时的温度（℃）Ta---混凝凝土拌合物运运输时的环境境温度（取-5℃）α---温度损损失系数α=0.255n---混凝土土拌合物的运运转次数，nn=1t1---混凝凝土拌合物自自运输到浇注注的时间（hh）t1=0.5hT2=18.778-（0.25××0.5+0.0332×1）×（19.588+5）=14.992℃经计算的底板混混凝土运输到到现场的温度度为14.92℃3.2.533.0m厚底板混凝凝土的温升的的计算1)混凝土中心心温度估算((按照配合比比计算)按下式式可估算出混混凝土的绝热热最高温升：：（1）式中为最高绝热热温升(℃)Q为每公斤水泥泥的水化热((J/Kg))，根据实验验结果42.5#普通水泥泥取350×1003J/KggW为单方混凝土土中水泥的总总用量(Kg/m3)，本工程W＝280+84=364Kg/mm3C为混混凝土的比热热(J/Kg℃)，一般取c＝0.96×103J/Kgg℃为混凝土的容重重，取r＝2440Kg/mm3故＝＝54.339(℃)基础混凝土处于于散热条件下下，考虑上下下表面二维散散热，一层塑塑料薄膜保湿湿养护，及蓄蓄水养护，取取3000mmm厚混凝土的的散热影响系系数为0.7，则混凝土土因水泥水化化热而引起的的温升值为：：3000mm厚厚混凝土基础础＝54.39×0.7＝38.07℃掺加粉煤灰后，可可大量降低水水泥用量，从从而降低混凝凝土的中心温温度，根据有有关资料表明明，粉煤灰对对大体积混凝凝土水化热的的影响为其重重量的1/50，本工程混混凝土中粉煤煤灰的用量为为74Kg//m3左右，即由由粉煤灰与水水泥反应引起起的水化热的的温升值仅为为1.48℃左右。由此可以估算出出本工程底板板大体积混凝凝土由胶凝材材料水化反应应引起的温升升值为：38.007＋1.48＝39.55℃本工程处于冬季季，经前面计计算混凝土的的入模温度为为14.92℃左右，则预预计混凝土中中心的最高温温度为：3000mm厚厚混凝土基础础39.55＋14.92＝54.47℃即本工程30000mm厚的底板板大体积混凝凝土的中心温温度约为54.47℃。6.0m厚基础础底板的混凝凝土中心的温温度的计算：：按下式可估算出出混凝土的绝绝热最高温升升：（1）式中为最高绝热热温升(℃)W为每每公斤水泥的的水化热(J/Kg))，根据经验验结果42.5#普通水泥泥取350×1003J/KggQ为单单方混凝土中中水泥的总用用量(Kg/m3)，本工程Q＝280+84=364Kg/mm3C为混混凝土的比热热(J/Kg℃)，一般取c＝0.96×103J/Kgg℃为混凝土的容重重，取r＝2440Kg/mm3故＝＝54.339(℃)基础混凝土处于于散热条件下下，考虑上下下表面二维散散热，一层塑塑料薄膜保湿湿养护，二层层石棉被保温温养护，取6000mmm厚混凝土的的散热影响系系数为0.98，则混凝土土因水泥水化化热而引起的的温升值为：：6000mm厚厚混凝土基础础＝54.39×0.95＝51.67℃掺加粉煤灰后，可可大量降低水水泥用量，从从而降低混凝凝土的中心温温度，根据有有关资料表明明，粉煤灰对对大体积混凝凝土水化热的的影响为其重重量的1/50，本工程混混凝土中粉煤煤灰的用量为为74Kg//m3左右，即由由粉煤灰与水水泥反应引起起的水化热的的温升值仅为为1.48℃左右。由此可以估算出出本工程底板板大体积混凝凝土由胶凝材材料水化反应应引起的温升升值为：51.667＋1.48＝53.15℃本工程处于冬季季，经计算混混凝土的入模模温度为14.92℃左右，则预预计混凝土中中心的最高温温度为：6.0m厚混凝凝土基础53.15＋14.92＝68.07℃即本工程6.00m厚的底板大大体积混凝土土的中心温度度约为68.07℃。混凝土表面温度度Tb(t)：龄龄期t时，混凝土土表面温度（℃）Tq：龄期t时时，大气平均均温度（℃）H：混凝土计算算厚度(m)H==h+2h`h:混凝土土实际厚度((m)h`:混凝凝土虚厚度λ：混凝土导热热系数2.33。K：计算折减系系数，0.6666β：模板及保温温层传热系数数δi：材料厚度度βq：空气层传传热系数23λi各种材料导导热系数（选选用一层25mm厚阻燃草帘帘作保温材料料）β=1.79H/=00.666××2.33//1.79=00.87H=h++2h/=3.0+2×0.887=4.774（m）Tq取定220℃.ΔT=54.888-20==34.888℃=38.99（℃）56.68-338.99==17.69℃＜25℃保温材料的厚度度计算公式是其中－保温材材料的厚度；；H－混凝土计算算层厚度（m）取平均3米；（Tmax－TTb）－混凝土土表面温度与与环境温度之之差（℃）；Kb－传热系数数修正值，视视保温材料的的透风性能和和风力情况而而定，此时取取Kb＝1.0；λi－保温材料料的导热系数数，草袋的导导热系数为0.14WW/m·K，水为0.58W/m·KK；λ－混凝土的导导热系数为2.33W/m·KK。当（Tmax－－Tb）和（Tb－Tq）都小于25℃时，可估算算出所需保温温材料的厚度度为计算时取＝0..063.3混凝土抗抗烈度验算各龄期砼收缩变变形值式中：--龄期期t时砼的收缩缩变形值；--标准状态下下最终收缩值值，3.244×10-4常数e=2.7718；各龄期砼收缩当当量温差ξy(t)：不不同龄期混凝凝土收缩相对对变形值。α：混凝土线膨膨胀系数取1×10--5/℃混凝土最大综合合温度Tj：：混凝土的浇浇注温度取定19.81℃Tq：：混凝土浇注注后达到稳定定的室外温度度取定20℃T（tt）:各龄期水化化热绝热温升升混凝土各龄期弹弹性模量C40取定EE0，3.15×1104NN/mm2外约束为二维时时温度应力计计算E（t）：各龄龄期砼弹性模模量α：混凝土线膨膨胀系数1×110-5ΔT：混凝土最最大综合温差差μ:泊松比，取取定0.155Rk取定0.55，验算抗裂度是否否满足要求（抗裂度度验算）fct=1.88Mpa（28天抗拉强度度设计值）龄期15天温度度应力1.863MPaa结论：底板抗裂裂度满足要求求。4、施工技术措措施4.1温度监测测由于本工程基础础底板混凝土土厚度为3.0m和6.0m，内部水化化热不容易散散发，经上面面计算内部混混凝土温度为为57℃和68℃。通过采用用外部保温的的方法可以达达到内外表面面的温差控制制。工程采用用电子测温来来检测混凝土土的温度，在在基础底板的的中根据6m梅花间距布布置了35个测温孔，测测温孔的埋设设如下图：由于混凝土的厚厚度比较大，同同一竖直方向向上布置5个传感器，使使用A、B、C、D、E表示。传感器A离混凝凝土上表面100～150mmm,传感器B离混凝土下下表面100～150mmm,传感器C位于混凝土土竖直方向的的中心点,E点离下表面H/4处，D点离上表面H/4处（H表示该处混混凝土厚度）。将将测温传感器器的金属壳固固定在竖向(混凝土的厚厚度方向)支撑钢筋骨骨架上，位置置要求准确。在在浇铸砼前需需将带传感器器的支撑钢筋筋骨架插入到到位，并使用用绑筋固定。数数据采集器防防护：现场数数据采集器安安放位置应该该高出混凝土土上表面１m以上。数据据采集器已经经进行了防水水处理，但使使用中要注意意防水溅、防防雨淋。可以以在数据采集集器上套一只只塑料袋。然然后采用手持持电脑进行温温度监控。并并通过有线连连接把手持电电脑与台式电电脑连接后，通通过电脑进行行数据的分析析和打印。经过检测混凝土土内部的最高高温度为64.7℃。温度的最最高时间为在在混凝土浇筑筑完成后9～11天。混凝土土养护时间为为28天时的混凝凝土内部温度度为40～50℃。4.2保温及保保湿措施在基础底板的表表面覆盖一层层塑料布和2层阻燃草棉棉被进行保温温和保湿。4.3振捣及养养护措施加强新浇筑混凝凝土的表面的的保护，及时时清除混凝土土表面泌水，当当混凝土表面面开始收浆即