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[2017年整理]大体积砼施工裂缝控制技术

PAGE PAGE 12 大体积砼施工裂缝控制技术 〖摘 要〗:本文介绍了黄河中心大厦工程基础大体积混凝土的施工,以及施工裂缝的控制技术 〖关键词〗:裂缝控制 绝热温升 温度应力 温降系数 循环冷却水 分层间歇施工 电子测温 温度控制 刘文兵(广东省东莞市建设工程质量监督站) 1. 工程概况 某工程位于广东省东莞市虎门镇,是一座超高层五星级酒店,地下1层、地上60层、建筑高度247米、总建筑面积100000m2。其中主楼为框架——筒中筒结构,塔楼与裙楼间设一高位结构转换层,裙楼设有12根直径1600mm、壁厚32mm的钢管柱。基础为桩——承台体系,最大桩径为3000mm的人工挖孔桩;其中核芯筒基础为一超大、超厚承台,长33.92m、宽18.9m、埋置深度最大达6.7m,砼方量为3500m3、强度等级C40、结构自防水。其余小承台埋置深度1.3m至3m,基础底板厚700mm,砼强度等级为C35、结构自防水、砼方量为5000m3。 2. 施工方案的确定 大体积砼施工应解决的重点与难点是裂缝控制,而裂缝控制主要是温差的控制和温度收缩应力的控制。首先应控制砼内部最高温度、砼表面温度及温度应力,即所谓“温差——温度应力”双控法。 2.1 温度控制 砼内部温度由浇筑温度、水泥水化热引起的绝热温升和混凝土浇筑后的散热温度三部份组成。浇筑温度与拌和温度有关。 砼的拌和温度由原材料提供,根据拌和前砼原材料的总热量和砼热量相等,可求得拌和温度。 TC=ΣTiWC╱ΣWC=24.43℃ 砼的浇筑温度与外界大气温度有关,随运输工具类型、转运次数及浇灌振捣时间的变化而变化。 Ti=TC+(Tq-Tc)Σri=23.5℃ 砼的绝热温升与水泥水化热、水泥用量、水泥品种、浇筑温度有关。 T(t)=WQ/c r(1-e-mt) Qt =atC3S+btC2S+ctC3A+dtC4AF Q =499.5kJ/k T(t)max=75.1℃ 实际上,砼并非处于绝热状态下,在混凝土浇筑时,有一初始浇筑温度,以后由于水泥水化热作用,砼内部温度不断上升,达到最高温度,通过天然散热或人工冷却逐渐与大气温度接近,达到稳定的温度状态。 根据已有经验、资料只能查出厚度4m时温降系数,利用现有的相关数据,可近似地推算出厚6m时的温降系数,从而求出砼内部最高温度。 T(t)max=78℃ 砼表面温度的影响因素,除混凝土本身的物理性质、结构形状、养护方法、气温波动以及太阳辐射之外,并且在砼浇筑初期,其温度场是否变化也直接影响砼表面温度。 Tb(τ)=Tq+(4╱H2)h’(H-h’)ΔT(τ) Tb(τ)=20.90~22.26℃ 根据影响混凝土表面温度的因素,重点从养护方法进行控制。现有经验有覆盖法和蓄水法两种,而覆盖法在覆膜与盖草袋的情况下,还需浇水湿润,因为砼浇筑初期强度增长比较快,水泥水化需要水份,为保证新浇筑的砼有适宜的硬化条件,防止砼早期由于干缩而产生裂纹,需洒水湿润,并且覆盖法保温效果不稳定。而蓄水法不仅可以湿润混凝土,并且由于水的比热较大,保温能力好,可以通过调整蓄水深度及蓄水温度来调节砼表面温度,施工方便。 2.2 温度应力计算 本工程砼基础下为100mm厚C15砼垫层,对承台、底板砼产生的约束力比较大,为减少地基约束力,避免砼产生裂缝,根据经验,在垫层上撒少许粗砂,干铺油毡一层作为滑动层。设置滑动层后,按整体滑动平置板块计算的应力小于砼抗拉强度,不会产生裂缝,可以一次浇筑完成,不必留设施工缝。 地基水平阻力系数: CX=CX1+CX2 CX1=0.06MPa CX2=Q╱F=0.071N/mm3 温度应力: σxmax=ΣΔσi=0.267MPa C40砼:Rf=1.8MPa 所以:总降温和收缩产生的最大温度应力0.267MPa远小于砼抗拉强度。通过以上计算分析,温度收缩应力与厚度成反比,与长度成正比。核芯筒承台长度相对较短,厚度大,因此砼内部升温相对较高时,砼降温和收缩产生的温度应力小于砼抗拉强度,相对于其他承台,本身抗裂可满足要求。问题的关键是承台与基础底板的连接位置,因承台和底板厚度相差较大,承台因厚度较大,内部温度较高,并且不易散热,而基础底板较薄,仅0.7m,内部温度低,容易散热,因此温差大,容易在变截面处出现应力集中,产生裂缝。 本工程底板配筋为面层Ф16@130(Ф16@150、Ф18@150)双向配筋,底层Ф20@130(Ф20@110)双向网片,中间配φ14@200双向网片,配筋率为0.68%-0.76%,比全截面含筋率0.3-0.5%略高,且配筋间距较小,亦可提高抵抗贯穿性开裂的能力。 2.3 温控措施 本工程大体积砼施工中制订了以下措施: (1)水泥中掺粉煤灰、外加剂减少水泥用量,降低水化热,降低砼内部最高温度。 (2

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