关于大体积混凝土温度应力及裂缝扩展问题的探究.docVIP

PAGE PAGE 1 关于大体积混凝土温度应力及裂缝扩展问题的探究 　　摘要：随着我国经济实力的突飞猛进，我国建筑行业的发展也不可小觑，其中大体积混凝土结构物不断出现。本文以杭州万象城二期项目为例，对大体积混凝土温度应力及裂缝扩展问题进行探究。 　　关键词：大体积混凝土；温度应力；裂缝；探究 　　中图分类号：TV544+.91文献标识码：A文章编号： 　　一、工程简介 　　万象城二期是华润新鸿基开发的集超五星高档酒店、甲级写字楼和高端住宅的大型综合体工程，位于杭州市江干区，本工程基坑垂直开挖最大深度26m，单块底板面积6000㎡，最大板厚9.4m，单块混凝土方量21000m3，是典型的深基坑大体积混凝土工程。基础底板混凝土标号为C35、抗渗等级P8。 　　二、大体积混凝土温度应力的探究 　　1大体积混凝土温度场和温度应力的分析 　　内部温度是大体积混凝土结构中随位置和时间而发生变化的物理量，其初期变化轨迹接近于抛物线分布，随混凝土龄期的增加而渐趋平缓，最终基本与外界气温趋于平衡，可以说，影响大体积混凝土结构温度应力变化的因素多且复杂。在温度控制实践中，首先应对混凝土结构内外温差与内部温度峰值变化情况予以考虑。内部温度的峰值受外部施工环境温度、散热边界条件、混凝土配合用料等影响为主，通常由混凝土散热温度、水泥水化温度和浇筑温度几部分组成，相应温度控制的方法也应针对这几个部分进行开展。在这几部分中，因水化热而引起的温升现象占主要地位，特别是在浇筑初期，散热速度对大体积混凝土内部温度的变化会产生较大影响，浇筑完成后的养护期间变化过于剧烈的外界环境温度也会对结构的内部温度变化产生一定影响。 　　由于大体积混凝土在浇筑和硬化环节产生的热量很难散发出去，就会在混凝土结构内部形成非线形温度场，使混凝土降温阶段自由收缩受到限制，从而产生温度应力，这就容易在混凝土的表面产生裂缝，甚至进一步发展为贯穿性裂缝或深层次裂缝。此外，当新浇筑混凝土受到老混凝土或基岩的约束也会产生一个拉应力，如果这个拉应力超出混凝土极限抗拉强度，则必然会导致建筑结构基础产生贯穿裂缝，使整体性受到破坏，甚至还可能对建筑物安全产生影响。 　　2在设计环节加强温度应力控制措施探究 　　2．1大体积混凝土配合比设计 　　在混凝土制备前，先进行常规配合比试验，进行水化热、泌水率、可泵性等对大体积混凝土控制裂缝所需的技术参数的试验；在确定混凝土配合比时，还根据混凝土的绝热温升、温控施工方案的要求等，提出混凝土制备时粗细骨料和拌和用水及入模温度控制的技术措施。 　　根据相关实验数据，选用C35强度等级是适宜的。随着建筑科技的发展，大体积混凝土强度等级不断增高，如C55以上的高强度混凝土。但需要注意的是，过高的设计强度，过大的水泥用量，会导致混凝土过高的水化热现象，其结构内部的温度过高，超过30℃的内外温差常导致温度应力超出混凝土抗拉强度，催生了裂缝的产生。因此，在满足抗冲切和抗弯要求的前提下，选择C35强度的混凝土，不仅可使混凝土中水泥用量减少，还有利于大体积混凝土结构浇筑过程温度的控制。 　　2．2混凝土结构的截面配筋率 　　大体积混凝土结构的基础，除了要满足构造和承载力要求外，还应针对水化热而引起的温度应力而增配钢筋，以通过构造钢筋的使用来对裂缝予以控制，这里需要注意，要尽可能采取小直径钢筋小间距布置配筋。通常间距100~150mm，8~14mm直径的配筋设计是较为合适的。同时，大体积混凝土结构的截面配筋率应控制在0.30％~0.50％之间。 　　2．3大体积混凝土材料选用 　　由于大体积混凝土结构的水泥用量大，水泥水化热能产生较大温度变化与收缩作用。这会引发裂缝的发生和发展，进而对结构的防水性、耐久性和整体性产生不利影响。因此，本工程选用低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，其3d天的水化热不大于240kJ/kg，7d天的水化热不大于270kJ/kg；细骨料采用中砂，其细度模数宜大于2.3，含泥量不大于3%；粗骨料选用粒径5～31.5mm，并连续级配，含泥量不大于1%；外加剂HEA掺量根据工程所用胶凝材料经试验确定为8%；拌合用水的质量符合国家现行标准《混凝土用水标准》JGJ63的有关规定。 　　3在施工环节加强温度应力控制措施探究 　　3．1混凝土浇筑入模温度严格控制 　　混凝土的内部温度是水化热的绝热温升、浇筑温度和结构的散热温度等各种温度的叠加;浇筑温度越高，混凝土的内部温度值也越高。因此，在施工实中对混凝土浇筑入模温度严格控制，混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不大于50℃；混凝土浇筑块体的里表温差(不含混凝土收缩的当量温度)不大于25℃。。 　　3．2优化施工工艺 　　混凝土浇筑前，对施工班组进行详细的技术交底，对关键部位等做了详细的布置。混凝土的浇筑厚度根据