大体积混凝土施工温度裂缝控制技术措施.pdf

大体积混凝土施工温度裂缝控制技术措

施

1概述

大体积混凝土是指最小断面尺寸大于1m以上的混凝土结构。与

普通钢筋混凝土相比,具有结构厚,体形大、混凝土数量多、工程条件

复杂和施工技术要求高的特点。

大体积混凝土在硬化期间,一方面由于水泥水化过程中将释放出

大量的水化热,使结构件具有“热涨”的特性;另一方面混凝土硬化时

又具有“收缩”的特性,两者相互作用的结果将直接破坏混凝土结构,

导致结构出现裂缝。因而在混凝土硬化过程中,必须采用相应的技术

措施,以控制混凝土硬化时的温度,保持混凝土内部与外部的合理温差,

使温度应力可控,避免混凝土出现结构性裂缝。

2大体积混凝土裂缝产生的原因

大体积混凝土墩台身或基础等结构裂缝的发生是由多种因素引

起的。各类裂缝产生的主要影响因素如下:

(1)收缩裂缝。混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素

是混凝土中的用水量和水泥用量,用水量和水泥用量越高,混凝土的收

缩就越大。选用的水泥品种不同,其干缩、收缩的量也不同。

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(2)温差裂缝。混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素

是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大

体积混凝土更易发生此类裂缝。

大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后,水泥因水

化引起水化热,由于混凝土体积大,聚集在内部的水泥水化热不易散发,

混凝土内部温度将显著升高,而其表面则散热较快,形成了较大的温度

差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。此时,混凝龄期短,抗拉

强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度,则

会在混凝土表面产生裂缝。

(3)材料裂缝。材料裂缝表现为龟裂,主要是因水泥安定性不合格

或骨料中含泥量过多而引起的。

3大体积混凝土裂缝控制的理论计算

工程实例:武汉市中环线南段××标段××号桥墩直径为1.2m,

混凝土及其原材料各种原始数据及参数为:

一是C30混凝土采用P.S32.5矿渣硅酸盐水泥,其配合比为:水:水

泥:砂:石子:粉煤灰(单位kg)=158:298:707:1204:68(每立方米混凝土质

量比),砂、石含水率分别为3%、0%,混凝土容重为2440kg/m3。

二是各种材料的温度及环境气温:水18℃,砂、石子23℃,水泥

25℃,粉煤灰25℃,环境气温20℃。

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3.1混凝土温度计算

(1)混凝土拌和温度计算:公T0=∑TimiCi/∑miCi可转换

为:T0=[0.9(mcTc+msTs+mgTg+mfTf)+4.2Tw(mw-Psms-

Pgmg)+C1(PsmsTs+PgmgTg)-C2(Psms+Pgmg)÷

[4.2mw+0.9(mc+ms+mg+mf)

式中:T0为混凝土拌和温度;mw、mc、ms、mg、mf—水、水泥、

砂、石子、粉煤灰单位用量(kg);Tw、Tc、Ts、Tg、Tf—水、水泥、砂、

石子、煤灰的温度(℃);Ps、Pg—砂、石含水率(%);C1、C2—水的比热容

(KJ/KgK)及溶解热(KJ/Kg)。

当骨料温度0℃时,C1=4.2,C2=0;反之C1=2.1,C2=335。

本实例中的混凝土拌和温度为:T0=[0.9(298×25+707×23+1204

×23+68×25)+4.2×18(158-707×3%)+4.2×3%×707×23÷[4.2×

158+0.9(298+707+1204+68)]=21.02℃。

(2)混凝土出机温度计算:按公T1=T0-0.16(T0-Ti)式中:T1—混凝

土出机温度(℃);T0—混凝土拌和温度(℃);Ti—混凝土搅拌棚内温度

(℃)。

本例中,T1=21.02-0.16×(21.02-25)=21.7℃。

(3)混凝土浇筑温度计算:按公TJ=T1-(ατn+0.032n)(T1-TQ)

式中:TJ—混凝土浇筑温度(℃);T1—混凝土出机温度(℃);TQ—混