某承臺(tái)大體積混凝土施工裂縫控制技術(shù)研究

2006-09-29 00:00  留言

摘要:大體積混凝土施工是現(xiàn)代大型土木工程中的特種技術(shù),工程技術(shù)人員必須從理論上認(rèn)清制約大體積施工質(zhì)量的基本原因。以工程實(shí)踐為例分析了大體積混凝土溫度應(yīng)力形成機(jī)理,進(jìn)行了大體積混凝土裂縫控制的施工詳細(xì)計(jì)算,提出了切實(shí)可行的裂縫控制施工技術(shù)措施,對(duì)類似工程有一定借鑒作用。

關(guān)鍵詞:承臺(tái);大體積混凝土;溫度應(yīng)力估算;裂縫控制技術(shù)

1　工程概況

某特大橋全長(zhǎng)1 433 m,主橋?yàn)?130 + 230 + 130)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu),單箱單室,下部結(jié)構(gòu)為16根24m長(zhǎng)Ф230 cm的群樁基礎(chǔ),上接大體積分離式承臺(tái)。單幅承臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸為18. 7m ×10. 2m ×5m,單幅承臺(tái)混凝土方量為953. 7 m3 ,一次澆注完成。

2　承臺(tái)混凝土溫度應(yīng)力簡(jiǎn)要分析

大體積混凝土在硬化期間,水泥水化后釋放大量的熱量,使混凝土中心區(qū)域溫度升高,而混凝土表面和邊界由于受氣溫影響溫度較低,從而在斷面上形成較大的溫差,使混凝土的內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力(稱為內(nèi)部約束應(yīng)力) 。

當(dāng)混凝土的水化熱發(fā)展到3～7 d達(dá)到溫度最高點(diǎn),由于散熱逐漸產(chǎn)生降溫產(chǎn)生收縮,且由于水分的散失,使收縮加劇,這種收縮在受到基巖等約束后產(chǎn)生拉應(yīng)力(稱為外部約束應(yīng)力) [ 1 ] 。

由于所研究的承臺(tái)支撐在16根小直徑的群樁上,樁的橫向剛度不大,所以承臺(tái)受到的外約束并不大,所以只需考慮內(nèi)部約束應(yīng)力[ 2 ] 。溫度應(yīng)力在承臺(tái)混凝土內(nèi)的分布如圖1所示。溫度應(yīng)力在承臺(tái)

綜上所述,在承臺(tái)大體積混凝土施工前,必須進(jìn)行混凝土的溫度變化,應(yīng)力變化的估算,以確定養(yǎng)護(hù)措施、分層厚度、澆筑溫度等施工措施,并以此來(lái)指導(dǎo)施工。

3　承臺(tái)大體積混凝土裂縫控制的施工計(jì)算

3. 1　相關(guān)施工資料

(1)配合比。水泥:粉煤灰∶砂子∶碎石∶水∶NNO2Ⅱ減水劑= 1∶0. 136∶1. 84∶3. 11∶0. 48∶

0．01。

(2)材料。水泥:騰輝F032. 5級(jí)水泥;碎石:連續(xù)級(jí)配碎石(5～31. 5 mm) ;混合中砂:機(jī)制砂40%;河細(xì)砂60%;粉煤灰: Ⅱ級(jí)粉煤灰;外加劑:NNO2Ⅱ型緩凝減水劑。

(3)氣象資料。相對(duì)濕度80%～82%;年平均氣溫17. 5～17. 6 ℃,最高氣溫40. 5 ℃,夏熱期(5～9月份)平均氣溫20 ℃。

(4)采用自動(dòng)配料機(jī)送料,裝載機(jī)加料,拌和站集中拌和,混凝土泵輸送混凝土至模內(nèi)。

3. 2　混凝土最高水化熱溫度及不同齡期絕熱溫度計(jì)算

C = 369 kg/m3 ;粉煤灰32. 5水泥:水化熱Q7d = 257 J /kg, Q28d = 222 J /kg(騰輝水泥廠提供的數(shù)據(jù)) ;

c = 0. 96 J /kg·k; ρ = 2 400 kg/m3。

(1)混凝土最高水化熱絕熱溫升Tmax = CQ / cρ = (366 ×257) / (0. 96 ×2 400) = 40. 83 ℃。

(2) 3 d的絕熱溫升T(3) = Tmax (1 - e- 0. 3 t ) = 40. 83 ×(1 - e- 0. 3 ×3 ) = 24. 23 ℃,ΔT(3) = 24. 23 - 0 =24. 23 ℃。

(3) 7 d的絕熱溫升T(7) = 40. 83 ×(1 - e- 0. 3 ×7 ) = 35. 83 ℃,ΔT(7) = 35. 83 - 24. 23 = 11. 6 ℃。

(4) 15 d的絕熱溫升T( 15) = 40. 83 ×(1 - e- 0. 3 ×15 ) = 40. 38 ℃,ΔT(15) = 40. 38 - 35. 83 = 4. 55 ℃。

3. 3　混凝土各齡期收縮變形值計(jì)算

變形值計(jì)算公式為εy ( t) =ε0y (1 - e- 0. 01 t )M1M2 ⋯M10 。查表得: M1 = 1. 10,M2 = 1. 0,M3 = 1. 0,

M4 =1. 21,M5 = 1. 2,M6 = 1. 11 (1 d) , 1. 09 (3 d) , 1. 0 (7 d) , 0. 93 (15 d) ,M7 = 0. 7,M8 = 1. 4,M9 = 1. 0,M10 = 0. 895 。則有M1M2M3M4M5M7M8M9M10 = 1. 401 。

(1) 3 d收縮變形值εy (3) =ε0y (1 - e- 0. 03 ) ×1. 401 ×M6 = 3. 24 ×10- 4 ×(1 - e- 0. 03 ) ×1. 401 ×1. 09 =0. 146 ×10- 4 。

(2) 7 d收縮變形值εy (7) =ε0y (1 - e- 0. 07 ) ×1. 401 ×M6 = 3. 24 ×10- 4 ×(1 - e- 0. 07 ) ×1. 401 ×1. 0 =01307 ×10- 4 。

(4) 15 d收縮變形值εy (15) =ε0y (1 - e- 0. 15 ) ×1. 401 ×M6 = 3. 24 ×10- 4 ×(1 - e- 0. 15 ) ×1. 401 ×0193 =01588 ×10- 4 。

3. 4　混凝土收縮變形換算成當(dāng)量溫差

(1) 3 d齡期T( y) (3) = -εy ( 3) / a = ( - 0. 146 ×10- 4 ) / (1. 0 ×10- 5 ) = - 1. 46 ℃。

(2) 7 d齡期T( y) (7) =