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摘要:本文针对筒仓承台大体积混凝土开裂工程质量问题,采取了优化配合比和基于热工计算的保温措施,在实际施工监测过程中发现有效的控制了裂缝开展,对同类工程施工提供了有效借鉴。
关键词:大体积混凝土;配合比优化;温度监控;热工计算
1工程概况
本工程码头位于董家口港区北三突堤南侧岸线,与华能一期3.5万吨级通用泊位工程垂直布置。一期粮罐位于堆场后方240m处,共计26座筒仓,筒仓基础承台为钢筋混凝土结构,混凝土强度等级为C40,承台厚度1.8m,外径为27.05m。按照《大体积混凝土施工规范》[1]规定属于大体积混凝土,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[2]。在施工过程中必须采取相应的技术措施妥善处理水化热引起的混凝土内外温度差,合理解决温度应力并控制裂缝开展[3]。本文主要通过配合比优化设计、基于热工计算的保温措施和内部温度监控三项措施有效的控制了裂缝开展。
2配合比优化设计
承台作为地基与基础的耐久性要求,设计规定水胶比W/B不大于0.4的混凝土及大体积混凝土宜使用60天或90天龄期检测强度作为验收标准,采用60天作为验收龄期。试验室根据不同水胶比(0.38和0.40)、不同施工方式(泵送和布料)、不同石子粒径(5-25mm连续粒级碎石1和30-60mm单粒级碎石2)及不同坍落度要求确定五组C35混凝土配合比,分析试拌后28天及60天强度最终确定配合比为(0.5+0.5):1.51:2.46。
3基于热工计算的保温措施
本工程水泥采用中低水化热普通硅酸盐水泥,并用矿渣粉和粉煤灰等量取代水泥,按照建筑施工计算手册热工计算方法[4]依次计算胶凝材料的水化热、混凝土的绝热温升、混凝土内部中心温度T1(t)、混凝土表面温度Tb(t),假如不采用保温措施,通过计算龄期3、6、9和12天的Tb,混凝土里表温差大于25℃,本工程采用一层薄膜、一层土工布、一层棉被的保温措施,计算龄期3、6、9和12天的Tb与温差如下表:
t(d)36912T1(t)(℃)41.647.548.443.7Tb(t)(℃)22.2123.7224.0822.21温差19.3923.7824.3221.49
混凝土里表温差大于25℃温度差均小于25℃,满足规范要求。
4温度监控
监测点按照平面分层布置,共5组监测点,每组监测点按照厚度方向,布设外表(距表面50mm处)、中心、地面(距地面50mm处)3个测温点。使用JDC-2便携式电子测温仪对每一个点进行测温,测温工作在混凝土浇筑后进行,前7天,每2小时测温一次,7天后,每4小时测温一次。将第一个浇筑的承台A1-12筒仓5组监测点的监测数据绘制成图表。
从以上五个温度曲线分析温度场可知:混凝土入模后3d达到内部最高温度,上升梯度为10°C,最高温度可达60.9℃,符合内部最高温度的要求,随后温度开始下降,下降梯度为1.8°C,符合降温速率的要求;10d后,温度梯度线趋于平缓。竖向上,承台中位置温度最高,沿此点向两边逐渐降低,顶面测点温度梯度最大,底面测点由于垫层混凝土的保温效果好,温度下降较慢。测孔3的最高温度最高,依次是5、4、2、1,分析原因可能是承台预留仓壁的钢筋,在承台中心最密集,而钢筋又是热的良导体,散发了一些热量。
7结论
通过本工程大体积混凝土配合比优化和热工计算以及后期的温度监控,有效的控制了本工程大体积混凝土的开裂,对于后期的大体积混凝土施工提供了有效的参考。但也存在一些不足,热工计算结果与后期的温度监控存在一些差别,热工计算没有考虑边界条件以及现场的实际情况,需要有限元等数值分析软件进行分析[5]。还有本工程只采取了外保保温的措施,没有考虑内排降温的措施,如果承台厚度增加的话,需要同时考虑。
参考文献:
[1]GB50496-2009,《大体积混凝土施工规范》[S].
[2]孔德水.李学金.超长大体积钢筋混凝土结构无缝施工技术[J].国防交通工程与技术,2006(2):12-14.
[3]程志,郭宏,韩云山.超大体积混凝土温度裂缝控制技术[J].四川建筑科学研究.2010(4):23-25.
[4]江正荣.建筑施工计算手册(第2版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007:644-681.
[5]蒋沧如.高层建筑基础大体积混凝土的温度与温度裂缝研究[D].武汉:武汉理工大学,2004:1-3.