補(bǔ)償收縮混凝土的抗裂性能分析[權(quán)威資料]

補(bǔ)償收縮混凝土的抗裂性能分析 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：通過(guò)對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土的各項(xiàng)性能參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，證實(shí)大體積補(bǔ)償收縮混凝土能夠有效補(bǔ)償溫度收縮和干裂，抗裂性能優(yōu)于普通混凝土。 關(guān)鍵詞：補(bǔ)償收縮 ，大體積混凝土， 溫度收縮 Abstract: through the for compensation shrinkage concrete of various performance parameters calculation and analysis, big volume that compensation shrinkage concrete can effective compensation temperature shrinkage and weather-shack, crack performance than the ordinary concrete. Keywords: compensation shrinkage, mass concrete, the temperature is shrinking TV544+.91 A 引言 我國(guó)現(xiàn)階段的建筑結(jié)構(gòu)正向著大體積、超長(zhǎng)超寬方向發(fā)展。同時(shí)我國(guó)水泥生產(chǎn)大致有以下幾個(gè)特點(diǎn)：熟料中 C3S含量增多，大多超過(guò) 50、粉磨過(guò)細(xì)等。混凝土的收縮率已經(jīng)從 0.04% 0.06%增加到 0.06% 0.08% 。影響混凝土開(kāi)裂的因素有很多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，荷載裂縫幾率占 20，變形裂縫占80。其中變形裂縫主要包括化學(xué)收縮，干燥收縮，溫度收縮，塑性收縮以及自收縮和碳化收縮。而大體積混凝土中混凝土的干燥收縮、溫度收縮在混凝土收縮變形中占有 比例增大。由于混凝土導(dǎo)溫系數(shù)較差，散熱很慢，混凝土中心溫度將會(huì)很高。因此大體積混凝土中將會(huì)產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力和以及降溫過(guò)程中的變形，當(dāng)溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度或者降溫過(guò)程中的變形超過(guò)混凝土極限延伸率，將會(huì)引起混凝土開(kāi)裂。通過(guò)吳中偉院士提出的混凝土冷縮和干縮聯(lián)合補(bǔ)償模式，即 當(dāng) | S ST| SK CT 時(shí)能達(dá)到控制裂縫的目的。其中 為鋼筋混凝土限制膨脹率， S 為混凝土干縮值，ST 為混凝土最大降溫冷縮值， SK為混凝土極限延伸率， ST為混凝土徐變。 采用補(bǔ)償收縮混凝土能夠聯(lián)合補(bǔ)償干 縮和溫度收縮，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)自防水、無(wú)縮設(shè)計(jì)快速施工等特點(diǎn)，是一種比較理想解決方案。 工程概況 南水北調(diào)中線干線工程惠南莊泵站位于北京市房山區(qū)大石窩鎮(zhèn)惠南莊村東，上游為北拒馬河暗渠，泵站后接雙排DN4000 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（ PCCP）壓力輸水管道至大寧調(diào)節(jié)池，是南水北調(diào)中線工程總干渠唯一一座大型加壓泵站，是北京段實(shí)現(xiàn)管涵輸水，小流量自流，大流量加壓揚(yáng)水的控制性綜合工程，也是南水北調(diào)工程的標(biāo)志性建筑物?；菽锨f泵站為大（ ）型 級(jí)工程，設(shè)計(jì)流量 60m3/s ，泵站總裝機(jī)容量 58.4MW。主體 混凝土方量大約 10萬(wàn)方，共有 30塊底板，其中前池底板厚度在 1.6 2 米之間，主廠房底板厚度為3 米，長(zhǎng)度大多超過(guò) 25米。本文以 F6塊底板為例進(jìn)行混凝土抗裂分析。 三、施工配合比 3.1 原材料檢驗(yàn) 3.1.1 水泥 工程采用太行 P.O42.5 級(jí)水泥。品質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果如表3.1，由結(jié)果可以看出該水泥細(xì)度很小，導(dǎo)致混凝土水化熱過(guò)快，溫峰提前。水泥超強(qiáng)幅度較大， 28天強(qiáng)度達(dá)到 60MPa，將導(dǎo)致混凝土彈性模量增長(zhǎng)過(guò)快，脆性增大，對(duì)混凝土抗裂性不利。 表 3.1 太行 P.O42.5 水泥的品質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果 表 3.2 太行 P.O42.5 水泥的化學(xué)分析（） 3.1.2 膨脹劑 本項(xiàng)目選用北京中巖特種工程材料公司生產(chǎn)的 ZY高效混凝土抗?jié)B防裂膨脹劑，化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果列于表 3.3。膨脹劑的品質(zhì)檢測(cè)按照 JC476 2001混凝土膨脹劑進(jìn)行，檢測(cè)結(jié)果列于表 3.4。檢測(cè)結(jié)果表明， ZY高效混凝土抗?jié)B防裂膨脹劑各項(xiàng)性能良好，具有堿含量低，摻量低，限制膨脹率比較高，膨脹穩(wěn)定期短（內(nèi)摻 6的膨脹穩(wěn)定期為 7 天左右）等特點(diǎn)。根據(jù)游寶坤等人的研究，為使摻加膨脹劑能夠完全補(bǔ)償混凝土的絕 對(duì)體積的減小，膨脹劑與水泥中的 SO3 含量不能低于 4.79。按膨脹劑單方摻量 13計(jì)算，膠凝材中 SO3含量達(dá)到 5.97，完全能夠補(bǔ)償水泥水化收縮，同時(shí)還能夠提供一定膨脹能補(bǔ)償混凝土其他性能收縮。按質(zhì)量比計(jì)算，膠凝材料中 Al2O3/SO3 1，能夠提供足夠的 Al2O3 以產(chǎn)生鈣礬石。 表 3.3 ZY 膨脹劑的化學(xué)分析（） 表 3.4 ZY 膨脹劑的性能指標(biāo) （內(nèi)摻 6） 注： B 法為使用非基準(zhǔn)水泥檢測(cè)，本項(xiàng)目采用太行前景P.O42.5 水泥進(jìn)行檢測(cè)。 3.1.3 摻和料 本項(xiàng)目使用元寶山 級(jí)粉煤灰。由于工程采用的骨料是活性骨料，因此采取選用低堿原材料、摻加 25的元寶山 級(jí)粉煤灰以及優(yōu)化混凝土配合比控制混凝土總堿量等技術(shù)措施后，能夠達(dá)到預(yù)防惠南莊泵站混凝土發(fā)生堿骨料反應(yīng)的目的。摻和料的加入能使混凝土限制膨脹率降低，但是能夠降低混凝土膨脹落差，起到降低成本、改善工作性、降低混凝土水化熱等好處。 3.1.4 骨料 試驗(yàn)采用北拒馬河的河砂和碎卵石，細(xì)骨料經(jīng)檢驗(yàn)細(xì)度模數(shù) 2.43，屬于中砂。粗細(xì)骨料經(jīng)檢驗(yàn)?zāi)軌驖M足 DL/T5144 2001 的要求。 3.2 配合比 工程配合比由中國(guó)水利水電科學(xué)研究院設(shè)計(jì)，采用的配合比如表 3.5.膨脹劑采用外摻法等質(zhì)量取代總膠凝材用量，粉煤灰等質(zhì)量取代剩余膠凝材。坍落度控制在 7 9 范圍內(nèi)?？刂苹炷梁瑲饬吭?4.5 5.5范圍內(nèi)，以保證砼抗凍等耐久性要求。 表 3.5 二級(jí)配抗凍抗?jié)B膨脹混凝土配合比 注： 1（ C9030W6F150）為微膨脹混凝土，限制膨脹率 1.5/萬(wàn) 2.5/萬(wàn)， 2（ C9035W6F150）為加強(qiáng)膨脹混凝土，限制膨脹率 3.5/萬(wàn) 4.5/萬(wàn)。 四、混凝土施工狀況 由于混凝土最高溫度發(fā)生在 3 8d 齡期內(nèi)，而隨著混凝土溫度降低，溫度應(yīng)力逐漸增大，因此以 28d 混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)混凝土進(jìn)行抗裂性分析是科學(xué)的。 F6塊底板長(zhǎng) 52.8 米，寬為 11米，底板厚為 2 米，于2006 年 9 月 10日至 9 月 13日澆筑，一次成型。混凝土采用1.5 方強(qiáng)制攪拌機(jī)，拌和時(shí)間 120s。采用混凝土攪拌車運(yùn)輸，布料機(jī)入倉(cāng)，采用分層澆筑。養(yǎng)護(hù)方式為人工灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為 14天。澆筑期間大氣溫度 14 31度，混凝土出機(jī)溫度 21 26度，含氣量及抗壓強(qiáng)度如表表 4.1 表 4.1 F6 塊底板混凝土坍落度、含氣量及抗壓強(qiáng)度 五、混凝土抗裂性分析 采用吳中偉院士提出的混凝土冷縮和干縮聯(lián)合補(bǔ)償模式，即 | S ST| SK CT 來(lái)分析這塊底板的抗裂性能，因此要求首先得到現(xiàn)場(chǎng)混凝土的限制膨脹率、干縮值、極限延伸率和混凝土徐變。 5.1 求混凝土極限延伸率 由于混凝土抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度存在一般關(guān)系式：ft=0.23fcu2/3 ，根據(jù)混凝土 28d 齡期抗壓強(qiáng)度可得其抗拉強(qiáng)度值，計(jì)算結(jié)果如下： fcu=34.2 ft=0.2334.22/3=2. 40 fcu ：混凝土抗壓強(qiáng)度 ft ：混凝土抗拉強(qiáng)度 F6塊底板沿長(zhǎng)度方向配筋率為 0.99，鋼筋直徑d=28mm，混凝土抗拉強(qiáng)度采用 28d 計(jì)算強(qiáng)度 Rf=2.53。根據(jù)游寶坤等研究成果，極限延伸率采用以下經(jīng)驗(yàn)公式： Sk=0.5Rf(1+/d)10 -4(1+0.5)=2.4310 -4 Sk極限延伸率 配筋率， 100 d鋼筋直徑， mm Rf混凝土抗拉強(qiáng)度， MPa 5.2 求溫度變形 經(jīng) 過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，混凝土入倉(cāng)溫度平均為 22.3 度，混凝土中心最高溫度為 53.4 度，溫度為 31.1 度?；炷辆€膨脹系數(shù)在 7 1410 -6/ 范圍內(nèi)，因此本文采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值1010 -6/ 。由于受到鋼筋和基礎(chǔ)約束，約束系數(shù)為 R0.6，計(jì)算產(chǎn)生的最大冷縮變形值為： St=1010 -6TR=1.8710 -4 5.3 混凝土干燥收縮率 混凝土干縮會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，使構(gòu)件開(kāi)裂。因此混凝土的干縮對(duì)混凝土及鋼筋混凝土的性能影響很大，在計(jì)算薄壁結(jié)構(gòu)或大體積混凝土結(jié)構(gòu)表面的應(yīng)力時(shí)，均需考慮混凝土 的干縮變形。 5.4 混凝土限制膨脹率 當(dāng)混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到 3 5MPa 時(shí)拆模，測(cè)量初始長(zhǎng)度，然后將試件浸入（ 202 ） 水中養(yǎng)護(hù)，分別測(cè)定3d,7d,14d 水中的長(zhǎng)度以及 28d,42d 空氣中的長(zhǎng)度。由于配合比同時(shí)摻加了粉煤灰，膨脹劑和高效減水劑，能有效降低混凝土膨脹落差。測(cè)得水中 14d 限制膨脹率為 2.1/萬(wàn)。 5.5 最終變形值 根據(jù)吳中偉院士提出的混凝土冷縮和干縮聯(lián)合補(bǔ)償模式，即 | S ST| =1.2710 -4（ 2.4310 -4 SK CT）說(shuō)明只要加強(qiáng)早 期養(yǎng)護(hù)，就能達(dá)到控制混凝土不開(kāi)裂。 5.6 現(xiàn)場(chǎng)情況 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期檢測(cè)，內(nèi)外溫差超過(guò) 30度，未發(fā)現(xiàn)可見(jiàn)的裂縫。同時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，鋼筋處于受拉狀態(tài)。說(shuō)明補(bǔ)償收縮混凝土能夠補(bǔ)償大體積混凝土的溫差收縮和干縮變形，有效阻止裂縫的產(chǎn)生。 六、結(jié)束語(yǔ) 1、補(bǔ)償收縮混凝土能夠聯(lián)合補(bǔ)償混凝土的溫度收縮和干燥收縮，對(duì)大體積混凝土來(lái)說(shuō)有很積極的意義。但是摻加膨脹劑后混凝土養(yǎng)護(hù)要求更加嚴(yán)格，這是因?yàn)榕蛎浽?鈣礬石的生成過(guò)程需要大量的水，如果養(yǎng)護(hù)不當(dāng)將會(huì)使混凝土干縮更加嚴(yán)重。因此在施工過(guò)程中， 制定嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)制度將是十分重要的。 2、由于補(bǔ)償收縮混凝土能夠使鋼筋產(chǎn)生一定值的預(yù)應(yīng)力，使得混凝土在內(nèi)外溫差大于 25度時(shí)仍然不會(huì)開(kāi)裂，說(shuō)明補(bǔ)償收縮混凝土能夠有效補(bǔ)償混凝土的溫差收縮。但是依然要限制混凝土入倉(cāng)溫度，過(guò)高的內(nèi)部溫度將會(huì)使混凝土的熱脹與混凝土的自身膨脹發(fā)生重疊，將會(huì)使對(duì)混凝土表層和底層產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，對(duì)該處混凝土很不利。因此要在保證混凝土經(jīng)濟(jì)方便的條件下，盡可能降低混凝土入倉(cāng)溫度及采取其他降溫措施。 3、補(bǔ)償收縮混凝土對(duì)混凝土配筋率要求比較嚴(yán)格，與補(bǔ)償收縮混凝土相適應(yīng)的配筋率 能夠更加有效地防止裂縫產(chǎn)生。在混凝土結(jié)構(gòu)突變部位及孔洞周邊應(yīng)增加箍筋和加強(qiáng)筋，以保證混凝土膨脹時(shí)能夠張拉鋼筋，儲(chǔ)存混凝土的膨脹能，從而防止混凝土干縮裂縫的產(chǎn)生。 4、配合比同時(shí)摻加了粉煤灰，膨脹劑和高效減水劑，能夠有效降低混凝土膨脹落差。同時(shí)由于鈣礬石有吸水膨脹的作用，在水分充足的情況下能夠使混凝土早期產(chǎn)生的微裂紋自動(dòng)愈合，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)自防水有利。 閱讀相關(guān)文檔 :高速公路橋梁樁基礎(chǔ)施工方案淺述 論企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范資料的收集及管理 公路路基常見(jiàn)病害及常見(jiàn)的加固防護(hù)方法探討 探討高等級(jí) 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