補償收縮混凝土的抗裂性能分析[權(quán)威資料]

補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：通過對補償收縮混凝土的各項性能參數(shù)進(jìn)行分析計算，證實大體積補償收縮混凝土能夠有效補償溫度收縮和干裂，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 我國現(xiàn)階段的建筑結(jié)構(gòu)正向著大體積、超長超寬方向發(fā)展。同時我國水泥生產(chǎn)大致有以下幾個特點：熟料中 C3S含量增多，大多超過 50、粉磨過細(xì)等?；炷恋氖湛s率已經(jīng)從 0.04% 0.06%增加到 0.06% 0.08% 。影響混凝土開裂的因素有很多，據(jù)統(tǒng)計，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很高。因此大體積混凝土中將會產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力和以及降溫過程中的變形，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度或者降溫過程中的變形超過混凝土極限延伸率，將會引起混凝土開裂。通過吳中偉院士提出的混凝土冷縮和干縮聯(lián)合補償模式，即 當(dāng) | S ST| SK CT 時能達(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。 采用補償收縮混凝土能夠聯(lián)合補償干 縮和溫度收縮，同時具有結(jié)構(gòu)自防水、無縮設(shè)計快速施工等特點，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，是北京段實現(xiàn)管涵輸水，小流量自流，大流量加壓揚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。惠南莊泵站為大（ ）型 級工程，設(shè)計流量 60m3/s ，泵站總裝機容量 58.4MW。主體 混凝土方量大約 10萬方，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，長度大多超過 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 3.1.1 水泥 工程采用太行 P.O42.5 級水泥。品質(zhì)檢驗結(jié)果如表3.1，由結(jié)果可以看出該水泥細(xì)度很小，導(dǎo)致混凝土水化熱過快，溫峰提前。水泥超強幅度較大， 28天強度達(dá)到 60MPa，將導(dǎo)致混凝土彈性模量增長過快，脆性增大，對混凝土抗裂性不利。 表 3.1 太行 P.O42.5 水泥的品質(zhì)檢驗結(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)成分檢測結(jié)果列于表 3.3。膨脹劑的品質(zhì)檢測按照 JC476 2001混凝土膨脹劑進(jìn)行，檢測結(jié)果列于表 3.4。檢測結(jié)果表明， ZY高效混凝土抗?jié)B防裂膨脹劑各項性能良好，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。根據(jù)游寶坤等人的研究，為使摻加膨脹劑能夠完全補償混凝土的絕 對體積的減小，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計算，膠凝材中 SO3含量達(dá)到 5.97，完全能夠補償水泥水化收縮，同時還能夠提供一定膨脹能補償混凝土其他性能收縮。按質(zhì)量比計算，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，本項目采用太行前景P.O42.5 水泥進(jìn)行檢測。 3.1.3 摻和料 本項目使用元寶山 級粉煤灰。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 試驗采用北拒馬河的河砂和碎卵石，細(xì)骨料經(jīng)檢驗細(xì)度模數(shù) 2.43，屬于中砂。粗細(xì)骨料經(jīng)檢驗?zāi)軌驖M足 DL/T5144 2001 的要求。 3.2 配合比 工程配合比由中國水利水電科學(xué)研究院設(shè)計，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 2.5/萬， 2（ C9035W6F150）為加強膨脹混凝土，限制膨脹率 3.5/萬 4.5/萬。 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 混凝土各項性能指標(biāo)對混凝土進(jìn)行抗裂性分析是科學(xué)的。 F6塊底板長 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?；炷敛捎?.5 方強制攪拌機，拌和時間 120s。采用混凝土攪拌車運輸，布料機入倉，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)時間為 14天。澆筑期間大氣溫度 14 31度，混凝土出機溫度 21 26度，含氣量及抗壓強度如表表 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)合補償模式，即 | S ST| SK CT 來分析這塊底板的抗裂性能，因此要求首先得到現(xiàn)場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 由于混凝土抗壓強度與抗拉強度存在一般關(guān)系式：ft=0.23fcu2/3 ，根據(jù)混凝土 28d 齡期抗壓強度可得其抗拉強度值，計算結(jié)果如下： fcu=34.2 ft=0.2334.22/3=2. 40 fcu ：混凝土抗壓強度 ft ：混凝土抗拉強度 F6塊底板沿長度方向配筋率為 0.99，鋼筋直徑d=28mm，混凝土抗拉強度采用 28d 計算強度 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混凝土抗拉強度， MPa 5.2 求溫度變形 經(jīng) 過現(xiàn)場檢測，混凝土入倉溫度平均為 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 混凝土干縮會產(chǎn)生拉應(yīng)力，使構(gòu)件開裂。因此混凝土的干縮對混凝土及鋼筋混凝土的性能影響很大，在計算薄壁結(jié)構(gòu)或大體積混凝土結(jié)構(gòu)表面的應(yīng)力時，均需考慮混凝土 的干縮變形。 5.4 混凝土限制膨脹率 當(dāng)混凝土抗壓強度達(dá)到 3 5MPa 時拆模，測量初始長度，然后將試件浸入（ 202 ） 水中養(yǎng)護(hù)，分別測定3d,7d,14d 水中的長度以及 28d,42d 空氣中的長度。由于配合比同時摻加了粉煤灰，膨脹劑和高效減水劑，能有效降低混凝土膨脹落差。測得水中 14d 限制膨脹率為 2.1/萬。 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)合補償模式，即 | S ST| =1.2710 -4（ 2.4310 -4 SK CT）說明只要加強早 期養(yǎng)護(hù)，就能達(dá)到控制混凝土不開裂。 5.6 現(xiàn)場情況 經(jīng)過長期檢測，內(nèi)外溫差超過 30度，未發(fā)現(xiàn)可見的裂縫。同時根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，鋼筋處于受拉狀態(tài)。說明補償收縮混凝土能夠補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 1、補償收縮混凝土能夠聯(lián)合補償混凝土的溫度收縮和干燥收縮，對大體積混凝土來說有很積極的意義。但是摻加膨脹劑后混凝土養(yǎng)護(hù)要求更加嚴(yán)格，這是因為膨脹源 鈣礬石的生成過程需要大量的水，如果養(yǎng)護(hù)不當(dāng)將會使混凝土干縮更加嚴(yán)重。因此在施工過程中， 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度時仍然不會開裂，說明補償收縮混凝土能夠有效補償混凝土的溫差收縮。但是依然要限制混凝土入倉溫度，過高的內(nèi)部溫度將會使混凝土的熱脹與混凝土的自身膨脹發(fā)生重疊，將會使對混凝土表層和底層產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，對該處混凝土很不利。因此要在保證混凝土經(jīng)濟方便的條件下，盡可能降低混凝土入倉溫度及采取其他降溫措施。 3、補償收縮混凝土對混凝土配筋率要求比較嚴(yán)格，與補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)增加箍筋和加強筋，以保證混凝土膨脹時能夠張拉鋼筋，儲存混凝土的膨脹能，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)生的微裂紋自動愈合，對混凝土結(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 公路路基常見病害及常見的加固防護(hù)方法探討 探討高等級 公路養(yǎng)護(hù)管理問題 工程建設(shè)中道橋項目管理作用淺析 建筑施工測量存在的問題與完善措施 淺析橋梁伸縮縫病害的原因與施工工藝 鉆孔樁施工中常見事故及防治措施探討 橋梁樁基工程中關(guān)于預(yù)應(yīng)力管樁施工工藝及質(zhì)量控制相關(guān)討論 路面抗