混凝土非荷載裂縫開裂風(fēng)險(xiǎn)控制設(shè)計(jì)方法

DB32/T 3696-2019附錄D（規(guī)范性附錄）混凝土非荷載裂縫開裂風(fēng)險(xiǎn)控制設(shè)計(jì)方法D.1混凝土非荷載裂縫設(shè)計(jì)應(yīng)控制開裂風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)不大于 0.70。計(jì)算所用參數(shù)宜通過試驗(yàn)確定，無試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，常規(guī)工程可按推薦參數(shù)取值。D.2 抗裂性設(shè)計(jì)應(yīng)包括混凝土收縮控制、溫度控制、施工措施控制。收縮變形宜以自生體積變形、干燥收縮等參數(shù)明確；溫度控制指標(biāo)宜以入模溫度、內(nèi)外溫差、混凝土溫升等參數(shù)明確；施工措施宜通過計(jì)算確定一次性澆筑長度。D.3 計(jì)算出的開裂系數(shù)超過 0.70時(shí)，宜調(diào)整混凝土絕熱溫升值、 降低入模溫度、 保溫養(yǎng)護(hù)、減少一次性澆筑程度等措施，將開裂風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)控制在 0.70以下。D.4混凝土水化歷程及絕熱溫升宜根據(jù)混凝土實(shí)際配合比通過試驗(yàn)確定，無試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，混凝土絕熱溫升可按下列公式計(jì)算。Ta(ta)Ta,max(1emta)maxC(1emta),,,,,,,（D.1）WQ水化程度定義如下：Q(t)（D.2）(t),,,,,,,,,,,,,,,Q式中：a(ta)—混凝土齡期ta時(shí)的絕熱溫升，單位為攝氏度（℃）；TT—最大絕熱溫升值，單位為攝氏度（℃）；a,maxW—每m3混凝土膠凝材料用量，單位為千克為立方米（kg/m3）；Q—膠凝材料放熱總量，單位為千焦耳每千克（kJ/kg）；Q(t)—t時(shí)刻膠凝材料放熱量，單位為千焦耳每千克（kJ/kg）；C—混凝土的比熱，一般為0.92~1.0，單位為千焦耳每千克每攝氏度（kJ/(kg?℃)）；ρ—混凝土的重力密度，一般為2400~2500，單位為千克為立方米（kg/m3）；m—與水泥品種、澆筑溫度等有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，C30~C40混凝土可取0.8~1.0，C50~C80混凝土可取1.0-1.5，單位為每天(d-1)；ta—絕熱溫升測(cè)試齡期，單位為天(d)；—時(shí)間，單位為天（d）；αmax—膠凝材料的最大水化程度;α(t)—t時(shí)刻膠凝材料的水化程度。1）當(dāng)已知混凝土組成時(shí)，膠凝材料放熱總量可按下式計(jì)算：QQCPCk1461PSLk2210PFA,,,,,,,,（D.3）式中：20DB32/T 3696-2019QC—水泥放熱總量，單位為千焦耳每千克（kJ/kg），可按表D.1選?。籔c、PSL和PFA—水泥、礦粉、粉煤灰的摻量；1、k2—水化放熱相關(guān)系數(shù)，可按表D.2選取。k表D.1水泥水化放熱總量單位為千焦耳每千克水泥品種水泥強(qiáng)度等級(jí)42.552.5硅酸鹽水泥430465普通硅酸鹽水泥365420表D.2不同摻量摻合料調(diào)整系數(shù)摻量010%20%30%40%50%礦渣粉(k1)00.90.70.60.50.5粉煤灰(k2)00.50.450.420.40.352）當(dāng)未知混凝土組成時(shí)，可按表D.3選取Ta,max：表D.3不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的最大絕熱溫升混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30-C40C40-C50C50-C60T（℃）455055a,max3）αmax可按下式計(jì)算max1.031w/b0.50PFA0.30PSL1,,,,,,,（D.4）0.194w/b式中：αmax—水化程度最大值，當(dāng)計(jì)算結(jié)果大于1時(shí)取1；w/b—為混凝土水膠比。D.5溫度對(duì)水化放熱速率影響較大，結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)計(jì)算過程中應(yīng)考慮溫度對(duì)水化放熱的影響。對(duì)于各向同性的具有內(nèi)部熱源的固體的瞬態(tài)溫度場(chǎng)T(x,y,z,t)需滿足下列熱傳導(dǎo)方程和邊界條件。T222EaTa(ta,eq)Ta0T(t),,,（D.5）CTTTqa[ta,eq]exptx2y2z2R[Ta0Ta(ta,eq)273][T(t)273]dQ,,,,,,,,,,,,（D.6）qa[Ta(ta,eq)]=Cdttta,eqta,eq=-1ln1a(t),,,,,,,,,,,,,（D.7）ramax式中：λ—混凝土導(dǎo)熱系數(shù)，通過試驗(yàn)確定，無試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)可取2.5，單位為瓦特每米每攝氏度（w/(m?℃)）；qa—水化放熱速率；21DB32/T 3696-2019ta,eq—實(shí)際工程中時(shí)間t相對(duì)于絕熱溫升測(cè)試（式（D.1））過程中的等效齡期；T—絕熱溫升測(cè)試時(shí)的入模溫度，一般為20，單位為攝氏度℃；a0Eα—混凝土中膠凝材料水化反應(yīng)活化能（J·mol-1），無測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)可取30000~40000，單位為焦耳每摩爾（J/mol），有配合比參數(shù)時(shí)，可按式（D.8）進(jìn)行選?。籖—普適氣體常數(shù)，8.315，單位為瓦特每米每攝氏度（w/(m?℃)）。Ea(kEa,FakEa,SL)1EC,,,,,,,,,,,,（D.8）式中：EC—水泥水化活化能，單位為焦耳每摩爾（J/mol），可按表D.4選??；kEa,Fa和kEa,SL—粉煤灰和礦粉對(duì)活化能的影響系數(shù)，可按表D.5選取。表D.4水泥水化反應(yīng)活化能Ea單位為焦耳每摩爾水泥品種水泥強(qiáng)度等級(jí)42.552.5硅酸鹽水泥4200043000普通硅酸鹽水泥3800040000表D.5粉煤灰及礦粉摻量對(duì)活化能影響系數(shù)摻量010%20%30%40%50%礦渣粉11.041.081.121.161.2粉煤灰10.920.840.760.690.61D.6 在混凝土澆筑塊溫度計(jì)算過程中，初始溫度即為澆筑溫度。邊界條件可通過以下四種方式給出：1）第一類邊界條件 C1：混凝土表面溫度是時(shí)間的已知函數(shù)，即T(t)=f(t),,,,,,,,,,,,,,,（D.9）2）第二類邊界條件C2：混凝土表面的熱流量是時(shí)間的已知函數(shù)，即Tt,,,,,,,,,,,,,,（D.10）fn式中：n—表面法線方向；若表面是絕熱的，則有：T0,,,,,,,,,,,,,,, （ D.11）n3）第三類邊界條件 C3：當(dāng)混凝土與空氣接觸時(shí)，表面熱流量與混凝土表面溫度 T和氣溫Ta之差成正比，即：Tq T Ta,,,,,,,,,,, （ D.12）n22DB32/T 3696-2019式中：β—放熱系數(shù)，單位為千焦耳每平方米每小時(shí)每攝氏度（ kJ/(m2·h·℃)）。當(dāng)放熱系數(shù) β趨于無限時(shí)， T=Ta，即轉(zhuǎn)化為第一類邊界條件。當(dāng)放熱系數(shù) β=0時(shí)，T/ n 0，轉(zhuǎn)化為絕熱條件。4）第四類邊界條件C4：當(dāng)兩種不同的固體接觸時(shí)，如接觸良好，則在接觸面上溫度和熱流量都是連續(xù)的，即T1T21T12T2,,,,,,,,,,,,（nn混凝土表面覆蓋模板或采取保溫措施時(shí)，表面放熱系數(shù)可按GB50496進(jìn)行選取。D.7水化程度為α(t)的混凝土力學(xué)性能fM(α(t)）（強(qiáng)度或彈性模量）以下式表示：afM((t))fM0,,,,,,,,,,,（10其中，fM∞為強(qiáng)度或彈性模量平均值，無試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)可按下式進(jìn)行計(jì)算：

D.13）D.14）fcmfckf,,,,,,,,,,,,,,（D.15）fctm0.3fck2/3fck50MPa,,,,,,（D.16）fctm2.12ln(10.1fckf)fck50MPaEcm4734fcm0.5,,,,,,,,,,,,,（D.17）式中：fcm—抗壓強(qiáng)度平均值，單位為兆帕（MPa）；fck—抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，單位為兆帕（MPa）；fctm—抗拉強(qiáng)度平均值，單位為兆帕（MPa）；E—彈性模量平均值，單位為兆帕（MPa）；ctma—指數(shù)常數(shù)，無試驗(yàn)測(cè)試值時(shí)，彈性模量可取0.5，抗拉強(qiáng)度可取1.0；α0—初始水化程度，無試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)，C30~C40可取0.15~0.20，C50~C60可取0.10~0.15，C60以上可取 0.05~0.10。D.8混凝土溫度變形以下式表示：TTT,,,,,,,,,,,,,,,（D.18）式中：εT—溫度變形；βT—線膨脹系數(shù)，簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)可取1.0×10-5，單位為每攝氏度（℃-1）；△T—溫差，單位為攝氏度（℃）。D.9 相對(duì)濕度變化引起的變形包括密封條件下自收縮、水分蒸發(fā)引起的干燥收縮變形。對(duì)于早期帶模及需要養(yǎng)護(hù)的混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算過程中宜在早期采取自收縮變形進(jìn)行計(jì)算?；炷恋淖允湛s可按下面經(jīng)23DB32/T 3696-2019驗(yàn)公式計(jì)算：as=f(t)as f (t) as28,,,,,,,,,,, （ D.19）式中：as—自收縮變形；as28—28d自收縮變形，無試驗(yàn)資料時(shí)，可取as28=(10fck-200)10-6；f(t)—時(shí)間相關(guān)函數(shù)，無試驗(yàn)資料時(shí)，可取f(α(t))=1-exp(-0.2t0.5)；f(α(t))—水化程度相關(guān)函數(shù)。結(jié)構(gòu)混凝土表面覆蓋模板或早期需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，暴露于環(huán)境中時(shí)性能相對(duì)穩(wěn)定，計(jì)算干燥收縮時(shí)，可不考慮溫度影響，計(jì)算方法如下：sh(t,td)shkhS(t),,,,,,,,,,,,（D.20）1h3h0.98,,,,,,,,,,,（D.21）kh=0.2h1線性內(nèi)插0.98h1S(t)tanhtt0,shkt(ksD)2,,,,,,,,,,,（D.22）shD2v,kt8.5td0.08fcm0.025,,,,,,,,,,,（D.23）sE(607),,,,,,,,,,,,,,（D.24）sh=sE(t0sh)t0.5E(t)=E(28)4,,,,,,,,,,,,,（D.25）0.85ts=aa1.9102w2.1f'0.28270,,,,,,,,,（D.26）12c1一類水泥0.7