浅谈地下室底板大体积混凝土温度控制

资源类型:pdf 资源大小:242.00KB 文档分类:工业技术 上传者:王金花

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【作者】 张邦刚 

【关键词】温度应力 收缩应力 收缩变形 裂缝 

【出版日期】2005-05-30

【摘要】以深圳会展中心地下室底板大体积混凝土温度控制的实践为基础,结合理论,论证了深圳会展中心大体积混凝土温度控制的可行性,为控制大体积混凝土温度应力,减少裂缝的产生提供了参考。

【刊名】山西建筑

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深圳会展中心位于深圳市中心区 ,南临滨河路 ,北临福华三路 ,东西为金田路和益田路 ,总占地面积为 2 2万m2 ,建筑面积3 0万m2 ,地上 6层 ,地下 3层 ,是集展览、会议、商务、餐饮、娱乐为一体的多功能公共设施。展厅面积 11万m2 ,展览厅总容量可容纳 60 0 0个国际标准展位。工程体量大 ,结构复杂 ,有国内最大的金属屋面 ,有玻璃天窗 ,金属百叶 ,虹吸排水系统。地下室底板为筏形梁板结构 ,大体积混凝土 ,厚度超过 1m~ 3m ,局部厚度超过5m ,底板混凝土强度等级均为C3 0S8。施工时 ,对大体积混凝土施工的质量要求是混凝土无裂缝、渗水 ,振捣密实 ,强度及抗渗等级等各项指标均应达到优良标准。下面就本工程地下室底板的大体积混凝土施工时对温度的控制浅谈如下 :1 温度应力的计算混凝土浇筑后 18d左右水化热量基本达到最大 ,故计算此时的温差和收缩引起的温度应力。1.1 混凝土收缩变形值计算∑y(t) =∑y0 (1-e-0 .0 1t) ×M1×M2 ×M3 ×…M10 。式中 :∑y0 ———标准状态下混凝土最终收缩量 ,取 3 .2 4× 10 -4;e———常数 ,近似取 2 .718;t———从混凝土浇筑后计算时的天数。M1,M2 ,M3 ,…M10 为考虑各种非标准条件的修正值 ,查简明施工计算手册表 5 -5 5 ,得 :M1=1.0 ,M2 =1.3 5 ,M3 =1.0 ,M4=1.41,M5=1.0 ,M6=0 .93 ,M7=0 .77,M8=1.4,M9=1.0 ,M10 =0 .9。∑y( 18) =3 .2 4× 10 -4(1-2 .718-0 .0 1× 18)× 1× 1.3 5× 1×    1.42× 1× 0 .93× 0 .77× 1.4× 1× 0 .9=0 .93× 10 -4。1.2 混凝土收缩当量温差计算Ty(t) =-∑y(t) /α。式中 :Ty(t) ———各龄期混凝土收缩当量温差 ,℃ ,负号表示降温 ;∑y(t) ———各龄期混凝土收缩变形值α———混凝土的线膨胀系数 ,取 1.0× 10 -5。1.3 混凝土的最大综合温度差ΔT =T2 + 2 /3Tmax+Ty(t) -Tn。式中 :ΔT———混凝土的最大综合温度差 ,℃ ;T2 ———混凝土拌合物经运输至浇筑完成时的温度 ,℃ ;Tmax———混凝土最高温升值 ,℃ ;Ty(t) ———各龄期混凝土收缩当量温差 ,℃ ;Tn———混凝土浇筑稳定时的气温 ,取 3 5℃。ΔT =3 5 .79+ 2 /3× 77.0 7+ (-9.3 ) -3 5 =42 .87℃。1.4 混凝土弹性模量计算E(t) =Ee(1-e-0 .0 9t)。式中 :E(t) ———混凝土从浇筑后至计算时的弹性模量 ,N/mm2 ;Ee———混凝土的最终弹性模量 ,N/mm2 ,近似取 2 8d的弹性模量 ;t———混凝土从浇筑后到计算时的天数 ,取 18。E( 18) =3 .15× 10 4(1-2 .718-0 .0 9× 18) =2 .5 2 7× 10 4N/mm2 。1.5 混凝土温度收缩应力计算由于基础底板两个方向的尺寸都比较大 ,所以需考虑两个方向所受的外约束来进行计算 :δ =E(t) ×α×ΔT×H(t)×R/(1-γ)。式中 :δ———混凝土的温度应力 ,N/mm2 ;H(t)———考虑徐变的松弛系数 ,取 0 .3 89;R———混凝土的外约束系数 ;γ———混凝土的泊松比 ,取 0 .15。砂质粘土地基的地基对基础的Cx1值取 0 .0 6N/mm3 ;桩基对基础的约束Cx2 值 :Cx2 =P/F ;P =4EI[(KnD/4EI) 1/ 4] 3 。式中 :F———每根桩分担的地基面积 ;Kn———地基水平侧移刚度 ,0 .0 1N/mm3 ;E———桩的弹性模量 ,3 .0× 10 4MPa ;I———桩的惯性矩 ,5 2 1× 10 7mm4;D———桩的直径。P =4× 3 .0× 10 4× 5 2 1× 10 7× [(1× 10 -2 × 2 3 0 0 /4× 3 .0× 10 4× 5 2 1× 10 7) ] 3 / 4=5 .1× 10 4N/mm5;F =2 1.4× 2 1.4/3 6=12 .72m2 ;Cx2 =5 .1× 10 4/12 .72× 10 6=4.0× 10 -3 N/mm3 。地基水平阻力系数 :Cx =Cx1+Cx2 =6.4× 10 -2 N/mm3 。δ =-2 .5 2 7× 10 4× 1.0× 10 -5× 42 .87× 0 .3 89× 0 .0 64 /(1-0 .15 ) =0 .3 17N/mm2 。C3 0混凝土的抗拉强度设计值为 1.65N/mm2 ,依据实验龄期18d的混凝土强度可达设计强度的 95 % ,为 1.5 675N/mm2 。K =1.5 675 /0 .3 17=4.94>1.15 ,满足要求。其中 ,K为抗裂安全度。2 大体积混凝土表面温度控制大体积混凝土浇筑后 ,水泥放出大量的水化热积聚在混凝土体内 ,由于体积大 ,不易散热 ,混凝土内部的温度显著升高 ,而混凝土表面散热较快 ,引起混凝土内外温差。在升温阶段混凝土内部产生拉应力 ,表面产生压应力。混凝土体内升温后 ,随着散热 ,混凝土体内温度逐渐下降而产生收缩 ,混凝土内部水分的蒸发以及混凝土胶体的胶凝作用 ,又促使混凝土硬化时的收缩 ,同时 ,混凝土又受到自身结构和地基的约束 ,产生收缩应力 ,如超过此龄期混凝土的极限抗拉强度 ,即产生裂缝。温差和收缩越大 ,裂缝越大 ;温度变化和收缩的速度越快越易开裂 ;地基对结构的约束作用越大 ,裂缝越易开展 ;温度变化梯度越大越易开裂。大体积混凝土开裂主要是混凝土所承受的拉应力与混凝土本身抗拉强度之间矛盾发展的直接结果 ,因而降低温度应力提高混凝土本身抗拉性能是控制大体积混凝土温度裂缝开展的有效措施。根据本工程的实际情况 ,从混凝土的供应、输送、浇筑等各个方面逐项落实 ,在施工中实施全过程的温度监控手段 ,了解大体积混凝土内部温度变化情况 ,及时采取有效措施 ,可靠的监测到大体积混凝土的内外温差 ,防止大体积混凝土产生温度裂缝起到了良好的效果。为了解C3 0S8大体积混凝土的内部温度变化规律 ,采用盖塑料膜或麻袋养护 ,采用精确的ND 3 0 0建筑电子测温仪 ,由于该工程的底板面积较大 ,电子测温分区选择具有代表性的底板进行测量 ,可以采用以下方法加密测点区的布置 :平面设置 3个测点 ,同一测点上下埋设 5个点。常规测点区的布置 :平面设置 2个测温点 ,同一测点上下埋设 3个点。随机测点布置 :平面居中设置一个测温点 ,为了控制大体积混凝土的内部温度 ,测温人员根据测温情况将测温结果及时上报 ,项目技术负责人根据温度变化情况加强对混凝土表面温度的控制 ,施工过程中对大体积混凝土的养护除采用蓄水养护外 ,还在混凝土表面铺麻袋并覆盖塑料薄膜 ,同时对蓄水深度进行严格控制。3 结语该工程在基础工程验收证明书中这样评价该部分混凝土 :“混凝土表面无超过规范和设计要求的裂缝、蜂窝、麻面等缺陷……”经过对工程的大体积混凝土的温度控制 ,用以上方法来控制大体积混凝土温度应力 ,减少裂缝产生的措施是切实可行的。浅谈地下室底板大体积混凝土温度控制@张邦刚$深圳市首嘉工程顾问有限公司温度应力;;收缩应力;;收缩变形;;裂缝以深圳会展中心地下室底板大体积混凝土温度控制的实践为基础,结合理论,论证了深圳会展中心大体积混凝土温度控制的可行性,为控制大体积混凝土温度应力,减少裂缝的产生提供了参考。[1]江正荣.简明施工计算手册(第二版)[M].1999.4756.

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