ar超长结构高性能混凝土早期裂缝控制实践4.14.doc
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1、精品文档-精品文档,可以编辑修改,等待你的下载,管理,教育文档-超长结构高性能混凝土早期裂缝控制实践早期开裂是混凝土工程施工中必须解决的问题。所谓早期裂缝,是指混凝土和钢筋混凝土结构在使用荷载作用前,甚至在拆模后就出现的裂缝【1】。在工程中要完全避免裂纹几乎是不可能的。混凝土结构的裂缝按裂缝宽度可分为微观裂缝和宏观裂缝。微观裂缝是指那些肉眼看不见的裂缝,主要有骨料与水泥石结合界面上的裂缝、水泥石自身的裂缝和骨料本身的裂缝。微观裂缝在混凝土结构中的分布是不规则的、不贯通的。反之,肉眼看得见的裂缝称之为宏观裂缝,裂缝宽度一般不小于0.05mm。宏观裂缝是微观裂缝扩展而来的。混凝土结构裂缝按裂缝的深
2、度可分为表面裂缝、浅裂缝、深裂缝和贯穿裂缝四个等级。用h代表裂缝的深度,H代表结构的厚度,表面裂缝,h0.1H;浅裂缝h0.5H;深裂缝h0.5H;贯穿裂缝h=H不同类型的裂缝对结构影响不同。受拉区的粗裂纹、深裂缝和贯穿裂缝会显著降低承载力。对承载能力影响不大,微细(宽度0.2mm)的表面裂缝虽然对承载力影响不大,但却是影响结构使用功能、外观质量和耐久性的重要因素。高性能混凝土已广泛用于工程实践中。理论上,高性能混凝土具有高强度、高工作性和高耐久性,但在工程实际中,由于高性能混凝土中水泥用量大,工期限制要求的高早强,混凝土的早期裂缝问题越发严重。裂纹不仅影响混凝土的外观质量,而且成为水进入混凝
3、土的最便捷的通道,降低混凝土的耐久性【2】。一些超长结构,虽然其最小尺寸不足1m,但也具有大体积混凝土结构性能,若控制不当极易发生早期开裂,对工程结构使用寿命的影响。以下结合某工程实例,探讨超长结构高性能混凝土早期裂缝成因及控制措施。1工程概况某工程为框架混凝土结构,基础采用承台+筏板+抗拔桩形式。承台深度从2m到5.5m不等。混凝土底板厚800mm;800抗拔桩在底板下,承台下无桩。整个底板面积为27552.294,属超长混凝土结构;底板设计采用底层钢筋为HRB40025200,保护层厚度100mm,面层钢筋HRB40020200,保护层厚度40mm;底板所处环境为-a,混凝土强度等级C40
4、,抗渗等级P8。2施工过程2.1工程采用的原材料本工程选用42.5普通水泥,并进行了水泥性能复试。复试项目包括密度、比表面积、标准稠度用水量、凝结时间、安定性和胶砂强度。复试报告结果满足GB175硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥要求,合格;细骨料为中砂,细度模数2.9,级配区为区;粗骨料为二级配碎石,粒径范围516、1625,满足JGJ52普通混凝土用砂、石质量的检验方法标准;粉煤灰为F类级,各项检测结果满足GB1596,合格;矿粉S-95级,各项检测结果满足GB/T18046,合格;减水剂为PC缓凝型,减水率、含气量、常压泌水率比、压力泌水率比和抗压强度比等指标满足GB8076混凝土外加剂、GB5
5、0119混凝土外加剂应用技术规范要求,合格。2.2本工程的配合比根据混凝土结构设计规范中有关耐久性设计要求,本工程配合比设计应满足表1:配合比设计要求 表1强度等级环境类别等级抗渗等级电通量要求拌合及捣实方法C401-CP81000 C机械振捣塌落度mm胶结材料用量限值最大水胶比限值标准差MPa最大用量最小用量18020450(Kg/m3)320(Kg/m3)0.455.0按普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2000确定的配合比见表2。每立方米混凝土用料量(kg/m3) 表2水泥粉煤灰矿粉砂碎石外加剂拌合水胶材总量293906771410794.5162450按普通混凝土拌合物性能试验方法G
6、B/T50080、普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T5081-2002对混凝土性能测试,其拌合物性能、硬化后性能见表3和表4,满足设计要求。混凝土拌合物性能测试结果 表3表观密度初始塌落度初始扩展度初始含气量停放30min塌落度24202005253.0/停放30min扩展度停放30min含气量停放60min塌落度停放60min扩展度停放60min含气量/1805003.0泌水率压力泌水率初凝时间终凝时间/2810h30min14h30min硬化混凝土性能测试结果 表4电通量(C)抗压强度(MPa)抗裂性抗渗等级总碱含量Kg/m3氯离子含量%28d56d3d7d28d56d/35326.6
7、39.551.363.8无裂纹P82.4560.036122.3浇筑过程保护层 为控制保护层厚度,施工中底板上部钢筋支架采用HRB40025钢筋竖杆,水平焊接HRB40025钢筋,竖杆间距2m,混凝土浇筑前检查保护层厚度4060mm;混凝土浇筑 混凝土采用泵送施工,3台泵同时开始浇筑,由一侧向另一侧平行推进,斜面分层浇筑。养护 混凝土浇筑完成,表面收面后即铺设一层塑料薄膜、一层土工布,浇水养护时间为14d。后浇带设置 用800mm宽后浇带将整个底板划分为24个区,最大区块为60.62m65.2m,最小区块为29.98m65.186m施工期间环境 混凝土浇筑期间,气温在2027,风力3级。浇筑强
8、度50m3/h2.4浇筑过程中发现的问题商品混凝土塌落度不稳定,部分混凝土塌落度偏大,达到230mm,部分偏小,仅140mm;浇筑过程中布料机和地泵管放置部位有部分钢筋被压低,造成混凝土保护层偏大;施工过程中有堵管现象,中断浇筑时间12h。二次收面的时间掌握不到位;混凝土浇筑完成后收面不及时,收面较晚;在养护过程中塑料薄膜覆盖不严,浇水不及时;3裂缝分析3.1裂缝分布及类型底板混凝土在浇筑后即发现微细裂缝,可判定属于非荷载作用下的早期裂缝。35天后发生扩展,经过一个多月的观察,裂缝未进一步发展和扩散,也未产生新的裂缝,裂缝趋于稳定。监理组织施工单位相关人员对底板裂缝情况进行了统一检查,按缝宽、
9、缝深、缝长、混凝土保护层厚度等做了统计分析。统计结果表明:混凝土裂缝达18处,在各个分区内均有裂缝分布,开裂情况较严重。普遍呈现东西走向,垂直于结构底板长度方向,即底板温度收缩主拉应力方向。裂缝长度在1.65.6m之间;宽度普遍在0.10.4mm之间,少部分达0.7mm,超过设计限制的最大裂缝宽度0.2mm;深度普遍在4080mm之间,属于表面裂缝;个别裂缝深度达到140mm,属于浅裂缝;混凝土保护层厚度实测值在5080mm之间,超过设计值1040mm不等。3.2 混凝土收缩变形机理【4】混凝土的收缩变形包括干缩、塑性收缩、化学收缩、自收缩以及温度变形。其收缩机理及影响因素如下:3.2.1塑性
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