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文档简介

1、补偿收缩混凝土在超长地下构筑物中的应用通过一超长地下构筑物的设计实例,说明了补偿收缩 商品混凝土在商品混凝 土结构中对降低温度应力、减少结构伸缩缝设置的作用,以推广使用该技术,达到 更好解决商品混凝土收缩裂缝问题的效果。引言在工业与民用建筑结构中,一般现浇的连续墙式结构、地下构筑物及设备基 础等是容易由温度收缩应力引起裂缝的结构,这类结构均以永久伸缩缝或施工缝 来释放温度应力。我国现行 GB5001022002商品混凝土结构设计规范规定:现浇 钢筋商品混凝土地下连续式结构,处于室内或土中条件下的伸缩缝间距为 30m , 露天条件下为20 m,为避免永久式伸缩缝带来的缺点,在一些工程中采用临时性

2、 的伸缩缝即后浇带的办法控制裂缝。而伸缩缝较多的结构要求设置止水带,这样就增加了特殊材料的用量,施工麻烦,不易做好,容易渗漏。特别是当商品混凝土 施工工艺由半机械化转到现代化泵送工艺后,由于水灰比大,含砂率高,水泥用量 多,浇灌速度快,工程裂缝的险情增加了,裂缝控制难度也随之而增大。补偿收缩商品混凝土技术很好地解决了商品混凝土收缩裂缝问题,并且得到 了广泛应用。1工程概况某用于化工管道运输的地下管涵,总长330 m ,顶板面距地面1.2 m,管涵截面净空尺寸为4. 0 m(宽)X 3. 5 m),底板厚350 mm侧壁及顶板厚300 mm 施工开始时间为6月。对于地下管涵等结构,其特点为:1)

3、常采用现浇钢筋商品混凝土超静定结构 温差和收缩变化复杂,约束作用较大,容易引起开裂;2)商品混凝土强度等级较 高,水泥用量较大,壁厚较小,收缩变形较大;3)水化热温升较高,降温散热较快。 因此,对于此类结构,收缩与温差的共同作用是引起商品混凝土裂缝的主要因素。 计算地下管涵结构时,一般采用“地基上长墙”模型。通过对此类结构的裂缝调 查分析,得出如下一些规律:1) 一般情况下,裂缝经常垂直于较长方向;2)收缩 及温差越大或变化速度越快,越容易开裂;3)结构材料越薄(温差梯度越大,承受 均匀温度收缩的层厚越小)越容易开裂;4)结构的地基对结构的约束作用越大, 越容易开裂。2补偿收缩商品混凝土原理补

4、偿收缩商品混凝土通过在商品混凝土中掺入适当比例的微膨胀剂,不但可以补偿商品混凝土自身的硬化收缩,更重要的是通过膨胀产生当量负温,以降低 商品混凝土的温差从而达到减小温度应力的作用。最终提高商品混凝土结构自身 的抗裂能力,同时微膨胀剂水化后产生钙矶石填充于商品混凝土内部的毛细孔隙 中,降低了商品混凝土的孔隙率,增加了其密实性,也提高了商品混凝土结构的抗 渗能力。另外,补偿收缩商品混凝土在养护期间的限制膨胀率 2 = (24) X 10 - 4 ,而普通商品混凝土不具有膨胀性能,其总收缩S m = (46) X 10 - 4。商品混 凝土的极限拉伸值ep= (12) X10 - 4 ,当S me

5、p时,即开裂。对于补偿 收缩商品混凝土来说,其抗裂条件为 2 - S m ep。可见,补偿收缩商品混凝土通过膨胀来补偿商品混凝土的收缩,以抵消钢筋商品混凝土结构在收缩过程中产生的全部或大部分拉应力,从而不裂或控制在无害裂缝。为防止较长的连续结构由于商品混凝土收缩和温度应力引起开裂,必须每隔一定的距离设置伸缩缝。王铁梦推导了伸缩缝间距的计算公式式中:L 伸缩缝间距;Cx-地基水平阻力系数;E C25商品混凝土弹性模量,E = 2, 8 X104 N/ mm2 ;板或墙白计算厚度,H = 1 m;T 综合温差,C ;a冏品混凝土的线膨胀系数,a = 1 X 10 - 5 C - 1 ;p商品混凝土

6、极限拉应变。由式(1)可以看出,在影响伸缩缝间距的因素中,地基水平阻力系数反映了 地基刚度对结构的约束作用;综合温差反映了温度应力对结构的影响。一般情况下,地基刚度多为天然地基自身特有的系数,因此,如能使得结构中的温差减小, 即可增加伸缩缝设置的间距,减少伸缩缝的数量。补偿收缩商品混凝土结构的计算因本工程地处长江漫滩边,地下水位较高,因此较多的伸缩缝将会引起漏水 隐患的增多,同时增加施工难度及工程造价。因此,设计人员经方案比较后决定通 过使用补偿收缩商品混凝土来降低结构中的温度应力,以达到尽量少设伸缩缝的 目的。根据气象资料,南京地区6月份的日平均气温为24 C,地下1.5 m 处, 最冷月份

7、土壤平均温度按5 C考虑。连续式钢筋商品混凝土结构的温度缝间距 按式(1)计算。参数计算如下。Cx按软粘土 ,承载力80kN/ m2150 kN/ m2 ,基础埋深小于5 m时Cx 取(1 3) X10 - 2 N/ m3 , 偏安全取 3X10 - 2 N/ m2 。T1 :商品混凝土结构物水化热温升值 T取5 C (壁厚按300 m计),入 模温度以6月份计24 C,则式中:K1425号水泥,取1.0 ;K2 普通硅酸盐水泥,取1.2 ;K3 水泥用量修正系数,K3 = W/ 275 , W 取400 kg ,即K3 = 400/ 275 = 1.455 ;K4钢模板,取1.0代入式得:T

8、1 = 24 + 8. 8= 32. 8 C3)收缩当量温差计算其中,为标准状态下的极限收缩,=3. 24 X10- 4 0其中水灰比取为0. 6 ,配筋率为 0. 5 % o M4 = 1 . 42 , M 10 = 0 . 9 ,其余取 1. 0 , t 为 30 d。分别代入式(3)和式(4)得:4)膨胀当量温差计算:采用掺入膨胀剂的商品混凝土,配筋率七0. 79 %寸, 限制膨胀率为0. 02 %配筋率P= 0. 54 %寸,限制膨胀率为0. 03 % T2 = e 2/ a , 偏安全计 e 2 取 0. 02 % , WJ T2= e 2/ a = 2 X 10 - 4 / ( 1

9、 X 10 - 5) = 20 C。5)综合温差T计算:T = T1 + Ty ( t) - T2 = 32. 8 + 10. 7 - 20 -5 = 18. 5 C。6)极限拉应变 p计算: p= 0. 5 Rt ( 1 + p/ d) X 10 - 4 = 1. 19 X 10 - 4考虑商品混凝土徐变影响(应力松弛)偏安全只考虑50 %,则: p= 1.5 X 1. 19 义 10- 4 = 1. 78 义 10 - 4 o故伸缩缝平均间距计算为:若采用普通商品混凝土,综合温差T = 38. 5 C ,则L = 25. 2 乂 0. 665 = 16.7 m ,即16. 7 m 应设一道伸缩缝。若土壤平土温度为10 C时,综合温差T = 13. 5 C ,数学上无解,物理上可无限长不设缝。根据以上计算,并考虑到实际的工程情 况,最终采用三道伸缩缝将其分为4段,每段约长85 m现已投入使用数年,经设 计者现场查看,未出现商品混凝土结构自身的开裂与渗漏。4 结语在工程允许的情况下,采用掺入膨胀剂的补偿收缩商品混凝土 ,利用其膨胀 后可产生当量负温的

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