1.前言
大体积砼工程条件复杂,施工情况各异,砼原材料品质的差异较大,因此控制温度变形裂缝不是单纯的结构理论问题,而是涉及到结构计算、构造设计、材料组成和其物理力学指标、施工工艺等方面的综合技术问题。因此必须对砼的温度进行有效的控制使之不出现有害温度裂缝确保砼施工的质量。
2.工程概况
深圳泰明广场2 # 基础承台长23. 2m,宽18. 2m,高5. 0m的钢筋砼结构,砼设计标号为C30,砼方量为2111. 2m3 ,分两次浇筑完成。承台基础为20根钻孔灌注桩。为避免承台砼不出现有害温度裂缝,我们对承台砼进行了计算,并根据计算结果确定了承台砼不出现有害温度裂缝的温控标准,相应制定出了现场温控措施。
3.温控计算
承台砼在施工过程中,由于水化热的作用,其内部温度变化历经升温期、降温期、稳定期三个阶段。与此同时砼的体积亦随之伸缩,若砼体积变化受到约束,就会产生温度应力。如果该应力超过其同期砼的劈裂抗拉强度,砼就会出现温度裂缝。因此大体积砼必须采用温控防裂措施,而温控计算则是防裂措施的基础。温控计算采用武汉港湾工程设计研究院开发的《大体积砼施工期温度场及仿真应力场分析程序包》进行。
3. 1 计算条件
a. 根据承台结构特点,取1/ 4 进行计算;
b. 基岩按强风化岩考虑,其弹性模量取25GPa ;
c. 砼按两层浇筑,浇筑厚度分别为2. 5m ,2. 5m。
3. 2 温度场主要特征
砼浇筑后一般在3d 后即达到温度峰值,温峰持续8 h 后温度开始下降,初期降温速度较快,以后降温速率逐渐减慢,至15~20d后降温平缓,温度趋于准稳定状态。第一层砼内部最高温度约为59 ℃,第二层砼内部最高温度约为63 ℃。
3. 3 力场主要特征
砼应力计算显示,砼应力最大值出现在第一层底部和第二层中部。
3. 4 结果分析
根据计算结果,承台砼早期(14 d 左右) 最大温度应力为1. 1MPa ,而此时C30 砼劈裂抗拉强度1. 5 - 2.0 MPa ,抗裂安全系数K≥1. 4 ,后期也有1. 5以上的抗裂安全系数,不会产生有害温度裂缝。
3. 5 温度控制标准
根据计算成果,在施工期内为保证承台不出现有害温度裂缝,本工程采取如下温控标准:
(1) 砼最大绝热温升不应超高42 ℃;
(2) 砼内表温差不超过25 ℃;
(3) 砼降温速率不超过2. 0 ℃/ d。
(4) 水泥入场温度不应超过50 ℃,否则应采取相应措施;
(5) 砼浇筑温度不超过20 ℃,否则应采取相应措施。
4.现场温控措施
4. 1 优化砼配合比,降低水化热温升合理选择级配良好的砂、石料,选择优良的砼外加剂,控制砼配合比,节约水泥用量,是降低砼内部水化热温升的重要环节。
4. 1. 1 砼原材料质量控制
a. 水泥:水泥使用温度不得超过50 ℃,否则必须采取措施降低水泥温度。水泥应分批检验,质量应稳定。
b. 粉煤灰:粉煤灰入场后应分批检验,质量应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》( GB1596 - 91) 的规定。
c. 砂:采用中粗砂。细度模数为2. 3~3. 1 ,属Ⅱ级配范围,含泥量≤2 % ,入场后应分批检验。
d. 石:石子颗粒级配为5~30 mm 连续级配或二级配。石子必须分批检验严格控制其含泥量不超过1.5 %。
e. 外加剂:掺加缓凝型高效减水剂FDN - 5。外加剂在使用前称量分包,在砼搅拌过程中采用后掺,配制应有专人负责,做好配制记录。
4. 1. 2 砼配合比
砼初始坍落度控制在16~18 cm ,初凝时间大于15 h。
4. 1. 3 现场砼施工要求
a. 施工当中严格控制砼质量,使其和易性满足施工要求。坍落度检验在出料口进行,拒绝使用坍落度过大或过小的砼料。
b. 自高处向模板内倾卸砼时,为防止砼离析,按以下要求进行操作: ①当直接从高处卸料时,高度不应超过2 m; ②当高度超过2 m 时,应通过串筒、溜管等措施; ③在串筒出料口下面,砼堆积高度不应超过1 m ,及时摊平,分层振捣。
c. 砼按规定厚度、顺序和方向分层浇筑,必须在下层砼初凝前浇筑完毕上层砼。砼分层浇筑厚度不宜超过0. 3 m ,并保持从仓面一侧向另一侧浇筑的顺序和方向。
d. 浇筑时采用振动器振捣振实: ①使用插入式振动器时,与侧模应保持5~10 cm 距离,避开预埋件或监控元件10~15 cm ,应插入下层砼5~10 cm; ②对每一部位砼必须振动到密实为止。密实的标志是:砼停止下沉,不再冒气泡,表面呈平坦、泛浆。
e. 严格按《砼结构施工规范》要求进行层间水平施工缝处理。
f . 砼浇筑完毕后,自砼初凝以前应进行二次振捣。