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        某筒倉基礎(chǔ)大體積混凝土熱工計(jì)算與溫度控制

        2018-03-26 03:04:44高勝宗
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年6期

        摘 要:通過熱工計(jì)算出大體積混凝土內(nèi)外理論溫差,現(xiàn)場(chǎng)具體施工中從材料選擇、控制措施和施工工藝等關(guān)鍵環(huán)節(jié)采取相應(yīng)措施,并做好后續(xù)溫度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè),最終保證基礎(chǔ)底板大體積混凝土順利施工。

        關(guān)鍵詞:大體積混凝土;熱工計(jì)算;溫度監(jiān)測(cè)

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.055

        大體積混凝土對(duì)施工技術(shù)要求較高,為防止混凝土基礎(chǔ)因內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力導(dǎo)致開裂,應(yīng)提前制定溫度控制技術(shù)措施,重點(diǎn)從選擇低水化熱水泥品種、控制原材料初始溫度、降低溫升速度及做好內(nèi)外溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等方面采取措施。

        1 工程概況

        某工程新建26座煤筒倉,分2排南北向布置,筒倉直徑21m。倉底伐板式基礎(chǔ)約:308.0m×46.0m×2.0m,混凝土量約為28336m?。 設(shè)計(jì)按長(zhǎng)度方向設(shè)有三條伸縮縫,另在每個(gè)筒倉之間設(shè)1.0m寬后澆帶,將基礎(chǔ)按長(zhǎng)度方向分為13塊。

        2 大體積混凝土熱工計(jì)算

        2.1 原始數(shù)據(jù)

        混凝土標(biāo)號(hào):C30混凝土配合比:42.5級(jí)礦渣硅酸鹽水泥240 Kg,比熱C:0.84KJ/Kg.K,初始溫度:35℃;粉煤灰60 Kg,比熱C:0.84KJ/Kg.K,初始溫度:28℃;礦粉70 Kg,比熱C:0.84KJ/Kg.K,初始溫度:28℃;砂725Kg,比熱C:0.84KJ/Kg.K,初始溫度:28℃;碎石1120Kg,比熱C:0.84KJ/Kg.K,初始溫度:28℃;水165Kg,比熱C:4.2KJ/Kg.K,初始溫度:23℃;減水劑4.81kg。

        2.2 計(jì)算原理

        澆筑大體積混凝土?xí)r,由于水化熱的作用,中心溫度高,與外界接觸的表面溫度低,當(dāng)混凝土表面受外界氣溫影響急劇冷卻收縮時(shí),外部混凝土質(zhì)點(diǎn)與混凝土內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間相互約束,使表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,內(nèi)部降溫慢受到自約束產(chǎn)生壓應(yīng)力。則由于溫差產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力可由下式計(jì)算:

        式中 、:為混凝土的拉應(yīng)力(N/mm2);

        E(t):混凝土的彈性模量(N/mm2);

        :混凝土的熱膨脹系數(shù)(1/℃);

        △T1:混凝土截面中心與表面之間的溫差(℃),其中心溫度按下式計(jì)算:

        T0=ΣT1·W·C∕ΣW·C

        2.3 計(jì)算過程及結(jié)論

        經(jīng)計(jì)算得混凝土澆筑溫度: T0=27.2℃

        混凝土絕熱溫升:=29.8℃

        混凝土塊體內(nèi)最高溫度(t按3d齡期):=27.2+29.8*0.67=47.2℃

        取 E0=3.00×104N/mm2,△T1=11.2℃

        混凝土在3d齡期的彈性模量:=0.71×104N/mm2

        混凝土的最大拉應(yīng)力:=0.67N/mm2

        3d齡期的抗拉強(qiáng)度由式:

        計(jì)算得:=0.70N/mm2

        結(jié)論:根據(jù)以上計(jì)算顯示,因內(nèi)部溫差引起的拉應(yīng)力不大于該齡期內(nèi)混凝土的抗拉強(qiáng)度值,所以不會(huì)出現(xiàn)表面裂縫。

        3 溫度控制措施及檢測(cè)數(shù)據(jù)

        3.1 溫度控制措施

        從混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)源頭考慮,在滿足結(jié)構(gòu)安全的前提下,決定利用混凝土60d 齡期強(qiáng)度代替28d 齡期強(qiáng)度,降低混凝土內(nèi)部溫升速度。

        原材料方面,選用低水化熱的普通硅酸鹽水泥,水泥表面積宜小于350m2/kg;水泥堿含量應(yīng)小于0.6%。

        外加劑選用JWS-V早強(qiáng)減水劑,減少混凝土拌制用水量,提高可泵性。

        通過摻入適量粉煤灰與礦粉代替部分水泥,可減少水泥用量,從而降低水化熱,經(jīng)試驗(yàn)粉煤灰每立方用量60Kg,礦粉每立方用量70Kg。

        選用級(jí)配碎石作為混凝土拌制粗、細(xì)骨料,骨料分級(jí)堆放,堆場(chǎng)上方設(shè)罩棚,降低粗細(xì)骨料初始溫度。

        施工過程中,在不使混凝土產(chǎn)生冷縫的前提下,嚴(yán)格控制混凝土澆筑速度;安排足夠勞動(dòng)力做好混凝土的振搗和泌水處理;在混凝土澆筑完成后初凝前,做好混凝土表面二次抹光,減少表面裂縫。

        3.2 溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

        溫度監(jiān)測(cè)一次測(cè)溫元件為Cu50銅熱電阻。

        溫度測(cè)點(diǎn)布置:在基礎(chǔ)平面半條對(duì)稱軸線上,溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)位4處;沿混凝土澆注塊體厚度方向每一處的測(cè)點(diǎn)數(shù)量5點(diǎn)。

        溫度監(jiān)測(cè)頻率:澆筑完成后,前期高頻次檢測(cè),本工程為每?jī)尚r(shí)監(jiān)測(cè)一次;后期逐漸降低監(jiān)測(cè)頻率。

        測(cè)量數(shù)據(jù)如下圖(上部曲線為混凝土中心溫度,下部曲線為表面溫度):

        4 結(jié)論

        經(jīng)實(shí)測(cè),基礎(chǔ)底板混凝土中部中心點(diǎn)的溫升高峰值,在混凝土澆筑后3d左右產(chǎn)生,該溫升值略小于絕熱溫升值,以后趨于穩(wěn)定不再升溫,并且開始逐步降溫。整個(gè)溫度變化過程,混凝土基礎(chǔ)內(nèi)外溫差小于25℃,證明本工程采取的溫度控制措施有效,為今后類似大體積混凝土基礎(chǔ)施工積累了成功經(jīng)驗(yàn)。

        作者簡(jiǎn)介:高勝宗(1982-),男,山西壽陽人,本科,土木工程學(xué)位,工程師。

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