论文浅谈高强混凝土的配置与施工技术.doc
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1、西北工业大学 毕业论文任务书一、 题目:浅谈高强混凝土的配置与施工技术二、 指导思想和目的要求:本论文从施工中普遍使用的是商品高强混凝土和大坍落度高强混凝土普遍出现的开裂现象着手,实现了对普遍出现的混凝土开裂情况的预防和控制。三、 主要技术指标:高强混凝土;裂缝原因;施工技术;防治措施四、 进度与要求:1月1日 参加动员会,与指导教师见面1月1日-1月30日 论文调研,确定题目,填写任务书2月1日-3月10日 论文写作修改3月20日 论文答辩五、 主要参考书及参考资料:1 周真云.大体积高强混凝土施工裂缝及控制措施.西部探矿工程,2004第6期,109-114页2 曾伟星.大体积混凝土裂缝控制
2、.建材与装饰,2007年,73-77页学习中心: 班级: 专业:土木工程 学 生: 指导教师: 杜俊秀摘 要由于现在施工中普遍使用的是商品高强混凝土和大坍落度高强混凝土,而此类混凝土的开裂现象一直比较普遍,加之现在所生产的放热速度较过去大为提高的水泥,这使得高强混凝土的温度裂缝问题更加严重。大高强混凝土温度裂缝是一个十分复杂的问题,预防和控制其产生是人们一直在致力解决的问题。本文总结分析了国内的研究成果,分析了高强混凝土裂缝的类型,对高强混凝土裂缝的成因进行了分析总结。关键词:高强混凝土;裂缝原因;施工技术;防治措施目 录前言1第一章 高强混凝土裂缝产生原因21.1 温度应力引起裂缝(温度裂缝
3、)21.2 收缩引起裂缝21.3 塑性收缩21.4 内外约束条件的影响31.5 设计不合理引起的裂缝31.6 选用材料不合理引起的裂缝31.7 外界气温变化的影响的裂缝3第二章 防止裂缝的措施52.1 设计措施52.2 优选原材料52.2.1水泥52.2.2掺加粉煤灰62.2.3骨料62.3 加入外加剂72.3.1减水剂对混凝土开裂的影响72.3.2缓凝剂对混凝土开裂的影响72.3.3引气剂对混凝土开裂的影响82.4 采用合理的施工方法82.4.1混凝土的拌制82.4.2混凝土的运输82.4.3混凝土的浇注、拆模92.4.4浇注时间控制92.4.5混凝土拆模时间控制92.4.6加强施工管理。1
4、02.4.7做好表面隔热保护102.4.8养护102.5 通水冷却11第三章 主要管理措施12结论13参考文献14致谢15前 言进入21世纪以来,建筑施工技术飞速发展,随着工程建设的规模越来越大型化,高强混凝土体积由几百立方米逐渐增大到几万立方米,建筑施工中时常涉及到大体积高强混凝土的施工,如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。由于现在施工中普遍使用的是商品高强混凝土和大坍落度高强混凝土,而此类混凝土的开裂现象一直比较普遍,加之现在所生产的放热速度较过去大为提高的水泥,这使得大体积高强混凝土的温度裂缝问题更加严重。建筑工程高强混凝土,都有一个共同特点:工程条件复杂,整体性要求高,一般要求连
5、续浇筑,高强混凝土结构在浇筑后水泥水化热量高,而由于混凝土体积大,水化热机具在混凝土内部不易散发,浇筑初期混凝土显著升高,而表面散热较快,这样就形成较大的内外温差,混凝土内部产生压应力,而混凝土表面产生拉应力,如温差过大则易于在混凝土表面产生裂缝。大体积高强混凝土温度裂缝是一个十分复杂的问题,预防和控制其产生是人们一直在致力解决的问题。第一章 高强混凝土裂缝产生原因裂缝产生的原因可分为两类:一是结构型裂缝,是由外荷载引起的,包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝,是由非受力变形变化引起的,主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。本文主要探讨材料型裂缝。其中
6、具体原因如下。1.1 温度应力引起裂缝(温度裂缝)目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。温差可分为以下三种:混凝土浇注初期,产生大量的水化热,由于混凝土是热的不良导体,水化热积聚在混凝土内部不易散发,常使混凝土内部温度上升,而混凝土表面温度为室外环境温度,这就形成了内外温差,这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时,就会导致混凝土裂缝;另外,在拆模前后,表面温度降低很快,造成了温度陡降,也会导致裂缝的产生;当混凝土内部达到最高温度后,热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度,它们与最高温度的差值就是内部温差;这三种温差都会产生温度裂缝。在这三种温差中,较为主要是由水化热引起
7、的内外温差。水泥在水化过程中产生大量的热量,每克水泥放出的热量达502.42j/g,因而使混凝土内部的温度升高,它在13天内放出的热量是总热量的一半。混凝土内部的最高温度多发生在浇筑后35天内,当混凝土内部与表面温差过大时,就会产生温度应力和温度变形,温度应力与温度成正比。而混凝土内部的温度与混凝土及水泥用量有关,即混凝土结构尺寸越大,温度应力也越大,因而引起裂缝的可能性也越大,当这种温度应力超过混凝土内外的约束力时,就会产生裂缝。因此,防止混凝土出现裂缝的关键就是控制混凝土内部与表面的温差。1.2 收缩引起裂缝收缩有很多种,包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。这里主要介绍干燥收缩
8、和塑性收缩。1.3 塑性收缩在水泥活性大、混凝土温度较高,或在水灰比较低的条件下会加剧引起开裂。因为这时混凝土的泌水明显减少,表面蒸发的水分不能及时得到补充,这时混凝土尚处于塑性状态,稍微受到一点拉力,混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝,出现裂缝以后,混凝土体内的水分蒸发进一步加大,于是裂缝进一步扩展。1.4 内外约束条件的影响大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起,当温度变化时,受到下部地基的限制,因而产生外部约束力。混凝土在早期温度上升时,混凝土的弹性模量小,徐变和应力松驰度大,因而压应力较小。但当温度下降,产生较大的拉应力,若超过混凝土的抗拉强度,混凝土会产生垂直裂缝。混凝土内部由于水泥的水
9、化热而形成中心温度高,热膨胀大,因而在中心产生压应力,在表产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束作用时,同样会产生裂缝。1.5 设计不合理引起的裂缝混凝土设计钢筋含量偏低,间距过大,钢筋不能有效抵消混凝土内部足够的拉应力,从而导致裂缝。在钢筋周围混凝土受到约束不能很自由发生形变。如果钢筋直径偏大,约束很强,钢筋周围混凝土将产生很大的应力。另外,设计混凝土保护层过薄,也易使混凝土表面出现裂缝。大体积高强混凝土设计成高标号,由于其脆性大为增加,抗拉能力降低,在其它条件相同情况下,对各种因素的敏感程度大为提高。同时混凝土强度高,约束增强,也是造成混凝土表面产生裂缝的重要原因。本工程井壁
10、内层采用内钢筒结构,内钢筒通过锚卡与混凝土连结,使混凝土受到边界约束,在锚卡周围混凝土也受到强的约束,对混凝土自由形变非常不利。1.6 选用材料不合理引起的裂缝水化热主要是水泥中矿物组份在水化过程中所放出的热量。因此,选用合适的水泥对预防混凝土产生裂缝至关重要。选用中、低热水泥或大坝水泥有利于降低水化热,但低热水泥混凝土收缩性较高,且价格高于普通水泥。另外,水泥改标后,其比表面积比改标前大为提高,虽然能增加水泥的抗压强度,但不利于混凝土水化热的散发和延缓放热速度,容易产生应力聚集。骨料的品种、粒径对混凝土收缩也有很大影响。骨料的粒径大,混凝土收缩小,有利于混凝土水化热散发,但不利于混凝土强度的
11、提高,特别是高强度混凝土。1.7 外界气温变化的影响的裂缝混凝土内部温度是由于水泥水化热的绝对温度、浇筑温度和混凝土的散热温度三者的叠加,其中浇筑温度与外界气温有直接关系。外界气温越高,浇筑温度也越高。当温度下降快,会大大增加外层与内部混凝土的温度梯度,从而产生温差和温度应力,使大体积高强混凝土出现裂缝。因此控制混凝土表面温度与外界气温温差,也是防止裂缝的重要一环。第二章 防止裂缝的措施由以上分析,材料型裂缝主要是由温差和收缩引起,所以为了防止裂缝的产生,就要最大限度的降低温差和减小混凝土的收缩,具体措施如下。2.1 设计措施精心设计混凝土配合比,在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能降
12、低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。四、配合比设计:设计配合比时尽量利用混凝土60天或90天的后期强度,以满足减少水泥用量的要求。但必须满足施工荷载的要求。混凝土配合比,应根据使用的材料通过试配确定。一般要求水泥用量宜控制在260300kg/m3。水灰比应0.6。砂率应控制在0.330.37(泵送时宜为0.40.45)。坍落度应根据配合比要求严加控制,当采用商品混凝土泵送时,坍落度的增加应通过调整砂率和掺用减水剂或高效减水剂解决,严禁在现场随意
13、加水以增大坍落度,并应控制在1014为宜。增配构造筋,提高抗裂性能。应采用小直径、小间距的配筋方式,全截面的配筋率应在0.30.5%之间。避免结构突变产生应力集中。在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限抗拉强度。在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇缝,在正常施 工条件下,后浇缝间距2030m,保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件,也可临时根据具体情况作设计变更。2.2 优选原材料2.2.1水泥由于温差主要是由水化热产生的,所以为了减小温差就要尽量降低水化热,为了降低水化热,要尽量采取早期水化热低的水
14、泥,或者在保证强度等级的条件下尽量减少水泥用量。尽量选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥),或利用混凝土的后期强度(90 d180d) 以降低水泥用量,减少水化热(因为每加减10 kg水泥,温度会相应增减1 ,水化热与水泥用量成正比) 。在条件许可的情况下,应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期(15 d)可产生一定的预压应力,而在水化后期预压应力可部分抵消温度徐变应力,减少混凝土内的拉应力,提高混凝土的抗裂能力。2.2.2掺加粉煤灰为了减少水泥用量,降低水化热并提高和易性,我们可以把部分水泥用粉煤灰代替,掺入粉煤灰主要有以下作用:由于粉煤灰中含有大量的硅、铝
15、氧化物,其中二氧化硅含量40%60%,三氧化二铝含量17%35%,这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应,是其活性的来源,可以取代部分水泥,从而减少水泥用量,降低混凝土的热胀;由于粉煤灰颗粒较细,能够参加二次反应的界面相应增加,在混凝土中分散更加均匀;同时,粉煤灰的火山灰反应进一步改善了混凝土内部的孔结构,使混凝土中总的孔隙率降低,孔结构进一步的细化,分布更加合理,使硬化后的混凝土更加致密,相应收缩值也减少。适当搀加粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰后,可提高混凝土的抗渗性、耐久性,减少收缩,降低胶凝材料体系的水化热,提高混凝土的抗拉强度,抑制碱骨料反应,减少新拌混凝土的泌水等。值得一提的是:
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