大体积混凝土薄层浇筑技术

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发布时间：2021-09-05

资料介绍

第一卷大体积混凝土薄层浇筑技术
薄层浇筑是大体积混凝土常用的施工方法之一，也是一项有效的温度控制措施。其优点是施工工艺简单，适用性强，温控费用低。但当基岩（或老混凝土）刚度较大时，基础混凝土薄块的自由变形往往受到很大约束，在降温期易发生贯穿裂缝；且由于其散热面积大、降温快，施工期间易产生较大的内外温差，如保护不当，将会使表面裂缝增多，甚至成为贯穿裂缝的诱发因素。因此，探讨薄层浇筑适宜的施工方法和温控措施，特别是在使用常规材料、不采取加冰降温等措施的条件下正常施工，仍是一项重要课题。现通过合川水电站主厂房大体积混凝土基础薄层浇筑的实践，介绍其温控技术和施工方法。
第1章工程概况
主厂房净宽17m，包括副厂房及进出水口构筑物，基坑开挖面积为70m×48m，最大挖深21.5m，基底为整体泥、页岩互层，饱和抗压强度6.6~37.8MPa，岩基开挖后用C15素混凝土封底，平均厚度35cm。基础底板厚4~7m，混凝土量约2万m3。当地一般年份最高月平均气温28.6℃，年平均气温18.1℃。基础混凝土于3月中旬开始浇筑，同年5月浇完并陆续施工上部结构。浇筑时段平均气温约17.4℃。
混凝土施工技术要求：R60、C20混凝土，水泥用量不大于260kg/m3，强度保证率90%，极限拉伸值不低于0.85×10-4，施工时段混凝土最高温度须控制在38~44℃之间。
第2章温度、应力计算及抗裂分析
大体积混凝土薄层浇筑时，其分层厚度、分块方法和允许间歇时间的确定，是施工和温控方案的主要内容。它既取决于浇筑时段气温、温控手段及施工能力，又对工程造价、工期有很大影响。因此，须进行必要的温度、应力计算和抗裂分析。
第1节最高水化热平均温升T r计算
T ri =G iθ0                                                        （3-5-1）
式中G I——浇筑间歇为I（d）时，混凝土表面散热系数，浇筑块不同层厚、不同间歇时间的G值见表3-5-1；
    θ0——水泥水化热绝热温升（℃） θ0=QW/CP，Q为单位水泥用量（kg/m3）取260；W为水泥最终水化热（kJ/kg），取334.9（28d）；C为混凝土的比热（kJ/kg·℃），取1.005；P为混凝土质量密度（kg/m3），取2450；据此算得θ0 =35.36℃。
第2节基础允许温差ΔT及抗裂计算
基础允许温差是指基础约束范围内混凝土最高温度与稳定温度之差，也是实施薄层浇筑的重要参数。
    众所周知，关于基础约束范围，薄层浇筑时明显区别于具有多个自由表面的柱状结构。因为基础工程属于直接浇筑在基岩或老混凝土上的薄板，按照单独浇筑块温度应力理论，当浇筑块的高长比（H/L），小于0.125时，不仅底部基础约束系数显著增大，且整个截面都处于强约束状态（图3-5-1），尤其是降温收缩产生的拉应力沿截面高度分布也比较均匀，发生贯穿裂缝的可能性较大。
可求得
ΔT =T p +T r-T f≤（1-μ）Є p/（R p·R·α）
式中T p——混凝土浇筑温度（℃），在骨料不采取预冷措施时，可取浇筑时段平均气温加5℃计算，T p =17.4十5=22.4℃；
     T f ——混凝土稳定温度，代表结构所处环境相对稳定的温度变化平均值，本工程施工期较长，近似用年平均气温代替，T f =18.1℃；
     R p——混凝土松弛系数，取0.5；
     R ——基础约束系数，取0.8；
     μ——混凝土泊松比，取1/6；
     α——混凝土线膨胀系数，取10-6；
     Є p——混凝土极限拉伸值0.85×10-4.
    将以上数据代入（3-5-2）式：ΔT =T p +T r-T f≤17.7~18℃                 （3-5-3）
    利用（3-5-3）式及表3-5-l数据，可求得不同层厚、不同间歇的浇筑温度T p，或在浇筑温度己定时求得混凝土最高允许平均温度。如按间歇5d，层厚1.0m时，T p =ΔT- T r + T f =l8-l5.9+l8.1=20.2℃；或当浇筑温度为25℃、分层厚1.0m，T p =ΔT- T r + T f =18-25+l8.1=11.1℃，再由表3-5-1查得间歇时间应为7d等。
    如浇筑时段气温较高，不能满足基础温差要求及进度要求时，必须对骨料进行预冷或采取其他降温减热措施。