大体积混凝土裂缝预防措施分析 (3).doc
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1、西南交通大学网络教育毕业设计(论文) 题 目:大体积混凝土裂缝预防措施专 业: 学 号: 姓 名: 指导教师: 学习中心: 西 南 交 通 大 学 网 络 教 育 学 院年 月 日院系 专 业 年级 学 号 姓 名 学习中心 指导教师 题目 指导教师评 语 是否同意答辩 过程分(满分20) 指导教师 (签章) 评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩组组长 (签章) 年 月 日 毕 业 论 文 任 务 书班 级 学生姓名 学 号 开题日期: 年 月 日 完成日期: 年 月 日题 目 1、 本论文的目的、意义 2、 学生应完成的任务 3、 论文各部分内容及时间分配:(共 周)第一部分
2、( 周) 第二部分 ( 周) 第三部分 ( 周) 第 部分 ( 周) 第 部分 ( 周) 评阅或答辩 ( 周)4、 参考文献 备 注 指导教师: 年 月 日审 批 人: 年 月 日诚信承诺一、 本论文是本人独立完成;二、 本论文没有任何抄袭行为;三、若有不实,一经查出,请答辩委员会取消本人答辩(评阅)资格。承诺人(钢笔填写): 年月日大体积混凝土裂缝预防措施摘 要 我国基础设施建设飞速发展,在现代建筑工程中,混凝土的裂缝问题非常普遍,而大体积混凝土表现尤为明显。近年来,对于混凝土的耐久性研究越来越引起各方面的重视,混凝土裂缝的存在,可能导致工程结构渗水、溶蚀或诱发钢筋锈蚀,从而损害结构的使用功
3、能或工程的耐久性。因此,在施工中如何避免混凝土结构裂缝的产生是非常值得研究的课题。本文结合贵州六广河公路桥工程中承台的施工,研究减少大体积混凝土有害裂缝产生的措施,主要从混凝土配合比设计、现场浇筑工艺、现场振捣工艺、温度控制几个方面探讨减少混凝土有害裂缝产生的预防措施,并将这些措施应用于实际工程。关键词:大体积混凝土;裂缝;裂缝原因;预防措施目录1引言31.1目的意义31.2 工程背景41.3国内外研究现状41.3.1国内研究现状41.3.2国外研究现状51.4主要研究内容52大体积混凝土结构裂缝62.1大体积混凝土结构裂缝类型62.2大体积混凝土结构裂缝的危害72.2.1 混凝土裂缝宽度72
4、.2.2 裂缝对混凝土结果的影响72.3大体积混凝土结构裂缝产生原因83大体积混凝土的材料和配合比93.1 材料93.1.1 水泥103.1.2 骨料113.1.3 矿物掺合料113.2 配合比114 各类混凝土裂缝的控制措施124.1 干缩裂缝124.1.1 形成原因124.1.2 控制措施134.2 塑性收缩裂缝144.2.1 形成原因144.2.2 控制措施145 总结15参考文献161引言1.1目的意义我国改革开放三十多年来,随着经济的迅猛发展,建筑业也取得了辉煌的成就。其中,混凝土结构、预应力混凝土结构技术、混凝土结构设计理论与设计规范水平已经处于世界领先的水平。同时,也开发出了一批
5、新型高强和高性能的建筑材料,如高强混凝土,高性能混凝土,轻质混凝土,钢纤维,约束混凝土等等。而随着发展的需要,我国也已经出现了一大批的高层、超高层建筑,大型的体育馆,商场等大规模的建筑群。在大体积混凝土施工过程中,经常发生由温度引起的混凝土表面裂缝。随着混凝土龄期的增长,有时裂缝还会贯通。这些裂缝与干缩裂缝一起,对建筑物的长期耐久性、适用性甚至安全可靠性可能产生严重危害。因此大体积混凝土的裂缝控制,是大体积混凝土设计与施工过程中的一个难点问题。与一般的混凝土相比较,大体积混凝土具有形体庞大、混凝土数量较多、工程条件复杂、施工技术和质量要求高、混凝土内外温差大和收缩等特点。因此,大体积混凝土经常
6、出现的问题不是力学上的结构强度,而是混凝土的裂缝问题。如何防止大体积混凝土的开裂,一直是工程技术人员长期关心和共同研究的主要课题。1.2 工程背景六广河特大桥是息烽至黔西高速公路的控制性工程,为跨越风景名胜区六广河而设,桥梁全长1280m,其中黔西岸由贵州路桥集团负责施工,桥跨布置为(540)m先简支后连续T梁+(243+580+243)m双塔双索面叠合梁斜拉桥。黔西岸8#主墩为15根3.5m直径群桩基础,主墩承台平面几何尺寸为20.536.57m,8#墩索塔采用钢筋混凝土薄壁空心花瓶形塔柱结构,外形为折H形,主塔高248m。上部构造钢主梁由“工”字型边主梁、横梁、小纵梁通过摩擦型高强度螺栓连
7、接形成钢梁,主梁标准节段长度12m,主梁高度2.93m,桥面全宽27.7m,单个钢横梁重量约为 16t,12m 长的标准节主纵梁重约 28t。本桥梁工程的混凝土结构将处于非常严酷的腐蚀环境,混凝土结构的耐久性是工程施工的重点、难点。本文结合实际工程,以桥梁的承台混凝土结构为主要研究对象,研究防止或减少承台混凝土结构裂缝的技术方案,以及一些裂缝的修补方法,并在工程中应用以确保工程质量。图1.1 六广河特大桥的外观图图1.2 六广河特大桥的结构图(尺寸:cm)上部构造为变截面单箱单室双悬臂箱形梁(图1.2),全桥分为0号梁段、1-28号梁段、现浇段及合拢段。箱梁顶宽13m,底宽7m。箱高0号梁段1
8、3.4m,合拢段、边跨现浇段4.1m,其余梁段从悬臂根部至端部,按半立方抛物线从13.4m变至4.1m。箱梁顶板厚除0号梁段为50cm、梁端支承截面为102cm外,其余均为28cm,并设有1.5%的双向横坡。箱梁底板厚0号梁段为l60cm,悬臂根部为145cm,合拢段为30cm,从悬臂根部至端部,按半立方抛物线从145cm变至30cm。边跨现浇段底板厚从30cm变至70cm,其间按直线变化。腹板厚0号梁段l00cm,悬臂根部至端部按70cm、60cm、40cm三种尺寸突变,边跨现浇段从40cm到l40cm按直线渐变。1号、2号桥墩为主孔墩,1号桥墩墩身高73m,2号桥墩墩身高Wm。每个桥墩由两
9、片横桥向宽7m,顺桥向厚3m的矩形钢筋混凝土薄壁墩柱组成,两薄壁墩柱间净距8m。由于桥墩较高,为稳定在两薄壁墩柱间设有与墩同宽、厚2.2m的横系梁。1号墩设一道横系梁,2号墩设两道横系梁,故两个墩的整体刚度接近。薄壁墩柱从底端至横系梁(2号墩至第二道横系梁)为实心矩形截面,以上为空心矩形截面。墩的下端与基础固接,上端与箱梁固接且墩壁与0号梁段的横隔板相对应。1.3国内外研究现状1.3.1国内研究现状对大体积混凝土概念的理解,这在工程界有一个逐步认识的过程。以前的定义主要是根据混凝土厚度尺寸和温差来区别,采用0.8m1m和25作为区分界限。近年来,在普通混凝土配合比设计规程(JGJ552000)
10、行业规范里采用定量和定性相结合的解释,定义大体积混凝土为实体最小尺寸等于或大于1m,或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。中国建筑工程总公司在混凝土结构施工工艺企业标准中指出:大体积混凝土是“最小断面任何一个方向尺寸大于0.8m以上的混凝土结构,其尺寸已大到必须采取相应的技术措施降低其温差,控制温度应力与裂缝开展的混凝土”。王铁梦先生在工程结构裂缝控制一书,在大体积混凝土裂缝控制一章中指出:“工业与民用建筑结构中,一般现浇墙式连续结构、地下构筑物及设备基础等容易由温度收缩应力引起裂缝的结构,通称为大体积混凝土结构”。以往我国在土木建筑工程中解决大体积混凝土变形引起的裂缝
11、问题主要方法是按混凝土结构设计规范采取设置永久性变形缝来处理,但在实践中发生了许多反常现象:有的工程留了伸缩缝,却出现了严重的开裂;有的工程虽未留伸缩缝,但未出现明显的开裂现象。有的工程尺寸很小,却出现了严重的开裂;有的工程尺寸很大而未出现明显开裂,说明伸缩缝设置与否、构件尺寸大小,不是决定开裂的唯一因素。裂缝宽度、裂缝间距、拉应力和剪应力的计算基本运用王铁梦先生的研究成果,针对徐变、应力松弛计算这一难题提出了松弛系数的概念,采用系数法,给使用者带来了很大的方便。1.3.2国外研究现状美国混凝土协会(ACI116R00)解释为“任意体量的混凝土,当其尺寸大到必须采取预防措施控制由于水泥水化热和
12、体积变化以最大限度地减少裂缝时,均可称为大体积混凝土。”此定义给予了定性的概念,未给予定量的概念。美国混凝土协会(ACI)基于经验、试验资料在“EffectofRestraint,Volumechange,andReinforcementonCrackingofMassConcrete”(ACI207.2R-95Reapproved2002)里推荐了长大块体混凝土约束力的计算公式。但是他的假设与随机性很大的各种工程结构很难相符,计算结果有时与实际情况相差较大。日本建筑学会标准JASS5规定:“结构断面最小厚度在80cm以上,同时由于水化热引起混凝土内部的最高温度与外界温差预计超过25的混凝土,
13、称为大体积混凝土”。由于大体积混凝土没有明确的定义,仅从结构尺寸大小来衡量的做法,显然过于片面,从上述表述中,不难总结出,大体积混凝土是由是否产生水化热引起温度收缩应力来定性的,水化热的大小,除了混凝土本身的组成材料以外,还与结构尺寸大小有关。因而,大体积混凝土具有结构厚实,混凝土用量大,施工技术要求高,水泥水化热可能使结构产生温度裂缝的特点,同时,大体积混凝土从新拌开始一直持续到混凝土硬化后的较长一段时间内都会发生收缩,工程上表现为混凝土的开裂趋势增加,可能会形成收缩裂缝。所以大体积混凝土既会产生水化热温度变形,又会产生自收缩变形。1.4主要研究内容大体积混凝土在建筑工程中的应用随着高层、超
14、高层、超大型地下建筑的建设而得到广泛应用。我国对大体积混凝土在桥梁工程、大坝等工程中的应用研究比较成熟,但对大体积混凝土在建筑工程中的应用研究尚处于初期阶段。本文结合贵州六广河公路桥工程中承台的施工,研究减少大体积混凝土有害裂缝产生的措施,主要从混凝土配合比设计、现场浇筑工艺、现场振捣工艺、温度控制几个方面探讨减少混凝土有害裂缝产生的预防措施,并将这些措施应用于实际工程。从实际工程质量表明,虽然混凝土裂缝还无法实现完全避免,但通过本文的研究,制定周密、合理的施工措施,采取有效的预防手段,可使得混凝土裂缝在可控范围内。同时,文章也详细介绍了几种常见的裂缝修补方法,及时、正确的对裂缝进行修补能阻止
15、裂缝的进一步增长,从而避免出现大的有害裂缝的产生。进而提高混凝土的耐久性,延长了结构的有效寿命。2大体积混凝土结构裂缝2.1大体积混凝土结构裂缝类型现代工民建领域的混凝土都具有不同程度的大体积混凝土性质,建筑中时常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础、大型设备基础、桥梁结构、大跨度混凝土主梁等。它主要的特点就是体积大,混凝土内部升温较快,易形成较大的内外温差。大体积混凝土的质量问题,主要集中在大体积混凝土的裂缝问题上。混凝土裂缝是一个广义的概念,既包含结构内部的微观裂缝,也包含结构表面出现的宏观裂缝。微观裂缝的产生主要是混凝土由骨料、水泥石、气体、水组成的非均质性,在水泥与水发生水化反应过程
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