论文部分内容阅读
摘要：江西兴国赣兴水泥厂立磨基础为大体积混凝土，控制温度裂缝的措施，从混凝土配合比设计、施工、养护采取综合防裂措施取得成功。
关键词：大体积混凝土；裂缝；温度
Abstract: The vertical mill foundation for Jiangxi Xingguo Ganxing cement plant is large volume concrete, control measure for the temperature crack, from the concrete mixture ratio design, construction, maintenance and comprehensive prevention measures of success.
Key words: mass concrete; temperature crack
中图分类号：TV544+.91文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）04-0020-02
1工程概况
江西兴国赣兴水泥厂立磨基础属于块形大型设备基础，基础长15.5m，宽12.0m，厚度为6.5m，基础底标高-7.5m，混凝土浇筑量1209m3，设计混凝土强度等级为C25。由于立磨基础一次性混凝土浇筑量大，属于大体积混凝土，同时，立磨设备运转振动相当大，前期又出现过一次由于立磨振动而使基础出现裂纹的事故，所以此基础施工对于防止产生温度裂缝要求比较严格。本工程施工中的难点主要有两点：首先，基础厚度较大，需要同时浇筑混凝土的面积较大，内部水化热不易散发，易产生温度裂缝；其次，基础施工期间处于7、8月份，环境温度高达30℃，容易产生施工缝，因此，在技术上必须采取有效措施，综合控制混凝土裂缝。
2混凝土配合比设计
2.1 配制大体积混凝土的技术关键是控制温度和收缩，主要技术措施有
（1）采用水化热较低的江西兴国赣兴水泥厂生产的宝华山牌32.5矿渣硅酸盐水泥，降低水化热。
（2）掺加缓凝型减水剂，降低水灰比，延长水化热在浇筑过程中的散发时间，混凝土的初凝时间控制在9～10h左右。
2.2 配合比的确定
经过多次试验，确定使用如表1所列配合比（kg/m3）
表1混凝土配合比
水 水泥 砂 石子 FSS—Ⅰ
180 340 843 1117 3.4
混凝土坍落度170mm，初凝时间9h，终凝时间14h，坍落度损失15%/h，有利于大体混凝土的施工。
3混凝土浇筑前抗裂预测
3.1 混凝土绝热温升值
Tc=mcQ/cρ
混凝土水泥用量 mc=340kg/m3
每kg水泥水化热Q=335kJ/kg
混凝土容重 ρ=2400kg/m3
混凝土比热 c=0.96kJ/kg
代入计算得：Tc=49.44℃
3.2 混凝土内部最高温度计算
Tmax(t)=T0+T(t)ξ
T0： 混凝土浇筑温度，取30℃
T(t)： 不同龄期混凝土的绝热温升值
ξ： 不同龄期时的降温系数
通过计算得：
Tmax(3)=66.6℃ Tmax(6)=66.1℃ Tmax(9)=65.6℃ Tmax(12)=62.1℃ Tmax(15)=57.2℃
取Tmax=66.6℃
3.3 混凝土表面温度计算
保温层传热系数 β=1/（∑δi/λi+1/βa）=2.01
混凝土虚铺厚度 h′=k•λ/β=0.666×2.33/2.01=0.772m
混凝土计算厚度 H=h+2h′=8.044 m
混凝土内部最高温度与外界气温差值 △T=Tmax-T0=36.6℃
计算得混凝土表面温度：
Tb=Ta+4/H2•h′(H-h′)△T=42.7℃
3.4 温差计算
混凝土中心温度与表面温度之差 Tmax-Tb=66.6-42.7=23.9℃＜25℃
混凝土表面温度与大气温度之差 Tb- T0=42.7-30=12. 7℃＜25℃
根据温差计算，混凝土能够满足抗裂要求，且随着混凝土龄期的不断增长，混凝土的内部中心温度不断下降，两个温度差也将进一步减少。
4混凝土浇筑施工工艺
大体混凝土工程是一项综合技术，它不仅只是结构理论问题，而且涉及到结构计算、材料组成、施工工艺等方面的问题。结合现场的施工能力，拟投入两座混凝土搅拌站（一座1.0m3，一个0.75m3）搅拌混凝土，一台混凝土输送泵，两台混凝土搅拌运输车进行混凝土运输，0.75 m3搅拌站混凝土直接入泵，保证混凝土连续不断的输送到澆筑点，同时，操作面上安装一台混凝土布料机，加快混凝土浇筑速度，避免产生施工缝，确保每小时15 m3的混凝土浇筑量。在保证混凝土供应量的同时，制定相应的混凝土浇筑和养护方案也是保证大体积混凝土质量的关键。具体施工要点如下：
（1）混凝土浇筑采用水平分层浇筑，分层厚度不超过400mm，每层混凝土先浇的先覆盖，避免混凝土出现冷缝。混凝土振捣采取“快插慢拔，不漏振”，在混凝土初凝前再进行二次振捣，消除粗骨料下的积水，增加混凝土的密实度，进而增加混凝土的强度。混凝土表面在初凝前一个小时用平板振捣器进行二次振捣，铁抹子压光，以减少混凝土表面裂缝。
（2）混凝土浇筑完毕后及时覆盖塑料薄膜，防止水份散失，薄膜上面加盖双层草垫子，侧面加挂草垫子对混凝土进行保温养护。混凝土蓄水养护不少于14d，侧模拆除后及时安装减震层100mm泡沫板并浇水对混凝土进行保温保湿养护。
5混凝土性能
（1）力学性能。按每100m3抽取一次混凝土样品，总共制作混凝土试块14组，其中标养试块10组，同条件试块2组，用于观察混凝土3d、7d强度的试块各1组，混凝土强度评定结果见表2。
表2混凝土强度评定
强度评定条件 评定结果 Sf cu
组数 mfcu fcu,min mfcu≥λ1Sfcu+0.9 fcu,k fcu,min≥λ2fcu,k
14 31.6 30.5 31.6≥1.7×2.7+0.9×25=27.1 30.5≥0.9×25=22.5 合格 2.7
（2）大体混凝土浇筑完成后，根据测量混凝土的内外温差变化情况，及时采取有效的保温养护措施，是预防混凝土裂缝的重要手段。根据工程特点，在基础上设置两个测温点，一个在基础的中间，深度为3.5m，观测混凝土内部温度，另一个设在距混凝土表面50mm，观测混凝土表面温度。测温采用电子测温仪，第一天每4h测一次，第4～8d每8h测一次，以后每天测一次，直到混凝土温度稳定。测温结果如图所示。
从图中可以看出，混凝土最高温度出现在第四天，为69℃，此时混凝土内外温差为19℃，此温差不能使混凝土出现温度裂缝。在第三天温差最大，为22℃，混凝土也不会产生温度裂缝。通过实际对混凝土表面的观察，也未发现有害裂纹，基础混凝土工程通过技术组织有效控制了混凝土裂缝。
6施工总结
（1）大体积混凝土施工降低混凝土温度和内外温差是控制混凝土裂缝的主要措施。为此，需优化配合比设计，制定合理的施工方案和养护措施。
（2）配合比以低热水泥代替高热水泥，能有效减少混凝土水化热，降低混凝土的温升值。采用高效复合减水剂，减少混凝土用水量，降低混凝土因失水而产生的收缩裂缝，通过缓凝，延长混凝土内部的泌水时间，增加混凝土的密实度和稳定性。
（3）通过理论计算，选择合理的施工工艺和养护方案是保证大体积混凝土不出现裂缝的重要技术措施。分层浇筑利于混凝土水化热的散失，二次振捣提高混凝土的早期抗拉强度。进行14d保温保湿养护是大体积混凝土施工的基本要求，也是控制温差过大开裂的有效方法。
（4）加强混凝土温度监控，是混凝土后期控制的重要依据。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：大体积混凝土；裂缝；温度
Abstract: The vertical mill foundation for Jiangxi Xingguo Ganxing cement plant is large volume concrete, control measure for the temperature crack, from the concrete mixture ratio design, construction, maintenance and comprehensive prevention measures of success.
Key words: mass concrete; temperature crack
中图分类号：TV544+.91文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）04-0020-02
1工程概况
江西兴国赣兴水泥厂立磨基础属于块形大型设备基础，基础长15.5m，宽12.0m，厚度为6.5m，基础底标高-7.5m，混凝土浇筑量1209m3，设计混凝土强度等级为C25。由于立磨基础一次性混凝土浇筑量大，属于大体积混凝土，同时，立磨设备运转振动相当大，前期又出现过一次由于立磨振动而使基础出现裂纹的事故，所以此基础施工对于防止产生温度裂缝要求比较严格。本工程施工中的难点主要有两点：首先，基础厚度较大，需要同时浇筑混凝土的面积较大，内部水化热不易散发，易产生温度裂缝；其次，基础施工期间处于7、8月份，环境温度高达30℃，容易产生施工缝，因此，在技术上必须采取有效措施，综合控制混凝土裂缝。
2混凝土配合比设计
2.1 配制大体积混凝土的技术关键是控制温度和收缩，主要技术措施有
（1）采用水化热较低的江西兴国赣兴水泥厂生产的宝华山牌32.5矿渣硅酸盐水泥，降低水化热。
（2）掺加缓凝型减水剂，降低水灰比，延长水化热在浇筑过程中的散发时间，混凝土的初凝时间控制在9～10h左右。
2.2 配合比的确定
经过多次试验，确定使用如表1所列配合比（kg/m3）
表1混凝土配合比
水 水泥 砂 石子 FSS—Ⅰ
180 340 843 1117 3.4
混凝土坍落度170mm，初凝时间9h，终凝时间14h，坍落度损失15%/h，有利于大体混凝土的施工。
3混凝土浇筑前抗裂预测
3.1 混凝土绝热温升值
Tc=mcQ/cρ
混凝土水泥用量 mc=340kg/m3
每kg水泥水化热Q=335kJ/kg
混凝土容重 ρ=2400kg/m3
混凝土比热 c=0.96kJ/kg
代入计算得：Tc=49.44℃
3.2 混凝土内部最高温度计算
Tmax(t)=T0+T(t)ξ
T0： 混凝土浇筑温度，取30℃
T(t)： 不同龄期混凝土的绝热温升值
ξ： 不同龄期时的降温系数
通过计算得：
Tmax(3)=66.6℃ Tmax(6)=66.1℃ Tmax(9)=65.6℃ Tmax(12)=62.1℃ Tmax(15)=57.2℃
取Tmax=66.6℃
3.3 混凝土表面温度计算
保温层传热系数 β=1/（∑δi/λi+1/βa）=2.01
混凝土虚铺厚度 h′=k•λ/β=0.666×2.33/2.01=0.772m
混凝土计算厚度 H=h+2h′=8.044 m
混凝土内部最高温度与外界气温差值 △T=Tmax-T0=36.6℃
计算得混凝土表面温度：
Tb=Ta+4/H2•h′(H-h′)△T=42.7℃
3.4 温差计算
混凝土中心温度与表面温度之差 Tmax-Tb=66.6-42.7=23.9℃＜25℃
混凝土表面温度与大气温度之差 Tb- T0=42.7-30=12. 7℃＜25℃
根据温差计算，混凝土能够满足抗裂要求，且随着混凝土龄期的不断增长，混凝土的内部中心温度不断下降，两个温度差也将进一步减少。
4混凝土浇筑施工工艺
大体混凝土工程是一项综合技术，它不仅只是结构理论问题，而且涉及到结构计算、材料组成、施工工艺等方面的问题。结合现场的施工能力，拟投入两座混凝土搅拌站（一座1.0m3，一个0.75m3）搅拌混凝土，一台混凝土输送泵，两台混凝土搅拌运输车进行混凝土运输，0.75 m3搅拌站混凝土直接入泵，保证混凝土连续不断的输送到澆筑点，同时，操作面上安装一台混凝土布料机，加快混凝土浇筑速度，避免产生施工缝，确保每小时15 m3的混凝土浇筑量。在保证混凝土供应量的同时，制定相应的混凝土浇筑和养护方案也是保证大体积混凝土质量的关键。具体施工要点如下：
（1）混凝土浇筑采用水平分层浇筑，分层厚度不超过400mm，每层混凝土先浇的先覆盖，避免混凝土出现冷缝。混凝土振捣采取“快插慢拔，不漏振”，在混凝土初凝前再进行二次振捣，消除粗骨料下的积水，增加混凝土的密实度，进而增加混凝土的强度。混凝土表面在初凝前一个小时用平板振捣器进行二次振捣，铁抹子压光，以减少混凝土表面裂缝。
（2）混凝土浇筑完毕后及时覆盖塑料薄膜，防止水份散失，薄膜上面加盖双层草垫子，侧面加挂草垫子对混凝土进行保温养护。混凝土蓄水养护不少于14d，侧模拆除后及时安装减震层100mm泡沫板并浇水对混凝土进行保温保湿养护。
5混凝土性能
（1）力学性能。按每100m3抽取一次混凝土样品，总共制作混凝土试块14组，其中标养试块10组，同条件试块2组，用于观察混凝土3d、7d强度的试块各1组，混凝土强度评定结果见表2。
表2混凝土强度评定
强度评定条件 评定结果 Sf cu
组数 mfcu fcu,min mfcu≥λ1Sfcu+0.9 fcu,k fcu,min≥λ2fcu,k
14 31.6 30.5 31.6≥1.7×2.7+0.9×25=27.1 30.5≥0.9×25=22.5 合格 2.7
（2）大体混凝土浇筑完成后，根据测量混凝土的内外温差变化情况，及时采取有效的保温养护措施，是预防混凝土裂缝的重要手段。根据工程特点，在基础上设置两个测温点，一个在基础的中间，深度为3.5m，观测混凝土内部温度，另一个设在距混凝土表面50mm，观测混凝土表面温度。测温采用电子测温仪，第一天每4h测一次，第4～8d每8h测一次，以后每天测一次，直到混凝土温度稳定。测温结果如图所示。
从图中可以看出，混凝土最高温度出现在第四天，为69℃，此时混凝土内外温差为19℃，此温差不能使混凝土出现温度裂缝。在第三天温差最大，为22℃，混凝土也不会产生温度裂缝。通过实际对混凝土表面的观察，也未发现有害裂纹，基础混凝土工程通过技术组织有效控制了混凝土裂缝。
6施工总结
（1）大体积混凝土施工降低混凝土温度和内外温差是控制混凝土裂缝的主要措施。为此，需优化配合比设计，制定合理的施工方案和养护措施。
（2）配合比以低热水泥代替高热水泥，能有效减少混凝土水化热，降低混凝土的温升值。采用高效复合减水剂，减少混凝土用水量，降低混凝土因失水而产生的收缩裂缝，通过缓凝，延长混凝土内部的泌水时间，增加混凝土的密实度和稳定性。
（3）通过理论计算，选择合理的施工工艺和养护方案是保证大体积混凝土不出现裂缝的重要技术措施。分层浇筑利于混凝土水化热的散失，二次振捣提高混凝土的早期抗拉强度。进行14d保温保湿养护是大体积混凝土施工的基本要求，也是控制温差过大开裂的有效方法。
（4）加强混凝土温度监控，是混凝土后期控制的重要依据。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。