非常规体型大体积混凝土基础裂缝控制.pdf

6 9 0 电力与 能源 第 3 4 卷第 6 期 2 0 1 3年 1 2月 非常规体型大体积混凝土基础裂缝控制 王 宜 民 ， 周 岳 林 ( 上 海 送 变 电 工 程 公 司 ， 上 海 2 0 0 2 3 5 ) 摘要 ： 非常规体型大体积混凝土基础浇筑后 ， 水和水泥的用量 是混凝土干缩 裂缝 的主要成 因。根据性 质主 要包 括干缩裂缝 、 塑性收缩裂缝 、 自身 收缩 裂缝 、 安定性裂缝 、 温差 裂缝和碳化 收缩裂缝 等。介 绍 了浙北 变电 站工程构架基 础大体积混凝 土施 工工艺 ， 叙述 了从控制施工原 材料 和改 进施工工 艺人手 ， 以科学配 比和强化 监测 为主 ， 通过采取重视混凝土基础浇筑 、 浇筑后精 心养护 、 成型后准确 测温三大措施 ， 防止了大体积 混凝 土 基础 出现塑性 收缩 裂缝 和温度裂 缝的成功经验 。 关键词 ： 非常规体型 ； 大体积混凝 土基 础 ； 裂缝控制 中图分类号 ： T U4 7 5 文献标志码 ： B 文章编号 ： 2 0 9 5 1 2 5 6 ( 2 0 1 3 ) 0 6 0 6 9 0 0 3 Un c o n v e n t i o n a l Cr a c k Co n t r o l o f La r g e Vo l u m e Co n c r e t e F o u n d a t i o n n g Yi m i n，Zh o u Yu e l i n ( Sha n gha i Powe r Tr a n s mi s s i on a nd Tr a ns f o r mat i o n En gi ne e r i ng Comp a ny，Sh an gh ai 2 0 023 5，Ch i n a) Ab s t r a c t ：Unc on ve n t i o na l l a r ge v o l u me c o nc r e t e f o un da t i on a f t e r p ou r i ng t he wa t e r，a n d t he a mou nt o f c e me nt c o n c r e t e d r y s h r i n k a g e c r a c k f o r ma t i o n Ac c o r d i n g t o t h e p r o p e r t i e s i n c l u d i n g s h r i n k a g e c r a c k s ，p l a s t i c s h r i n k a g e c r a c k s ，s e l f s h r i n k a g e c r a c k s ，c r a c k，t e mp e r a t u r e c r a c k s t a b i l i t y a n d c a r b o n i z a t i o n s h r i n k a g e c r a c k s I n t r o du c e s t he s u bs t a t i o n e n gi ne e r i ng i n ar c hi t e c t u r e f ou nda t i on ma s s c o nc r e t e c o ns t r uc t i o n t e c hno l o gy，pr e s e nt s t h e c o n t r o l c o n s t r u c t i o n ma t e r i a l s a n d i mp r o v i n g t h e c o n s t r u c t i o n p r o c e s s o f s c i e n t i f i c r a t i o a n d s t r e n g t h e n t h e mon i t or i n g，t o g i v e pr i or i t y t o，t hr ou gh a t t e nt i on t o po ur c onc r e t e f ou nda t i o n p ou r i ng，a f t e r c a r e f u l ma i nt e n a n c e ，a f t e r f o r mi n g t h e a c c u r a t e me a s u r e m e n t o f t h r e e me a s u r e s ，t o p r e v e n t t h e e me r g e n c e o f t h e s u c c e s s f u l e x p e r i e n c e o f l a r g e v o l u me c o n c r e t e f o u n d a t i o n t h e p l a s t i c s h r i n k a g e c r a c k a n d t e mp e r a t u r e c r a c k Ke y wo r d s ：Un c o n v e n t i o n a l s h a p e ；L a r g e v o l u me c o n c r e t e f o u n d a t i o n；Cr a c k i n g c o n t r o l 1 工 程 概 况 浙北变电站工程位于浙江安吉 ， 工程于 2 0 1 2 年 6月开 工 。作为 1 MV 特 高压交 流输 电示 范工 程 ， 1 MV 进 出线首 次采 用 A字 型构 架 ， 因此对 基 础承载力和稳定性等各项力学性能指标要求非常 高。以 J C 一 1型基 础 为 例 ， 单 基 混 凝 土 方 量 为 1 1 6 9 1 m。 ， 基础形式为 4面阶梯 型素混凝土基 础 。基础底板长 为 7 5 0 m， 宽 为 7 5 0 I n， 高为 3 5 m， 基础共有 5个 台阶， 最下侧面 4阶高度及 宽度， 均为 5 0 0 mm。基础为清水素混凝 土基础 ， 混凝土强度等级 为 C 3 0 ， 表面配置构造 抗裂钢筋 1 2 i n m1 5 0 mm 双向布置。基础坐落 于风化 岩 ( 中风化 为主 ) 天然地 基上 。 本工程构架基础体型较为特殊 ： 最上层为近 似正方形的立方体， 而下部 为 5 0 0 mm 高及 5 0 0 mm宽的台阶。因此 ， 从大体积混凝土裂缝控制 特性分析， 该基础最上层块体必须重点控制因水 化 热而 引起 的温 差 裂缝 ， 而 下部 的 台 阶必 须 重 点 控制混凝土收缩应力引起的早期塑性收缩 。 图 1 构架基础模 型 2 控 制措 施 2 1 原 材料 及 混凝 土配合 比 根据以往施工积累的经验 ， 水、 水泥用量的科 王宜 民， 等 ： 非 常规体 型大体积混凝土基础裂缝控制 6 9 l 学配比， 是防止大体积混凝 土干缩裂缝产生 的主 要 成 因 。因此 ， 减少 水 和水 泥用量 ， 充 分利 用 粉煤 灰和矿粉水化热温度低 、 后期强度高的特点， 严格 控制混凝土中的砂子含量 ， 控制混凝土 的坍落度 及 水 胶 比 。 2 1 1 水 泥 1 )基础工程混凝土全部采用 P 04 2 5级水 泥 。 2 )要求商 品混凝土供应商对 同一结构单元 所用水泥品种应 固定一种 ， 并 固定供应厂家 。所 用水泥强度等级与混凝土设计强度等级相适应。 3 ) 要求商品混凝土供应商选用水泥 3天和 7 天 的水化 热分 别不 大 于 2 4 0 k J k g和 2 7 0 k J k g ， 检验合格后方可用于本工程。 4 )要求 商 品混 凝 土 供 应 商 适 当减 少 水 泥 用 量 ， 每立 方水 泥用 量 控 制 在 1 8 0 2 2 0 k g ， 每立 方 用水 量控 制在 1 5 0 1 7 5 k g ， 水 胶 比控 制 在 0 4 2 0 4 8。 2 1 2 骨料 严格 控制 砂 、 石 含 泥量 也 是 防 治混 凝 土 裂 缝 的有 效措 施 ， 同 时砂 的颗粒 级配 、 细 度模 数等 对混 凝土的和易性产生影 响。若 骨料中含泥量偏多 ， 会增加混凝土的收缩变形 ， 又降低 了t 昆 凝 土的抗 拉强 度 。 粗骨料选择质地坚硬 、 清洁、 级配 良好 、 空 隙 率较小 、 热膨胀系数小 。粒径 5 3 1 5 mm， 含泥 量小 于或 等 于 3 ， 骨料 含水 率小 于 0 2 。 粗 骨料 的 岩 石 种 类 和 骨 料 品 质 ( 吸 水 率 、 比 重 ) 也 对 混凝 土 干缩 性 产 生 影 响 ； 低 吸 水 率 ( 低 空 隙率 、 高 比重) 粗骨料混凝土的弹性模量 比较高 ， 而干 缩性 比较 低 ； 石子 的含 泥量 控 制在 1 以内 。 细骨料采 用 中、 粗砂 ， 细度模 数大 于或等 于 2 5 ， 砂 含 泥量 小 于 1 ， 泥 块 含量 小 于 0 5 ， 细 骨料 含水 率小 于 0 5 。 2 1 3 掺合 料 提高粉煤灰的用量 ， 在混凝土中主要起填充 作用 ， 增加了混凝土的密实度 ， 对提高混凝土的抗 裂性能有积极 的效果 ， 掺入适量 的粉煤灰 可有效 的防止由于温度应力而产生 的裂缝 ， 但不得 大于 4 O 9 6 ， 与矿粉双掺含量不大于 5 O 。 掺入粉煤灰要求 0 3 1 5 mm 以下的细粒含量 占 2 0 ， 优质粉煤灰有一定的活性可取代部分水 泥应 用 。 1 1 4水 每立方用水量控制在 1 5 0 k g左右， 而且不大 于 1 7 5 k g 。 2 1 5设计 混凝 土配 合 比表 混凝 土配 比如 表 1所示 。 表 1混 凝 配 比 砂率 水 水泥 粉煤灰 矿粉 砂 碎石 标号 k g ， k g k g ， k g k g k g C3 0 4 2 1 6 5 1 8 O 7 1 1 O 8 7 8 2 1 0 8 0 2 1施 工措 施 1 )重视 混凝 土 基 础 浇 筑 严 格 控 制 混 凝 土 浇筑分层 的厚度 ， 实行薄层浇筑 ， 及时使用振动器 加快 混凝 土 流动 ， 加快 混凝 土 内部 热 量散发 。 防止 浇 筑过 程 中 发 生混 凝 土 离 散 现象 ， 严 格 控制 泵送 管 与 浇筑 点 距 离 ， 要 求低 于 5 m。控 制 混凝 土 表面 龟裂 ， 防止 混凝 土表 面泌 水 ， 混 凝土 初 凝前 刮去 表 面析 出水 分 ， 以减 少 混凝 土 因表 面 水 分的蒸发而产生的微裂纹 。在混凝土初凝之后 ， 终凝之前 ， 再进行 2 次压光和抹面。 根据非常规大体积 昆 凝土体型特点及浇筑方 量 ， 确定 施 工 流 程 ， 采 用 流水 施 工 ， 一 次浇 筑 2个 基础 ， 并将同一基础按台阶分 8段浇筑( 混凝土分 层浇筑厚 度 2 5 0 mm) 。同时确保 2个 阶段 之间 的浇筑 间 隔时 间以不 超过混 凝 土初凝 时 间为 限 。 混 凝 土浇 灌 流 向 图 2混 凝 土 浇 筑 不 意 图 2 )浇筑后精心养护 大体积混凝土从浇筑 至达到设计强度过程主要分为 3个阶段 。第一 阶 段 ： 混凝 土浇 筑初 期产 生大 量 的水化 热 ， 从 而形 成 内外温差 ， 产 生温 度应 力 ， 导致 混凝 土开 裂 。这 种 裂缝 往往 发 生在 混 凝 土 的 升温 阶段 ， 故 该 阶段 应 重 点注 意保 温养 护 。第 二 阶段 ： 混凝 土拆 模前后 ， 这 时候混 凝 土表 面 因水分 的蒸 发 ， 温 度快 速下 降 ， 从而导致裂缝 的产生 ， 故该阶段 着重采取保湿养 护 。第三阶段 ： 当混凝土内部温度达到峰值后 ， 热 量逐渐散发至最低温度过程 中， 与最高温度形成 的内部温差 。 根据大体积混凝 土在不 同时期的不同特 点， 6 9 2 王宜民 ， 等 ： 非常规体型大体积混凝土基础裂缝控制 混凝 土浇 筑后 的养 护措 施 ： 混 凝 土 浇筑 完 成 1 0 h 后 ， 立 即采 取保 温措施 。 基础混 凝 土表 面 先 覆 盖一 层 土 工 布 ， 再 用 塑 料薄 膜包裹 ， 面层再 覆盖 一层无 纺 布 ， 并 用钢 管搭 设保 温棚 ， 采用 彩条 塑料 膜进行 覆 盖 ， 以确保 混凝 土在 养护期 间 ， 满 足水 泥 水 化 作 用及 混凝 土 收 缩 所需 的温 度和 湿度 条件 。 根据 大体 积混 凝 土 在 不 同 时期 的不 同特 点 ， 覆盖 浇水 的养 护措 施 ： 覆 盖 浇 水 养 护应 在 混 凝 土浇 筑完 毕后 的 1 2 h内进 行 ； 混 凝 土 的浇水 保 湿养 护 时间不 得少 于 1 4天 ； 保温 养护 时 间应根 据混凝土表面温度来确定 ， 当混凝土表面温度实 测值与环境最 大温差 小于 工 5 时 ， 方可停 止保 温 ； 浇水 次数 应 根 据 能保 持 混 凝 土 处 于湿 润 的 状态 来决 定 ， 一般 以 2 h一 次 为准 ； 混 凝 土在 养 护过 程 中 ， 如 发 现遮 盖 不好 ， 浇水 不 足 ， 以致 表 面 泛 白或 出现干 缩 细小 裂 缝 时 ， 要 立 即 仔 细加 以遮 盖 ， 加强 养护 工作 ， 充分 浇水 ， 延长 浇水 日期 ， 加 以 补救 ； 保 温 覆盖层 的拆 除应 分层 逐步进 行 ， 当混 凝 土 的表面温 度 与环境 最 大 温差 小 于 2 0 时 ， 可 全 部拆 除 。 图 3混 凝 土 养 护 不 恿 图 3 )成 型后 准确 测 温 在 大体 积 混 凝 土 的施 工与养 护过 程 中 ， 由 于水 泥 水 化热 在 其 内部 积 累 而引起 的温 升 与混凝 土表 面之 间的温 差会 产生 温 度 应 力 。为 了 防止 由于温度 应力 而 引起 的混凝 土 块体上发生贯穿性裂缝 ， 要求将混凝土 内表温差 控制在 2 5 的范围内。 在尽量 减少 混 凝 土 内部 温 度 的 前 提 下 ， 应 加 强对混凝土表面的保温养护 ， 以保持适 宜的温度 和湿 度条件 。 同时要减少混凝土表面的热扩散 ， 减少混凝 土 内外温 度梯 度 ， 防止产 生表 面裂缝 ， 并且 延 长散 热时间 ， 充分发挥混凝土强度 的潜力和材料松弛 特 性 ， 使 温差 对 混凝 土 产 生 的拉力 小 于 混 凝 土抗 拉 强度 ， 防止有 害裂缝 的产 生 。 测 温要 求在 7 2 h内每 2 h测 温 1次 ， 7 2 h后 每 4 h测温 1次 ， 7 1 4天每 6 h测温 1次 ( 力求 在接 近混凝 土 出现 最 高 和最 低 温 度 时 测量 ) 测 至 温度稳定为止， 并记录温度实测值， 绘制温度变化 曲线。要求混凝 土达到温度峰值后 ， 每 日温度下 降控 制量 不 低 于 2 ， 如果 低 于 2 ， 应 及 时 调 整 保温措施 ， 增加覆盖保温层的厚度。 根据非 常规 大 体 积 混凝 土 基 础 的 体 型 特 点 ， 选取最具代表性 的位置作为温度测量 点。即： 沿 半轴 线方 向布 置传感 测温 仪器 ， 同检 测 点布 置测 温点 ， 分 别 测 量混 凝 土底 部 温度 ， 中 心 温 度及 表面 温 度 ， 深 度分 别 为 距 离 底 板 5 0 mm 处 ， 混 凝 土 中心 及 混凝 土 表 面 以 下5 0 mm 处 。 3 结 语 图 4 测温点布置示意图 通过 对 大体 积 混 凝土 配合 比的优化 ， 加强 混 凝 土 施 工过 程 中 的控 制 ， 以及后 期 的测温 及养 护 ， 能有效 减少 混凝 土温 度裂缝及收缩裂缝的产生， 保证施工质量 ， 确保清 水基 础表 面 的观感 。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 - 0 7 1 3 作者简介 ： 王 宜 民( 1 9 5 4 一 ) ， 男， 工程 师， 大专 ， 从 事 电力工 程土 建施 工工程 管理 ； 周岳 林( 1 9 8 1 一 ) ， 男， 工程师 ， 本科 ， 从事 电力工程土建施工 工作 。 ( 责任编辑 ： 杜 建军) 第 6期广告 目次 上 海 电气输 配 电装 备有 限公 司 ( 1 ) ( 圭 寸2 ) 上海电气输配电装备有限公司( 2 ) ( 扉 1 ) 储能科学与技术 编辑部 ( 扉 2 ) 电力与能源 编辑部 ( 扉 3 ) 芬兰 F l o wr o x公 司 ( 扉 4 ) 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