混凝土工程裂缝控制探索之路 - 图文(5)

2019-08-30 12:16

2、顺义望泉寺住宅地下车库156×90m 3、顺义宏城320×220 地下车库跳仓法施工

4、顺义新城14栋塔楼1层地下室,300*100m,C35.2012.05

5 顺义首都机场商业金融地块160m*170 m,10栋塔楼10层,地下车库2层,混凝土C40.2012.10

6 、顺义区政府办公大楼地下车库1-2层170m*170m,5万立方米。取消后浇带纤维素膨胀剂,采用跳仓法。2013.05

7 、顺义杨镇教学楼地下车库92米X25米原设计膨胀剂法后改为跳仓法施工(2013.7.) 8 、港馨家园地下车库330x52m 2014.3

广州南站21m高空浇筑超长大体积混凝土跳仓法施工分仓及最后封仓满足了高铁进站时间

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大体积混凝土裂缝控制的现状与研究方向。

1、实践:远自70年代以来冶金建设,交通枢纽及核电建设86后等超长大体积 混凝土工程,经常发生裂缝现象,工 程与荷载无关的情况下出现

大量开裂。

Since 1980s, too much concrete cracks ccurred in nuclear power stations before loading in China and

other countries.

2、原因:由变形效应引起(温度、收缩、地基沉陷),约束重要性,水泥

不断磨细,单方用量增加,早期强度高,水化热及收缩大抗压强度提高较多,抗拉强度提高甚微,拉压比降低。

REASON: by volume change(deformation effect) thermal、 shrinkage、settlement restrained stress Incresing

strength of cement and concrete

3、国际性钢筋混凝土设计规范 international design code of super

long mass concrete

地下剪力墙现浇结构伸缩缝间距30~40m,框架结构35~55m,装配式结构70~100m,混凝土分层连续浇筑厚度2m。预埋冷却水管。 Applying permanent deformation joints divide several blocks to release restrained stress(principle of release) at 30 to 40 m space ,

providing cooling pipes in mass concrete

4、超长超厚的定义 definition of super-long and

super-thick

超过伸缩缝许可间距者为超长,超过连续浇筑,厚度2m者为超厚。 If the length over allowable space between deformation joints —super-long If the thickness over two meters —super-thick

概念设计等于经验experience70% + 基本理论basic theory 30%

“Concept design ” for cracking control 严格理论计算困难

5、裂缝控制理论 fundamental theory

a、不允许出现拉应力(主拉应力=0)σ1=0

b、强度理论(主拉应力<抗拉强度) σ1 < [ ft ]

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c、变形理论(主拉应变<极限拉伸) ε2 < [εat ] d、裂缝宽度(裂缝宽度<有害裂缝) wmax< [ w ] 6、钢筋混凝土的传统理论

不考虑混凝土的抗拉作 用,受拉区由钢筋替代。混凝土一拉就裂,一

裂就断。

7、钢筋混凝土耐久性理论 Durability theory

从正常使用极限状态(service ability limited state) 和现场实测都应当研究允许裂缝和控制裂缝的实用理论。提高混凝土

的抗拉韧性,应用解析方法分析温度收缩应力状态,考虑约束应力、约束系数及松弛松弛效应、松弛系数等约束系数法。通过普通混凝土调整配合比,选用高效减水剂及掺和料,达到耐久使用的目的。 8、注意避免膨胀应力AAR、ASR、DEF及冻融应力等引起的破坏 9、结构理论分析 structural analysis theory 经典解析法及现代有限元法。

Classical analysis

method and finite element method( FEM)

膨胀主拉应力与收缩主拉应力方向正交,裂缝方向正交。 膨胀应力 混凝土来源广泛制造简单,并具有最复杂的内部构造,是固相、液相和气相,

随时间变化的非弹性材料,具有高度的随机性和偶然性,用精确方法计算是没有意义的。有限元法分析应力过高(或由于建模错误又可能过低),有限元只应用于局部分析,不适用于超长大体积混凝土整体分析。有限元法主要应用于自(内)约束应力的计算,看到结果看不到规律,但是五颜六色表现很美。可给学术论文锦上添花。

对核岛筏基应当做整体分析,考虑温度效应及收缩效应。自约

束引起表面裂缝,但是其中有许多浅层及深层裂缝值得认真对待(如某核电站)。外约束引起贯穿裂缝及深层裂缝属有害裂缝范畴,在核电建设中起控制作用,采用解析法分析比有限元法更加联系实际。目前核电站大体积混凝土的理论计算、应力实测及裂缝状态误差太大。

超长超厚大体积混凝土工程的应用范围较广:

A 工民建地下车库商业街、高炉基础、轧钢箱基、炼钢筏基、焦炉筏基、厚板、长墙、块体、梁板及无梁楼盖、核心筒、烟囱基础 B 核电建设核反应堆基础、安全壳、常规岛、涵洞、核岛筏基

C 火电建设大型发电机及锅炉房基础、烟囱基础、圆柱体、圆环、水池等 D 轨道交通包括地铁车站、隧道、桥梁、桥台桥墩、桥塔、公路

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E 航站楼、机场跑道、地下登机通廊

F 高速铁路道床、航务工程、码头、船坞

G 超长体育建筑、环保工程(污水处理池、垃圾焚烧厂) H 水工建筑、国防工程、地下电站、各种液态天然气储罐

核电站大体积混凝土常见裂缝种类,根据我处理裂缝的经验

common cracks of NPS

核电站结构(核岛及常规岛)的实际裂缝状况与有限元计算完全不服 超静定大体积混凝土特种结构,超长超厚大

积混凝土结构 Indeterminate special super-long and super-thick mass concrete structures

1.核岛基础筏板的裂缝,楼板,剪力墙的裂缝。 Foundation of

nuclear island

2.安全壳及其顶盖的裂缝。Safety shell 3.恒温恒湿的特殊仓库楼面板的裂缝。 Special storehouse

4.常规岛发电机基础,箱基,输水通廊及箱涵的裂缝。

我们必须因地制宜具体问题具体分析,根据工程的不同结构特点,不同的使用条件,按抗与放的设计原则采用不同的方法,如变形缝法、后浇带法和跳仓法,跳仓法特别适用于地下工程和地上保温工程。

伸缩缝许可间距和裂缝宽度与无缝长度理论依据是多年梦寐以求的目标

近年来超长大体积混凝土跳仓法施工中如何减少裂缝,控制不出现有害裂缝,对基本理论需要继续研究和完善。60年代我对工业建筑排架、框架结构以及轴对称结构,探索了近似计算理论,1974年,我在武钢江心取水泵房的大体积混凝土连续式约束条件下近似的设计计算方法,结合施工检测,在现场进行探索和研究基本计算模型,抓住伸缩缝许可间距即无裂缝结构长度和裂缝宽度主要矛盾,经简化到不能再简化的模型基础上,应用静力平衡条件,几何变形相容条件和物理条件,推导了温度应力近似计算基本公式的雏形,应用于武钢江心取水泵房控制裂缝分析中(湖北省给排水设计院),进一步应用在武汉一米七超长基础,在紧密联系武钢一米七轧钢工程基础施工现场做的温度收缩裂缝规律和混凝土应力测试,特别是根据基础混凝土骨料含泥量达6%~8%,裂缝间距只有4米左右,裂缝密布,而另外区域约三百米的范围内没有一条肉眼可见裂缝地段的应力测试资料,探索出温度应力和材料质量的关系,结构长度的非线性关系,结构长度较小时,温度应力与长度几乎成正比。超过一定长度以后温度应力逐渐趋于常数与长度无关。

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伸缩缝

伸缩缝

超长混凝土墙体最常见的竖向裂缝

香港油干头污水处理厂池壁裂缝

大体积混凝土的新定义New Definition of Mass Concrete (ACI 207R)任意体量的混凝土,其尺寸足以要求必须采取措施,控制由于水化热及伴随的体积变形(收缩)引起的裂缝者称为“大体积混凝土”。按我国规定厚度1.0米,日本:厚度0.8米的结构称为“大体积混凝土”“Any volume of concrete with dimensions large enough to require that measures be taken to cope with the generation of heat and attendant volume change to minimizing cracking”.相对楼板、梁、长墙等厚度小于1.0m的结构—“具有大体积混凝土性质的结构”1. 入模温度T0 ≤30 0C (35)1987 wangtiemeng2. 里表温差△T ≤25 0C (30)混凝土截面温度梯度≤15℃/m 注意:高性能混凝土的早期塑性收缩较大,容易导致表面开裂。温控测试中不包括此因素。块体结构里表温差偏大,薄壁结构,降温速率偏快。3. 每天降温速率ΔT/ Δt≤1.5~2.0℃/d(结构中心温度)控制降温速率比总降温差更加重要4. 工民建钢筋混凝土收缩与温度同等重要,以当量温差计入综合温差,硬化前降温,硬化后保温保湿,取消冷却水管,水平不分层,垂直不分缝。

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