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超大体积混凝土配比及水化研究实例

摘自《施工技术》现代混凝土技术在建筑工程中的创新与应用

来源: 作者: 时间:2014-02-18【字号:

1、 实例一:中央电视台新台址超大体积混凝土工程

CCTV主楼整个基坑南北长292.7米,东西宽219.7米,基础形式为桩-筏结构。底板混凝土强度等级为C40R60,抗渗等级为P8。塔Ⅰ底板厚度为4.5,6.0,7.0,10.8米不等,一次浇筑混凝土量为3.9万立方米;塔Ⅱ底板厚度为4.5,6.0,10.9米不等,一次浇筑混凝土量为3.3万立方米。主要进行以下研究。

1.1、 超大掺量粉煤灰技术的应用研究

为了减少水泥用量,对粉煤灰取代率分别选择20%,30%,40%,50%,60%进行了实验,超量系数1.1进行正交设计。通过多轮试拌合实验,经过针对工作性能的调整、筛选后,最终选用基准混凝土配合比表1

表1  C40底板混凝土基准配合比(kg/m3)

水泥

粉煤灰

减水剂

水灰比

基准水泥

砂率

155

200

810

1039

196

3.96

0.41

378

42%

1.2、 主楼底板混凝土的稳定及应力场分析

通过采用ANSYS软件对CCTV主楼底板混凝土浇筑完成后的温度场及温度应力进行了有限元数值模拟分析计算,提出基于成熟度方法的温度场计算方法,得到不同时刻的最大温度应力值,利用这个结果可以预测最先出现裂缝的位置,供预防温度裂缝参考。

1.3、 混凝土养护

浇筑在冬季进行,浇筑完成后进行收面、抹压平整后应尽快覆盖保温。根据混凝土保温方案,首先覆盖1层塑料布进行保湿,然后覆盖3层阻燃保温被,最上层覆盖沾布1层,保证保温层的整体性。

对墙柱头等特殊部位,为保证没有冷桥,采取插筋外挂保温被、内部覆盖的措施,保证节点保温。根据测温情况,对保温层进行实际调整。

1.4、 模拟数据与实测数据对比分析

(1)温度对比  实际对比实际测量数据与理论计算数据,底板浇筑后温度变化过程,温度分布规律、应力分布规律均与理论计算相吻合,但是由于计算时的假设环境条件与施工是出入较大,所以温度峰值和降温速率与实际有一定误差。但计算有一定得指导意义。

(2) 应变对比  在计算机模拟计算云图显示,底板浇筑完成后,底板四周边缘中部,上表面正中部为应力最大区域,最大拉应力0.8MPa。现场实际测量到的最大应变值为150ε时,拉应力为0.49MPa。由于直接从混凝土应变反算应力,没有考虑混凝土弹性模量随强度增长所发生的变化及松弛影响,所以反算得到的应力值要比结构实体应力值大,结构实体中混凝土内部应力应该小于0.49MPa,从而远小于C40混凝土的抗拉强度标准值为2.39MPa。

计算机模拟与现场实际测量结构基本吻合,所以超大混凝土施工在利用经验公式的基础上,采用ANSYS程序对温度场进行模拟,做到心中有数,科学指导施工。

2、 实例二:天津117工程大底板施工关键技术研究与应用

天津117大厦底板下口尺寸为86.2米×86.2米,上口尺寸为100.8米×100.8米,超厚底板成倒棱台形,底板混凝土为C50P8。塔楼区域底板厚6.5米,混凝土总量约65000立方米,于2011年12月中下旬一次浇筑成形。其主要研究工作。

2.1、 混凝土配合比的设计优化

在混凝土配合比设计过程中,采用高惨量矿物掺和料双掺技术,选用优质Ⅱ级粉煤灰,矿粉选用S95级矿粉。

从配合比的设计与计算到系列配合比的试配,再到配合比的初选和优化,在保证混凝土达到设计强度、均匀性、耐久性和施工要求的前提下,从混凝土的工作性能、凝结时间、水化热等多个因素综合考虑,经过连续7个月的反复技术论证、适配和实验数据分析,最终确定混凝土施工配合比如表2.

表2:C50底板混凝土配合比(kg/m3)

水泥

粉煤灰

矿粉

外加剂

250

100

117

697

1090

158

4.7

2.2、 入模温度及保温覆盖层的确定

通过热工计算,混凝土早期温度上升很快,2天时达到最高温度的92%,为保证混凝土内部的最高温度不超过75℃,需控制混凝土的入模温度≤10℃。由于地板比较厚,混凝土中心温度最高值较高,且由于冬季施工期间大气温度较低,为了能保证混凝土表面温度与中心温度的温差在25℃以下,采取混凝土表面保温措施,采用2层薄膜和3层保温棉的覆盖保温形式。

2.3、 混凝土温度检测

采用无线大体积混凝土测温仪,按平面测温点和立面测温点进行布点。通过预埋探头监测混凝土内部温升,明确河南他在强度发展过程中内部温度场分布和温度梯度变化,分别计算各降温阶段的混凝土温度收缩拉应力,掌握混凝土在强度发展过程中内部温度场分布情况及应力变化情况,合理调整养护措施。

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