浅谈防辐射大体积混凝土施工

浅谈防辐射大体积混凝土施工来源：《沿海企业与科技》NO.08,2007中国混凝土与水泥制品网[2007-10-25][摘要]模板支架与大体积混凝土的施工是目前施工中经常遇到的问题。脚手架的工程事故时有发生,其原因主要在于设计不合理、构造措施不得力、不按规范施工等。工程施工前设计了详细可靠的支模方案,施工中严格按设计方案施工,实践证明方案是安全可行的。大体积混凝土施工中的温控也是一项较复杂的课题,理论与实践经常存在一定的偏差。工程制定了科学的温度监控方案,施工中通过混凝土容重控制,根据监控信息及时调整施工方案,从而确保工程的顺利进行,做到了信息化施工。[关键词]防辐射;SEd大体积混凝土;混凝土容重;裂缝控制[中图分类号]TU375.6[文献标识码]A一、前言南平太阳电缆辐照车间其核心部分为一台电子加速器,通过电子加速器引出电子对电线电缆进行辐照,使线缆绝缘材料内一些具有活性基因的分子成为自由基因后发生化学变化，从而达到水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降,,提高线缆的使用寿命、耐温等级、抗过载能力、机械性能等指标。辐照交联产品的绝缘生产工艺为:在普通塑料挤出机挤包辐照交联用绝缘料,线芯通过电子加速器后被电子辐照,绝缘材料内部分子之间发生交联反应。主要设备为:DD高频高压电子(即地那米型)加速器,加速器及屏蔽设计由中科院上海应用物理研究所设计,砼屏蔽施工质量要求为:无缝隙孔洞,容重达24KN/M3以上。二、大体积混凝土裂缝产生的可能原因大体积混凝土墙体和顶板等结构裂缝的发生是由多种原因引起的。各类裂缝产生的主要影响混凝土的自身收缩大部分已经产生,甚至已经完因素如下:(一)收缩裂缝混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量。混凝土中的用水量和水泥用量越高,混凝土的收缩就越大。选用水泥品种的不同,干缩、收缩的量也不同。混凝土的逐渐散热和硬化过程引起的收缩,会产生很大的收缩应力,如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土中产生收缩裂缝。人们对收缩给予很大的关注,但引人关注的并不是收缩本身,而是由于它会引起开裂。混凝土的收缩现象有好几种,比较普通的是干燥收缩和温度收缩。自身收缩和干缩一样,是由于水的迁移而引起,但它不是由于水向外蒸发散失,而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降,形成弯月面,产生所谓的自干燥作用,混凝土体的相对湿度降低,体积减小。水灰比的变化对干燥收缩和自身收缩的影响正相反,即当混凝土的水灰比降低时干燥收缩减小,而自身收缩增大。当水灰比大于0.5时,其自干燥作用和自身收缩与干缩相比小得可以忽略不计;但是当水灰比小于0.35时,体内相对湿度会很快降低到80%以下,自身收缩与干缩则接近各占一半。自自身收缩中发生于混凝土拌和后的初龄期。因为在这以后,由于体内的自干燥作用,相对湿度降低,水化就基本上终止了。即在模板拆除之前,混凝土的自身收缩大部分已经产生,甚至已经完成而不像干燥收缩,除了未覆盖且暴露面很大的地面以外,许多构件的干缩都已经发生在拆模以后,因此只要覆盖了表面,混凝土就不发生干缩。在大体积混凝土里,即使水灰比并不低,自身收缩量值也不大,但是它与温度收缩叠加到一起就要使应力增大。所以在施工时应就将自身收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。现今许多断面尺寸虽不很大,且水灰比也不算小的混凝土,已“达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题,以最大限度减少开裂影响”,因而也要像大坝一样,需要考虑将温度收缩和自身收缩叠加的影响,况且在这些结构里,两者的发展速率均要比大坝混凝土快得多,因此也激烈得多。还有塑性收缩,在水泥活性大、混凝土温度较高,或者水灰比较低的条件下也会加剧引起开裂。因为这时混凝土的泌水明显减少,表面蒸发的水分不能及时得到补充,这时混凝土尚处于塑性状态,稍微受到一点拉力,混凝土的表面就会出现分布不规则的裂缝。出现裂缝以后,混凝土体内的水分蒸发进一步加快,于是裂缝迅速扩展。所以在上述情况下混凝土浇注后需要及早覆盖。(二)温差裂缝混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝的主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后,水泥因水化引起水化热,由于混凝土体积大,聚集在内部的水泥水化热不容易散发,混凝土内部温度将显著升高,而混凝土表面则散热较快,形成了较大的温度差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,此时,混凝龄期短,抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度,则会在混凝土的表面产生裂缝。大体积混凝土施工,由于混凝土内部与表面散热速率不一样,在其表面形成较大的温度梯度,从而引起较大的表面拉应力。同时,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。此种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天(升温阶段)。混凝土降温阶段,由于逐渐降温而产生收缩,再加上混凝土硬化过程中,由于混凝土内部拌和水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用,促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束,也会产生很大拉应力,直到出现收缩裂缝。(三)安定性裂缝安定性裂缝表现为龟裂,主要是因水泥安定性不合格而引起的。(四)结构裂缝结构发生裂缝产生的原因有:模板及其支撑不牢,产生变形或局部沉降;拆模不当,引起开裂;混凝土和易性不好、浇筑后产生分层,出现裂缝;构件厚薄不均匀,使收缩不均匀而产生裂缝;主筋位置严重位移,而使结构受拉区开裂;混凝土初凝后又受到振动,产生裂缝;构件受力过早或超载引起裂缝;基础不均匀,下沉引起开裂;设计不合格或使用不当引起开裂等等。三、裂缝的防治措施(一)设计措施1.精心设计混凝土配合比混凝土配合比设计时,在保证混凝土具有良好工作性的情况下应尽可能地降低混凝土的单位用水量,采用“三低”(低砂率、低坍落度、低水胶比)、二掺(掺高效缓凝减水剂TW-4使混凝土缓凝,要求混凝土初凝时间大于3小时;加AEA微膨胀剂,以补偿砼的收缩)的抗裂混凝土。2.增配构造筋提高抗裂性能,配筋应采用小直径、小间距。砼屏蔽体顶板上下两层设纵横双向22、@100×100钢筋网片,中间又有两层直径14,@100×150钢筋网片间@600×600设直径22立筋。3.避免结构突变产生应力集中,在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。4.在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限拉伸。5.为保证模板有足够刚好强度、稳定性必须进行模板方案设计。模板设计总体要求:(1)为保证模板安装具有足够强度、刚度及稳定性,应按照施工规范和模板设计的有关规定要求进行。为了保证砼质量,使砼表面有较好的平整度,拆模后几何截面尺寸准确,外形美观、密实,本工程采用木模板,辐照厅、加速器厅采用钢支撑体系。(2)为了确保结构截面尺寸和构件尺寸的准确,模板安装时采用轴线和边线两项控制,校核柱梁的位置。按梁底、板底控制模板的标高。为了保证墙和柱的几何尺寸,除采用松方木支撑加固外,应配有φ12螺栓加强固定。(3)柱、墙、梁板模板支撑及螺栓加固系统的材料规格、间距等应按设计要求和模板制安操作规程进行。(4)模板支撑系统必须符合设计要求,水平拉杆及剪刀等应按要求位置安装完成后,经验收合格后,方能进行下一道工序施工。(5)悬挑部位及机房模板应待砼强度达100%才能拆模,其余部位应砼达到75%才能拆模。砼施工时,应留置同条件养护拆模试块。(6)本计算采用的数值:fm.fv.E等数值查《建筑施工手册》第68页表2-53。板的模板计算:(1)荷载计算:以最厚板板厚1200mm为计算模板自重:q1=1.2×0.5KN/m2=0.6KN/m2板砼自重:q2=1.2×1.2×24KN/m3=34.56KN/m2钢筋自重:q3=1.2×1.2×5KN/m2=7.2KN/m2施工荷载:q4=1.4×2.5KN/m3=3.5KN/m2荷载组合:qA=⑴+⑵+⑶+⑷=45.86KN/m2,考虑到模板为临时支撑构件,荷载组合取0.9系数,即组合后板模板荷载为:q=0.9×45.86KN/m2=41.27KN/m2(2)模板采用九夹板,楞木间距设为261mm,按四跨连续梁计算。1)验算板底模抗弯承载力:∵最大弯距Mmax=-0.107qL2=-0.107×41.27×0.2612=-0.30KNmWn=bh2/6=1000×202÷6=66667∴Mmax/Wn=0.30×106÷66667=5.07N/mm2kfm=15N/mm2符合要求。2)验算抗剪强度:∵Vmax=0.607qL=0.607×41.27×0.261=6.54∴τmax=3Vmax÷2bh=3×6.54×103÷(2×1000×20)=0.49KN/m2K.fv=1.3×1.4=1.82KN/m2符合要求。3)挠度验算:q=q1+q2+q3=42.36KN/mWmax=kfq1L4÷(100EL)=0.632×42.36×2614÷[100×9000×(1000×203÷12)]=0.207mm∵[W]=L÷250=261÷250=1.04mmWmax=0.23mm∴符合要求(3)设板下木阁栅采用80×100mm方木,间距261mm,则受到荷载q=0.261×42.36=11.1KN/m.1)木阁栅计算,按连续四跨计算:∵最大弯距Mmax=-0.107qL2=-0.107×42.36×0.62=-0.427KNmWn=bh2/6=80×1002/6=133333∴Mmax/Wn=0.427×106÷133333=3.20N/mm2kfm=15N/mm2∴符合要求。2)验算抗剪强度:∵Vmax=0.607qL=0.607×11.1×0.6=4.04∴τmax=3Vmax÷2bh=3×4.04×103÷(2×80×100)=0.757N/m2K.fv=1.3N/m2∴符合要求。3)挠度验算:Wmax=kfq1L4÷(100EI)=0.632×11.1×6004÷[100×9000×(80×1003÷12)]Wmax=0.151mm[W]=L÷250=600÷250=2.4mm∴符合要求木阁栅下杠木采用80×100mm@600mm,4)对其杠木强度、刚度计算:强度计算:Mmax=0.286×11.1×0.6=1.14KN·mσ=(1.14×106)÷([80×1002)÷6]=8.57N/mm215N/mm22)Vmax=1.286×6.66×0.6=5.13KN∴τ=3Vmax÷2bh=(3×5.13×103)÷(2×80×100)=0.96N/mm21.3×1.4=1.82N/mm2满足强度要求。5)刚度计算:W=kfPL3÷100EI]=1.764×6.66×6003)÷100×9000×(80×1003)÷12]=0.423mm∴0.423mm600/250=2.4mm满足刚度要求。(4)支撑稳定性验算:采用直径φ48mm壁厚3.5钢管,间距0.6×0.6m,水平支撑1.5米一道。1)荷载计算：N=0.6×0.6×41.27=14.85KN2)稳定性计算:查《建筑施工手册》第72页:ф4.8钢管截面面积A=4.89cm2i=1.47cm积A=4.89cm2i=1.47cm2)强度验算:σ=N/An=14850÷(4.89×102)=30.37[f]=215N/mm2稳定性验算:λ=(μ·L)/i=(1×1500)÷14.7=102ψ=1500/1022=0.144N/ψA=14850÷(0.144×489)=210[f]=215N/mm2见《建筑施工手册》P71.表2-63)。满足稳定性要求。3)剪力墙模板计算:墙厚1800mm,采用20厚胶合板,胶合板横向布置,内楞采用80×120mm松中方竖向布置,间距400,外楞采用2×80×100mm中方松横向布置@1000,运用Φ12螺栓水平布在横楞与竖楞交叉点上,在穿墙螺栓两端加钢筋堵头。则墙侧模板为跨度0.4m的多跨