大体积混凝土配合比优化设计及裂缝控制技术探讨-闫海超

大体积混凝土配合比优化设计及裂缝控制技术探讨闫海超摘要：从字面上分析，大体积的混凝土可以被理解为更高体积的混凝土。这种混凝土形式被广泛应用于现代建筑工程中。但是，由于这种混凝土体积大，整体设计比要求很高，容易出现裂缝问题。关键词：大体积混凝土；配合比；优化设计；裂缝控制技术一、配比设计1、基本配比目标1.1温度控制指标混凝土的浇筑体，其最高温控即为温度升峰数值Tmax≤70℃；该浇筑体的表面，其与大气环境温度差异不可超出20℃范围；该浇筑块体里表的温度差异，不可超出25℃范围；浇筑体降温的实际速率不可超出2.0℃/d范围。1.2温度应力的控制要求把控混凝土的温度应力，包含着控制混凝土其表面的拉应力及内部最大的拉应力。混凝土，其表层的拉应力需依据下列公式进行计算分析：σs=0.5aE（t）ΔT（t）Kp。在该公式当中，σs代表龄期t期间，混凝土其表层实际拉应力（MPa）；a代表龄期t期间，混凝土其弹性的模量（MPa）；ΔT（t）代表龄期t期间，混凝土其内表面实际温度差（℃）；Kp代表混凝土的徐变所引起应力松弛的系数，在无实验资料时可取值为0.5。混凝土，其内部最大的拉应力计算分析公式为：σmax=（a/1-μ）E0KpＲ（Tmax-Tw）。在该公式当中，σmax代表混凝土其内部最大的拉应力（MPa）；a代表混凝土实际线膨胀的系数，一般可取1.0×10-5℃-1为参数值；E0代表混凝土处于稳定温度条件下弹性的模量（MPa）；Kp代表混凝土的徐变所引起应力的松弛系数，在无实验资料时通常可取0.5参数值；Ｒ代表混凝土其基础约束的系数；Tmax代表混凝土其内部最高的温度值（℃）；Tw代表混凝土内部浇筑体的稳定温度（℃）。混凝土实际基础约束的系数Ｒ，往往可反应出混凝土自身非自由的变形条件，且通常与其接触介质条件、浇筑体长度及厚度等有着密切关联，该混凝土实际基础约束的系数Ｒ计算分析公式为：Ｒ=1-（cosh（CX/H/E0）0.5L）-1。在该公式当中，Ｒ代表混凝土实际基础约束的系数；H代表混凝土的浇筑体实际厚度（mm）；E0代表稳定温度期间，混凝土弹性的模量（MPa）；CX代表约束介质面积水平的变形刚度（N/mm3），针对较低等级、风化岩的混凝土，通常取0.6～1.1数值，针对配筋的混凝土通常可取0.1～0.15数值；L代表混凝土的浇筑体实际长度（mm），计算分析L可确定为控制的后浇带及分仓间距。1.3温控抗裂的安全系数要求建筑工程项目设计总体目标是混凝土的表层温度控制裂缝安全等级及内部温度控制抗裂实际安全等级等，均需在1.4以上范围。结合建筑工程项目总体施工建设要求，大体积混凝土的强度等级应当为C35，实际抗渗等级应当为P6，温度控制及应力等均需严格按照工程项目总体建设要求予以合理化设定。运用60d的强度等级开展大体积混凝土的配比设计。混凝土的拌合物，其1h延时的塌落度可择取165～180mm，其拌合物的泌水率需控制在10L/m3范围。2、总体配比设计水泥施工材料，主要选取普通P·O425硅酸盐的水泥，其初凝的时间为222min，终凝的时间为274min，3d、28d的抗压强度各自为25.9MPa及51.4MPa。掺合料主要运用的是粒化高炉类粉煤灰及矿渣粉。粒化高炉类矿渣粉，其在7d、28d期间活性指数各自为80%、95%、实际表面积为418m2/kg、所需水量一般在93%左右，粉煤灰为Ⅰ级、7.0%的细度。外加剂为聚羧酸PCA高性能的减水剂，实际减水率为26%，每小时的变化量为30mm、常压的泌水率为53%。膨胀剂采用的是UEA，在水中7d内限制的膨胀率是0.028%，21d在空气当中限制的膨胀率数0.008%。所采用的细骨料是Ⅱ区的中砂，细度模数为2.7，所含砂量为0.6%。粗骨料是连续级配的5～31mm碎石，所含泥量为0.7%。依据建筑工程项目对于大体积混凝土实际使用要求及相关标准，在满足其稳定性体积、抗渗性、强度等各方面要求之外，还需着重于配比设计及温控设计。需严格按照温度控制相关要求确定好施工材料组成、分层分块、绝热性温升、养护、保湿层的厚度等各项要求。经过反复的实验操作研究，为大体积混凝土最终的配比设计。二、控制技术研究1、合理择选施工操作法因该工程项目筏板基础特点为厚度＜2m，实际面积及混凝土实际浇筑量极大，浇筑能力及施工建设场地严重受限，故择选整体连续推移浇筑方法开展施工操作。确定后浇带留置、调仓间距，需依据其筏板基础底部实际限制条件、施工现场环境、混凝土自身温度应力、厚度等各方面因素综合分析结果，予以合理确定。2、严格把控施工材料及配比其一，合理降低水泥的水化热。混凝土实际热量大部分均源自于水泥的水化热，需择选低水化热类矿渣硅酸的盐水泥来进行混凝土的配比设计；合理采用减水剂与粉煤灰该双掺技术，以能够确保每立方米的混凝土当中水泥用量有效减少，最终实现水化热逐渐降低的效果；结合建筑工程项目实际建设施工要求，合理择选骨料，应当尽可能的择选大粒径及较高级配的一些粗骨料；为能够充分运用该混凝土后期的强度性能，有需合理的改善该混凝土自身和易性能，以能够确保用水量的减少；把控好混凝土实际塌落度，做好施工现场塌落度测量工作，把该塌落度参数控制在标准范围当中，通常以7～9m为基准。在夏季施工建设期间，混凝土其内部预埋的冷却水管，一般为循环式冷却水，需强制性将其其混凝土自身水化热的稳定。在冬季施工环节下，需做好保温养护措施，可在施工技术及环境条件可允许之下，在混凝土的结构内部掺入10%～15%大石块，以能够尽可能的将混凝土实际用量减少，起到水化热降低及水泥材料集约化利用的效果。其二，将混凝土的入模温度降低至合理范围。大体积混凝土的浇筑施工期间，应当尽可能的选择最佳的温度环境，避开较为炎热的季节。倘若在夏季施工，则需使用较低温度地下水来进行混凝土的搅拌施工操作，也可在该混凝土的拌和水内掺入适量冰块，针对骨料做好洒水降温及遮阳等养护工作。运输与浇筑施工操作期间，必须将洒水降温及遮阳等养护工作做到位，确保混凝土拌合物入模温度降低至合理范围之内；还需掺合定量缓凝式减水剂，待混凝土逐渐入模，需做好强制性通风处理，以能够确保膜内热量可快速散发出来，降低裂缝问题形成可能性。其三，做好温控工作。浇筑完混凝土后，保湿保温的养护工作必须做到位，确保混凝土能够缓缓降低温度，发挥徐变的特性，将温度应力有效降低。在夏季施工条件下，大体积混凝土不可暴晒，且要注意日常的保湿覆盖养护，防止温度出现急剧的变化情况。开展长时间养护施工操作，合理确定拆模时间，延缓降温实际速度，将降温时间合理延长，发挥混凝土自身应力的松弛效应。其四，合理优化约束基础条件，有效降低温度的应力。大体积混凝土垫层与基础层相互间需设定滑动层，倘若工程项目总体技术条件允许，还可运用刷热沥青，将其当成滑动层，将嵌固作用消除，并将约束应力释放出来，以免裂缝该质量问题出现。结束语综上所述，为了能够确保大体积混凝土该类工程项目可顺利完工，广大资深设计者理当充分重视其大体积混凝土的配比设计与裂缝控制这两个工作，结合项目工程总体施工建设要求、标准等，合理优化大体积混凝土的配比设计，并积极采用各项裂缝的控制技术，防止裂缝情况出现。从而保障大体积混凝土该项目工程可高效率竣工。参考文献：[1]齐富贵.大体积混凝土配比优化设计及裂缝控制技术研究[J].城市建设理论研究：电子版，2016，20（08）：119-120.[2]江昔平，王社良，段述信，等.基于降低成本的大体积混凝土配合比优化设计研究[J].建筑工程技术与设计，2016，32（04）：703-704.