基础筏板大体积砼施工温度应力计算分析与温差裂缝控制

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1、筏板基础大体积砼施工温度应力计算分析与温差裂缝控制李明辉蒋兴祥（云南省第二建筑工程公司；云南省第四建筑工程公司；）〔摘要〕阐述云南汇都国际一期C座工程筏板基础利用砼自约束裂缝控制理论对该筏板砼构件进行大体积施工控制需要性进行判别；利用砼温差应力计算对大体积砼施工措施的有效性进行估量，以及砼温度停止测量前对砼抗裂安全度核算。〔关键词〕筏板基础大体积砼；温度裂缝；砼自约束裂缝控制；温差应力分析计算；砼抗裂安全度；施工控制。1.工程概况位于昆明市白塔路真庆文化广场的云南汇都国际一期C座工程，框-剪结构，共31层（含地下2层），总建筑面积79613m2。其基础为筏板基础，基础面积4

2、777.94m2，筏板厚1600mm。材料：混凝土C40、S8抗渗，钢筋HPB235―Ⅰ级钢筋、HRB335－Ⅱ级钢筋。按照大体积砼经验界定条件（板厚度H≥700mm），该筏板为大体积砼。需要采取相关措施进行砼温度控制，将其砼温差控制在25℃内，以避免筏板砼出现温差应力裂缝。本文利用砼自约束裂缝控制理论进行砼温度应力计算分析，对该筏板砼构件进行大体积施工控制需要性进行判别；筏板砼施工在采取大体积砼施工措施后，在浇灌砼前对其有效性进行估量；在浇灌砼后根据实测温度计算筏板砼温度收缩应力，以确保砼在温差有效控制情况下结束砼温度监控工作，满足温差应力裂缝控制要求。2.基础筏板按照大

3、体积砼施工需要性判别采用砼自约束裂缝控制理论进行计算与分析。其原理为：浇筑大体积混凝土时，由于水化热的作用，中心温度高，与外界接触的表面温度低，当混凝土表面受外界气温影响急剧冷却收缩时，外部混凝土质点与混凝土内部各质点之间相互约束，使表面产生拉应力，内部降温慢受到自约束产生压应力。则由于温差产生的最大拉应力和压应力可由下式计算:；式中：t、c──分别为混凝土的拉应力和压应力(N/mm2)；E(t)──混凝土的弹性模量(N/mm2)；──混凝土的热膨胀系数(1/℃)△T1──混凝土截面中心与表面之间的温差(℃)，其中心温度按下式计算；计算所得中心温度为42.39度。──混凝土

4、的泊松比，取0.15－0.20。由上式计算的t如果小于该龄期内混凝土的抗拉强度值，则不会出现表面裂缝，否则则有可能出现裂缝，同时由上式知采取措施控制温差△T1就有可有效的控制温差应力裂缝的出现。2.1自约束裂缝控制计算:6计算条件：C40（空白砼），配合比（每m3）：p.s52.5：碎石：细砂：水＝424：900：540：220。取E0=3.25×104N/mm2,=1×10-5,△T1=19.93℃,=0.15；砼3d龄期（水泥水化热达峰值）。(1)混凝土在3d龄期的弹性模量,由公式:;计算得:E(3)=0.77×104N/mm2;(2)混凝土的最大拉应力由式:;计算得:

5、t=1.20N/mm2;(3)混凝土的最大压应力由式:;计算得:c=0.60N/mm2;(4)3d龄期的抗拉强度由式:;计算得:ft(3)=0.84N/mm2.2.2大体积砼施工控制需要性分析判别经过以上计算可以看出，在未采取任何砼改性和保温保湿技术条件下，该基础筏板砼内外温差引起的拉应力大于该龄期内混凝土的抗拉强度值，基础筏板将会出现温差应力裂缝。因此，对于本基础筏板施工必须采取大体积砼施工的相关措施，提高砼表面养护温度，以防止砼出现温差应力裂缝。3.大体积砼温差裂缝施工控制该筏板基础采取整体浇灌、泵送砼、机械捣固等施工方法外，特采取以下大体积砼温差裂缝控制技术措施。3.

6、1大体积砼温差裂缝控制技术措施（1）采用低热砼对砼进行改性。采取混凝土“三掺、多掺”技术来实现，既砼内掺入粉煤灰、矿渣粉、磷矿渣和高效减水剂（缓凝型），以达到减少水泥用量和缩小水灰比，降低砼绝对温升和延续砼温升峰值出现，从根本上缩小砼的内外温度差，最终达到防止大体积砼构件出现裂缝的目的。经过试配，该基础筏板砼配合比（每m3）为：水泥：水：石：掺合料（粉煤灰）：外加剂＝400：180：739：1030：50：15.3；（2）采取保温保湿法对砼进行养护。对大体积砼表面进行保温，使大体积砼保持适宜的硬化条件，防止砼热蒸发产生表面干缩裂缝，相对地缩小砼构件的内外温度差，最终达到防止

7、大体积构件砼出现裂缝目。具体方法如待砼表面收水时，严铺一道黑色塑料薄膜，再加盖草席等。保温材料（草席）厚度计算如下：a.保温材料所需厚度计算公式：；式中：i----保温材料所需厚度(m)；h----结构厚度(m)；λi----结构材料导热系数(W/m.K)；6----混凝土的导热系数,取2.3W/m.k；Tmax---混凝土中心最高温度(℃)；Tb---混凝土表面温度(℃)；Ta---混凝土表面温度(℃)；K---透风系数。b.计算参数：混凝土的导热系数=2.3(W/m.k)；保温材料的导热系数i=0.14(W/m