大体积混凝土钢拱架承台和大面积预应力混凝土楼面施工阶段裂缝控制方案.doc

大体积混凝土钢拱架承台和大面积预应力混凝土楼面施工阶段裂缝控制方案1、工程概况本工程混凝土温度裂缝控制有两大难点：1.1大体积混凝土钢拱脚承台本工程共有2个钢拱，4个拱脚，在两拱脚间设预应力地拉梁，拱脚承台将承受钢拱向外的推力和预应力梁向内的拉力，作用力集中，应力复杂，为满足拱脚承台安全使用，施工质量保证是必须的钢拱脚承台尺寸（长宽高）约：30233m；施工面积约690m2，砼浇筑量约2070m3根据施工图楼面混凝土标号，混凝土设计强度假定为C40钢拱脚承台平面图钢拱脚承台施工特点：(1)该承台属于大体积混凝土结构，混凝土强度高，产生的水化热多，中心温度高2）单个承台下布置63根钻孔灌注桩（28φ1000，35φ800），另外有三根地拉梁与承台相连，承台周围约束大3)承台不设后浇带和伸缩缝，混凝土一次性浇筑4)采用商品混凝土，水灰比较大1.2大面积预应力混凝土楼面预应力混凝土楼面板厚140mm，A轴长约561m，J轴长约930m，平均约745.5m，属于超长、大面积环形预应力混凝土楼面根据施工图楼面共设置4条伸缩缝，12条1000mm宽后浇带后浇带和伸缩缝平面布置示意图楼面混凝土施工特点：1)由于后浇带和伸缩缝，将楼面分成18个板块，每个板块长约30至52m，宽约40至72m，楼面直线段最大板块尺寸（环向径向）约：5272m，面积约：3744m2。

已超出一般工程35至40m设置一条后浇带的要求2)楼面不规则，径向成阶梯形，混凝土厚度不均，表面转角很多，局部收缩应力集中，容易产生微裂缝3)楼面径向和环向布置预应力筋，起承载和抵抗温度应力的作用4)楼面混凝土施工泵送线路长达200m，商品混凝土需要较高的坍落度和水灰比，对裂缝控制不利由于水化热在内部会产生较高的温度，在内外温差、自身体积收缩、不均匀降温以及周围约束下，砼易产生表面裂缝，影响钢筋和预应力筋防腐；甚至产生贯穿裂缝影响结构安全性预应力混凝土楼面和拱脚承台均为重要结构，必须采取有效的裂缝控制技术，将裂缝控制在无害裂缝（0.1mm）范围内而且拱脚承台处于地下环境中，更需注意防渗2、裂缝控制技术2.1常用裂缝控制技术混凝土会产生水化热，使其内部温度高于外界环境温度随着混凝土的凝结与龄期增长，其内部温度不断下降，在外部约束下内部产生收缩应力，当其值大于当时龄期砼抗拉强度时，浇筑好的混凝土构筑物就会拉裂而产生缝隙造成渗漏这种情况在大体积砼和大面积楼面中非常普遍，因此应主动的采取措施防止裂缝产生，大致采用四种技术：1)设置永久伸缩缝2)设置后浇带3)采用补偿收缩混凝土无缝设计和施工，设置加强带。

4)采用预应力钢筋混凝土技术这四种裂缝控制技术各有优缺点，前两者主要以“放”为原则进行裂缝控制，后两者主要以“抗”为原则2.2本工程裂缝控制施工技术根据本工程的特点，以及以往工程经验和参考技术资料，决定采取“抗放兼备，以抗为主”的裂缝控制原则，补偿收缩混凝土的裂缝控制技术2.2.1大体积混凝土裂缝控制(1)混凝土材料大体积混凝土承台采用JM-Ⅷ型（缓凝、泵送）混凝土高效增强剂JM-Ⅷ系以β—萘磺酸亚甲基高级缩合物和反应型高分子聚合物为主体的复合添加剂，具有高效减水、缓凝、保坍和增强等功能；对水泥有较强的分散作用，可显著改善混凝土各种性能；掺量小，减水率高，对钢筋无锈蚀作用2) 施工技术为减少地拉梁对拱脚承台的约束，在承台边地拉梁上设置1200mm宽后浇带，待承台内外温度稳定后，填筑后浇带，并养护达到张拉强度后，张拉预应力筋拱脚承台边地拉梁后浇带布置图承台内混凝土一次性连续浇筑，不设后浇带和施工缝混凝土采用42.5PO普通硅酸盐水泥，内掺1.2%的JM－Ⅷ高效混凝土外加剂和15%的Ⅰ级优质粉煤灰， 混凝土浇筑时，可从一端分层连续浇筑，分层高度0.5m，在下层初凝之前，浇筑上一层2.2.2预应力大面积混凝土楼面裂缝控制(1)材料采用高效混凝土外加剂UEA-H补偿收缩混凝土，UEA-H膨胀剂具有低碱性，较高膨胀能力且稳定，掺入水泥后使水泥水化热较低，掺入砼中使砼拌合物的坍落度损失较小，凝结时间和强度性能与基准混凝土相当，以及高抗渗、高抗裂等特点。

UEA-H高效膨胀剂的技术指标均满足JC476-92的一级品要求为进一步提高混凝土的自身抗裂能力，在看台板混凝土配合比中加入聚丙烯纤维增强，有效地提高混凝土的早期抗拉强度聚丙烯纤维能减少各种塑性、离析、水化热温度等因素导致的非结构裂缝，提高混凝土抗裂抗渗能对施工要求不高，直接投入集料中搅拌，适当延长搅拌时间后浇带回填用大膨胀混凝土，回填缝时间只需待后浇带预应力张拉施工完毕后立即可进行，比传统后浇带缩短20多天楼面砼C40，选用42.5级普通硅酸盐水泥，内掺10%早强型UEA-H外加剂和10%Ⅰ级优质粉煤灰后浇带混凝土标号提高到C45，UEA-H外加剂内掺量提高到13%2)施工技术楼面暴露于空中，降温速度快，受气温影响明显施工现场复杂，养护环境差考虑到预应力张拉在楼面中建立的预压应力较膨胀剂产生的膨胀压应力大，因此预应力筋尽早张拉是楼面裂缝控制关键中的关键预压应力足以解决预应力张拉后施工阶段裂缝控制问题，对于预应力张拉前的裂缝控制可以采用早强型补偿收缩混凝土14d水养条件下补偿收缩砼一直处于膨胀状态，水养结束后砼开始收缩，此时早强型砼14d抗压强度已达到R28的90%以上，满足预应力张拉对混凝土强度的要求。

若施工工期不紧，根据相应的随程测试，可滞后一段时间，待砼即将出现拉应力时，再张拉预应力筋，这样可减少因补偿收缩砼在空气中干养收缩而产生的预应力损失，有利于预应力筋承受长期季节温差产生的温度应力考虑到预应力筋在中部的摩擦损失较大，因此预应力筋应在后浇带处分段张拉根据施工图，4条伸缩缝将整个楼面分成4个区，每个区又被后浇带分成4小板块每个区内先张拉中间板块预应力筋，封闭后浇带后，再张拉两端板块预应力筋因此，为配合预应力施工，土建在每个区中先施工中间板块，后施工周边板块3、裂缝控制计算3.1拱脚承台大体积混凝土裂缝控制计算(1)大体积砼拱脚承台概况钢拱脚承台尺寸（长宽高）约：30233m；施工面积约690m2，砼浇筑量约2070m3，假定C40混凝土采用42.5级普通硅酸盐水泥，掺1.2%的JM－Ⅷ外加剂和15%的Ⅰ级粉煤灰混凝土用料量和配合比见下表混凝土用料量和配合比表结构部位拱脚大体积混凝土承台混凝土强度C40弹性模量（E）3.25104抗拉强度(ftk)2.45N/mm2混凝土用料量(kg/m3)水胶凝材料骨料水水泥JM－Ⅷ粉煤灰细骨料粗骨料1683525.04636891123配合比水胶比0.4砂率0.38备注饮用水42.5级内掺1.2% Ⅰ级内掺15%中砂碎石(2)温度应力计算A）混凝土温度计算a）计算温升值：绝热温升值： Th=wQ/(CP)+F/50=72℃平均温升值：tm=44℃b）各龄期温度混凝土浇筑后内部温度一般在第3天达到峰值，平均气温20℃，经推测大体积混凝土内部散热温度曲线为：散热条件下混凝土内部温度变化曲线c）各龄期混凝土收缩值及收缩当量差各龄期混凝土收缩值：SD（t）=ε0y(1-e-0.01t)M1M2∧∧M10其中：各种非标准条件下的各项修正系数取值。

各种非标准条件下的各项修正系数取值表M11.25M21.35M31M41.0M51.0M60.93M70.77M81.2M91.0M100.8Mi=M1M2M9M101.2收缩当量温差：Ty(t)= εy(t)/α其中：d）综合温差和总温差综合温差：△T(t)= △Tm(t)+ △Ty(t)总温差：T=∑△T(t)各龄期混凝土温度变化计算表龄期（d）温度（℃）阶段温降（℃）收缩Ty(t)（℃）ΔTy(t)（℃）综合温差（℃）364.000~1.149E-051.149~~654.6049.3962.264E-052.2641.11510.511944.06410.5403.346E-053.3461.08211.6221236.8327.2324.397E-054.3971.0508.2821532.0504.7825.416E-055.4161.0195.8011828.8373.2126.405E-056.4050.9894.2012126.6252.2127.364E-057.3640.9603.1722425.0641.5618.296E-058.2960.9312.4932723.9361.1279.200E-059.2000.9042.0313023.1060.8311.008E-0410.0770.8771.708总温差49.8B)各龄期混凝土弹性模量根据公式：E(t)=E0(1-e-0.09t) 其中： E0=3.25104N/mm23)各龄期混凝土应力松弛系数龄期36912151821242730S0.1910.2090.2120.2170.2300.2590.3100.3670.4431.000S(t)----0.20.2110.2150.2240.2450.2850.3390.4050.7224)地基水平阻力系数Cx计算Cx= Cx1+ Cx2a)地基对基础的约束Cx1计算本工程承台底部若铺100厚素混凝土垫层，取Cx1=0.8N/mm2。

b)桩基对基础的约束Cx2计算桩混凝土若采用C30当桩与结构固结接时：φ800灌注桩：Q=3.4104N/mm2φ1000灌注桩：Q=5104N/mm2Cx2=nQ/F=3.7510-3N/mm2c）地基水平阻力系数Cx计算Cx=Cx1+Cx2=0.8+3.7510-3=0.804N/mm2温度应力计算过程见下表龄期（d）综合温差（℃）E(t)(MPa)E(t)(MPa)β(t)S(t)Δσ(t)(MPa)3~7690.166~~~~60.21513560.6810625.421.588E-040.20.14890.32818042.1115801.41.302E-040.2110.158120.27321463.1519752.631.165E-040.2150.089150.21624074.6922768.921.085E-040.2240.052180.18026068.2925071.491.034E-040.2450.036210.164。