發(fā)布時間：2020-06-10 01:39

【摘要】：大體積混凝土是指混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土。由于其體積龐大,大體積混凝土在水泥水化時會形成外低內(nèi)高的溫差,這種溫差會使大體積混凝土內(nèi)部溫度分布不均勻由此引起混凝土變形不一致,進而產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力約束。因內(nèi)部中心區(qū)域為大體積混凝土水化放熱過程中溫度最高點,故其產(chǎn)生的熱膨脹也比表面位置的混凝土要大的多,受此影響,混凝土表面受拉而中心受壓,隨著混凝土的表面拉應(yīng)力逐步增長直至超過其抗拉強度時出現(xiàn)裂縫。南京四橋錨碇及主塔屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu),由于其體積龐大,表面系數(shù)比較小,水泥細(xì)度高,水化放熱速率快,內(nèi)部溫升高,易使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫;此外混凝土膠材用量高,水膠比小,自收縮和干縮較大,也會加劇收縮開裂的風(fēng)險。收縮裂縫的產(chǎn)生對結(jié)構(gòu)的安全和耐久性產(chǎn)生顯著影響。為了提升工程質(zhì)量和服役壽命,本文針對南京四橋工程結(jié)構(gòu)特征、環(huán)境條件和實際用材等情況系統(tǒng)開展了錨碇及主塔大體積混凝土裂縫控制研究。首先通過膠凝材料水化熱試驗、絕熱溫升試驗、半絕熱溫升試驗以及足尺模型試驗等多種方法對錨碇及主塔大體積混凝土原材料進行了對比和優(yōu)選,掌握了影響混凝土水化溫升的主要因素,包括:硅酸鹽水泥礦物、硅酸鹽水泥細(xì)度、水泥含量、水灰比、各類摻合料外加劑的影響。分析顯示粉煤灰摻入能后移水泥放熱峰,磨細(xì)礦渣粉的摻入會使膠凝材料的水化歷程發(fā)生改變,使絕熱溫升曲線峰值靠后。兩者復(fù)合摻加后,對水化熱的降低效果非常明顯,比單摻要好很多。緩凝劑影響膠凝材料水化歷程,使其混凝土溫峰推遲的同時降低溫峰。延遲水化熱溫峰的效果,卻可以增加散熱的時間,進而達(dá)到降低混凝土最高溫度的目的。最終確定:優(yōu)先選用中熱硅酸鹽水泥,因故無法獲得時,對選用的普通硅酸鹽水泥要進行水化熱測試,選擇水化放熱較低的水泥。水泥不應(yīng)該太細(xì),用比表面積控制時,其細(xì)度不宜大于350m2/kg�；炷僚浜媳仍O(shè)計中,應(yīng)該摻加粉煤灰和磨細(xì)礦渣粉,最好是采用復(fù)合摻加技術(shù)。不建議使用硅灰。使用緩凝型減水劑,采取綜合措施降低混凝土的水化放熱。嚴(yán)格控制粗骨料的空隙率,減少混凝土中膠凝材料的使用量,建議其空隙率不大于40%。嚴(yán)格控制水膠比不大于0.50。半絕熱溫升試驗方法用于混凝土配合比設(shè)計試驗簡單可靠,建議在工程中推廣使用。足尺模型試驗?zāi)軌蜉^為準(zhǔn)確反映工程中的溫度變化歷程,重要構(gòu)件,如索塔高強大體積混凝土應(yīng)該在施工前進行足尺模型驗證試驗。其次,通過混凝土干燥收縮應(yīng)力試驗和開裂評價試驗研究,提出干燥收縮開裂概率P作為評判補償收縮混凝土抗裂性的依據(jù),可以簡單、直觀評價混凝土在不同限制情況下產(chǎn)生收縮裂縫的幾率,從而對與混凝土補償收縮評價有一個較為積極的意義。在此基礎(chǔ)之上,分析研究了各組分礦物摻合料和膨脹劑對高流態(tài)混凝土干縮和補償收縮效果的影響,指出高流態(tài)混凝土干縮性質(zhì)主要受礦物摻合料的影響較大。對于摻加粉煤灰和礦粉礦物的混凝土,前者主要改善高流態(tài)混凝土的干燥收縮性質(zhì),后者的改善效果則與摻量有關(guān),硅灰對于高流動性混凝土的干燥收縮性質(zhì)未見明顯改善,甚至可能產(chǎn)生不利影響。然后在原材料優(yōu)選的基礎(chǔ)上,以抗裂性能為核心,以降低混凝土絕熱溫升為主要手段,同時兼顧混凝土工作性、力學(xué)性能、體積穩(wěn)定性、經(jīng)濟性,采用低水化熱的膠凝材料體系,選用優(yōu)質(zhì)聚羧酸類緩凝高性能減水劑,選用級配良好、低熱膨脹系數(shù)、低吸水率的粗集料,使用低流動性混凝土等綜合技術(shù)手段,優(yōu)化和確定了錨碇及主塔大體積混凝土的配合比;最后,借助計算機有限元仿真分析,結(jié)合南京長江四橋錨碇區(qū)大體積混凝土施工工藝,針對錨碇及主塔大體積混凝土施工環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)特征、施工工藝等多種工況的開裂風(fēng)險進行了計算和分析。在此基礎(chǔ)之上,在南京長江第四大橋工程建設(shè)過程中,我們參照國家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范和技術(shù)指南、標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)資料,制定了基于耐久性考慮的相關(guān)混凝土施工指南,同時結(jié)合前人已有的研究結(jié)果,并綜合考慮其他類似工程項目已有的施工經(jīng)驗,明確提出主要的大體積混凝土施工溫度控制指標(biāo)。同時混凝土澆筑后由于水化反應(yīng)而導(dǎo)致的溫度變化主要受水化熱和混凝土澆筑溫度等幾個方面影響。同時由于原材料的溫度受外界大氣溫度影響較為明顯,南京四橋錨碇錨體大體積混凝土施工按照夏季溫度不宜高于25℃控制。結(jié)合工程現(xiàn)場實際情況,制定了裂縫控制方案,采用優(yōu)化混凝土配合比、控制澆筑溫度、合理劃分施工層、冷卻管散熱的綜合裂縫控制措施,提出了適合的混凝土入模溫度、冷卻水管的布置方案與冷卻水的合理流量、拆模時間及工藝等綜合施工措施,考慮混凝土的施工時間,提出了保證養(yǎng)生質(zhì)量的方法。從最終工程實體混凝土工程溫度測控結(jié)果看,此次采用的大體積混凝土溫度無線測控方案較好的達(dá)到了預(yù)想的目的,準(zhǔn)確的對混凝土的實時溫度發(fā)展進行了監(jiān)控,同時根據(jù)監(jiān)控結(jié)果采取了相應(yīng)的響應(yīng)措施,做到溫度可控,大大降低了結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險,成功的保證了大體積混凝土的施工質(zhì)量。綜合上述研究成果在錨碇及主塔成功應(yīng)用,解決了大體積混凝土的收縮開裂難題。針對跨江大橋索塔裂縫控制,在原材料的比選確定基礎(chǔ)上,通過采用不同水泥塔柱混凝土的配合比設(shè)計及試拌,得到各配合比混凝土的拌和物性能、強度及其半絕熱溫升試驗結(jié)果,選定滿足施工耐久性能、施工性能及強度且混凝土水化熱最小、水化放熱曲線緩的作為塔柱混凝土的施工用配合比。結(jié)合設(shè)計資料,對索塔各組成節(jié)段進行溫控方案驗證計算,同時控制混凝土入模溫度,降低混凝土開裂風(fēng)險。
【圖文】：

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文5 礦渣粉 ≥400 ≥95 ≥2.8 用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 52、《質(zhì)檢驗。。砂子篩分試驗結(jié)果和品質(zhì)檢驗結(jié)果分別列2.1。從表 2.7、表 2.8 可以看出，，天然砂的表2.78，石粉含量 7.3%，可滿足上述標(biāo)準(zhǔn)對天骨料，其中小石、中石采用天然骨料。粗混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文 μW，實驗時保持漿體溫度為 20℃，1試驗?zāi)量沽延嬎愕闹匾罁?jù)，試驗參照《升測試儀如圖 2.2 所示。試驗開始之前℃~30℃的水置于容器中，擺放至離上溫，若水溫在 48h 內(nèi)保持不變則滿足要
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U445.57

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本文編號：2705581