1、超大体积混凝土压缩机组基础温度裂缝控制技术本文由 dongdaly080811贡献pdf文档可能在 WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT,或下载源文件到本机查看。216施 工 技 术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY2010 年 12 月 第 39 卷 增刊超大体积混凝土压缩机组基础温度裂缝控制技术薛远新( 河北华北石油工程建设有限公司, 河北 任丘 062552) 摘要 阐述了大型压缩机基础温度裂缝控制的具体方案, 对混凝土浇注前、 后裂缝控制进行计算, 并提出施工中的 技术控制措施, 最后提出几点注意事项。从而得出大体积混凝土有害温度裂缝的产生和发展是可控的。 关键词
2、 大型压缩机组;大体积混凝土;基础;温度裂缝;控制技术 TU528 中图分类号 文献标识码A 8498(2010) S1021604 文章编号1002-Control Technology of Temperature Cracks for Super Large Mass Concrete Compressors FoundationXue Yuanxin( Hebei North China Oil Field Engineering Co. , ,Renqiu, Ltd. Hebei 062552, China)Abstract:The concrete scheme about con
3、trol of temperature cracks in ultra large compressors foundation is described ,calculation about cracks control at the concrete pouring before and after is put forward,technical control measures and points for attention are mentioned in the final. Author has the conclusion that temperature cracks ab
4、out large mass concrete can be controlled.Key words:ultra-large compressors;large mass concrete; foundation;temperature cracks;control technology随着长江中下游地区经济的不断增长, 原来西气 东输管道设计供气能力已不能满足实际需要, 管道增 输, 即安装若干台超大型压缩机, 这类机组有以下特 点:机组整体撬装, 功率大, 体积大, 整体安装无应力, 基础为钢筋混凝土结构, 基础要求一次浇注成型。这 就对基础大体积混凝土的施工提出了严格要求。2006 年
5、华北石油工程建设有限公司对西气东输管道增输工 程盐池压气站、雅满苏站 4 台 31MW 超大型压缩机组 基础进行施工。 该压缩机组基础长 21 120mm, 最大宽度 4 790mm,3 最大高度 3 358mm, 基础混凝土体积 339. 7m , 是超大因此 超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝, 确定采用初期强度增长较慢和水化热增长较慢的缓凝 6 h 的矿渣硅酸盐水泥, 强度等级为 PS42. 5。 2) 粗骨料 采用碎石, 粒径 5 20mm, 含泥量 1% 。选用粒径较大、 级配良好的石子配制的混凝土, 和易性较好, 抗压强度较高, 同时可以减少用水量及水 还有利于混凝土采用泵送
6、降低浇注时间, 从而 泥用量, 降低混凝土温升。 使水泥水化热减少, 3) 细骨料 4) 粉煤灰 采用粗砂,含泥量2% 。 为了改善混凝土的和易性, 降低水泥的水化热, 考虑掺加适量的粉煤灰。根据实际情况, 采 用缓凝型矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土 时, 其粉煤灰取代水泥的最大限量为 25% 。粉煤灰对 改善混凝土和易性有利, 但掺加粉煤灰的混凝 水化热、 土早期极限抗拉值均有所降低, 对混凝土抗渗抗裂不 因此粉煤灰的掺量控制在 20% 以内。 利, 5) 外加剂 设计无具体要求, 通过分析比较、 参考 过去在其他工程上的使用经验和混凝土泵送要求, 混体积混凝土, 技术要求一次性浇注成
7、型不留施工缝。 施工中既要考虑大体积混凝土水化热产生温度差的控 又要考虑大体积混凝土温度应力的控制, 防止混凝 制, 土温度裂缝的扩展。 1 材料选择 经过对地材的调研, 采用以下品种、 规格的混凝土 原材料。1) 水泥 考虑普通硅酸盐水泥水化热较高, 特别 是应用到超大体积混凝土中, 施工规模大, 水泥水化热 大量水泥水化热不易散发, 在混凝土内 前期增长较快, 部温度过高, 与混凝土表面产生较大的温度差, 混凝土 内部便产生压应力, 表面产生拉应力。当表面拉应力凝土确定采用适量泵送剂, 每立方米混凝土 1kg, 泵送 06 收稿日期2010- 02 作者简介薛远新, 河北华北石油工程建设有
8、限公司工程师, 河北省任丘市河北华北石油工程建设有限公司施工技术部 062552, E 电话:(0317)2591671, mail:731882403 qq. com2010 增刊薛远新:超大体积混凝土压缩机组基础温度裂缝控制技术217剂可改善混凝土的和易性、 保水性, 可提高混凝土的强 度, 减少泵送混凝土坍落度损失和混凝土分层离析。 2 2. 1 混凝土裂缝控制的计算 混凝土浇注前的裂缝控制计算 在超大体积混凝土浇注前, 根据施工拟采取的防 裂措施和现有施工条件, 先计算混凝土水泥水化热的 各龄期收缩变形值、 收缩当量温度和 绝热最高温生值、 弹性模量, 然后通过计算, 估算可能产生的最
9、大温度收 缩应力, 如不超过混凝土的抗拉强度, 则表示所采取的 防裂措施有效、 预防裂缝扩展。否则, 改善技术措施, 再行计算, 直到计算的应力在允许范围。 1) 混凝土的水化热绝热温升值 T ( t) = C Q (1 e mt3) 各龄期混凝土收缩当量温差 T y(t) = y(t) / 5 为混凝土线膨胀系数, 1. 0 10 。 取(3)式中:T y( t) 为各龄期( d) 混凝土收缩当量温差 ( ) ; 经 计 算: T y(3) = 6 ; T y(6) = 8 ; T y(9) = 10. 2 ;T y(12) = 11. 8 ;T y(15) = 12. 8 ;T y(18)
10、 = 13. 5 ;T y(21) = 13. 9 ;T y(24) = 14. 1 ;T y(27) = 14. 2 。 4) 各龄期混凝土弹性模量 E (t) = E0 (1 e 0. 09t ) (4) 式中:E (t) 为混凝土从 浇 注 至 计 算 时 的 弹 性 模 量 ( N / mm2 ) , 计算温度应力时, 取平均值;E0 为混凝土的最终 (1)2 P1389 页 表 弹性模 量 ( N / mm ) , 查建 筑 施 工 手 册 ) / ( c )式中:T (t) 为混凝土浇注完 t 段时间, 混凝土的绝对温升3 值( ) ;C 为每立米混凝土的水泥用量(kg / m )
11、 , 实验室 3 设计配合比取 355kg / m ;Q 为每公斤水泥水 化 热 ( J /1979。4 2 经计算: E (3) = 0. 80 10 N / mm ; E (6) = 1. 25 10 4 N / mm2 ; E (9) = 1. 67 10 4 N / mm2 ; E (12) = 1. 98 10 4 N / mm2 ;E (15) = 2. 20 10 4 N / mm2 ; E (18) = 2. 40 10 4 N / mm2 ;E (21) = 2. 54 10 4 N / mm2 ; E (24) = 2. 65 10 4 N / mm2 ;E (27) =
12、2. 73 10 4 N / mm2 。 5) 混凝土温度收缩应力 N (t) = E ( t) T S ( t) R / (1 ) (5) 式中:T 为混凝土最大综合温差( ) , = T (t) + T0 TP1389 页表 1977;c 为混凝土比 kg) , 建筑施工手册 查3 热 0. 96kJ / (kgK) ; 为混凝土容重 2 400kg / m ;t 为混与水泥品种、 浇注时与温度有 凝土龄期(d) ;m 为常数, 关的经验系数, 一般取 0. 2 0. 4, 这里取 0. 384;e 为常 数,e = 2. 718。公式(1)计算结果如表 1 所示。表 1T ( t) 18
13、. 9 24. 9 26. 7 27. 4 27. 7 27. 7 27. 8 27. 8 27. 8 C 355 355 355 355 355 355 355 355 355公式(1) 计算结果Q 180. 0 237. 0 263. 4 274. 5 285. 6 296. 7 307. 8 318. 9 330 c 0. 96 0. 96 0. 96 0. 96 0. 96 0. 96 0. 96 0. 96 0. 96 2 400 2 400 2 400 2 400 2 400 2 400 2 400 2 400 2 400 t 3 6 9 12 15 18 21 24 27 T h
14、 其中, 0 为混凝土入模温度( ) , h 为混凝土浇 T T 注后达到稳定时的温度, 一般根据历年气象资料取当 S 取 年平均气温, (t) 为考虑徐变影响的松弛系数, 0. 5, R 为混凝土外约束系数, 1; 为混凝土的泊松比, 取 取 0. 2。公式(5) 计算结果如表 3 所示。表 3N ( t) 1. 81 3. 3 4. 6 5. 5 6. 2 6. 8 7. 2 7. 5 7. 7 E ( t) /10 4 0. 80 1. 25 1. 67 1. 98 2. 20 2. 40 2. 54 2. 65 2. 73公式(5) 计算结果 /10 5 1. 0 1. 0 1. 0
15、1. 0 1. 0 1. 0 1. 0 1. 0 1. 0 T 36. 2 42. 2 44 44. 7 45 45 45. 1 45. 1 45. 1 S ( t) 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 R 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0. 2 0. 2 0. 2 t 3 6 92) 各龄期混凝土收缩变形值0 0. 1t ) M1 M2 M10 y( t) = y (1 e(2)0 40. 2 12 0. 2 15 0. 2 18 0. 2 21 0. 2 24 0. 2 27式中:y(t) 为各龄期(d)混凝土的收缩相对变形值;y
16、 为 取 标准状态下最终收缩值(即极限收缩值) , 3. 24 10 ;Mi 为考虑各种非标准条件的修正系数, 建筑施工手册 查 P1389 页表 1978。公式(2)计算结果如表 2 所示。表 20. 6 0. 8 1. 02 1. 18 1. 28 1. 35 1. 39 1. 41 1. 42 3. 24 3. 24 3. 24 3. 24 3. 24 3. 24 3. 24 3. 24 3. 24 1. 25 1 1. 25 1 1. 25 1 1. 25 1 1. 25 1 1. 25 1 1. 25 1 1. 25 1 1. 25 1公式(2) 计算结果M6 M7 M8 M9 M1
17、0 1 t 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1. 21 1. 09 1 0. 54 1 0. 68 3 1 1. 21 1 0. 54 1 0. 68 6 1 1. 21 0. 96 1 0. 54 1 0. 68 9 1 1. 21 0. 93 1 0. 54 1 0. 68 12 1 1. 21 0. 92 1 0. 54 1 0. 68 15 1 1. 21 0. 9 1 0. 54 1 0. 68 18 1 1. 21 0. 88 1 0. 54 1 0. 68 21 1 1. 21 0. 86 1 0. 54 1 0. 68 24 1 1. 21 0. 85 1 0. 54
18、1 0. 68 272 混凝土抗拉强度设计值为 1. 5N / mm ;从计算结果y(t) /10 4y 0 /10 4 M1 M2 M3 M4 M5比较可得, 各龄期混凝土温度收缩应力均大于混凝土 抗拉强度设计值, 现有条件不满足混凝土收缩应力要 求, 混凝土内部裂缝会扩展成有害裂缝必须加以控制, 为此, 在浇注前采取以下技术措施:使用深井水, 温 度在左右, 使混凝土入模温度控制在 10 以内( 原计 降低混凝土内外 算为 25 ) ;采用双层保温型模板, 温差, 保证混凝土内部温降在可控状态;采用循环冷 却水, 保证混凝土内部温降计划控制;覆水养护混凝218施工技术 表 6Tt / T
19、t( t) / T y( t) / 龄期 / d2010 增刊 各龄期综合温差30 7 29. 7 27. 7 8 9土顶面, 保证温控, 防止干缩性裂缝产生。 采取以上措施经估算各龄期混凝土温度收缩应力 均下降 4 /5 以上, 且小于混凝土抗拉强度设计值, 满足 裂缝控制要求。 2. 2 混凝土浇注后裂缝控制计算 在混凝土浇注后, 根据实测温度值绘制的温度升 降曲线如图 1 所示。 max t E y( t) /10 4 /10 5 T S ( t) R d 3 0. 428. 8 33. 8 28. 7 27. 5 24. 3 23. 4 22. 3 20. 3 17. 5 33. 4
20、39. 1 34. 7 34. 1 31. 7 31. 4 1 2 3 4 5 6 4. 6 5. 3 6 6. 7 7. 4 8 8. 7 9. 4 10. 2最大温度应力值计算结果如表 7 所示。表 70. 6最大温度应力值2. 1 0. 6 0. 4 0. 1 1 0 0 0 00. 80 1. 25 1. 67 1. 98 2. 20 2. 40 2. 54 2. 65 2. 73 28. 7 23. 4 17. 5 10. 7 3 0. 8 0. 15 6 9 12 15 18 21 24 27 0 0 0 00. 1860. 2080. 2120. 2150. 2300. 2520
21、. 3010. 3670. 473降 温 时 混 凝 土 抗 裂 安 全 度 满 足: K = max / F ct =图 1 压缩机基础实测温度值和绘制的温度升降曲线2 3. 151. 05, 其中 F ct 取 1. 5N / mm 。1) 混凝土实际最高温升值 T d = T h T0 (6) 式中:T d 为 各 龄 期 混 凝 土 实 际 水 化 热 最 高 温 升 值 ( ) ;T0 为混凝土入模温度( ) , 25 ;T h 为各龄 取 期混凝土实测温度( ) 。公式(6) 计算结果如表 4 所 示。表 4Td / Th / 龄期 / d 14 39 1 22 47 2结论:混凝
22、土浇注后满足抗裂要求, 现有条件能控 制裂缝。 3 技术控制措施 双层保温型组合竹胶模板系统施工技术参见 超 , 大型压缩机组基础模板系统支装技术 此不赘述。 3. 1 循环冷却 1) 冷却水盘管的设计, 如图 2 所示。公式(6) 计算结果17 42 3 14 39 4 11 36 5 10 35 6 9 34 7 7 32 8 5 30 92) 混凝土水化热平均温度 T t(t) = T1 + 2T4 /3 = T1 + 2( T2 T1 ) /3 (7) 式中:T t(t) 为混凝土水化热平均温度( ) ;T1 为保温养 护状态下的混凝土表面温度( ) ;T2 为实测混凝土结 构中心的最
23、高温度( ) ;T4 为实测混凝土结构中心的 最高温度与 混 凝 土 表 面 温 度 之 差 ( ) , T4 = T2 即 T1 。公式(7) 计算结果如表 5 所示。表 5T t( t) / T1 / T2 / 龄期 / d 22 39 1 23 47 2图 2压缩机基础内部冷却水系统盘管示意公式(7) 计算结果30 22 34 7 29. 7 27. 7 22 32 8 23 30 9 20 42 3 24 39 4 23 36 5 24 35 61 图 2 中, 为 60 3. 5 钢管;2 为第 1 层冷却水 距离筏板基础顶部 2 000mm;3 为第 2 层冷却水管, 管, 距离筏
24、板基础顶部 1 500mm;4 为第 3 层冷却水管, 距 离筏板基础顶部 1 000mm。 2) 冷却循环水系统的实施( 见图 3) 。 3. 2 覆水养护 1) 覆水养护核算 度计算如下: h w = X M ( T max T2 ) K h w / ( 700 T0 + (8) (9) 0. 28 m c Q) (10) 式中:h w 为养护深度( m) ;T max T2 取 25 ;M = F / V = 采用覆水养护, 其覆水养护深33. 4 39. 1 34. 7 34. 1 31. 7 31. 43) 各龄期综合温差 各龄期综合温差 T (t) = T t(t) + T y(
25、t) 计算结果如表 6 所示。 4) 最大温度应力值 (t) = E y(t) T S (t) R / (1 ) max = (t) + ( t + 3) + 2010 增刊薛远新:超大体积混凝土压缩机组基础温度裂缝控制技术2193) 混凝土浇注及二次抹面压实后应立即覆盖一层 塑料薄膜保湿, 为保证混凝土二次抹面表面平整, 减少 混凝土收缩变形, 二次抹面共进行 2 次。 4) 降低材料的温度措施。水泥应入库存放( 或帆 布遮盖) , 避免太阳晒热;砂石先洒水降温;为避免阳光 曝晒粗细骨料, 在大体积混凝土浇注前, 将骨料堆放场图 3 冷却循环水系统实施效果用帆布等覆盖并浇水冷却。 5) 加强
26、养护, 在混凝土表面处理完毕后, 立即在其 表面覆盖一层塑料薄膜, 防止水分蒸发, 覆盖至终凝后 ( 待混凝土浇注完 12h 后且混凝土达到一定强度后,可 进行蓄水养护) , 用红砖沿基础顶部砌筑一圈 200mm 高围堰,覆水养护。 6) 循环水泵必须一备一用, 保证循环冷却。 7) 专人检测混凝土温度。在混凝土温升阶段( 混 凝土浇注完 3 5d)4h 检测 1 次, 温降阶段 8h 检测 1 次。定时测定混凝土表面和中心温度, 根据测定结果 采取调整 循 环 水 的 循 环 速 度, 温 差 控 制 在 不 超 过 将 25 范围内, 使混凝土的温度梯度不致过大, 以有效控 制有害裂缝的出
27、现和扩展。 5 结语 采取超大体积混凝土压缩机基础温度裂缝控制技0. 6;X = 360h。其他查 P1389 表 1977 建筑施工手册 等。h w = 0. 160m, 200mm 深。 取 2) 覆水养护的实施 根据核算, 覆水养护深度取 200mm, 具体做法:混凝土浇注 12h 后, 沿基础表面四 周砌筑 200mm 高 120mm 厚砖墙, 注水、 保水 200mm 高 养护。 3) 实施效果如图 4 所示。图 4覆水养护实施效果术, 功 施 工 了 4 台 超 大 型 压 缩 机 组 基 础, 格 率 成 合 100% , 比在同期施工的西气东输增输工程其他压缩机 基础质量更好,
28、 受到业主和监理方的好评, 也为压缩机 组的安装创造了良好的条件。参考文献: 1 建筑施工手册(2 版) . 北京:中国建筑工业出版社, M 1999. 2 中国 建 筑 科 学 研 究 院. GB500102002 混 凝 土 结 构 设 计 规 范 . 北京:中国建筑工业出版社, S 2002. 3 中国建筑科学研究院. GB502042002 混凝土结构工程施工质 S 2002. 量验收规范 . 北京:中国建筑工业出版社,4注意事项 1) 注意控制混凝土浇注的方法。采用快速薄层连每层厚度为 300mm, 不留设施工缝。由于 续浇注方法, 降温快, 使水泥水化热散发速度增快, 混 散热面积大, 凝土内部温度均匀, 有利于减少混凝土内外温差, 混凝 土浇注完毕在初凝前用木抹子压实 2 遍防止表面开 抑制混凝土表面裂缝。 裂, 2) 注意各项原材料的温度, 以保证混凝土的入模 温度与理论计算基本相近。1