大体积混凝土裂缝控制技术.ppt

大体积混凝土裂缝控制技术1研究背景目前桥梁工程中广泛运用的大体积混凝土,常会因为施工期间(配合比设计、入模温度、养护措施等因素)控制不当而产生大量温度裂缝,致使影响工程质量。实际工程中通常采用预埋冷却水管通水来降低大体积混凝土的升温峰值,减小内表温差,进行温控。但是这种方式在实际施工中控制不当也会产生温度裂缝降低耐久性能。众多工程实践表明:冷却水管会存在压浆不实的问题,水、有害离子和空气容易渗入进去,导致金属冷却水管锈蚀,影响桥梁结构安全性冷却水管用量较大,增大工程成本,现代桥梁的建设条件及存在环境越来越恶劣。高盐分、高流速、高含沙量对桥梁承台混凝土的冲刷造成磨蚀,影响其使用寿命。1研究背景桥梁大体积混凝土裂缝控制技术通过探明不同入模温度下胶凝材料体系的水化放热特性曲线和结合不同结构部位大体积混凝土的特点,通过引入计算机有限元分析方法,将工程实际概况导入软件进行匹配计算,利用密实骨架堆积原理形成针对不同结构形式的最佳混凝土配合比设计方法,从而实现取消冷却水管施工,达到抑制桥梁大体积混凝土结构温度裂缝产生,满足低温升、高抗渗、耐冲磨、水下不分散的要求,并实现降低工程造价,提高结构使用寿命的目的。2开发的大体积裂缝控制技术针对桥梁的承台、锚锭、索塔、沉井等各部位大体积混凝土服役环境,进行大体积混凝土低温升梯度设计与综合抗裂技术研究,取得如下的研究成果:(1)建立大体积混凝土开裂敏感性试验与评价方法,开发低温升高抗裂大体积混凝土的增韧、增稳技术,提出低温升抗裂大体积混凝土的配合比设计方法和控制指标;(2)针对沉井部位混凝土易遇水分散的特点,开发适用于水下大体积混凝土的抗水分散剂,并利用其制备出具有抗水分散、自密实、低温升抗裂性能的大体积混凝土;(3)针对承台部位混凝土易受水冲磨的特点,设计并制备出边部耐冲磨高抗裂混凝土,中部低温升混凝土的梯度结构,提出了抗渗耐冲磨抗裂梯度大体积混凝土结构设计与施工方法;(4)针对索塔部位实心段大体积混凝土超高、超远距离泵送且标号较高(C50)、水化温升比较高易造成内外温差较大、自收缩比较大、易开裂的特点,制备出抗裂耐久、工作性能优良的高性能混凝土;(5)提出桥梁各部位大体积混凝土施工质量评价体系,制定相应施工工艺及质量控制技术指南。(1)不同强度等级低温升抗裂大体积混凝土配合比优化设计及耐久性能密实骨架堆积法设计法原理:密实骨架堆积原理是通过寻求混凝土中的粗细集料的最大容重来寻找最小空隙率,通过曲线拟合可以得出骨料间的最佳比例,使得制备出的混凝土有较好的工作性、较高的强度、优良的耐久性和经济性。方法:密实堆积设计是通过矿物掺和料填充细集料空隙、矿物掺和料和细集料的混合物填充粗集料之间的空隙来实现最小空隙率Vv,再利用Vv控制混凝土中的水泥浆体用量Vp,从而达到减少混凝土中水泥用量和单位用水量。浆量Vp与空隙Vv、集料表面积s(含粉煤灰)和浆量厚度t之间的关系为:Vp=Vv+s×t=N×Vv,依据强度和耐久性要求设定水胶比,借鉴普通混凝土的水胶比取值,~,~,~;最后再求出拌和水量。(1)不同强度等级低温升抗裂大体积混凝土配合比优化设计及耐久性能技术措施:1)采用密实骨架堆积法来进行大体积混凝土配合比设计,通过掺矿物掺合料减少水泥用量,降低混凝土水化温升、内外温差及其带来的温度应力,避免产生温度裂缝,提高混凝土耐久性和体积稳定性。2)掺加具有减缩、增韧的聚合物外加剂,减少混凝土的收缩,提高混凝土的抗裂性能。大板抗裂试验混凝土抗渗试验Cl−扩散系数试验混凝土抗冻实验大体积混凝土推荐配合比(kg/m3)嘉绍大桥大体积混凝土的性能低温升抗裂混凝土与普通混凝土收缩对比结果(2)抗冲磨大体积混凝土配合比设计极其性能现状:构件所处环境含沙量大,流速急,混凝土表面冲刷磨损和融蚀破坏严重。措施一:通过基于密实骨架堆积方法并优化胶凝材料浆体的组成,提高浆体和骨料间的界面粘结特性,:在混凝土中掺入经特殊处理的高强聚丙烯仿钢纤维,在其内部构成一乱向支撑体系,产生有效的多向二级加强效果,赋予了混凝土一定的韧性,改善混凝土的抗裂性能及抗冲磨性能。