重力式码头胸墙混凝土的早期温度应力计算及应变监测

第七届全国混凝土耐久性学术交流会

重力式码头胸墙混凝土的早期温度应力计算及应变监测

季辉１李超２熊建波２

（１．山东高速青岛公路有限公司，山东青岛２６６０６１；２．中交四航工程研究院有限公司）

［摘要］：因温度、收缩等原因产生的裂缝不仅影响了胸墙混凝土结构的外观，降低了结构的耐久性，

也危害了混凝土结构的安全性。为了探明胸墙混凝土温度应力形成及发展的机理。为胸墙混

凝土的控裂提供一定的依据，本文结合现场结构实测温度变化曲线，计算了胸墙底层混凝土

结构的早期温度应力，并在温度应力最大值位置附近埋设传感器监测混凝土的应变，以验证

温度应力计算的结果。

［关键词］：胸墙裂缝温度应力应变监测

１．引言

胸墙混凝土浇筑在刚性的混凝土基础上，受到基础的刚性约束，温度沿厚度方向变化。当浇筑体温度下降，混凝土逐渐冷却收缩，其弹性模量较初期有较大增长，冷却收缩产生拉应力，此时混凝土处于受拉状态。当冷却收缩产生的拉应力超过此时混凝土的抗拉强度时，将产生裂缝，从而破坏结构的整体性；气温骤变和表面干燥失水也将使混凝土产生拉应力。二者叠加，可能导致细微裂缝逐步扩展，对结构的整体性和稳定性产生不良影响。混凝土的裂缝控制可从以下两方面着手：一是提高混凝土材料本身的抗裂性能：二是减小约束及温度等对混凝土体积稳定性的影响。海港工程中的重力式码头胸墙属于典型的海工大体积混凝土，在配合比设计中，出于同时满足混凝土工作性能、力学性能和耐久性能的要求，往往采用低水胶比，较高的胶凝材料用量等措施，这势必会引起混凝土温升和自收缩加剧。胸墙大体积混凝土裂缝控制的主要难点就在于如何控制温度应力。

本文针对某工程重力式码头胸墙底层的结构特点，计算结构温度应力的发展，并在旌工现场对部分胸墙结构在容易出现开裂的部位埋设温度传感器和应变传感器，进行温度和应力的监控，据以指导现场控裂。

２．原材料

１）水泥：使用的是广东东莞华润水泥厂的Ｐ．０４２．５Ｒ普通硅酸盐水泥。

作者简介：季辉，男，１９７５．５，工程师，青岛市崂山区苗岭路２９号，２６６０６１；联系电话：１３９６９１５５６７２５１８

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ｚ）矿物掺合料：使用的是深圳妈湾电厂生产的ＩＩ级粉煤灰与广州粤和建材有限公司的￥９５级磨细矿渣粉。

３）外加剂；使用的是广州建筑宝的ＪＺＢ萘系高效减水剂，减水率，＞２０５，固含量为３３％。４）集料：使用的粗集料是粒径范围在５～２５ｍｍ的石灰岩碎石，细集料是细度模数为２．６９的中粗河砂。

３．混凝土配比

在满足混凝土工作性、力学性能、耐久性能等要求的前提下，从提高混凝土抗裂性能出发，采用大掺量矿物掺合料、尽量减少胶凝材料用量以及使用缓凝型高效减水剂等技术来控制胶凝材料水化放热总量、水化放热速率，缓和温度曲线，提高混凝土体积稳定性，确定Ｃ４０强度等级胸墙混凝土配合比如表ｌ所示。

表ｌ胸墙混凝土配合比

组分

材料用量（ｋｇ／ｍ３）水１４９水泥１６４粉煤灰８２矿粉ｌ“河砂７１４碎石：ｌｌｌ７减水剂９．８４４．混凝土物理性能

参照《水运工程混凝土试验规程》中的试验方法，测试混凝土在不同龄期的抗压强度、抗拉强度以及弹性模量，面混凝土的热膨胀系数及比热容是根据混凝土各组分熟性能系数按照加权平均法进行估算，其主要性能指标如表２所示。

表２胸墙混凝土物理性能指标

弹性模量

物理

性能

２８ｄ

Ｃ４０４．１３ｄ２５．１７ｄ３８．９２８ｄ５２，８３ｄ２．１７ｄ２．８２８ｄ３．６８．１０．９６抗压强度（咿ａ）（ＧＰａ）劈裂抗拉强度（ｇＰａ）热膨胀系数（１０１／＇Ｃ）比热（ｋＪ／（ｋｇ＂℃）

５．温度应力计算

５．１混凝土温升

根据胸墙混凝土胶凝材料体系的水化放热情况，假定混凝土处于四周都不能传输热量的绝热状态，混凝土在硬化工程中温度持续上升，拟合出混凝土在硬化过程中的绝热温升公式：５１９

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Ｑ（ｆ）：４６７５～１２Ｐ南一１９．７Ｐ孟一１７７Ｐ矗

式中：Ｑ（ｆ）一龄期为ｆ时混凝土的绝热温升（℃）；

ｒ一混凝上龄期（ｄ）。

混凝土的绝热温升曲线如图１所示。但是，实际工程中结构都不是绝热的，在胶凝材料水化放热的同时．就与外界有热量的传输，当外界温度低于混凝土内部温度时就会有热量散失，水化热升温直至峰值过后．继续散热就会导致混凝土内部温度下降，随着龄期的增加，这个降温过程会延续十余天直至三十余天…。混凝土的散热与结构尺寸大小、厚度、外界环境（温度、湿度、风速、养护条件以及相邻结构）等都有关系，计算情况 …… 此处隐藏：3573字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……