隧道工程混凝土裂缝控制技术方案.pptx
《隧道工程混凝土裂缝控制技术方案.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《隧道工程混凝土裂缝控制技术方案.pptx(71页珍藏版)》请在沃文网上搜索。
1、2020 年 11 月 27 日竺山湖隧道工程大体积混凝土裂缝控制方案用心建筑美好生命BUILD YOUR DREAMCONTENTS目 录工程概况及技术难点混凝土结构开裂影响因素混凝土抗裂模拟计算分析混凝土裂缝控制技术方案施工过程控制措施工程应用案例公司简介1234567PART1工程概况及技术难点位置位置原原设计设计变变形形缝缝距距离离数量数量墙墙高高/m墙墙厚厚/m建建议议施工施工缝缝间间距距施工施工缝缝数量数量敞开段敞开段(无(无顶顶板)板)25m6段1.3-4.80.9-125m0敞开段敞开段(无(无顶顶板)板)30m5段4.8-8.41.1-1.315m2暗埋段暗埋段50m1段7.
2、351.325m2暗埋段暗埋段55m1段7.851.418.3m3暗埋段暗埋段47m1段8.351.523.5m2暗埋段暗埋段69m1段8.351.523m3暗埋段暗埋段24m1段8.351.524m0暗埋段暗埋段25m1段8.351.525m0暗埋段暗埋段45m1段8.351.522.5m2暗埋段暗埋段60m1段8.351.520m2暗埋段暗埋段30m2段8.351.515m2暗埋段暗埋段35m1段8.351.517.5m2暗埋段暗埋段40m1段8.351.520m2暗埋段暗埋段60m最多8.351.520m3工程概况竺山湖隧道是341省道无锡马山至宜兴周铁段工程中的一个重要节点工程,设计时
3、速100km/h,项目全长约7810m,湖中段6750m,敞开段长620m,暗埋段7190m。采用双孔一管廊形式,孔净宽16.5m,净高5m。目前已完成部分主体底板施工。隧道工程防水现状混凝土开裂有害介质侵入钢筋开始锈蚀钢筋体积膨胀隧道工程渗漏率80%修补成本高,效果差;裂缝导致结构自防水失效;Ca(OH)2溶失pH减小;钢筋锈蚀,影响结构耐久性;建筑基础损伤劣化,危害安全 本隧道混凝土结构难点分析 主线隧道底板、侧墙、顶板的最大厚度分别为1.7m、1.7m、1.6m,变形缝最大间距为67.5m,属大体积混凝土浇筑;钢模板单侧支模,侧墙与地下连续墙直接相连接,外防水施工难度大,对混凝土自防水要
4、求更高;钢模板导热性好,散热速率快,增大了混凝土里表温差。工程量大,跨季节施工,施工环境复杂:最热月均温29,平均最高温度32 ;最冷月均温:4,平均最低温度1。工程特点分析隧道开裂特点分析 隧道混凝土结构难点分析侧墙 隧道结构侧墙保温、保湿养护困难,早期温降收缩和后期干燥收缩大;隧道结构侧墙受底部老混凝土约束,易产生收缩裂缝;某明挖隧道侧墙特制喷淋水管洒水养护()(*10-6)403020800.01.02.03.04.05.06.07.08.0空白2号位置空白1号位置空白3号位置-500-200-300-400300024空白2号位置空白1号位置空白3号位置6 870温温度度 605020
5、0变变 100形形0-100龄龄期期(d)龄龄期期(d)隧道开裂特点分析 某地铁车站混凝土侧墙温度与变形C45混凝土,厚度0.8m,高度4.6m,单侧支模,夏季施工收缩达400应变010203040间时/d/10-6隧道混凝土不同结构开裂风险:侧墙顶板底板隧道开裂特点分析 隧道混凝土结构难点分析顶板、底板 隧道混凝土结构厚度一般为1.0m左右,属于大体积混凝土,易产生温度裂缝;板式结构大面积施工中,易出现漏振、欠振或过振现象,造成混凝土不密实、骨料下沉或浮浆问题,易产生收缩裂缝;隧道采用明挖施工,工期及施工要求,施工过程中顶板容易因拆模过早或荷载集中产生荷载裂缝,影响结构的使用年限,造成安全隐
6、患。0-50-100-150-200-250-300-35050某地铁侧墙整体变形情况应变15010050PART2混凝土结构开裂影响因素裂缝控制技术混凝土结构开裂的影响因素裂缝控制是一项系统工程,需要设计、施工、材料等各方通力配合才能完成,结合以上癿分析,对混凝土施工过程如能严格控制,减少很大部分裂缝癿产生。1、混凝土配合比(水胶比、浆骨比);2、水泥组分与性能(细度、C3A);3、矿物掺合料(粉煤灰、矿粉);4、骨料(含泥量);5、纤维(早期抗裂);6、补偿收缩技术膨胀剂;7、特种外加剂(减缩剂、内养护剂);8、施工养护(保温、保湿)。水泥混凝土结构开裂影响因素原材料 早强(C3A和C3S
7、高)、C3A收缩大,C2S和C4AF收缩小;细度大(熟料粉磨细,混合材品质复杂)收缩值大,开裂风险越大;MgO含量适当提高可降低自收缩。矿物掺合料 粉煤灰掺量增加,可减少收缩;矿粉比表面积 400kg/m2;大体积混凝土不得单独使用硅灰。骨料混凝土结构开裂影响因素原材料 市场现状:环境保护力度加大,关停大量砂场、码头,优质砂石资源匮乏;含泥量影响混凝土的收缩变形:0%增加到5%,混凝土收缩值增大25%;骨料类型影响混凝土热膨胀系数:热膨胀系数越小越好。RILEM推荐性标准TC 119-TCE3采用开裂温度评价混凝土抗裂性能(温度应力试验机方法)混凝土结构开裂影响因素配合比 混凝土配合比混凝土结
8、构开裂影响因素施工 施工过程控制关注细节止水钢板焊接接缝处凿毛及清理基坑积水下雨后垫层表面淤泥 重视施工过程细部节点处理、振捣、养护等措施,降低出现裂缝概率。PART3混凝土抗裂模拟计算分析部位水水泥砂石粉煤灰减水剂抗裂剂侧墙、顶板15828279410531044.1529(a)浇筑底板(b)浇筑外墙(c)浇筑斜顶板隧道主体各部位混凝土配合比(混凝土配合比(单单位位/kg/m3)(d)浇筑平顶板混凝土抗裂模拟计算分析 参数选择 使用Midas civil软件进行有限元分析;由工程实际尺寸建立三维实体模型;分析混凝土结构癿温度场不应力场;高性能膨胀剂抗裂剂配制抗裂混凝土;浇注温度22;混凝土抗
9、裂模拟计算分析 温度场外墙28h温度场剖面图平顶板28h温度场剖面图平顶板内部及表面温度时程曲线外墙内部及表面温度时程曲线温控指标均符合温控标准混凝土抗裂模拟计算分析 应力场外墙第一主应力发展变化图平顶板第一主应力发展变化图平顶板28h应力场剖面图外墙28h应力场剖面图浇浇筑部位筑部位P1主主应应力(力(MPa)抗裂安全系数抗裂安全系数3d7d14d3d7d14d隧道外隧道外墙墙-0.2531.0062.828203.2381.179隧道平隧道平顶顶板板-0.7600.098/2020/混凝土抗裂模拟计算分析 抗裂性对比s x混凝土的温度应力,MPa;ftk()混凝土龄期为t 时的劈裂抗拉强度
10、,MPa;K混凝土抗裂安全系数,取K=1.15。隧道外墙混凝土抗裂安全系数始终大于评价标准1.15,隧道外墙丌会产生裂缝。隧道顶板混凝土抗裂安全系数始终大于评价标准1.15,隧道顶板丌会产生裂缝。PART4隧道混凝土裂缝控制技术塑性阶段塑性收缩硬化阶段自收缩形状不规则,多为中间宽、两端细短边接近平行,沿长边分段出现,中间较密温降收缩早期较细、无规律,多沿短向分布干燥收缩先引发表面裂缝,后引发内部微裂缝补偿收缩匹配性收收缩缩类类型型收缩值发生时间强度(抗拉)增长韧性增强温峰降低蒸蒸发发10%减蒸剂成本高,降低强度温峰温峰60%物理降温成本高,降温效果有限10%普通膨胀剂反应集中在早期,对温度、干
11、燥收缩作用有限失水失水龄期20%保湿养护工期及成本限制养护条件和时间隧道混凝土裂缝控制技术 传统传统抗裂技抗裂技术术塑性收塑性收缩缩温降收温降收缩缩自收自收缩缩干燥收干燥收缩缩原原理理高性能膨胀抗裂剂水化历程调控补 偿 收 缩 混 凝 土材材料料措措施施二次抹面分层浇筑(冷却水管)隧道混凝土裂缝控制技术 混凝土温降补偿抗裂技术解决思路优化配合比科学养护隧道混凝土裂缝控制技术 混凝土温降补偿抗裂技术实施方案制制备备抗裂混凝土抗裂混凝土全流程技全流程技术术服服务务补偿补偿收收缩缩混凝土混凝土掺入FQY高性能膨胀抗裂剂降低温峰值和水化速率补偿温降及其他收缩材料施工及应用指导,各环控制,消除丌利因素施
12、工施工过过程管理程管理原材料优选入模温度控制配合比优化施工过程监督防水节点控制养护指导水化水化热热调调控控缺陷处理控制或避免有害裂缝补偿收缩设计 :|2-Sm|SK|其中:限制膨胀率2极限拉伸值SK总收缩Sm隧道混凝土裂缝控制技术 混凝土温降补偿抗裂技术补偿收缩混凝土Deformation/膨胀效能持久氧化镁膨胀剂特点项项目目自由膨自由膨胀胀率率(0.06%)混凝土混凝土强强度等度等级级C35 C500.029%0.040%劈裂抗劈裂抗压压强强度比度比(85%)无弯曲无弯曲龟龟裂裂判定判定96%无弯曲龟裂安定性合格98%无弯曲龟裂安定性合格膨胀可调控设计需水量小膨胀产物稳定7142128354
13、24956637077849198403020100-10-2050Ref.70s160s260sAge/dMgO活性活性对对限制膨限制膨胀胀率的影响率的影响,40自然界稳定存在;难溶于水(1.9mg/L);自然条件下与CO2不反应,抗碳化能力强。MgO膨胀材料膨胀产物 Mg(OH)2(水镁石)隧道混凝土裂缝控制技术Restrained expansion/%Temperature/0510150.000.060.040.020.08Age/dKBGXRMS604020温度隧道混凝土裂缝控制技术 混凝土温降补偿抗裂技术补偿收缩混凝土初长测试温峰时间60温度匹配曲线不抗裂剂砂浆限制膨胀率氧化氧化
14、钙钙-硫硫铝铝酸酸钙钙膨膨胀胀源(源(GX,国,国标标二型)二型)在在试试件温度达到温峰后件温度达到温峰后基本再无增基本再无增长长,趋势趋势与与空白基本一致。空白基本一致。氧化氧化镁类镁类(R、M、S)试试件达到温峰后,在件达到温峰后,在降温降温阶阶段膨段膨胀胀率依然有率依然有较较好的好的发挥发挥,膨,膨胀胀效果效果大小大小为为MSR。“氧化钙-硫铝酸钙”组分膨胀源。氧化钙类膨胀熟料氧化钙-硫铝复合膨胀熟料性能特点:膨胀能大,反应快,对混凝土强度无影响,适宜于冬季施工。隧道混凝土裂缝控制技术钙类膨胀剂特点隧道混凝土裂缝控制技术钙镁复合膨胀剂MgO 与国标II 复配的砂浆试件各龄期与1d 限制膨
15、胀率差值 (40水养护)硫铝酸钙-氧化钙膨胀剂在结构混凝土温升混凝土温升阶阶段段产生较大癿膨胀变形,可补偿混凝土癿自收缩等早期收缩变形幵在混凝土中储存预压应力;特定水化活性氧化镁膨胀剂癿延迟膨胀特性,补偿结构混凝土癿温降收缩和后期干燥收缩;实现分阶段、全过程补偿混凝土收缩变形。隧道混凝土裂缝控制技术水化热调控组分通通过过分子分子结结构和官构和官能能团设计团设计,不断,不断溶溶解解-吸附吸附于水泥于水泥颗颗粒表面,粒表面,调调控水化控水化 加速期的水化速度(降低了72.4%;7d水化热降低了30.7%。1-5d混凝土升温速率明显降低,3d绝热温升降低17;不改不改变变总总放放热热量,量,降低降低
16、加速期加速期水化放水化放速率,配合一定速率,配合一定散散热热条件,降低混凝条件,降低混凝土土结结构构温升温升混凝土抗裂模拟计算分析 高性能膨胀抗裂剂7d:10.6%水泥水化热降低率:24h:51.6%温峰值低5水泥水化热曲线(水灰比1.0,C80微热量仪)水泥水化热曲线(水灰比0.4,TA等温量热仪)竺山湖隧道混凝土裂缝控制技术 高性能膨胀抗裂剂20水中养护胶砂试件癿膨胀率和抗压强度发展曲限制膨胀率:水中7d:0.065%14d:0.015%强度基本无影响项项目目指指标标细细度度2比表面积/(m/kg)2001.18mm筛筛余/%0.5凝凝结时间结时间初凝/min45终凝/min600胶砂限制
17、膨胶砂限制膨胀胀率率水中7d0.050空气中21d-0.010胶砂抗胶砂抗压压强强度度/MPa7d22.528d42.5水泥水化水泥水化热热降低率降低率/%24h50%7d15%竺山湖隧道混凝土裂缝控制技术 高性能膨胀抗裂剂竺山湖隧道混凝土裂缝控制技术 高性能膨胀抗裂剂竺山湖隧道混凝土裂缝控制技术 高性能膨胀抗裂剂成果名称成果名称建筑材料科技建筑材料科技进进步一等步一等奖奖水利先水利先进实进实用技用技术术“混凝土混凝土结结构温控防裂技构温控防裂技术术”湖北省建湖北省建设设科技推广科技推广应应用用产产品品湖北省科学技湖北省科学技术术成果成果鉴鉴定定广广东东省科技省科技创创新丏新丏项项武武汉汉市科
- 1.请仔细阅读文档,确保文档完整性,对于不预览、不比对内容而直接下载带来的问题本站不予受理。
- 2.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
- 3、该文档所得收入(下载+内容+预览)归上传者、原创作者;如果您是本文档原作者,请点此认领!既往收益都归您。
下载文档到电脑,查找使用更方便
20 积分
下载 | 加入VIP,下载更划算! |
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 隧道 工程 混凝土 裂缝 控制 技术 方案