高抗裂砼及其在大体积水工结构中的应用研究

摘要

工程裂缝一直以来是建筑行业研究的焦点问题，水工构筑物对砼裂缝控制的要求更为苛刻。经过多年的积累，业内掌握了大量的一手数据，逐渐形成设计、材料、施工、养护、修补多方面对裂缝防治和控制的理论。砼抗裂性的因素分为内部因素与外部因素。地基及内部钢筋的约束是砼开裂与否的外部条件因素，砼材料本身及施工养护情况是裂缝控制的内部因素。大体积砼多为超厚大底板，通常通过采用减少水泥用量，放大水胶比，控制水化热的升温等措施控制裂缝，而关于长厚比较大的板式结构的综合抗裂措施的研究相对较少。国内普遍在泵站中采用添加聚丙烯纤维或膨胀剂的方法达到抗裂的效果，但是采取的基本都为单一的措施，与施工方案制定的有效结合、温控与综合养护等多种措施相结合的研究较少。对于砼抗裂性能判定准则也并无统一方法及生产质量控制标准。
　　本文基于上海市五号沟泵站工程，通过对大体积砼抗裂机理的理论分析、试验研究和数据分析，对高抗裂砼配合比配制技术和生产、施工中的裂缝控制技术进行深入研究，分析裂缝成因和早期裂缝影响因素，比选砼配合比所用原材料和配合比设计方案，优化施工方案，提出有效的裂缝控制综合技术措施，同时形成一整套适用于此类结构特点的砼抗裂技术，并对相应的砼技术研究提供参考。本文主要研究内容如下：
　　（1）通过总结裂缝控制一般从水化热、砼早龄期力学性能、以及砼的综合抗裂性能等方面的研究，从而拟定了两条基本技术路线：一是低水化热路线，主要依靠大掺量复合矿物掺合料达到降低砼水化热和延缓砼水化热峰值的作用；一是微膨胀补偿路线，主要通过掺加膨胀剂减少砼的早期收缩以达到抵抗塑性裂缝的作用；
　　（2）针对拟定的两条基本大体积砼抗裂技术路线进行绝热温升测试，根据测试结果提出了大面积抗裂砼生产标准与控制要求，对两条路线的砼配合比参数提出了合理的建议；同时对大体积砼裂缝控制在施工工艺与控制方面进行了分析，从砼设计、浇筑、养护等方面，对提高砼抗裂性提出适当的建议措施；
　　（3）结合上海市五号沟泵站工程，对本次研究得出的结论进行论证。利用有限元模型，采用砼实测数据，计算不同分块设计方案下砼结构的应力发展及分布，以评估结构的综合抗裂性和施工安全性，并确定最终对底板进行分块施工的施工方案。而后，砼浇筑完毕之后，对结构各部位的温度进行监测，结果显示本次工程的砼抗裂效果很好。

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1 前言

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究进展

1.3 研究目标与内容

2 砼裂缝成因分析与控制理论

2.1 砼裂缝产生的原因

2.2 砼裂缝控制理论

2.3 大体积砼裂缝控制

2.4 本章小结

3 抗裂砼配合比及生产控制研究

3.1 砼抗裂控制的原则

3.2 抗裂砼的材料配合比研究

3.3 抗裂砼性能试验与分析

3.4 抗裂砼生产标准与控制要求

3.5 本章小结

4 大体积砼抗裂的施工工艺设计与控制

4.1 砼裂缝控制的结构分块与施工组织

4.2 砼浇筑措施

4.3 结构养护措施

4.4 小结

5 抗裂砼工程应用与实施效果分析

5.1 工程背景

5.2 抗裂砼设计应用

5.3 大体积水工结构砼裂缝控制

5.4 实测分析

5.5 小结

6 结论

参考文献

致谢

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