航电枢纽工程大体积混凝土控裂关键技术指南(征求意见稿).docx
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1、航电枢纽工程大体积混凝土控裂关键技术指南(征求意见稿)江西省交通运输厅2023年9月前言I引言II1 范围12规范性引用文件13术语和定义14基本规定35大体积混凝土温控设计41.1 一般规定41.2 温控标准46大体积混凝土制备56.1 配合比设计基本原则56.2 原材料优选56.3 低温升高抗裂大体积混凝土配合比设计66.4 低热高抗裂机制砂清水大体积混凝土配合比设计76.5 泄洪廊道抗冲磨UHPC配合比设计77大体积混凝土全过程质量控制87.1 一般规定87.2 混凝土生产87.3 混凝土输送97.4 混凝土浇筑和振捣97.5 浇筑温度控制107.6 内部最高温度控制117.7 混凝土拆
2、模和养护127.8 清水混凝土外观质量控制127.9 功能梯度混凝土施工质量控制137.10 其他措施138施工期温控监测13附录A胶凝材料水化热总量计算15A.1水泥水化热总量15A.2胶凝材料水化热总量15附录B混凝土绝热温升计算16附录C混凝土温度及温度应力计算17C.1混凝土内部最高温度计算17C.2混凝土弹性模量计算17C.3混凝土温度应力计算17C.4混凝土抗裂安全性评价18附录D混凝土出机口温度、浇筑温度及片冰用量计算20D.1混凝土出机口温度计算20D.2混凝土浇筑温度计算20D.3片冰用量计算21附录E混凝土保温层厚度计算22附录F温度监测记录表格式23附录G本指南用词用语说
3、明错误!未定义书签。本文件按照GBZT1.1-2020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由江西省港口集团有限公司提出,并由江西省交通运输厅归口管理。本文件主要起草单位:江西省港口集团有限公司、江西省港航建设投资集团有限公司、中交第四航务工程局有限公司、武汉理工大学、江西省交通科学研究院有限公司。本文件主要起草人:2020年,中共江西省委和江西省人民政府印发关于推进交通强省建设的意见,一大批航电枢纽工程己经在建或即将建设;此外国家及江西省对内河水运发展的重视达到空前高度,补齐内河水运短板成为共识,江西水运仍将处于大建设时期。而航电枢纽工程大多数构件属于大体积混凝
4、土,控裂要求高难度大;另外混凝土构件外观质量要求高,需要解决混凝土控裂和外观质量要求高的技术难题。大体积混凝土的防裂问题是无数工程技术人员长期研究的难题,至今尚未很好解决。为控制航电枢纽工程大体积混凝土结构温度裂缝,确保工程质量,支撑交通强省,制定本文件。本文件在深入调查研究和总结我国航电枢纽工程大体积混凝土裂缝控制技术经验的基础上,结合我省航电枢纽工程大体积混凝土特点及建设技术发展需要,借鉴国内外相关标准并吸收新的研究成果,依托万安枢纽二线船闸工程大体枳混凝土控裂相关科研成果,经广泛征求意见编制而成。主要包括温控设计、混凝土制备、混凝土施工、施工期温控监测等技术内容。江西省航电枢纽工程大体积
5、混凝土温度裂缝控制设计和施工除应符合本文件的规定外,还应符合法律、法规、规章、国家和行业现行的有关标准规定。航电枢纽工程大体积混凝土控裂关键技术指南1范围本文件规定了江西省航电枢纽工程大体积混凝土温控设计、大体积混凝土制备、大体积混凝土全过程质量控制和施工期温控监测等方面的具体要求。本文件适用于航电枢纽工程永久性水工建筑物大体积混凝土温度裂缝控制设计与施工。航电枢纽工程附属的工业、民用建筑的大体积混凝土温度裂缝控制设计与施工,可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其
6、最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB50496-2009大体积混凝土施工规范GB/T51028大体积混凝土温度测控技术规范GB50164混凝土质量控制标准JTJ305船闸总体设计规范JTS151水运工程混凝土结构设计规范JTS202水运工程混凝土施工规范SL191水工混凝土结构设计规范SL677水工混凝土施工规范JTS202-1水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程JGJ55普通混凝土配合比设计规程GB/T50082普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准GB/T1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T18046用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉GB/T51003矿物掺合料应用技
7、术规范GB/T35I64用于水泥、砂浆和混凝土中的石灰石粉GB/T21120水泥混凝土和砂浆用合成纤维JC/T2608混凝土水化温升抑制剂GB/T23439混凝土膨胀剂JGJ169清水混凝土应用技术规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3. 1大体积混凝土massconcrete预计因胶凝材料水化热等因素引起混凝土温度变化导致裂缝,或结构断面最小尺寸等于或大于Im的混凝土。3.2绝热温升adiabatictemperaturerise绝热状态下,胶凝材料水化放热使混凝土温度升高的数值。3.3水化热温升temperatureriseofhydrationheat因胶凝材料水化热导致混凝土结
8、构内部温度升高的最大值,通常以混凝土内部最高温度与混凝土浇筑温度之差表示。3.4混凝土水化放热温升抑制剂concretehydrationexothermictemperatureriseinhibitor一种在水泥混凝土搅拌过程中加入,能降低混凝土水化放热峰值的外加剂。3.5绝热温升降低率reductionrateofadiabatictemperaturerise测试组混凝土绝热温升值与基准混凝土绝热温升值之差与基准混凝土绝热温升值的百分比值。3.6浇筑温度pouringtemperature混凝土平仓振捣后,上层混凝土未覆盖前距上表面IoOmm处的混凝土温度。3.7内表温差tabIedi
9、fferenceintemperature混凝土内部最高温度与同一时刻距表面50mm处的混凝土最低温度之差。3.8降温速率detemperaturerate混凝土浇筑体内部温度到达峰值后,单位时间内的温度下降值。3.9出机口温度temperatureatmixeroutIet混凝土拌和均匀后,搅拌机出料口处的混凝土温度。3.10基础强约束区strongbaseconstraintarea浇筑块从底部算起至0.2倍长边尺寸高度范围内的混凝土区域。3.11浇筑间歇期intermittentperiodofpouring分层浇筑时,相邻两层混凝土浇筑的时间间隔。3.12气温骤降suddendropo
10、ftemperatureS平均气温在3d内连续下降累计6以上。3.13准稳定温度quasi-stabIetemperature混凝土建筑物在环境温度作用下,最终达到而又处于重复循环变化状态的温度。3.14温度应力temperaturestress混凝土温度变形收到约束时,在混凝土内部产生的应力。3.15温控抗裂安全系数temperature-controlledcracksafetyfactor标准养护条件下的混凝土劈裂抗拉强度试验值与对应龄期温度应力计算最大值之比。3. 16混凝土间隔期intervaIperiodofconcrete相邻两层混凝土浇筑的间隔时间,一般用天表示。4. 17有害
11、裂缝harmfulcrack影响混凝土结构安全或使用功能的裂缝。5. 18片冰拌和混凝土ice-mixedconcrete将23mm厚、5C的片冰和混凝土用原材料一起加入搅拌机搅拌,以降低混凝土浇筑温度的措施。6. 19喷雾养护sprayingcuring通过而压泵增压,将适当温度的养护水雾化并笼罩混凝土结构物,以达到保温保湿效果的养护方式。7. 20超细石粉superfinestonepowder超细石粉指石灰岩经机械加工后平均粒径在5m的微细颗粒。3.21新型保水保温防火材料newwater-holdingandheat-insulationfire-retardantmaterials种
12、具有防火、保温、保湿、可循环重复使用和可拼装的新型养护材料。3.22超高性能混凝土ultra-highperformanceconcrete超高性能混凝土是指兼具超高抗渗性能和力学性能的纤维增强水泥基复合材料,简称UHPCo3.23温缩诱导纤维temperature-inducedfibers温缩诱导纤维,是以分子链高度取向聚丙烯材料为主体结构,表面复合遇热收缩的聚乙烯等多种感温材料,以及亲水、硅氧等多种与水泥基具有高粘结力的基团,通过纤维复合的方式制备而成。水泥水化产生的高温可以使温缩诱导纤维高度取向的分子链发生解取向,从而产生微观甚至宏观的收缩,同时由于纤维表面的基团与水泥已经产生了强粘结
13、力,因此纤维的收缩对水泥浆体产生了预应力,可大幅提高水泥基材料抗裂性能。3.24清水混凝土fair-facedconcrete直接利用混凝土一次成型后的自然质感或仅涂刷无色保护层作为饰面效果的混凝土。4基本规定4.1大体积混凝土应在结构设计、材料选用、混凝土配制及施工的全过程采取保证结构安全、适用、耐久的温度裂缝控制措施。4.2大体积混凝土应根据结构所处的环境选择合理的结构型式、构造措施和混凝土强度等级。结构型式应简单,减少应力集中,降低基础约束,并应考虑温度应力对结构的影响,配置必要的构造钢筋。4.3 大体积混凝土置于岩石类地基上时,宜在混凝土垫层上设置滑动层;4.4 4设计中应根据工程情况
14、提出温度场和应变的相关测试要求。4.5 当不影响结构安全时,大体积混凝土强度评定可采用60d或90d强度。4.6 大体积混凝土施工应编制施工组织设计或施工技术方案,并应有环境保护和安全施工的技术措施。4.7 大体积混凝土应合理安排施工时间,宜选择温度相对较低时段浇筑混凝土,并应避免在极端不利气象条件下施工。4.8 大体积混凝土结构应避免出现危害性裂缝,其最大裂缝宽度应按表4.0.8控制。表4.0.8大体积混凝土结构最大裂缝宽度限值(mm)环境类别淡水环境水上区水位变动区水下区裂缝宽度限值0.250.300.40注:缝宽小于等于0.1mm时,无需修补:缝宽在0.1mm与表中规定的限值之间时,应根
15、据缝深、缝型、钢筋保护层厚度、混凝土表面有无涂料等情况,综合判断,确定是否应予修补。5大体积混凝土温控设计5.1 一般规定5.1.1 大体积混凝土应根据结构设计使用年限、使用环境和结构特点等因素进行温控设计,宜在采用有限元仿真分析软件对其进行仿真分析的基础上制定专项温控方案。5.1.2 温控设计应包括下列内容: 混凝土原材料选择、配合比设计和性能指标; 大体积混凝土温度及温度应力分析计算;温控标准;温控措施; 温控监测方案等。5.1.3 大体积混凝土宜分层、分块浇筑,并应合理设置施工缝。施工缝的设置应考虑混凝土结构特点、耐久性要求和施工方便等因素。5.1.4 底板上连续浇筑墙体结构时,水平施工
16、缝宜设置在距墙底不小于Im的位置。5.1.5 分块施工时,块体平面最大尺寸不宜大于30m;相邻块高差不宜超过12m,相邻块浇筑时间间隔宜小于30d5.1.6 大体积混凝土温度应力分析前,宜进行胶凝材料水化热总量、混凝土绝热温升、线膨胀系数、抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量等试验,确定其数值及变化规律。无试验资料时,胶凝材料水化热总量可按附录A计算;混凝土绝热温升可按附录B计算;弹性模量可按附录C计算。5.1.7 大体积混凝土温度及温度应力宜采用有限元方法分析计算,也可按附录C估算。5.1.8 大体积混凝土应采用温控抗裂安全系数评定温控抗裂安全性。温控抗裂安全系数不应小于1.4,计算方法见附录C
17、。5.1.9 廊道混凝土由于其特殊结构,使得该部位混凝土容易形成应力集中易开裂,同时汛期还面临含砂石水流冲磨破坏的风险,条件许可时,宜采用抗冲磨UHPC提高其抗裂性和抗冲磨性能。5.2温控标准5.2.1大体积混凝土施工阶段的温控标准宜满足下列要求:一一混凝土浇筑温度不高于30,不低于5;一一混凝土内表温差不大于25;一一混凝土内部最高温度不高于70;一混凝土块体降温速率不大于2/d。5.2.2重要的大体积混凝土结构温控标准应根据温度应力分析计算确定。6大体积混凝土制备6.1 配合比设计基本原则6.1.1 依据航电枢纽工程大体积混凝土的配制要求,混凝土的配制遵循”抗渗性、抗裂性、工作性并重,混凝
18、土各项性能均衡发展的原则。混凝土配制应满足以下基本原则:一低水泥用量:在漏足混凝土工作性和强度条件下,尽量减小水泥用量以提高混凝土体积稳定性和抗裂性;一最大堆积密度:优化混凝土中集料的级配设计,获取最大堆积密度和最小空隙率,以便尽可能减少水泥浆的用量,提高混凝土体积稳定性;一水胶比(W/B)适当:在一定范围内混凝土抗压强度与其拌合物的水灰比成反比,减小水胶比,混凝土抗压强度和体积稳定性提高;一合理砂率:宜选用中粗砂,在满足施工性能、力学性能及耐久性的同时,尽可能采用较小的砂率,降低混凝土的收缩,提高体积稳定性;一选用较大粒径的粗骨料:在满足施工性能的同时,尽可能选用大粒径的粗骨料,有利于降低单
19、位用水量和胶凝材料用量,提高混凝土的自身抗裂能力;一大掺量矿物掺合料:采用大掺量粉燥灰与矿粉混掺,降低水泥用量,降低混凝土的水化热温升、减小收缩,同时提高混凝土抗裂性和耐久性;一优选外加剂:宜通过掺入与胶凝材料匹配的优质高性能缓凝型减水剂来降低混凝土升温速率及混凝土中的拌和水量,通过适量引气来提高大体积混凝土施工性能及体积稳定性。6.1.2 大体积混凝土配合比设计应在满足强度和耐久性要求的条件下,尽可能提高混凝土体积稳定性和抗裂性能指标。6.1.3 应进行抗裂性能对比试验,从中优选抗裂性能良好的原材料。6.2 原材料优选6.2.1大体积混凝土宜采用中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐
20、水泥,不宜使用早强水泥。所用水泥应符合通用硅酸盐水泥(GB175)或中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥(GB200)的规定。水泥的铝酸三钙含量不宜大于8%。6.2.2选用水泥的3d水化热不宜大于250kJkg,7d水化热不宜大于280kJZkg06.2.3用于大体积混凝土的水泥进场时应检查水泥品种、代号、强度等级、包装或散装编号、出厂日期等,并应对水泥的强度、安定性、凝结时间、水化热进行检验,检验结果应符合现行国家标准通用硅酸盐水泥(GB175)的相关规定。6.2.4大体积混凝土宜掺加粉煤灰、粒化高炉矿渣粉等矿物掺合料,其质量应符合国家现行有关标准的规定。6.2.5大体积混凝土
21、采用粉煤灰作为矿物掺合料时,应选用I级或II级粉煤灰。6.2.6粒化高炉矿渣粉的比表面积宜为400-450m2kgo6.2.7大体积混凝土的矿物掺合料不应单独使用硅粉。6.2.8粗骨料应符合现行行业标准水运工程混凝土施工规范(JTS202)的有关规定,宜选用线膨胀系数较小的碎石,应洁净、坚固、级配良好。6.2.9粗骨料含泥量不应大于1%,其中泥块含量不应大于0.5%;有抗冻性要求时含泥量不应大于0.7%,其中泥块含量不应大于0.2%。6. 2.10大体积混凝土宜选用粒径较大的粗骨料,最大粒径应满足下列要求:一不大于构件截面最小尺寸的1/4;一一不大于钢筋最小净距的3/4;一当混凝土保护层厚度为
22、50mm时,不大于保护层厚度的4/5。6.2.11细骨料应符合现行行业标准水运工程混凝土施工规范OTS202)的有关规定,宜采用级配稳定的中砂,含泥量不应大于3%,其中泥块含量不应大于1%。6.2.12如采用机制砂时,除应符合现行行业标准普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ52的有关规定外,应符合下列规定:一宜选用II区级配机制砂,其细度模数宜为2.83.2;一机制砂经亚甲蓝试验MB值不超过1.4时,其石粉含量应不超过12%。当机制砂石粉含量为12%15%时,可采取下列技术路线,控制石粉含量不超过12%:一一用低石粉含量的机制砂掺配到高石粉含量的机制砂中;一用天然的中粗砂掺配到高石粉含量
23、的机制砂中,不宜在机制砂中掺入天然细砂。6.2.13工程中所用的骨料具有潜在碱活性时,应采用抑制碱骨料反应的相应措施。6.2.14大体积混凝土使用的减水剂、缓凝剂、引气剂、膨胀剂等外加剂的质量应符合国家现行有关标准的规定,外加剂使用前应进行胶凝材料相容性检验,掺量应通过试验确定6.2.15大体积混凝土宜选用缓凝型高效减水剂,其减水率不宜小于18%,其中缓凝成分不应为糖类。6.2.16大体积混凝土拌和水应符合现行行业标准水运工程混凝土施工规范(JTS202)的有关规定。6.2.17拌和水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质,pH值不宜小于5。6.2.18温缩诱导纤维拉伸强度应大于500MP
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