薄壁混凝土结构

薄壁混凝土结构（精选10篇）

薄壁混凝土结构 第1篇

薄壁混凝土结构与实心结构相比, 具有轻质、高强的特点, 被广泛应用于现代大型桥梁工程和高层建筑中。然而, 薄壁结构混凝土的表面积与体积比较大, 混凝土极易失水而导致其产生干燥收缩开裂, 直接影响混凝土结构的耐久性和服役年限。

本文从原材料、配合比和构件尺寸等方面对薄壁结构混凝土收缩变形的影响因素进行探讨。

1 原材料

1.1 水泥

本研究采用海螺PO 42.5级水泥, 具体性能测试结果见表1、表2。

1.2 粉煤灰

粉煤灰的性能测试与化学组成分析分别依据标准GB/T 1761996《水泥化学分析方法》和GB/T15961991《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》进行, 具体测试结果见表3、表4。

%

1.3 水

自来水。

1.4 细骨料

细度模数为2.8的Ⅱ区中砂。

1.5 粗骨料

粒径为5~20mm的连续级配碎石。

1.6 外加剂

江苏某公司生产的氨基磺酸盐减水剂 (MAS) 、萘系减水剂 (JM-B) 和聚羧酸减水剂JM-PCA。

2 结果与讨论

2.1 原材料对干燥收缩的影响

2.1.1 砂的含泥量对干燥收缩的影响

砂作为配制混凝土的一个重要组分, 其质量的好坏对混凝土的性能有重要影响。泥粉含量是砂众多性能中的一项, 其含量的多少直接影响预拌混凝土的用水量与和易性, 同时对硬化混凝土的强度、收缩、徐变、抗渗等性能均有不利的影响。

本文将实验室现有的砂进行清洗, 得到含泥量为0的基准样, 然后再掺入一定量的泥粉, 配制含泥量分别为1%、3%和5%的砂试样, 重点研究砂含泥量对砂浆干燥收缩的影响。试验配合比见表5, 含泥量对砂浆干燥收缩的影响见图1。

%

由图1可以看出, 随着砂含泥量的增加, 砂浆的干燥收缩值将增加;砂浆的干燥收缩值在早期变化较大, 随着龄期的延长而缓慢增长并趋于平缓。因此, 泥粉对砂浆早期干缩值有显著影响。

注:C:水泥, S:砂, W:水, FA:粉煤灰, PCA:聚羧酸减水剂。

泥粉增加收缩的原因:由于砂浆中所含的泥粉都是颗粒很细的非活性物质, 这些非活性物质使水泥浆与集料之间的界面区粘结变差, 影响了浆体与集料的粘结, 使集料抑制收缩的作用减弱;另一方面, 泥粉具有吸水膨胀、失水收缩的特点, 在外界湿度变化的情况下, 导致泥粉含量大的砂浆干燥收缩值明显较泥粉含量小的砂浆收缩值大。

2.1.2 减水剂对干燥收缩的影响

混凝土减水剂作为现代混凝土的必备组分, 对混凝土的高性能化起到了不可替代的作用, 但是减水剂属于表面活性剂, 大量使用也造成了混凝土收缩问题日益突出, 收缩会引发混凝土开裂, 导致结构耐久性的下降。

本文重点研究常用的氨基磺酸盐减水剂 (MAS) 、萘系减水剂 (JM-B) 和聚羧酸减水剂 (PCA) 对砂浆干燥收缩的影响, 掺入量为胶凝材料用量的0.5%, 试验配合比见表6, 不同减水剂对砂浆干燥收缩的影响见图2。

从图2可以看出, 各种减水剂的加入均导致水泥浆体收缩的增加, 但不同减水剂对砂浆收缩的影响也有一定的差别。在相同龄期, 萘系减水剂砂浆的收缩值较基准样的增加幅度最大, 其次为氨基磺酸盐减水剂, 掺聚羧酸减水剂砂浆的收缩值较基准样的增加幅度最小。

究其原因, 减水剂本身属于表面活性剂, 对颗粒具有较强的分散作用, 导致毛细管张力变大而增大水泥浆体收缩[1]。由于不同类型的减水剂溶液的表面张力大小不同, 其中聚羧酸减水剂溶液的表面张力最小[2], 导致浆体的收缩也最小。因此, 不同类型的减水剂对砂浆干燥收缩的影响也有差别。

2.1.3 粉煤灰对干燥收缩的影响

为研究不同品质粉煤灰对砂浆收缩的影响, 分别选用了谏壁电厂的Ⅰ级粉煤灰、华能电厂的Ⅱ级粉煤灰和华瑞电厂的Ⅱ级粉煤灰进行试验。这三种品质粉煤灰的差异主要表现在细度、需水量比和烧失量等方面。试验配合比见表7, 不同粉煤灰对砂浆干燥收缩的影响见图3。

从图3可以看出, 谏壁电厂Ⅰ级粉煤灰砂浆收缩值最小。在不同龄期, Ⅱ级粉煤灰砂浆收缩值均大于Ⅰ级粉煤灰的砂浆收缩值;同级别Ⅱ级粉煤灰的砂浆收缩值也存在差别。

造成不同粉煤灰砂浆收缩值差别的主要原因是粉煤灰的细度。粉煤灰细度越细, 比表面积越大, 粉煤灰的活性及填充效应就越容易发挥。Ⅰ级粉煤灰的细度较细, 比表面积较大, 火山灰效应高于Ⅱ级灰, 同时对水泥颗粒的填充效应较强, 使混凝土体系的颗粒级配更趋合理, 混凝土的密实度更高, 从而有利于抑制混凝土的收缩[3]。

2.2 试件尺寸对干燥收缩的影响

测试离干燥面不同深度处的混凝土收缩变形, 试件配合比见表8。

自然环境因素对混凝土的影响主要包括温度和湿度2个方面。本文主要研究相对湿度的变化对混凝土收缩性能的影响, 混凝土内部相对湿度的变化本质上是水分在混凝土内部的扩散过程。在单面干燥条件下, 混凝土试件距离干燥面不同深度处的收缩变化规律见图4。

从图4可知, 混凝土试件内层 (距表面75mm和125mm) 的收缩明显小于混凝土近表层 (距表面25mm) 的收缩。混凝土试件表层的收缩值在各龄期均大于内层的收缩值, 且随着龄期的延长, 混凝土近表层的收缩值与内层收缩值的差距越来越大。

将混凝土试件置于自然环境中, 其表面的水分首先蒸发, 离干燥面距离越近处相对湿度下降的越快, 当外部水分蒸发到一定程度时, 内部水分开始往外迁移, 从而导致内层混凝土相对湿度开始下降。距离表层越近, 水分蒸发越大, 且随着龄期的延长, 混凝土内部结构逐渐形成, 毛细孔逐渐被水化产物所填充, 内部水分通过毛细管向表面扩散将更加困难, 从而导致混凝土中距离干燥表面不同深度处的收缩变形产生差异。

3 结论

(1) 砂浆干燥收缩值随砂含泥量的增加而增加。

(2) 减水剂的掺入会导致砂浆的收缩值增大, 其中聚羧酸系减水剂增加砂浆收缩的幅度最小, 其次是氨基磺酸盐系减水剂, 萘系减水剂增加收缩的幅度最大。

(3) 掺Ⅰ级粉煤灰的砂浆收缩值明显低于掺Ⅱ级粉煤灰的收缩值, 粉煤灰对收缩值的影响与其细度密切相关。

(4) 混凝土不同深度处的收缩随着离混凝土干燥面距离的增加而降低。

摘要：随着薄壁结构混凝土的大量应用, 其收缩开裂问题日益突出, 本文对薄壁结构混凝土收缩开裂的影响因素进行了探讨研究。

关键词：薄壁混凝土,收缩,开裂,影响因素

参考文献

[1]卢爽, 王政, 张宇.外加剂对砂浆收缩性能的影响[J].低温建筑技术, 2007 (4) :4-6.

[2]费治华, 乔艳静, 田倩.减水剂品种对水泥浆体的收缩性能研究[J].化学建材, 2008, 24 (1) :36-38.

薄壁镇深入推动农业结构调整 第2篇

（薄壁镇 韩清富）

近日，我镇为进一步加快现代农业发展步伐，推进农业结构调整，继续夯实“四大基地”建设，即优质种子粮基地、平菇蔬菜基地、林果苗木花卉基地、畜牧养殖生产基地，积极采取一系列相应措施，以实现农民增收、农业增效、强镇富民的目标。

1、坚持不懈抓好种子粮繁育基地建设。目前，我镇的优质小麦总面积近2万亩，主要以西农979为主，为提高推广小麦品种的生产质量，已改良品种更新换代。以合作社为龙头，采取“公司+农户”模式，大胆尝试，全面推广“六统一”经营方式，进一步扩大优质小麦种植面积。在麦收前带领各村支部书记、龙头企业负责人及种粮大户到附近各村及临镇参观优质麦新品种的种植情况，大力引进新品种，在东南各村建立千亩丰产高效田，力争新品种种植面积达到1万亩。并完善经纪人体制建设，畅通销粮渠道。扶持宝泉食品、四街清真饺子的生产规模，力争引进粮食深加工企业，实现农产品增值目标。

2、稳步推进平菇蔬菜基地建设。（1）充分完善和发挥“支部+协会”工作机制的作用，做好产前、产中、产后服务。（2）扎实开展“信用村”创建活动，争取贴息贷款，整合各类惠农资金；搞好技术培训，为平菇提供资金和技术保

障。（3）建立健全经纪人队伍和完善价格信息平台，加强系统管理，加大信息沟通力度，确保菇农增大收益。（4）扶持平菇腌制，鲜菇深加工企业发展壮大，加大冷库建设力度，消除菇农后顾之忧。（5）学习借鉴外地经验，积极探索一年四季种植平菇路子，扶持建成2-3个实验基地。（6）丰富食用菌种植，推广扩大黑木耳种植，引进黄金菇、香菇种植技术，建立示范基地，辐射带动全镇发展。力争新增食用菌大棚1500座，全镇总量达到6000座。为解决平菇空棚期问题，继续推广平菇—丝瓜种植模式，增加农民收入。积极发展大地蔬菜种植，学习我镇马庄种植经验，扩大规模，形成总量优势。

3、林果苗木基地建设抓出成效。结合我镇旅游业发展需要，根据沿山各村情况，扩大东、西沈庄大桃和振国村的晚秋黄梨种植面积，推广二街村的金太阳杏种植经验，并扶持35个日光温室反季节“一边倒”桃树种植。扩大白云寺、龙浴寺的核桃种植面积，对平甸、潭头、东寨、西沟的山楂管理进行技术指导，提高质量和总量，积极鼓励引进山楂深加工企业，提高山楂附加值和群众种植的积极性，对引进的加工企业，政府采取以奖代补形式逐年返还企业五年内上交税收，通过政府带动，逐步形成沿山林果基地建设。抓好大北程村兄弟合作社为中心的草莓种植基地建设，形成总量优势。学习史庄镇花卉种植经验，搞好白云寺村花卉苗木示范

基地建设。

4、稳妥推进畜牧业生产基地建设。鼓励引进猪、牛、羊、鸡，积极引导群众由家庭养殖向养殖小区积聚，保护环境，提高生产效率，改善村容村貌人居环境。对有养羊基础的村，要学习养殖小区圈养小尾寒羊养羊模式，流转土地，实现由放羊到圈养的方式转变，消除林业养殖矛盾，走向规模化、集约化。学习借鉴原阳县朱庄村奶牛养殖小区建设先进经验，推广“公司+农户”的模式，全面淘汰本地牛、传统羊，大力推进品种改良力度，以提高收益。对建成我镇第一个万头猪场、千头牛场、万只羊场和十万只鸡场的养殖小区，政府进行两年不低于5万元的土地流转补贴。在屠宰业方面，结合我镇屠宰场良好基础，逐步培育发展成我市西南最大的生猪屠宰生产线，规划建设清真屠宰加工场，打造薄壁清真品牌。大力发展冷链基础建设，规划建设肉类生鲜、熟食冷库，配备节能环保长短冷链运输车辆，形成养殖+屠宰+加工+保鲜的运输产业链，逐步使我镇成为重要的畜牧业生产加工运输基地。

薄壁混凝土结构 第3篇

关键词:薄壁方箱 施工工艺 混凝土

中图分类号:TU755 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0038-02

1 薄壁方箱现浇混凝土空心楼盖特点

1.1 节约材料

与一般楼板体系比较,钢筋混凝土造价降低5%,模板损耗降低50%,节省竖向水、电、电梯、空调、内墙、外装饰费用10%～15%。减少了生产所需材料的碳排放,低碳环保。

1.2 提高净空

采用薄壁方箱空心楼盖结构体系每层降低建筑梁高0.4m左右,提高净空高度,有利于水平管线、空调管道的安装。

1.3 使用功能优良

结构上下均为平板,且板各处均可承载隔墙,可任意布置隔墙,使得建筑设计更灵活、美观。

1.4 隔音、保温节能效果良好

结构采用封闭的空腔体系,大大减少了楼层噪音的传递及热交换,减少了噪音干扰及热能的流失,节约了用于调节温度的能源。

1.5 降低火灾隐患

楼板底部无梁且平整可减少或取消吊顶施工,从而减少未经防火处理的顶棚装饰材料带来的火灾隐患。

1.6 降低造价

无梁板的钢筋混凝土定额单价为有梁板的80%,降低了钢筋混凝土单价;降低了楼板钢筋混凝土的总重量,从而使支承楼板的柱、墙和基础荷载也相应减少,这样又可以减少构件截面,减少配筋;降低了层高,提高了凈空高度,节约竖向构件费用。现浇空心混凝土无梁结构体系,依跨度和荷载不同,可降低建筑总造价5%～20%。

1.7 缩短工期

与传统普通密肋楼盖体系相比,施工过程中可以节省模板支设、装饰装修的时间,提高施工进度,缩短工期。

2 适用范围

薄壁方箱现浇混凝土空心楼盖适用于跨度小于20m,采用薄壁方箱现浇空心楼盖结构的大跨度、大空间、大荷载、对楼层净高和总高有较高要求的多层和高层建筑。(经过实际的成本分析后,其经济跨度在7～12m)

3 工艺原理

薄壁方箱是以硫铝酸盐或铁铝酸盐水泥、粉煤灰为凝胶材料,以玻璃纤维为增强材料,掺入适量的砂、水、改性剂,在专业生产机械和模具的作用下复合而成。现浇薄壁方箱空心楼盖是通过在现浇混凝土楼盖中有规则地埋入内置薄壁方箱,使钢筋混凝土楼盖内部形成双向网格现浇肋结构体系,使其抗侧移刚度、强度和变形等方面均能满足要求,提高了楼板的强度和刚度,增大了楼板的跨度,降低楼层间的噪音传递、减少热能交换。

薄壁方箱体积大,薄壁方箱下混凝土难以振捣密实,采用混凝土分两层浇筑,可以很好的解决这一问题。

到混凝土初凝前粗骨料仍会下沉并排出部分气体,形成内部裂缝和表面塑性收缩裂缝,加速水份散发,加快干缩干裂,高温风大,此尤为突出。同时泵送砼在低频间歇外喷时,前部无支承胶管振碰钢筋网形成与钢筋网形状相同的裂缝,二次抹压可清除这些塑性裂缝。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程

薄壁方箱现浇混凝土空心楼盖施工工艺流程简单概述为:人员配置技术交底-规范搭设模板支撑-铺设模板-按图纸进行箱体及定位放线-梁钢筋、板底钢筋绑扎,设置钢筋保护层垫块。安装箱体定位抗浮材料-安放薄壁方箱(作定位抗浮处理)-肋间、板面钢筋绑扎-搭设施工便道,隐蔽工程验收-浇筑混凝土-混凝土养护-模板拆除。在这些环节中,都有专人检查箱体定位及破损及修补。

4.2 操作要点

施工机具及材料准备 按照具体工程图纸设计要求,进行机具和材料的准备工作;施工定位方式的确定 综合考虑结构特点,由现场技术组根据薄壁方箱生产厂家提供的技术资料及《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》CECS 175:2004编制详尽的施工方案。中国石化天然气川气东送管道分公司武汉调控中心建设工程中主要采用600mm×600mm×300mm的薄壁方箱正方形箱体。

4.3 模板支设

根据《大模板技术规范》JGJ74━2003和施工图纸无梁楼盖的设计厚度,进行竖向和侧向稳定性计算,设计模板与支撑系统。模板采用18mm厚九层板,并用扣件式钢管配U型可调顶托支撑。模板尽量使用整张模板,局部采用小模板,模板拼缝处应加密封条,以防止接缝处漏浆。根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130━2001的有关规定,脚手架钢管应采用现行国家标准《直缝电焊钢管》GB/T 13793或《低压流体输送用焊接钢管》GB/T 3092中规定的3号普通钢管,其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700中Q235-A级钢的规定。脚手架其模板支架计算应按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130━2001的有关规定进行;脚手架上、下层竖向支撑头要对准,成一条直线,并加设可靠垫板,垫板宜采用长度不少于2跨、厚度不小于50mm的木垫板,也可采用槽钢;立杆尽量采用通长钢管,如果需要搭接,其搭接部分的长度不应小于1米,并采用不少于两个旋转扣件固定,端部扣件至杆件的边缘不得少于100mm;立杆应垂直设置,2m高度的垂直允许偏差为15mm;梁底模板中线处应加设立杆支撑,防止梁的下绕;脚手架的立杆间距不得大于1000 mm。经验值一般取700mm～800mm;满堂模板支架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑,由底至顶连续设置;高于4m的模板支架,其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑;每道剪刀撑宽度不应小于4跨,且不应小于6m,斜杆与地面倾角宜在45°～60°之间。剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上,旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150mm;还必须按照规范设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上。横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。当设计无具体要求时,根据《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》CECS 175:2004的有关规定,起拱高度宜为跨度的2/1000～3/1000。模板安装完毕后,应涂刷模版隔离剂,以利于模板拆除。在涂刷模版隔离剂时,应均匀涂刷并不得沾污钢筋和混凝土接槎处。上述步骤完成后,应按照《混凝土结构施工质量验收规范》GB50204━2002有关规定检查底模上表面标高,以确保箱体底部设计标高的准确和空心楼盖底面的平整度。

4.4 钢筋绑扎

模板验收合格后,清理完毕,按图纸进行箱体定位放线,用手电钻在箱体四边中心钻透模板,将固定箱体用14号铁丝穿过用电钻钻透模板的孔所在底模支撑的钢管上。钢筋按照规范要求绑扎,在底层钢筋下设垫块,确保保护层厚度达到设计要求。面层钢筋与箱体间设置垫块,起到抗浮作用并确保保护层厚度。钢筋绑扎后,严禁在上面踩踏,以保证负筋、面筋位置的正确。

4.5 电气预埋管线铺设

预留、预埋设施尽量设在实心区域、肋宽范围内。当无法避开时,可对箱体采取锯出缺口等措施,事后封堵,在管线集中处应换用小尺寸箱体等措施避让。

4.6 薄壁方箱的现场堆放及吊装

根据图纸要求向生产厂家进货,现场堆放场地应坚实平整,水平堆放层数不超过10层且堆放总高不超过2m。产品进场后按规范进行检测验收。箱体吊装应采用专用吊篮运至作业地点,小心轻放,严禁甩扔,以防损坏。

4.7 薄壁方箱的安放、固定

安放时箱体严格按照技术人员事先放线定位,技术人员旁站检查。箱体安放位置应符合设计要求,允许偏差±10mm;箱体的整体顺直度允许偏差3/1000,且不应大于±10mm;区格板周边和柱周围楼板实心部分的尺寸允许偏差±10mm。在混凝土浇筑时,由于薄壁方箱自重轻,会产生较大浮力,必须采取抗浮措施固定,避免引起质量事故。湖北天健工程建设有限责任公司在施工中采用两根Φ12钢筋固定在肋附筋上,形成放置薄壁方箱的箱体支撑台,箱体定位放置于支撑台后,在定位线600×600各边中点处模板钻孔,取4根长约850mm的14号铁丝分别穿过模板,铁丝下端锚固于模板支撑上,在薄壁方箱顶部将铁丝绞死固定起到抗浮作用;在箱体顶部与面层钢筋之间加设抗浮垫块。施工过程中,应采取措施防止箱体损坏。板面钢筋绑扎之后,对发生损坏的箱体,应采取填充麻袋、粘胶带纸或其他有效的封堵措施,以保证箱体的形状及密封。

4.8 混凝土的浇筑

混凝土浇筑前,对混凝土垫层、模板和薄壁方箱要充分浇水湿润,冬季施工时应注意防冻。在混凝土浇筑前应先铺设架空施工便道,严禁将施工工具直接设置在内膜上,严禁人员踩踏。施工便道下宜铺设彩条布防止浇捣过程中的二次污染。混凝土坍落度要求为:160～180mm,石子粒径为5～25mm,当空心楼板厚度超过250mm时混凝土分为两层浇筑,但间隔时间不得超过混凝土初凝时间(6～8h);采用3cm的振动头捣振,避免碰内膜和钢筋。浇筑一侧肋梁时,应振捣至方箱另一侧溢出混凝土浆液为止,如发现振捣时方箱位移,应及时调整,保证肋梁尺寸符合设计要求。混凝土浇捣应沿纵向或水平向肋方向依次浇筑,为施工方便可使用汽车泵或布料机,布料机支架应根据管间距采用脚手杆搭设。在混凝土终凝前用木抹二次抹压,一旦出现风裂,应立即抹压使裂缝闭合。混凝土表面不可过度压抹,以免形成水量大的水泥砂浆层,碳化收缩而开裂;为消除泵送混凝土低频间歇外吐混凝土振动钢筋产生的裂缝,需进行二次、三次抹压;混凝土的养护采用人工自然养护法。在混凝土浇筑完毕后的12h以内对混凝土加以覆盖麻袋或草包并浇水养护,养护时间当混凝土中无外加剂掺入时,不得少于7昼夜,当混凝土中有外加剂掺入时,不得少于14昼夜;混凝土的拆模:侧模在混凝土强度保证其表面及棱角不因拆除模板而受损坏后可拆除,底模的拆除要等到混凝土强度达到100％后方可拆除。

5 质量控制要点

施工质量控制措施。充分熟悉图纸,按照图纸设计要求,准确安装箱体位置,降低误差。应采取以下措施:①箱体运输、堆放措施②吊装箱体抗浮措施③铺设架空便道措施④箱体材料破损的应急封堵措施⑤各种管线预留、预埋措施等。在浇筑混凝土前,除对钢筋、预应力筋和预留、预埋设施的安装质量检查验收外,还应对箱体安装进行检查验收。在浇筑混凝土前,对有吸水性的内膜浇水湿润。

6 安全措施

严格按照《建筑施工安全技术统一规范》、各施工专业及各工种的安全技术操作规程,对各工种按有关规定严格执行持证上岗操作制度,做好岗前培训、交底工作,机械设备做到专人专机专岗责任制。在施工现场应设置临时防护区域,搭设防护栏杆,挂警示牌,施工区域避免闲人随便进出,确保薄壁方箱运输及吊装安全。

7 环保措施

對可能产生粉尘的作业场所、施工作业活动应制定详细的粉尘控制措施或制定专项防护措施;施工现场的粉尘排放应满足《大气污染物综合排放标准》GB16297─1996中规定的值,以不危害作业人员健康为标准;在拆除过程中,拆除下来的东西不能乱抛乱扔,统一由一个出口转运,采取溜槽或袋装转运,防止拆除下来的物件撞击引起扬尘;对于车辆运输的地方易引起扬尘的场地首先设限速区,然后要派专人在此通道上定时洒上清扫。

8 噪音污染

执行《建筑施工现场场界器噪声标准》GB12523─90的有关规定,对有可能发出较大噪音的大中型机械安装及运转;脚手架、防护棚的搭拆;模板、材料设备的运输、堆放作业;及有可能发生尖锐噪音的使用;主体结构施工制定噪音控制措施,或制定专项防护措施;施工现场的噪音控制应进行必要的噪音声级测定,声级测量应按《建筑施工场界噪声测量方法》GB12524─90进行。夜间施工合理安排施工工序,尽可能将施工噪音较大的工序安排到白天时间进行,如混凝土的生产和浇筑、模板的支设、砂浆的生产等;在夜间尽量少安排施工作业,以减少噪音的产生。对小体积混凝土的施工,尽量争取的早晨开始浇筑,当晚10时前施工完毕,并在夜间施工时尽量减少电动工具的使用。禁止在夜间进行产生噪音的建筑施工作业(晚上10时至第二天早上7时)。由于施工不能中断的技术原因和其它特殊情况,确需夜间连续施工作业的应当向建设行政主管部门和环保部门申请,取得相应的施工许可证后再开始施工。

9 效益分析

薄壁混凝土结构 第4篇

1 自密实混凝土的配合比设计与试验方法

通过试验, 确定其流动性、抗离析性、充填性以及保塑性等性能指标, 从而确定配合比。

1.1 坍落度和坍落扩展度试验

坍落度是用来评价混凝土拌合物流动性的主要方法, 坍落扩展度是衡量混凝土拌合物流动性的指标, 还可以从坍落扩展的过程中判断混凝土拌合物的抗离析性能。扩展速度是通过从坍落度筒上提开始计时, 流至规定直径的时间来计量的, 从扩展速度可以反映混凝土拌合物的塑性黏度。

混凝土拌合物是一个宾汉姆体即:τ=τf+ηpγ

式中:τ为极限剪应力;τf为屈服剪应力;ηp为塑性黏度;γ为剪切变形的速度梯度。

采用V形斗试验来鉴别免振捣混凝土拌合物的性能。所用V形斗如图1。其试验方法是将混凝土拌合物装入V形斗, 装满后打开斗底闸门, 计算混凝土流出V形斗所需的时间, 流出的时间越短, 说明混凝土拌合物的流动性和填充性越好, 反之则越差。通过对混凝土拌合物的流出时的状态 (连续性和稳定性) 的观察, 可判别混凝土拌合物的抗离析性能 (如图1) 。

1.2 粘度试验

用旋转黏度仪测量混凝土拌合物塑性黏度, 其方法如图2。

利用赖纳里夫林公式得回转速度Ω与扭矩T之间的关系, 可求出混凝土拌合物极限剪应力τ和塑性黏度ηp。

保持单位水泥用量和用水量不变, 变动砂率, 用旋转黏度计测定混凝土拌合物的塑性黏度ηp;同时测定混凝土的坍落度。根据试验结合我司以前同类混凝土的施工经验, 确定C40混凝土的坍落度为2 6 0±3 0 m m, 混凝土扩展度为6 0 0 m m~6 50 mm。

1.3 原材料的选用

(1) 混凝土外加剂的选择, 应符合现行国家标准《混凝土外加剂》 (GB8076-1997) 和《混凝土外加剂应用技术规范》 (GB50119-2003) 的要求, 配制免振捣自密实混凝土应采用高性能 (高减水率, 具有良好的孔结构、稠度大、减缩好) 混凝土外加剂。

(2) 高减水率能有效地减少混凝土用水量, 从而达到低孔隙率, 高密实度, 提高混凝土的耐久性。也只有在低水灰比的条件下, 超细活性掺合料才能大大地改善混凝土内部的界面结构, 进一步减少混凝土内部的缺陷, 提高混凝土的结构强度和耐久性。

(3) 良好的孔结构对高性能混凝土至关重要, 在混凝土中引入一定量的气孔对提高混凝土的施工性能 (如抗冻性与和易性) 和耐久性都有好处。

(4) 增加混凝土稠度, 才有可能使混凝土在很大流动度的情况下, 不离析、不分层。增加混凝土拌合物稠度的方法有两种, 一是增加总细粉用量, 这样会降低混凝土的抗裂性能, 同时也降低混凝土的耐久性。矿物掺合料应符合现行国家标准《高强高性能混凝土用矿物外加剂》 (GB/T18736) , 二是可在外加剂中复合增稠剂, 我们选用了冶金渣微粉, 掺合料和3%的UNF5A液外加剂。

(5) 减缩, 本工程采用C40自密实混凝土, 其低水灰比要求势必会导致混凝土的自收缩增加, 要保持高性能混凝土的体积稳定性, 在外加剂选用中还须含有能减少混凝土收缩的成分。

1.4 混凝土配比确定

流动性和填充性:采用特殊粒径连续级配的粗骨料, 比普通混凝土粗骨料细得多, 粒径5mm~16mm花岗石, 针线状颗粒含量少于10%, 空隙率小于40%, 细骨料选用级配合格的中砂, 砂含泥量应少于1%, 其设计配合比见表1。

我们采用V型斗计试验, 得出免振捣自密实混凝土的粗骨料最佳体积含量为45%~48%之间。混凝土拌合物的流动性不但取决于粗骨料体积含量, 而且也取决于砂浆的流动性, 通过试验表明, 出砂子的体积含量大于砂浆体积的42%后, 泵送时的堵塞机率随砂子体积的增加而增加, 当砂子体积到达44%时, 堵塞机率几乎100%, 最终确定选用40%~42%。

2 工艺原理与工法特点

(1) 采用特制的隐蔽钢框架定位预埋件的安装与校正。安装预埋件套管据刻在钢板的十字定位线对中安装固定。 (2) 应用经验公式设计计算组装的大模板及支撑体系, 满足自密实混凝土侧压力比普通混凝土高的受力要求。根据混凝土原材料性能和技术要求, 考虑结构尺寸和形式, 钢筋及埋件的粗细和密集程度配制高性能自密实混凝土, 使其能够流过钢筋和管道 (埋件) 填满模板内的任何空隙在重力作用下自行密实成型。 (3) 采用混凝土浇筑控温技术, 通过后拆模, 应用喷养护液、包护养护等技术, 保证高大混凝土结构的强度得到充分发展并杜绝裂缝的出现。 (4) 提高了混凝土质量和结构的耐久性、安全性。 (5) 施工自动化程度高, 减少了施工噪音, 并大量利用工业废料做矿物渗合料, 有利于节能、环保。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

施工准备反力墙内排竖向钢筋安装预埋件钢支架位置测量放线预埋件支架就地安装预埋件安装固定和精度检测外排竖筋和水平钢筋安装内外侧模板及支撑体系安装和检测自密实混凝土的配合比设计与试验自密实混凝土分层连续浇筑自密实混凝土养护下一施工层段循环施工质量验收。

3.2 操作要点 (图3)

3.2.1 预埋件钢支架的制作安装

为保证预埋件安装精度采用预埋件支架进行固定。采用等边角铁L404作支承梁, 等边角铁L404作支承柱, 形成隐蔽钢框架, 在施工部位待中间排竖向钢筋及预应力钢筋安装完毕后就地安装。

3.2.2 测量放线

测量放线, 先安装固定好支承柱, 并校正垂直度, 然后拉通线确定支承梁的安装高度, 最后安装支承梁, 支承梁安装时要核正水平, 其水平标高偏差2mm;支架下料尺寸要准确。当支架需要接驳加高时, 接口处采用内侧加角钢采用帮焊, 支架安装时要随时监测并控制好支架的垂直度和水平度及安装尺寸的准确性, 发现误差及时纠正。

3.2.3 预埋件 (管) 的定位安装与校正

为确保预埋件定位精确与检测方便, 加工时, 在预埋件两端钢板处定出中心十字线, 安装预埋件套管要根据刻在钢板的十字定位线进行垂直方向及水平方向对中, 对中后用焊机点焊临时固定, 安装完成后采用全站仪和钢尺对每条预埋件三维方向安装精度进行检测校正, 确保误差在允许范围内。校正后再点焊固定。为了防止浇筑混凝土时流入预埋套管孔, 可在安装模板时, 先在每个预埋套管钢板表面涂上一层密封胶安装模板时与预埋套管贴牢, 以防止混凝土流入套管内。

3.2.4 模板及支撑体系施工

(1) 施工前对侧模的最大侧压进行测试和验证, 由于自密实混凝土对侧模的最大侧压力值比普通混凝土大, 可按普通混凝土的侧压力增加20%作为其最大侧压。

(2) 按照国家《混凝土结构工程施工质量验收规范》, 实施自密实混凝土构件的模板安装。安装时应考虑自密实混凝土拌合物对侧模的流动静压作用, 对模板及支承体系的承载力, 刚度和稳定性事先进行验算。

对现浇自密实混凝土, 作用于模板的最大侧压力按下列两公式计算, 取较小值。

其中:γC为混凝土的重力密度, 取24.00kN/m3;t0为新浇混凝土的初凝时间, 取200/ (T+15) ;为混凝土的入模温度, 取摄氏 (℃) ;V为混凝土的浇筑速度取2.50m/h;h为侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度;B1为外加剂影响修正系数, 取1.2;B2为混凝土坍落度影响修正系数, 取1.15。

3.2.5 自密实混凝土浇筑

当在极端地天气情况下浇筑混凝土, 可能是在夏天或冬天, 浇筑的某些方面会受到不利影响, 并且需要脱水以确保生产出高质量混凝土。

炎热天气浇筑混凝土的最大的问题是混凝土温度较高和在浇筑和饰面时的水分损失。混凝土较高的温度要增加需水量以维持给定的坍落度;减少凝固和饰面的时间, 增加塑性收缩危险;并且降低最终的强度。最佳的混凝土温度应该在10℃~15℃之间, 对于大体积混凝土, 要求温度更低。在夏天, 如果没有人工冷却, 上述温度很难达到。混凝土的温度不应该超过30℃~35℃。

控制各组分的温度可以调节混凝土的温度。每一种组分的贡献由它的温度、比热容和质量分数决定, 下式可用来计算混凝土的温度:

Wa、Wc、Wwa、Ww为分别是集料、水泥、集料含的水和水的质量, 单位是kg;Ta、Tc、Tw为集料、水泥、水的温度。

温度对一种混凝土混合物需水量的影响 (图4) 。

3.2.6 混凝土的养护

混凝土浇筑完毕, 应及时进行养护。采用三天后拆模, 喷涂养护剂并用湿麻包、塑料薄膜覆盖养护。包护养护14天。

4 效益分析

采用本工法能促进工业化的施工和管理, 加快施工进度, 延长建筑模板使用寿命, 提高混凝土质量, 具有良好的密实力学性能, 提高结构的耐久性和安全性。也即减少今后修复工程和修复费用。虽然自密实混凝土材料成本比普通混凝土高, 但实践证明, 综合各因素其整个工程造价采用本工法可降低造价5.2%~6.8%。

本工法能大量利用工业废料做矿物渗合料, 节省了劳动力、机械设备和电力能源, 同时降低工人劳动强度, 改善劳动环境, 消除人为因素造成的混凝土质量事故和人身安全事故, 有利于节能环保。具有较好的经济效益和社会效益。

5 应用实例

薄壁混凝土结构 第5篇

【关键词】原因分析；混凝土配合比；工艺控制

钢筋混凝土薄壁水池的池壁相对较薄，施工难度较大，混凝土自身性质、和易性、施工工艺等方面稍有不当就会使主体混凝土防水失败，作者根据施工经验并结合对同类工程的调查，分析了水池主体混凝土产生缺陷的主要原因，针对薄壁混凝土浇筑的特点，从原材料选择、混凝土配合比选定和施工工艺等方面提出了防止渗漏的技术措施。

1.薄壁水池主体混凝土渗漏原因分析

1.1混凝土本身的因素

1.1.1温度裂纹

混凝土浇筑后在凝结硬化过程中，产生大量的水化热，使内部温度升高，在混凝土内外产生很大的温差。当温差引起的拉应力超过此时混凝土的抗拉极限强度，混凝土便产生裂纹或裂缝。

1.1.2收缩裂纹

水泥凝结硬化过程中会发生体积收缩，收缩造成的内应力可使混凝土产生细微裂纹。

1.1.3多余水分引起的裂纹和孔隙

混凝土拌合物中含有相当数量的未起水化作用的游离水。多余水分的蒸发，在混凝土中留下的开放性毛细孔道，尤期是混凝土拌合物在沉降泌水过程中析出的聚集在较大集料颗粒及钢筋下部的水，在混遥遥凝土硬化后，会产生大量孔隙和微裂纹。

1.1.4拌合物和易性

混凝土拌合物的和易性不好，将使混凝土离析而发生渗漏。

1.2施工因素

（1）因水池池壁较薄，每次支立的模板相对较高，当混凝土和易性欠佳或浇注方法不当时，拌合物产生的离析致使混凝土不均匀，局部出现空洞、蜂窝、麻面等现象。

（2）混凝土漏捣或捣固不实，水泥与骨料不能很好粘结，形成疏松层，留下各种形状的透水缝隙。

（3）施工缝或预埋件等个别部位处理不好，在混凝土接灌处、预埋件下方漏捣处将产生漏水缝隙。

2.合理选择原材料和混凝土配合比

2.1原材料选择

（1）水泥。应采用低水化热、泌水性小的水泥。一般以使用强度等级不低于32.5普通硅酸盐水泥为宜，也可使用火山灰水泥、粉煤灰水泥，掺用外加剂的情况下可以使用矿渣水泥。

（2）砂。采用洁净的中砂，严格控制砂的含泥量不超过2%，否则粘土包裹在砂石表面将严重降低混凝土抗渗性。

（3）石子。应使用连续粒级的碎石或卵石。石子最大粒径不宜大于30㎜，有利于保证混凝土的均匀性。

（4）外加剂和外掺料。使用减水剂可以改善拌合物的和易性，且能够减小水灰比。当混凝土灌注数量较大或在炎热季节施工时，应采用缓凝型减水剂。提倡使用外掺料，外掺料可以替代一部分水泥，降低水化热，减少混凝土温度裂纹和收缩裂纹。一般可选用粉煤灰、沸石粉等，此类材料价格低廉。

2.2防渗漏混凝土配合比的确定

2.2.1坍落度

当采用泵送混凝土时，坍落度应在15㎝ 以上。当采用一般混凝土时，用于水池底板、顶板的坍落度应为3-5㎝，用于池壁的应为7-9㎝。

2.2.2水泥和外加剂、外掺料用量

为使拌合物具有良好的和易性，必须保证有足够的细粉用量。但是，为防止大体积混凝土出现温度裂纹和收缩裂纹，则不宜过多使用水泥，应尽量掺用外加剂、外掺料或膨胀剂。采用强度等级为32.5水泥时，每立混凝土水泥用量应不低于300kg，以保证混凝土设计强度要求，但不能高于500kg。当和易性指标达到要求时，可以通过掺用外加剂、外掺料解决。

2.2.3水灰比

水灰比过大，混凝土的收缩率大，抗渗性差。但水灰比过小，施工和易性差。水灰比应根据混凝土设计强度和水泥强度等级计算得到，一般应控制在0.55 以下。

2.2.4砂率

薄壁水池混凝土的砂率应稍高，要有一定富余量的砂浆用来保证混凝土的均匀性， 防止离析。砂率一般为35-45%，当水泥和外掺料用量较大时，砂率可选小些。

2.2.5配合比

配合比应由试验室对各种参数进行优化，在试拌检验混凝土的工作性及制作试件检验强度和抗渗标号后确定。

3.施工工艺控制

3.1混凝土的浇筑与养护

3.1.1模板的安装

模板安装应牢固、密实，不得漏浆。模板发生变形和漏浆，极易引起水池漏水。内外模之间不宜用拉筋固定，因为混凝土发生收缩将在拉筋处出现渗漏点。当无法避免使用拉筋时，应在每一根拉筋上加焊止水环。为了减少施工缝，池壁最好一次支模，一次灌注到顶。

3.1.2混凝土浇筑

由于水池池壁相对较薄，为避免混凝土产生分层、离析，浇筑时应严格控制拌合物的自由落差。一般自由落差不应超过1.5-2m，可以使用串筒减缓拌合物的自由下落，也可以在侧面模板上开洞口直接输入混凝土。浇筑可分层分段进行，但应注意层与层、段与段之间的浇筑时间间隔不得超过初凝时间，以免出现施工缝。混凝土浇注时，对侧面模板压力很大，应注意控制初凝前的浇注高度不要过大，并随时观测和检查模板、支撑的变形情况，谨防发生跑模现象。

3.1.3提高混凝土振捣的质量

抗渗混凝土应全面细致地进行振捣。投料和振捣要按规定的程序进行，防止漏振、欠振。要在下层混凝土初凝前投放上层混凝土，捣固棒宜插入下层混凝土中5-10cm，以保证接层部位混凝土的质量。每次投料后应从底层开始，渐渐上移进行振捣，以避免拌合物离析。要严格控制振捣时间，以混凝土开始泛浆和不冒气泡为准，不要欠振或超振。

3.1.4养护

混凝土终凝后即应洒水养护，拆除模板后也要定时浇水，以保持表面润湿。为防止出现干缩裂缝及温度裂缝，最好在表面覆盖塑料薄膜或麻袋草帘，进行保温、保湿养护。

3.2 个别部位的处理

3.2.1施工缝的处理

当混凝土不能一次浇筑完毕时，可以设施工缝。但顶板与底板最好一次浇筑完成，不宜留施工缝。施工缝也不宜留在底板与池壁交界处，应设在高于底板30cm的池壁上。池壁留施工缝时，应设置橡胶止水带或止水铜片，将橡胶止水带或止水铜片的一半埋入下层混凝土中，另一半浇在接灌混凝土中。接灌混凝土前，要凿去原有混凝土表面浮浆，认真清理冲洗后再浇注新混凝土。

3.2.2预埋件的处理

当水池设有预埋件时，要注意不要使预埋部分穿透池壁或池底板，以免形成渗漏通道。预埋件可以和钢筋点焊在一起，以保证位置准确、固定牢固。当必须穿透模板时，应在每一个预埋件上加焊止水环。预埋件穿过模板处要堵塞严密，不得漏浆。混凝土浇注时，要注意将预埋件下方混凝土振捣好，防止出现空洞、蜂窝。

4.结语

为了保证钢筋混凝土薄壁水池不发生渗漏，主体混凝土施工中应采取以下技术措施：

（1）合理选用原材料，并提倡使用外加剂、外掺料。

（2）应根据薄壁结构的特点选择混凝土坍落度，合理确定水泥用量、外掺料用量、水灰比、砂率等配合比参数。

薄壁抗渗混凝土的施工方法 第6篇

锦屏水电站鱼类增殖站场地位于四川省凉山彝族自治州盐源县和木里县交界处的雅砻江干流上, 锦屏二级水电站坝址下游约7 km的大沱平缓阶地上, 海拔1630~1700 m高程, 场地南北长约470 m, 东西宽约80~90 m, 距雅砻江河面高差约30 m。

鱼类增殖站由蓄水池、环形亲鱼池、鱼种培育池等53个鱼 (水) 池组成, 蓄水容积共计约为5万立方米。各个池子的壁以及底板都应用了C30 S6的抗渗混凝土, 设计沉降缝、止水分缝多。笔者从实践中发觉一些混凝土搅拌站所搅合出来的抗渗混凝土强度虽然过关, 可在成本利益驱使下, 但是所掺合料的添加比例相对较高, 导致混凝土结构投入使用后发生渗水现象, 降低了耐久性指标, 所以要想延长各种结构物投入使用的寿命, 就必须要想方设法提升混凝土耐久性, 合理改善混凝土配合比, 强化抗渗混凝土的施工技术。

2 抗渗混凝土施工法

2.1 模板设计和施工

在混凝土结构相关规范中明规定, 模板以及支架一定要支在可靠牢固基础上, 必须要将模板中清理干净, 并且几何尺寸偏差一定要在规范范围之内。

(1) 选择模板体系:选择模板体系上直接关系着混凝土施工后的外观效果, 因此选择之时就要综合考虑到混凝土的刚度、强度、经济性以及可周转次数等各个方面, 还必须要结合工程实况从经济技术角度去考虑, 池底应该采用钢框复合面板的模板, 而池臂最好选用1.5 m0.1 m的钢模模板。

(2) 模板设计:选定好模板体系之后就要依据荷载大小对板材背肋截面与密度、厚度、拉杆截面积以及支撑体系实施力学计算。本案例工程中的荷载、池壁模板包含了混凝土浇筑冲击力、混凝土侧压力以及施工荷载。池壁的混凝土侧压力主要是通过对拉螺栓所承担, 本案例中没有必要考虑侧向支撑杆给混凝土侧压力承载作用, 主要是侧向支撑杆很长。但是池壁不但薄而且高度比较大, 因此池壁模板必须要承受较大的混凝土侧压力, 一般都要选用对拉方式。为防止拉杆通过混凝土壁产生出渗水通路, 因此就选用带止水片拉杆。一个池子大约要用四千根拉杆, 这种方式与传统对拉螺栓比较, 对拉螺栓要在模板中打洞, 提升了螺丝加工的成本, 而且安装之时还会损失大量螺帽, 但是使用拉杆加工就比较经济便利, 拉杆的两端拉片夹进钢模板的缝中, 而圆孔且是对准钢模的对穿孔, 通过U形卡和模板合在一起, 中间采用钢筋的长度也就是池壁支模的厚度, 预留出一定的变形量大约为1.5 cm。对拉杆示意图如图1所示。

在施工中要避免扰动而造成拉杆处渗水, 因此施工中拆模就应该在室外的自然温度是18℃、浇筑混凝土的第十天进行。拆模之后就要处理两侧的扁铁片, 就是在拉片的周围凿开直径5 cm、深2.5 cm的圆坑, 使用氧气将拉片割开, 冷却之后采用1∶2的水泥砂浆掺入10%的膨胀剂, 之后抹平压实及压光。

2.2 混凝土配合比

依据薄壁混凝土施工技术特征, 再经过了许多次实验得到证实, 最终确定出混凝土配合比为, 水泥为308 kg, 中粗砂为732 kg, 卵石为0.5 ～4.11 93 kg, 外加剂采用了U型膨胀剂, 为42 kg, 用水为170 kg。因混凝土中掺杂进去外加剂, 因此搅合的时间要确保在3 min。

2.3 处理施工缝

依照要求池壁和池底二者结合部位是不能够存在施工缝, 因此第一仓池壁就应该设置立悬模, 和底板共同浇筑。施工之中要依据不同结构特征, 浇筑底板的混凝土时要带50 ～200 cm池壁, 这样做就是为了池壁施工之时尽可能降低施工缝。施工之前对于分缝处就应该使用过止水钢板方法, 就是浇筑前仓混凝土把一块4 mm100 mm扁钢沿着施工缝立放到已经浇筑混凝土中的一半处, 如图2所示。

之后比较厚就采用将前仓混凝土制成凹槽, 也就是把浇筑混凝土到了分缝高程时, 把一块80 mm60 mm木枋埋进混凝土大约四分之三, 具体如下图2 (b) 所示。等到混凝土初凝之时就把木枋起出, 就在分缝面形成了凹形槽。立模下一仓之前, 就要把槽内表面与分缝面凿毛, 并且清洗干净。浇筑混凝土时就要在分缝面上铺上一层厚约20~30 mm的1∶2水泥砂浆。

2.4 处理池壁贯穿的钢筋

池壁贯穿钢筋的中间焊上止水片, 池壁钢筋中定位的支撑筋及模板对拉螺栓, 要使用直径为12或者14的螺纹钢筋制成。因此要确保池壁的抗渗能力, 必须要在对拉螺栓与支撑筋中间全部焊上止水片, 具体如图3所示, 止水片都是用50 mm3 mm50 mm的钢板制成, 在中间钻出直径为12或者14的孔, 焊接在支撑筋或者对拉螺栓的中间, 在焊缝出就不能够漏水。

那些极易出问题部位尤其要注意精细施工, 在对抗渗混凝土施工上和大体积的混凝土施工存在一定区别, 有时候因一罐熟料不合格就可能影响到整个仓的混凝土质量, 因此必须要把握好整个仓混凝土料质量关, 一定能有不合格熟料一罐都不能够入仓, 不合格熟料是一罐都不能进入仓中。同时还要避免下料时发生骨料分离现象, 和下料部位距离越远地方就越易发生问题, 因此就要防止下料的部位间隔较大, 还要不能掺和仓面料;对于埋件周围尤其是埋件下部也是最容易出问题地方, 必要时要在埋件下部模板上留着天窗。在施工中必须要注意上面几个问题, 抗渗混凝土施工中就会或极少出毛病。

3 膨胀混凝土施工

3.1 FEA膨胀混凝土性能分析

对高性能的混凝土膨胀剂简称为FEA, 这种膨胀剂具备等量取代水泥, 但是并不降低其强度、抗渗性好, 而且具备胀缩可逆、耐久性好、回缩落差小等各种优点, 当将FEA中加入到泵送剂之后就形成了复合型, 更加适合了抗渗混凝土施工。

3.2 管理配合比的质量

(1) 混凝土的配合比如表1所示。

(2) 构建出原材料的检验台账, 按照分批分期检验, 检验主要项目是细度、水化热、凝结时间、碱含量、强度等级、安全性, 而卵石要检验级配、活性含量以及含泥量等, 如果卵石中有活性硅时就要控制好水泥含碱量, 也可以在水泥之中掺入一些活性混合材料, 用来抑制掉制碱集料反应, 而膨胀剂必须要符合《混凝土膨胀剂》 (GC 476-1998) 中各个项目指标规定。

(3) 密实振捣, 一旦混凝土入模之后就要充分进行振捣, 全部排除模板表面以及边角部分的粘附混凝土中气泡, 拆模之后混凝土中保护层就不会被粘掉而出现缺棱掉角的现象。

(4) 防止过度振捣:如果对混凝土过度振捣, 就会让砂浆和骨料离析, 这样就导致砂浆上升, 而石子下沉, 石子聚合之处就形成了孔洞, 尤其是池顶板的混凝土一旦过度振捣, 砂浆就会在混凝土上面积聚, 凝固中很容易出现收缩裂缝, 因此最好在混凝土初凝之后终凝之前, 使用木抹子进行压实二到三遍。

(5) 使用合理建筑方式与顺序:池底池壁要分两次浇筑, 池底的厚度大约在20 cm, 按照斜面推进, 一次到顶方式进行浇筑, 设计成泵送混凝土, 并采用移动方便的汽车泵浇筑, 要严格对配合比以及坍落度进行控制, 对池壁进行整体支模分层浇筑, 每一层浇筑高度都要控制到50 cm之内。同时还要在下层混凝土处于初凝之前对上层混凝土进行浇筑, 并且要在混凝土中适量掺进缓凝剂, 这样就能够对出混凝土初凝大约8个小时, 其浇筑顺序如图4所示。

4 结语

现在在许多薄壁施工中, 抗渗混凝土的施工案例逐渐增多, 进而也就逐渐显现出了施工技术、混凝土配合比以及耐久性等各种比较突出问题, 因此就必须要严格控制施工方法和技术, 合理添加掺合剂, 实现良好施工效果。

摘要：随着经济全球化发展, 各种建筑设施不断实施。在薄壁施工中难度较大就是抗渗问题, 如果施工不到位达不到抗渗的目的。而在薄壁抗渗施工中, 比较普遍就是混凝土施工。本文以锦屏水电站鱼类增殖站工程案例, 探析在抗渗透混凝土施工技术, 为相关人士提供理论参考依据。

关键词：施工方法,薄壁,抗渗混凝土

参考文献

[1]李乃珍, 谢敬坦.特种水泥与特种混凝土[J].工程探索, 2010 (9) .

[2]游宝坤, 李乃珍.彩胀剂及其补偿收缩混凝土[J].四川建设, 2008 (3) .

薄壁杆件结构力学分析的方法探讨 第7篇

薄壁结构在当今桥梁与房建中是一种比较普遍的结构形式，随着我国国民经济持续、快速发展，交通运输和城市基础设施的建筑倍加受到重视。公路、铁路、城市道路和立交枢纽等各种工程建设正蓬勃发展。与此相应，薄壁结构以其优越的结构形式，在桥梁结构和各种建筑工程中薄壁结构的应用也日益广泛。

2 问题及解决方法

通常把薄板、壳体和薄壁截面组成的结构称为薄壁结构。与其它结构形式相比，在基于满足强度要求下，薄壁结构具有重量轻，强度大，能充分利用材料的特点。故薄壁结构被广泛地应用于工程实际。

例如桥梁工程和海洋工程的箱形、工字形和槽形梁(柱)，土木工程中的各种型钢，高层建筑中的钢筋混凝土核心墙，以及航空工业中的机翼构件和造船工业中的船体构件等。由于薄壁结构在工程中应用中的范围不断扩大，使得薄壁结构的理论和应用技术不断地向前发展，薄壁杆件结构力学己经发展成为弹性力学的一个重要分支。

在这些经典的理论中，薄壁杆件理论根据梁横断面的截面形式一开口截面和闭口截面一而划分为两种独立的理论：开口薄壁杆件理论和闭口薄壁杆件理论。对于开口薄壁杆件理论，可以认为是从铁木辛柯1905年对工字型截面梁的弯曲扭转理论进行研究而开始的，在1929年，瓦格纳(H.Wagner)对各种不同截面的开口薄壁截面杆件的约束扭转进行了研究，到本世纪中期，前苏联学者符拉索夫比较全面地研究了弹性开口薄壁截面杆件的约束扭转问题，并参照自由扭转时开口薄壁杆件的变形特点创立了经典的开口薄壁杆件约束理论，对开口薄壁杆件约束理论的研究作出了杰出的贡献。

在薄壁梁中，平分截面壁厚的曲面称为薄壁梁的中面，根据薄壁杆件的不同，中面可以是开口或闭口的柱形曲面或棱柱面;中面与横截面的交线称为横截面的中线，它的形状一般为开口或闭口的曲线或折线。中线描述了横截面的形状，也称为截面的外形轮廓线。由于在薄壁梁中，梁的壁厚S通常很小，故一般用截面中线来代替截面进行分析计算。垂直中线的截面称为法截面，法截面是狭矩形，宽为壁厚，长为杆长。

国内外研究概况由于箱梁受力的复杂性，其研究方法亦多种多样，但概括起来，可分为两大类，即解析法和数值法。

2.1 解析法箱形梁是一个复杂的空间受力体系，计算相当复杂，为简化分析，在解析法中，通常进行一些必要的假设。

将作用于箱形梁上的偏心荷载分解成对称荷载与反对称荷载。在反对称荷载作用下，按薄壁杆件理论求解;在对称荷载作用下，按梁的弯曲理论求解，然后将二者的结果叠加即为偏心荷载作用下总的荷载效应。扭转分析时根据横断面的刚度区分为刚性扭转(截面周边不变形)、畸变(截面周边变形)和约束扭转(纵向纤维变形)。解析法的具体思路是：先假设位移模式，有了位移后，可求得截面各点的应变和应力。在此基础上，用力的平衡条件和变形协调条件或根据变分原理建立控制微分方程：解微分方程，求得应力和位移。

2.1.1 扭转分析早期，薄壁杆件的扭转和弯曲是分开考虑的。

其弯曲理论建立在平截面假定的基础上，除弯曲剪应力外，一般用材料力学初等梁的理论就可以解决了。随着研究的深入，人们发现在大多数情况下平截面假定是不合实际的，对腹板间距较宽的箱梁，对称弯曲时，翼板上远离腹板处的纵向位移滞后于近腹板处的纵向位移，即剪力滞效应。

2.1.2 畸变分析随着研究的发展，发现当薄壁杆件具有非对称截面且剪切的作用不容忽视时，畸变对受力性能的影响较大。

由于将约束扭转和畸变综合在一起考虑时，计算分析比较复杂，而且己有的方法，如广义坐标法，在实际应用中有其局限性，因此在实际分析中，薄壁杆件的约束扭转一般分解为刚性扭转和畸变两部分进行单独分析。对于箱梁的畸变，除广义坐标法外，薄壳理论是另外一种传统的解析方法，但其繁琐可想而知，很难在实际工程中推广应用。得勃洛斯基(R.Dabrowski)由传统的弯曲理论和约束扭转理论推广出“广义的弯曲理论”，经简化得到简便实用的畸变分析理论。

2.1.3 横向挠曲对于荷载作用下在箱梁顶板(两腹板之间或悬臂上)任意位置时，必须考虑箱梁的局部荷载效应，亦即考虑箱梁的横向弯曲问题。

目前，箱梁横向弯曲分析的解析方法有影响面法和框架分析法。

2.2 数值法随着电子计算机应用的日益广泛，除了解析法外，数值方法逐渐成为分析薄壁杆件的重要的方法。

其中有由上述解析法发展而来的有限元法，或称刚度法;也有按有限元基本理论推导而得的数值方法;利用成熟的板壳有限元分析软件对薄壁杆件进行分析也是实际工程中常用的方法。另外，有限条法、有限杆单元法也是薄壁杆件分析中常用的数值方法。

2.2.1 有限元法该方法的优点是适用于各种类型、各种支承情况的箱梁(如单室、多室、单箱、多箱、简支、连续等)，考虑因素全面，能够计算弯曲、扭转、畸变、横向挠曲引起的综合应力。

目前，大型通用有限元程序(如SAP2000、AN-SYS等)非常流行，为该方法的应用提供了有利的条件。

2.2.2 有限条法有限条法是Y.Kcheung(张佑启)于1968年创立的一种半数值半解析法。

它根据折板理论，把箱梁三维空间问题简化成二维问题，具有内存少、节省机时等优点，因而近二十年来得到了广泛的应用和发展，国内外许多学者都将它作为分析连续箱梁桥的一个重要手段。但是该法致命缺点是它对变截面或两端非铰支的板条(例如变截面箱梁或柔性横隔板的箱梁)不能得出满意的结果。张佑启于1976对有限条法及其派生方法的应用做了详细的论述。这种方法能计算变厚度板，但仍无法计算变宽度板，未知数的数目也增加许多。在众多应用有限条法的文献中，仍以纵向用三角级数逼近函数者居多，而沿横向则不尽相同，卢耀锌(澳大利亚)沿横向采用多项式函数，利用最小势能原理建立单元刚度矩阵，这是最常见的作法。

2.2.3 有限段法有限段法是以梁段为单元，根据薄壁梁理论取定位移沿横向变化规律，然后沿纵向采用插值函数表示位移函数，利用最小势能原理建立刚度矩阵比别。

由于该方法以梁段为单元，因此能计算变截面箱梁桥。该法适用于各种支承条件的箱梁。内力可以以剪力、弯矩、扭矩等形式输出，符合工程师的使用习惯，是一种较为实用的计算方法。但该方法不能计算箱梁局部应力，对多箱、多室箱梁的处理很麻烦。

3 结论

随着工程设计研究需要，薄壁杆件结构特别是箱梁的力学分析的一般方法为解析法和数值法，各种分析方法各有其优缺点和不足的地方，为同类结构的进一步深入分析研究需要特别注意一般分析方法的不足地方，希望能为结构分析和设计中提供一定的参考。

摘要：随着工程设计研究需要,归纳了薄壁杆件结构力学分析的一般方法,为同类结构的进一步深入分析研究提供一些经验,满足结构分析的需要。

薄壁混凝土结构 第8篇

钢管混凝土结构由于具有承载力高、塑性韧性好、施工方便、耐火性能好等优点,近十余年在我国发展迅速,大量应用于工程实践[1,2]。矩形钢管混凝土构件承载力虽然没有圆形截面钢管混凝土高,但其外形规则、截面相对展开、有利于配合建筑设计及梁柱节点连接,且拥有较大的抗弯强度和抗剪强度,防火措施相对简单;同时相对于圆方形截面,矩形截面可以按要求提高强轴方向刚度,而保持弱轴方向刚度不变,从而提高截面整体效果[3]。在钢管混凝土结构工程中采用薄壁钢管,可以减少钢材用量,减轻焊接工作量,进而降低工程造价。其中的核心混凝土能有效地提高薄壁构件的局部屈曲强度、抗火性能和防腐蚀性能。同时薄壁型钢对混凝土有效约束作用使其处于复杂应力状态,从而提高了混凝土强度,改善了塑性和韧性。薄壁矩形钢管混凝土构件充分结合了二者的优势,在工程中得以广泛应用。

矩形薄壁钢管混凝土柱管壁在压力作用下很容易发生局部屈曲,使钢管部分截面提前退出工作,降低钢管混凝土构件的承载能力。但由于混凝土向外膨胀延缓或阻止了钢管向内凹屈曲,同时产生对钢管的径向压力,导致与空钢管局部屈曲性能有很大不同。

对于薄壁钢管混凝土柱局部屈曲问题目前已开展了相关研究,文献[4]用有限元软件分析考虑初始几何缺陷薄壁方钢管混凝土柱的局部屈曲性能,计算得到临界宽厚比。文献[5]采用能量法对有初始弯曲的钢管混凝土柱进行了屈曲分析,初弯曲存在降低了管壁宽厚比。文献[6]假定方形钢管混凝土构件钢管板件在非加载边受到弹性约束,得出钢管局部屈曲强度计算公式,并给出带约束拉杆方形钢管混凝土轴压构件的宽厚比限值。文献[7,8]对钢管混凝土的钢管屈曲承载力进行了分析,结果表明钢管填充混凝土后明显提高了钢管的屈曲承载力。同时由于钢板存在初始几何缺陷和残余应力,导致大宽厚比下钢板的屈曲承载力下降。以上假设钢管间为固定约束或未考虑混凝土对钢管压力,与实际不符。本文主要研究受压矩形薄壁钢管混凝土柱局部屈曲,考虑钢管间弹性约束和混凝土径向应力等,分析管壁宽厚比的限值表达式,探讨临界宽厚比的合理取值。

1 计算分析

1.1 边界条件与位移函数

用能量法对受压矩形钢管混凝土柱管壁局部屈曲应力进行分析推导,进而得到临界宽厚比。假定管内核心混凝土为半刚性材料,管壁发生局部屈曲前与混凝土共同工作;在钢管纵向加载边为固定边,相邻管壁间约束为弹性约束,模型如图1。

根据假设纵向取钢板的一个半坡进行研究,由计算模型分析,边界条件有

当x=0,a时,$\omega =\frac{\partial \omega }{\partial x}=0(1)$

$\{\begin{array}{l}\omega =0,{\rm M}{}_y=-D\frac{\partial {}^2\omega }{\partial y{}^2}=-\zeta \frac{\partial \omega }{\partial y}‚\text{当}y=0\text{时}\\ \omega =0,{\rm M}{}_y=-D\frac{\partial {}^2\omega }{\partial y{}^2}=+\zeta \frac{\partial \omega }{\partial y}‚\text{当}y=b\text{时}\end{array}(2)$

式(2)中ζ为非加载边约束刚度,沿边缘为常数,钢板弯曲刚度$D=\frac{Et{}^3}{12(1-\mu {}^2)}$。

利用对称性

$\{\begin{array}{l}\frac{\partial \text{ω}}{\partial \text{y}}\left|{}_{\text{y}=0}=-\frac{\partial \text{ω}}{\partial \text{y}}\right|{}_{\text{y}=\text{b}}\\ \frac{\partial {}^2\text{ω}}{\partial \text{y}{}^2}\left|{}_{\text{y}=0}=\frac{\partial {}^2\text{ω}}{\partial \text{y}{}^2}\right|{}_{\text{y}=\text{b}}\end{array}(3)$

设满足边界条件的位移函数为

$\omega =\left[c{}_1\left(1-\cos \frac{2\text{π}y}{b}\right)+c\text{s}\text{i}\text{n}\frac{\text{π}y}{b}\right]\left(1-\cos \frac{2\text{π}x}{a}\right)$ (4)

代入式(3)

$\chi =\frac{\xi b}{2D}=\frac{2\text{π}c{}_1}{c}(5)$

χ为非荷载边弹性约束系数,并取$m=\frac{\chi }{2\text{π}}$。

则位移函数为

$\omega =c\left[m\left(1-\cos \frac{2\text{π}y}{b}\right)+\sin \frac{\text{π}y}{b}\right]\left(1-\cos \frac{2\text{π}x}{a}\right)(6)$

1.2 屈曲应力

根据弹性理论,应用能量法求解小挠度情况下管壁的屈曲荷载。

1.2.1 弯曲应变能

1.2.2 板面力做功

由于板均匀受压,板内面力Nx=-σxt,Ny=0,Nxy=0。

$\begin{array}{l}W=-\frac{1}{2}{\displaystyle {\iint }_{\Omega }\left[{\rm N}{}_x\left(\frac{\partial \omega }{\partial x}\right){}^2+{\rm N}{}_y\left(\frac{\partial \omega }{\partial y}\right){}^2+2{\rm N}{}_{xy}\frac{\partial \omega }{\partial x}\frac{\partial \omega }{\partial y}\right]}\text{d}x\text{d}y=\\ \frac{c{}^2\text{π}{}^2\sigma {}_{x}t}{6\eta }a{}_4(8)\end{array}$

式(8)中$a{}_4=\left(3+\frac{32m}{\text{π}}+9m{}^2\right)$。

1.2.3 径向力变形能

钢管屈曲前核心混凝土受压向外膨胀对管壁有纵向力作用,假设与位移成正比,即q=k1ω。k1为混凝土刚度支承系数,当k1=0时为刚性支承。

引入无量纲参数:支承刚度与弯曲刚度比$Y=\frac{k{}_{1}b{}^4}{D\text{π}{}^4}$。

$U{}_1=-{\displaystyle {\iint }_{\Omega }k}{}_1\omega {}^2\text{d}x\text{d}y=-\frac{c{}^{2}D\text{π}{}^4}{4b{}^2}Y\eta a{}_4(9)$

1.2.4 钢板非加载边弹性变形能

$\text{U}{}_{\text{Γ}}=\frac{\text{ζ}}{2}{\displaystyle {\int }_0^{\text{a}}\left[\left(\frac{\partial \text{ω}}{\partial \text{y}}\right){}^2|{}_{\text{y}=0}+\left(\frac{\partial \text{ω}}{\partial \text{y}}\right){}^2|{}_{\text{y}=\text{b}}\right]}\text{d}\text{x}=$

$\frac{6\text{c}{}^2\pi {}^3\text{D}\text{m}\text{η}}{\text{b}{}^2}(10)$

1.2.5 钢板屈曲总势能

Π=U+U1+UΓ-W (11)

根据最小势能原理$\frac{\partial \Pi }{\partial c}=0$。

$\begin{array}{l}\sigma {}_{x}t=\frac{\text{π}{}^{2}D}{4a{}_{4}b{}^2}\left[\left(a{}_1-6Ya{}_4+\frac{144m}{\text{π}}\right)\eta {}^2+a{}_2\frac{1}{\eta {}^2}+a{}_3\right]=\\ k\frac{\text{π}{}^{2}D}{b{}^2}(12)\end{array}$

式(11)中k为板件屈曲系数

$k=\frac{1}{4a{}_4}\left[\left(a{}_1-6Ya{}_4+\frac{144m}{\text{π}}\right)\eta {}^2+a{}_2\frac{1}{\eta {}^2}+a{}_3\right](13)$

当$\frac{\partial k}{\partial \eta }=0$时,k取最小值kcr,此时σx取最小值。

则$\eta {}_{cr}=\left(\frac{a{}_2}{a{}_1-6Ya{}_4+\frac{144m}{\pi }}\right){}^{\frac{1}{4}}(14)$

屈曲应力$\sigma {}_x=k\frac{\text{π}{}^{2}E}{12(1-\mu {}^2)}\left(\frac{t}{b}\right){}^2(15)$

2 刚度支承系数及弹性约束影响

(1)当ζ0时,χ0,m0此时钢板非加载边可看作简支边,计算$\eta {}_{cr}=\left(\frac{48}{9-18Y}\right){}^{\frac{1}{4}}$,当刚度支承系数k1=0时,ηcr=1.52,kcr=5.46;

(2)当ζ∞时,χ∞,m∞此时钢板非加载边可看作固定边,计算$\eta {}_{cr}=\left(\frac{144}{144-54Y}\right){}^{\frac{1}{4}}$,当刚度支承系数k1=0时,ηcr=1,kcr=10.67。

对于矩形钢管混凝土柱而言,相邻钢管壁间约束为弹性约束,即0<χ<∞,若考虑混凝土为刚性支承Y=0,则板件屈曲系数在5.46～10.67之间,从图2可以分析混凝土的径向力导致管壁屈曲系数下降。

由于k与χ关系式较复杂,可将其简化为$k=10.39-\left(\frac{21}{\chi +10}\right){}^2$,图3为与计算公式[6,9]比较,χ在020之间时屈曲系数增长较快,之后几乎不再变化,保持在10左右。

3 屈曲系数及临界宽厚比的确定

3.1 屈曲系数

根据箱形截面钢板间转动约束系数公式[10],考虑核心混凝土对钢管的支承作用及相邻钢板间的转动约束等相关因素,通过与试验[11,12]校对后,将系数r加以修正,得到相应计算公式为

$\chi =\left(\frac{t{}_c}{t}\right){}^3\frac{r}{\rho },r=1.5-\left(\frac{tc}{t{}_{c}b}\right){}^2(16)$

$\rho =\frac{1}{\text{π}}\tanh \left(\frac{\text{π}c}{2b}\right)\left(1+\frac{\text{π}\frac{c}{b}}{\sinh \text{π}\frac{c}{b}}\right)(17)$

其中b、t为计算板的宽度和厚度,c、tc为相邻板宽度和厚度。

通过表2分析在截面高宽比一定时,屈曲系数随厚度比增大而增大;在截面厚度一定时,屈曲系数随高宽比增大而减小。而且截面的厚度比影响更显著。

考虑一般矩形钢管混凝土柱,截面参数选取tc/t=1及0.5c/b1,将管壁屈曲系数拟合为二次函数k=-1.65γ2+0.24γ+8.25,结果如图4,其中截面高宽比γ=c/b。

3.2 临界宽厚比

通过以上计算得知,当钢管截面各边厚度相同时,方钢管混凝土柱的屈曲系数最小,综合考虑板件残余应力缺陷及塑性变形等,将E修正乘以系数0.5[13],满足弹性屈曲应力不小于钢材屈服强度

$\sigma {}_x=k\frac{0.5\text{π}{}^{2}E}{12(1-\mu {}^2)}\left(\frac{t}{b}\right){}^2\ge f{}_y(18)$

取E=2.06105 N/mm2,μ=0.3,k=6.83。

得$\frac{b}{t}52\sqrt{\frac{235}{f{}_y}}$,与文献[14]结果相一致。

4 结语

本文应用能量法分析了薄壁矩形钢管混凝土受压柱管壁局部屈曲,综合各种因素影响得到钢管混凝土柱的临界宽厚比。通过计算可知假设管壁非加载边为弹性约束是合理的,屈曲系数与截面高宽比和邻边厚度比取值有关,由于钢管与混凝土共同工作,相互之间存在径向作用,使受压管壁屈曲系数下降,即降低了钢管的屈曲承载力,从而影响整体结构的力学性能,因此在构造设计时要对管壁宽厚比加以限制,确保结构安全可靠。

薄壁混凝土结构 第9篇

关键词：薄壁混凝土,裂缝,原因,控制措施

0前言

大断面薄壁混凝土主要用于大型调水渠道工程中, 国外一般采用机械衬砌施工, 技术较成熟。我国大断面薄壁混凝土主要在南水北调工程中使用, 多为8cm~12cm, 混凝土面积较大, 施工难度大, 控制措施多。

1 工程概况

鲁北段输水工程是南水北调东线工程的重要组成部分, 是实现向山东鲁北地区送水的重要保证, 是实现向河北、天津应急调水的连接枢纽。渠道采用梯形断面, 设计渠底宽度为25m, 渠道边坡比1:2.5, 渠道纵比降为1/10000, 左侧堤顶管理道路宽7m, 外坡比1:2.5。渠道整修边坡后埋设纵向排水管和集水箱, 铺设复合土工膜及3cm厚聚苯乙烯保温板, 再浇筑10cm厚混凝土。

2 施工中裂缝发生的类型和主要原因

施工中由于原材料、外界环境、施工工艺及养护等多种因素影响, 裂缝的类型和发生的原因主要有以下几种:

2.1 外界环境因素

施工时由于环境温度超过30℃或低于5℃时, 渠道薄壁混凝土由于内外温差超过20℃会形成不同程度的表面裂缝;或因遇干旱、多风、日晒的天气时施工, 由于混凝土表面失水过快而形成表面裂缝。

2.2 原材料因素

渠道衬砌混凝土的强度等级和水泥用量相对较高, 开裂现象比较普遍, 因此, 高强混凝土不一定是高性能混凝土, 而高性能混凝土因具有较高的体积稳定性, 收缩变形较小而使抗裂性能大大提高, 同时高强混凝土必须采用高效减水剂、引气剂、保水、增塑等复合型外加剂和掺加粉煤灰来减小水泥和水的用量, 降低水胶比, 提高混凝土强度, 易于满足耐久性和工作性的要求。

2.3 施工工艺因素

渠道衬砌混凝土在削坡后的基面、保温板和复合土工膜上面, 当它下面任一工序没有达到设计要求时, 在不均匀沉降的基层上, 混凝土承受荷载后会产生变形造成荷载裂缝。并且混凝土在施工过程中和易性的好坏, 振捣是否密实直接关系到薄壁混凝土衬砌完成后产生不均匀的拉应力, 造成渠道衬砌混凝土表面不同程度的拉裂, 甚至产生贯穿裂缝。

2.4 养护因素影响

衬砌混凝土的养护条件包括混凝土的潮湿状态和养护温度。养护的目的是使混凝土保持或尽可能接近于饱和状态, 使水化作用达到其最大速度, 从而得到更高强度的混凝土。不同的养护和维护可使混凝土结构的抗裂能力成倍的变化。养护好的混凝土面板, 除强度增长较快外, 还可以降低因干缩产生裂缝的程度。

3 控制措施

3.1 环境控制措施

3.1.1 高温施工

衬砌混凝土施工温度不宜大于28℃, 日最高气温超过30℃时, 宜选择在早晨、傍晚或夜间施工, 并采取骨料降温、加冰降温等措施控制混凝土入仓温度≤28℃;当现场气温超过35℃时, 应停止施工。

3.1.2 风天施工

根据天气情况, 适当调整混凝土外加剂的掺量和用水量, 确保混凝土入仓时塌落度满足施工要求。当风速小于4级时, 边衬砌边覆盖彩条布的方法施工, 同时初凝前混凝土表面用洒水车喷头进行喷雾养护, 当风速超过4级时停止施工。

3.2 原材料和配合比控制

混凝土质量跟其原材料的质量密切相关, 拌制混凝土一定要选用级配优良的砂石骨料。在配合比设计时应控制好水灰比, 同时掺加合适的外加剂, 设计的配合比应满足现场施工工艺的要求, 另外在施工中应严格按照配合比施工。

3.3 施工工艺控制

3.3.1 混凝土拌制

混凝土在用拌和站严格按照配合比集中拌制, 充分考虑运输时间的长短和气温的高低对混凝土坍落度的影响和损失, 并根据测定的坍落度在设计规定的范围进行适当的调整。

3.3.2 布料及摊铺

为保证施工安全及减少混凝土发生骨料分离, 坡面上布料应从下向上连续进行, 减少大石子向下滚动的数量。及时清除混凝土中过度集中的粗骨料。衬砌小车行走时, 应及时将振动打开, 振动碾压过程中, 使混凝土不过振、漏振或欠振, 达到表面出浆, 不出现露石、蜂窝、麻面等为易, 若出现露石、蜂窝、麻面及时采取增加碾压遍数等方式进行处理;振动碾压小车行走过程中, 出现局部欠料或露石现象时, 人工及时补料, 当出现明显隆起时, 人工及时进行整平;渠坡衬砌的顶部及底部易出现缺料、振动碾压机振捣不到位的地方, 人工应及时补料, 并用插入式振捣器进行辅助振捣。

3.3.3 机械抹面

混凝土摊铺机后面的摊铺宽度约有4m以上时, 便可用抹面机进行抹面、收平、进一步提浆, 首次抹面时, 混凝土表面还比较稀软, 尽量从下而上进行, 抹光机每次移动间距为2/3圆盘直径, 在连续作业时能保证不发生漏抹、表面大面平整均匀一致。坡顶及坡底抹面机不能到的位置全部由人工进行抹面和收光, 两侧有边模的位置机械抹面后, 因有边模及施工分缝板的影响, 为保证其抹面效果, 应用人工及时进行修理。当混凝土开始初始初凝时, 由人工连续抹面压光3遍, 以表面平整、提出的浆面均匀为宜。

3.3.4 人工收光

用抹面磨盘对混凝土表面进行磨平后, 过早不易压光, 会有划痕, 过迟会因局部的不平, 出现有抹不到的地方, 并且表面发白, 整体显示为花斑面。当表面有些硬化, 初凝前用手轻压, 表面发硬、但稍有痕印时, 便可及时进行压光处理, 消除表面气泡, 使混凝土表面平整、光滑无抺痕。

3.4 混凝土养护控制

由于渠道衬砌混凝土浇筑面积大, 需加强混凝土的早期养护。为避免混凝土出现干缩裂缝, 需在收浆后尽快洒水并敷设聚乙烯薄膜, 预防塑性开裂, 并适当延长混凝土的养护时间;养护期间, 派专人负责洒水, 确保混凝土表面湿润, 并降低水分蒸发损失;高温和大风天气时采取相应的遮阳和挡风设施并注意及时养护。

4 结束语

南水北调东线一期工程鲁北段渠道衬砌混凝土裂缝的控制直接关系本标段渠道工程施工的质量和进度。面对这种大体积薄壁混凝土施工, 通过施工前期的调研、正确适用的混凝土配合比设计、原材料层层检测和控制、施工过程中的精心安排、多工种及机械的紧密配合、后期严格的质量控制措施, 最终确保了渠道衬砌混凝土的顺利完成, 衬砌混凝土裂缝现象得到了较好的控制, 取得了很好的效果, 也为以后同类工程及相似工程提供了宝贵的经验。

参考文献

[1]渠道混凝土衬砌机械化施工技术规程NSBD5-2006[S].南水北调综合办公室.

薄壁混凝土结构 第10篇

关键词：轻量化,结构刚度,结构形式,材料改进

1 车身轻量化的设计思路与发展

车身轻量化的设计所涉及到的学科较多, 包括生产工艺的改进、人体工程学理念、工业机械设计、材料科学、经济学等。因此轻量化不是单纯的依靠材料、工程技术就可以解决的问题。目前, 轻量化设计主要的发展趋势有:车身材料的轻量化;车身结构的轻量化。其中, 材料的轻量化已经成为了车辆轻量化设计的主流思想之一, 即采用质量较轻的材料包括金属和非金属, 如高度钢材、镁铝合金、工程塑料、碳纤维、陶瓷、玻璃以及各种试制的复合材料, 以此达到降低车辆重量的目的, 而后者则是利用有限元和优化所设计等理论对车辆的结构进行改进, 使得零部件更加的轻薄化, 中空、缩小以此减轻车身骨架和钢板的质量从而达到减轻重量的目的。实际上二者之间的联系是十分紧密的, 即结构和材料的轻量化是分不开的, 结构的优化需要高强度的材料来支撑。如:在车身轻量化设计中结构优化主要是指对结构的尺寸进行优化、机构形状优化、结构拓扑优化等。而大多数就是集中在机构的尺寸优化, 产生的效果被限定在特定的布局之中。拓扑优化是在结构相对固定的情况下寻求最为合理的优化方法。其目标是一种准则, 在满足各种约束条件下在结构上进行改进, 除去不必要的机构和材料, 成为结构上的最优。目的是获得最大的刚度。而拓扑优化的自由度较大, 常常用在最初的概念性设计。

2 车身薄壁梁结构轻量化设计的理论分析

2.1 关于薄壁梁刚性的计算分析

在结构进行轻量化设计是首先应进行几个假定, 所有梁结构的沿长度方向都为等截面;设计中比较的梁结构为等长度;设计时考虑两端固定支撑的情况;按照材料力学的计算方式可以推导出固定支梁的弯曲和扭转刚度。具体情况如下。

(1) 静态刚度。

一个长度设定为固定值梁结构, 其长度为L, 在其两端的一侧, Lp所受到的一个垂直向的载荷P。按照材料力学的分析, 其在受力点说受到的静态弯曲刚度可以利用公式进行计算得出, 与之相关的参数为材料的弹性模量和截面对弯曲中性轴的惯性力矩。

(2) 静态下的扭转刚度。

按照两端固定支梁的静态扭转模型进行分析, 其受力点所产生的等效的静态扭转刚度, 影响这个扭转刚度分别为扭转载荷、材料的剪切模量、截面对扭转中心的惯性力矩。

2.2 薄壁梁截面与轻量化的关联

在薄壁梁结构的轻量化过程中需要借助的是对截面受力刚度的评估作为设计的基础, 因为无论是如何改变薄壁梁的结构或者材料都需要建立在满足其刚度需求的基础上, 因此在对薄壁梁进行轻量化设计的时候应当从轻量化结构对刚度影响上出发, 进行优化设计。所以下面就截面、材料对刚度的影响进行研究, 同时在研究中假定材料特性和作用点、结构长度是固定的。

(1) 轻量化与弯曲刚度。

(1) 矩形结构:架设薄壁梁结构为矩形如图1, 利用惯性力矩、质量、与截面的高宽等关系的数学模拟计算, 可以得出从轻量化的角度看, 增加h可以明显提高弯曲的刚度, 而增加厚度t虽然增加了刚度但是质量也明显提高, 两者是相互抵消的, 单位质量所产生的刚度没有改变;增加b的时对刚度影响较弱。同时在材料的密度上看, 材料密度可以影响轻量化的效果。

(2) 圆形结构:架设薄壁梁为圆形如图2, 利用力学分析可以获得其惯性力矩, 从轻量化的角度看, 增加圆筒的截面直径是可以明显提高弯曲刚度的;增加壁厚则没有效果。与矩形的截面相似, 密度的改进可以实现轻量化。

2.3 材料对轻量化的影响

在对材料进行分析的时候, 本文采用的是常见的车辆薄壁梁材料镁和钢, 在不同情况下的对比来分析材料与轻量化的效果。

(1) 材料对刚度的影响。

按照前面的设定, 在矩形截面的情况下, 利用镁材料和钢材料的弯曲刚度质量系数之比来衡量材料对轻量化的效果。得到的结论是当截面积相同的时候, 镁材料的刚度质量系数为钢材的93%, 说明如果获得相同的刚度, 需要钢材的质量是镁材料的93%。

当弯曲刚度相等时, 镁材料和钢材料之比如下:如果结构厚度一致则镁材料和钢材料比为1.68;高度和宽度相同时, 镁材料和钢材料比为4.7, 即在相同的弯曲刚度下, 宽度和高度相同, 镁材料需要比钢材料多7%, 厚度则为钢材料的4.7倍;当厚度相同形状相似, 镁材料则为钢材料质量的38%, 而尺寸为钢梁的1.68倍。

(2) 圆筒型薄壁梁。

通过前面对圆筒形薄壁梁的分析, 镁材料和钢材料之间的弯曲刚度和质量系数之比为0.93。即当薄壁梁圆筒直径相同的时候, 镁材料的弯曲刚度质量系数为钢材的0.93倍。

3 结语

在对汽车的薄壁梁结构轻量化设计中, 在满足空间尺寸限制的前提下, 增加矩形截面薄壁梁的高度为来提高梁的弯曲和扭转刚度的方案是比较合理的, 增加宽度仅仅可以提高其扭转的刚度, 而对壁厚没有任何的改变;对圆筒型截面而言, 直径的增加可以提高弯曲和扭转刚度, 而且方案最佳, 改变壁厚则对其轻量化没有明显效果。而从材料的角度分析, 如果不改变原有的结构, 即截面积和外形尺寸不进行任何改变的情况下, 利用轻质的镁材料代替钢材料, 对于矩形和圆形等闭环截面是无法获得同等的弯曲或者扭转刚度的。所以, 在保证空间尺寸约束的情况下, 就只有通过增加外形来提高单位质量的刚度。综合的看, 改变结构和材料必须围绕着结构的刚度需求, 即在任何情况下薄壁梁都可以产生足够的支撑力来保证车辆的承载和安全。

参考文献

[1]廖兴华.浅议薄壁构件轻质优化设计的研究[J].工程设计学报, 2009 (5) .

[2]张映林.汽车梁结构件轻量化优化设计方法[J].汽车工程, 2009 (2) .

[3]刘瑞超.汽车车身轻量化及其相关成形技术综述[J].汽车设计, 2008 (3) .