[发明专利]地下车站强约束叠合墙内衬现浇混凝土结构裂缝控制方法

摘要

本发明涉及一种地下车站强约束叠合墙内衬现浇混凝土结构裂缝控制方法，对叠合墙内衬混凝土关键影响因素进行开裂风险评估，计算不同因素对开裂风险系数的定量影响；优化设计内衬C35P8混凝土配合比，在开裂风险较高部位埋设温度与变形传感器；浇筑前对接茬面混凝土进行清水浸泡，高温施工，控制入模温度低于26℃，混凝土浇筑完成芯部温度升至最高峰值，开始明显下降时拆除模板，拆模后表面与顶部立即粘贴与覆盖保温保湿养护布；养护结束后对表面裂缝情况进行观察与统计。本发明方法降低了叠合墙内衬的开裂风险，有效控制与预防叠合墙内衬易开裂的技术问题，保障了施工质量。

主权项

1.一种地下车站强约束叠合墙内衬现浇混凝土结构裂缝控制方法，包括以下步骤：(1)对叠合墙内衬混凝土关键影响因素进行开裂风险评估，计算不同因素对开裂风险系数的定量影响，其特征在于所述的叠合墙内衬开裂风险系数主要通过以下过程求得：(a)、依据C35P8混凝土理论配合比计算混凝土龄期t_a的绝热温升值T_a(t_a)：其中，α_max是胶凝材料的最大水化程度，当a_max大于1时取1，t_a是绝热温升测试龄期(d)，T_a(t_a)是混凝土龄期t_a时的绝热温升(℃)，W是每立方米胶凝材料用量(kg/m³)，Q是胶凝材料放热总量(kJ/kg)，Q(t)是t时刻胶凝材料放热量(kJ/kg)，C是混凝土的比热(kJ/(kg·℃))，ρ是混凝土的重力密度(kg/m³)，m是经验系数(d^‑1)，w/b是混凝土水胶比，P_SL、P_FA—矿粉、粉煤灰的掺量，(b)、根据叠合墙内衬相关参数设定边界条件并计算温度场，其中，λ是混凝土导热系数(w·m^‑1·K^‑1)，q_a是水化放热速率，t_a,eq是实际工程中时间t相对于绝热温升测试过程中的等效龄期，T_a0是绝热温升测试时的入模温度，E_α是混凝土中胶凝材料水化反应活化能(J·mol^‑1)，T(t)是某时刻混凝土的实际温度。(c)、计算关于水化程度为α(t)的混凝土力学性能f_M[α(t)]：其中，f_M∞为力学性能的平均值，a—指数常数，无试验数据，弹性模量可取0.5，抗拉强度可取1.0，α₀—初始水化程度，无试验数据时，可取0.15～0.20，(d)、计算混凝土温度变形ε_Tε_T＝β_T·ΔT其中，β_T是线膨胀系数(℃^‑1)，△T是温差(℃)，(e)、计算早期混凝土的自收缩变形，ε_asε_as＝f(t)ε_as∞＝f[α(t)]ε_as28，式中，ε_as是自收缩变形，ε_as28是28d自收缩变形，无试验数据时，可取ε_as28＝(10f_ck‑200)10^‑6，f_ck是抗压强度设计值，f(t)是时间相关函数，无试验数据时，可取f(α(t))＝1‑exp(‑0.2t^0.5)，f(α(t))是水化程度相关函数；(f)、采取有限元法进行，考虑徐变的影响，用有限元增量求解混凝土应力的整体平衡方程计算收缩应力，其中，所述的整体平衡方程为：[k]{Δδ}＝{ΔF}{ΔF_C}{ΔF_T}{ΔF_G}，相应的应力增量为：其中，[k]是刚度矩阵，{△δ}是节点位移增量阵列，{△F}是节点荷载增量阵列，{△F_c}是混凝土徐变引起的节点荷载增量，{△F_T}是混凝土温度变形引起的节点荷载增量，{△F_G}是混凝土自生收缩变形引起的节点荷载增量，—等效弹性矩阵，Δε_n—应变增量，η_n—徐变应变增量，—温度应变增量，—自生收缩应变增量，(g)、通过应力增量累加得到收缩应力，某一时刻的收缩应力等于该时刻及之前所有计算步的应力增量结果累积之和。(h)、计算开裂风险系数，开裂风险系数等于收缩应力除以抗拉强度。(2)根据步骤(1)开裂风险评估结果，优化设计内衬C35P8混凝土配合比，制备出低温升抗裂混凝土材料，(3)在叠合墙内衬结构中部、1/4部位中心与表面布置温度与应变测试传感器，(4)根据步骤(1)开裂风险评估结果，如是高温施工，在原材料控温基础上，混凝土拌合时加入质量分数20～50％的碎冰屑取代部分拌和用水，控制入模温度低于26℃，当入模温度无法满足控温要求，且不超35℃时，应在墙体厚度中部布设单层冷却水管，(5)清水浸泡墙体底部接茬混凝土不少于10d，按照步骤(2)制备的低温升抗裂混凝土向叠合墙内衬结构中分层灌注，如墙体中布置有冷却水管，混凝土即将覆盖时进行通水冷却，(6)根据步骤(3)中温度监测结果，调整冷却水管工艺参数，中心温度达到峰值后12h内拆除模板，表面与顶部立即粘贴与覆盖保温保湿养护布，控制降温速率2.0℃/d，当中心温度与平均气温温差小于3.0℃，拆除养护措施，养护时间不少于7d，(7)养护结束后，对墙体裂缝数量与宽度进行统计与检测，结合实体结构监测变形与温度曲线进行分析，评价叠合墙内衬的控裂效果。