(整理)SY-G补偿收缩溷凝土抗裂计算.

地下室使用SY-G配制补偿收缩混凝土抗裂计算

补偿收缩混凝土结构抗裂计算分析

根据我国著名的水泥混凝土专家，中国工程院院士吴中伟教授关于膨胀混凝土的基本理论和观点，防止混凝土开裂，有如下判据：

│ε2-St–εy(t)│≤SK

式中ε2——混凝土的膨胀率；

St——混凝土的冷缩率；

εy(t)——混凝土在任意时间的收缩率；

SK——混凝土的极限延伸率。

若满足上述判据，就不必设伸缩缝；若不满足上述判据，则混凝土就会开裂，为避免开裂，不满足时必须设伸缩缝。

混凝土中SY-G的掺量为8%时，补偿收缩混凝土膨胀率为ε2=3.0×10-4。

由水泥水化热引起的温差T1的计算

本工程底板混凝土标号为C40，按我公司实验室混凝土试验配比，胶凝材料为450 kg/m3，则PO42.5水泥344kg/m3，粉煤灰70 kg/m3，膨胀剂的掺量底板为8%，即掺36kg/m3，则由水泥水化热引起的混凝土绝热最高温升按下式计算：

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Tmax=(W1Q1+W2Q2+W3Q3)/(Rh·C)

式中：Tmax—绝热温升（℃），是指在基础四周无任何散热条件、无任何热损耗的条件下，水泥与水反应后产生的反应热（水化热）全部转化为温升后的最高温度；

W1─单位水泥用量kg/m3；

W2─单位SY-G用量kg/m3；

W3─单位粉煤灰用量kg/m3；

Q1─水泥水化热，P.O 42.5水泥取350kJ/kg；

Q2─SY-G水化热，取246kJ/kg；

Q3─粉煤灰水化热，取150kJ/kg；

Rh─混凝土的容重，实际是2400 kg/m3；

C ─混凝土的比热，取0.96kJ/kg·℃。

Tmax=(344×350+36×246+70×150)/(2400×0.96)=61℃

忽略钢筋混凝土底板沿长度和宽度方面的散热，只考虑沿上下表面一维散热，散热影响系数约为0.60，则由水泥水化热引起的温升值：

T1=61×0.60 =36℃

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混凝土综合温差的计算

T=T1-T2

T1—由水泥水化热引起的温差；

T2—施工时空气平均温度

混凝土冷缩值的计算

本工程位于施工时周围环境平均气温取12℃计算

T2=12℃

混凝土综合温差：

T= T1-T2=36-12=24℃

混凝土结构在升温时内部产生压应力，而降温过程中产生拉应力，混凝土中心最高温度降至环境温度时产生冷缩最大值为：

St =1.0×10-5×24

=1.0×10-5×24

=2.4×10-4

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混凝土干缩值的计算

混凝土随着多余水分的蒸发必将引起体积的收缩，其收缩量甚大，机理比较复杂，随着许多具体条件的差异而变化，根据国内外统计资料，可用下列指数函数表达式进行收缩值的计算。即按下式计算混凝土干燥收缩值：混凝土30天最大干缩值εy (t)按下式计算:

εy (t)= ε0y (1-e-0.01t)m1m2…m10

式中：εy (t)—任意时间的收缩（mm/mm）；

t—由浇灌时至计算时，以天为单位的时间值；

ε0y—标准状态下最终收缩值（mm/mm），取3.24×10-4

m1、m2、m3、 ………m10、——为各种非标准态的修正系数，可从《工程结构裂缝控制》查得。

εy(t)=ε0yM1×M2×M3×……M10（1-e-0.01t）

=3.24×10-4×1.68×1.1×0.95×（1-e-0.01×30）

=1.48×10-4

混凝土结构抗裂分析计算

求混凝土极限延伸率

在抗裂计算中，混凝土的极限延伸值通常采用如下经验公式：

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Sk =0.5Rf(1+μ/d)×10-4

式中 Sk ─混凝土极限延伸值；

Rf─混凝土的抗拉强度标准值；

μ─配筋率；

d─钢筋直径；

本工程底板混凝土强度等级为C40，混凝土 Rf =2.39Mpa,配筋率取μ=0.77%，钢筋直径取d =2.2cm。混凝土的极限延伸值：

Skˊ=0.5Rf(1+μ/d)×10-4 =0.5×2.39×(1+0.77/2.2)×10-4

=1.61×10-4

徐变使混凝土的极限延伸增加，提高混凝土的极限变形能力。混凝土的实际极限延伸值：

Sk =0.5Rf(1+μ/d)×（1+0.5）×10-4

= 2.42×10-4

混凝土最终变形值

补偿收缩混凝土最终收缩变形：

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D=|ε2-St–εy(t)|=|3.0×10-4-2.4×10-4-1.48×10-4|=0.88×10-4。而极限延伸率SK=2.42×10-4，这说明,掺入SY-G膨胀抗裂剂后, 混凝土的剩余变形值小于混凝土极限延伸率。

即D=|ε2- St–εy(t)|≤Sk ,故采用补偿收缩混凝土进行超长结构无缝施工不会开裂。

对于普通混凝土而言,最终收缩变形：

D=|(St +εy(t))|=（2.4×10-4+1.48×10-4)=3.88×10-4。

即D > Sk =2.42×10-4，混凝土的最大变形值大于混凝土的极限延伸值，故普通混凝土会开裂，要防止开裂就必须设置伸缩后浇带。

武汉三源特种建材有限责任公司技术服务部

2010-3-10

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