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1、大体积砼裂缝控制西南铝“1+4 ”热连轧技改项目是中国铝行业第一条最先进的热连轧生产线，也是西南铝业（集团）有限责任公司为实现跨越式发展，占领世界铝加工业至高点的关键。大型设备基础中关键是砼的浇筑质量。其中精轧机平面尺寸 44.9449.44m，最大厚度达4.04m；粗轧机基础平面为 60.833.04m，最大厚度达 2m，均属于大体积砼，其砼量分别为 9400m3 和 6000 m3，设计要求砼一次浇筑完成，不留施工缝。这种大体积砼要确保砼浇筑质量，必须控制好砼浇筑块体因水泥水化热引起的温升、砼浇筑块体的内外温差及降温速度，防止砼出现温度应力而导致砼出现有害裂缝。一、温度计算由重庆市九龙坡区
2、建设工程质量监督站检测所提供的本工程所用大体积混凝土施工 C25 配合比，每立方米各项原材料用量及预控制材料温度如下：小南海 P.S42.5R 矿渣水泥 290Kg 20四川简阳中砂 636Kg 16 含水率 6%中梁山石灰岩碎石 1178Kg 16 含水率 3% 水 195Kg 10重庆珞璜电厂级粉煤灰 80Kg 20NNO-泵送剂 3.15 Kg 20UEA-H 膨胀剂 25 Kg 201.1 混凝土拌合物的温度T0=0.9（MceTce+MsaTsa+MgTg）+4.2Tw （Mw-WsaMsa-WgMg）+C 1（WsaMsaTsa+WgMgTg ）-C 2（ WsaMsa+WgMg）
3、4.2Mw+0.9（Mce+Msa+Mg）式中 ：To混凝土拌合物的温度（） ；Mw、Mce 、Msa、Mg水、水泥、砂、石的用量（ Kg） ；Tw、 Tce、Tsa 、Tg 水、水泥、砂、石的温度（ ） ；Wsa、Wg砂、石的含水率（%） ；C1、 C2水的比热容（KJ/Kg.k ）及溶解热（KJ/Kg ） 。当骨料温度大于 0时， C1=4.2， C2=0。为了简便计算，粉煤灰和外加剂的重量均计算在水泥的重量内。Mce=290+80+3.15+25=398.15kgT0=0.9（398.152063616117516）+4.210（ 1950.06 6360.031175）+4.2（0.0
4、6 63616 0.03117516）-0（0.066360.031175）4.2195+0.9（398.156361175)=15.4 1.2 混凝土拌合物的出机温度T1= T00.16（T 0-Ti）式中： T1混凝土拌合物的出机温度（） ；Ti搅拌棚内温度（ ） ；T1=15.40.16（15.4-20）=16.11.3 混凝土拌合物浇筑完成时的温度T2=T1-（ Tt+0.032n） （T 1-Ta）式中：T2混凝土拌合物经运输至浇筑完成时的温度（） ；a温度损失系数（h -1） ；Tt混凝土自运输至浇筑完成时的时间（h） ；n混凝土转运次数；Ta运输时的环境气温（） ；T2=16.1
5、-（0.250.5+0.0321）16.1-25=17.5 混凝土拌合物浇筑完成时的温度计算时略去了模板和钢筋的吸热影响。有关的计算可以参照混凝土结构工程施工及验收规范中的附录三。1.4 混凝土最高温升值Tmax=T2+mce/10+F/50式中：Tmax混凝土最高温度升值（） ；mce水泥用量（kg） ；F粉煤灰用量（ kg） ；Tmax=17.5+398.15/10+80/50=58.9另外，水泥水化热在混凝土内部产生的最高温度值 Tmax 也可按下式估算：T max=T2WQ /式中：T2混凝土拌合物经运输至浇筑完成时的温度（） ；W每 1m3 混凝土中的水泥用量（kg/m 3） ；Q水
6、泥的水化热（J/kg） ；C混凝土的比热（J/kgK） ，一般取 C=0.96 J/kgK；混凝土的密度，取 2400kg/m3；根据经验，不同厚度浇筑板块的散热系数，当厚度 h=1m时，=0.23；h=15m，=0.35；h=2m，=0.48；h=25m，=0.61；h=3m，=0.73；h=35m，=0.83；h=4；=0.95。本工程用 42.5R 矿渣水泥，W=252kg/m 3，水泥的水化热Q=293J/kg，混凝土比热 C=0.96 J/kgK，混凝土的密度，=2400kg/m 3，h=3.65m，=0.86，混凝土拌合物经运输至浇筑完成时的温度 T2=29.5（） ，则Tmax=
7、T2WQ/= 17.5290293 0.86/0.962400=49.2。1.5 混凝土表面温度设计规定，对大体积混凝土的养护，应根据气候条件采取控温措施，并按需要测量浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的 25范围以内。1.6 保温材料厚度计算保温材料采用草袋，基础底板的厚度按 3.65m 计算，保温用的草袋厚度计算如下：=0.5H(T a-T6)/ 1(Tmax- Ta) K式中：养护材料所需的厚度（m） ；H结构物的厚度（m） ；养护材料的导热系数（w/mk） ；草袋取 0.1 w/mk； 1混凝土的导热系数（w/mk） ，取 2.3 w/mk；Tmax混凝土中的最高温度（
8、）Ta混凝土与养护材料接触面处的温度（） ，当内外温差控制在 25时，则取 Ta= Tmax-25T6混凝土达到最高温度时的大气平均浊温度（） ；k传热系数的修正值。=0.53.65 0.1(33.9-25)/2.3(58.9-33.9)1.3=0.037(m)保温材料采用二层 3cm 厚的草袋。3.65m 厚的基础底板由于表面至中心点的距离更近，其表面的温度会更高一些，保温层的厚度可相应减薄些。另附加一层塑料薄膜以保温。二、温度应力计算混凝土浇筑后 18d 左右，水化热量值基本达到最大，所以计算此时由温差和收缩引起的温度应力。2.1 混凝土收缩变形值计算y（t）= y0 （1-e -0.01
9、t）M 1M2M3M10式中：y（t）各龄期混凝土的收缩变形值； y0标准状态下的混凝土最终收缩值，取 3.2410-4；e常数为 2.718；t从混凝土浇筑后至计算时的天数；M1M10考虑各种非标准条件的修正系数，按简明施工计算手册表 5-55 取用。根据已知条件和查表 5-55，取值如下：M1=0.25 M2=0.9 M3=1 M4=1.62 M5=1.45 M6=1 M7=0.77 M8=0.21(截面积为 647m2=24.283.65m)，则 r=（24.28+3.65 ） 2/647=0.09 M9=1 M10=0.76（按每1m3 混凝土含 75kg 钢筋计算：EaAa/EbAb
10、=2.01050.00096/2.81041=0.07） 。y（t）=3.24 10-4(1-2.718-0.0118)1.250.911.621.4510.770.2110.76=0.2310-42.2 混凝土收缩当量温差计算Ty（t）=-y（t）/式中：Ty（t）各龄期混凝土收缩当量温差（ ） ，负号表示降温，y（t）各龄期混凝土的收缩变形值；混凝土的线膨胀系数，取 1.010-5。Ty（18 ）=-0.2310 -4/110-5=-2.3;2.3 混凝土的最大综合温度差T=T 2+2/3Tmax+Ty（t）-T h式中：T 混凝土的最大综合温度差（） ；T2混凝土拌合物经运输至浇筑完成时
11、的温度（） ；Tmax混凝土最高温升值（） ；Ty（t）各龄期混凝土收缩当量温差（ ） ；Th混凝土浇筑后达到稳定时的温度，一般根据历年气象资料取当地年平均气温（15） 。 T=17.5+58.923+（2.3）1539.52.4 混凝土弹性模量计算 (t) E（e -0.0918）式中： (t)混凝土从浇筑后至计算时的弹性模量计算（N mm 2） ；e 混凝土的最终弹性模量（ N/mm2） ，可近似取 28d 的弹性模量；t混凝土从浇筑后至计算时的天数。E(18) 2.8104（12.718 0.0918 ）2.246 104N/mm22.5 混凝土温度收缩应力计算由于基础底板两个方向的尺寸
12、都比较大，所以需要考虑两个方向所受的外约束来进行计算。采用 42.5R 矿渣水泥拌制的混凝土,在养护温度 41.2左右，龄期 18d 时的强度可达到设计强度的 100%。 C25 混凝土的抗拉度设计值为 1.3N/mm2。第一计算方法：E (t).aT/（）H（t）R式中：混凝土温度应力（Nmm ） ；H（t）考虑徐变影响的松驰系数，按简明施工计算手册中表 557 以 18 天时插入法计算取用；a混凝土的线膨胀系数，取 1010 （1/）R混凝土的外约束系数，当为可滑动的砂或混凝土垫层地基时，R0；混凝土的泊松比取 0.15。=-2.24610 41010-639.5/(1-0.15)0.38
13、90=0另一种计算方法： max=ET(11/chL/2 ）H （t， ）式中：=C/(HE(t)= 15010-2/(2.11047900)=9.5110-5L/2=9.5110-549440/2=2.35chL/2=ch2.35=5.29 max=-ET(11/chL/2 ）H （t，）=-2.2461041010-639.5(11/5.29) 0.389=-2.8 Nmm 1.3N/mm2，不满足要求降温时混凝土的最大拉应力应小于混凝土的抗拉设计值。抗裂安全度应满足下式要求：K=fct/1.15式中 fct混凝土的抗拉强度设计值；K抗裂安全度K=1.3/2.81.15 不满足要求。三、
14、温度与收缩裂缝的控制措施轧机基础属大体积混凝土结构，截面和体积大，埋置深，混凝土一次浇筑量大，精轧机基础达九千多立方米，且要求一次浇筑完成，浇筑时间短而集中，故混凝土浇筑后，水泥与水发生化学反应产生大量的热量，且由于混凝土的体积大，热传导性差，几乎是绝热的，在升温阶段，水化热大量积骤在结构内部不易散发，导致混凝土内部温度不断升高，而混凝土表面散热较快，表面温度低，从而形成了较大的内外温差，中部混凝土温度高，发生体积膨胀，外部温度低生产体积收缩，约束了内部膨胀，因而在混凝土内部产生压应力，在混凝土表面产生拉应力，此时混凝土的抗拉强度很低，当超过该龄期的混凝土极限抗拉强度和变形极限，便会在混凝土表面产生裂缝。在混凝土降温阶段，热量逐渐散发，混凝土温度逐渐下降，而达到使用温度（最低温度）时产生内外温差，因降温使混凝土体积逐渐产生收缩，由于受到地基、老混凝土垫层的约束及结构边界受到外部约束，将会产生很大的温度收缩应力拉应力，常使基础产生有害的贯穿性裂缝。由于混凝土内部最高温升值理论值实测值为 61.3, 因此将混凝土表面的温度控制在 61.3-25=36.3左右，这样混凝土内部温度与表面温度，以及表面温度与环境温度之差均不超过 25。实际精轧机基础施工在 5 月 15 日进行，
