大型地下室混凝土长墙裂缝控制技术

 
时间日期:2009-5-4        已被阅读次:[1987]
 
广东省六建集团有限企业 李奇逊 陈景辉 李子农  重庆大学 王伯成

  1 混凝土长墙结构裂缝产生的机理
  非荷载裂缝(本文不讨论荷载裂缝,仅讨论非荷载裂缝)是混凝土施工期间由混凝土水化热或混凝土失水收缩引起体积变化,其变形受到约束而产生约束应力,当约束应力大于混凝土的抗拉强度时就出现裂缝。防治这类常在混凝土长墙结构中出现的非荷载裂缝,是混凝土长墙施工的关键。
  大型地下室混凝土长墙结构受到地基“嵌固”阻力的约束,由于墙体长度大,混凝土长墙也受到墙体自身的相互约束影响;同时,由于混凝土水化热引起的混凝土温度、内外温差,在不同部位存在差异,也都会成为结构不同程度的自身约束,这类混凝土长墙结构裂缝的控制难度比单纯的混凝土结构、混凝土墙体更难。
  2 混凝土长墙结构裂缝的控制策略
  混凝土结构裂缝防治的基本原则是“抗”和“放”有机结合。“抗”是指通过提高混凝土性能,合理的配筋和结构构造处理等措施来提高结构的抗裂能力;“放”是通过降低结构的约束和自约束等程度,从而达到减少或释放约束应力的目的。“抗”和“放”原则的妥善应用对结构裂缝的防治有明显效果。
  2.1 混凝土原材料的选择
  混凝土不但要满足强度和抗渗等级的要求,还必须满足施工现场对混凝土施工性能的要求,在混凝土的运输、浇筑以及成型过程中不离析,易于操作,具有良好的工作性能,有助于混凝土裂缝的防治。
  ①水泥
  选用的水泥应具有质量稳定、水化热低、含碱量低、活性好、标准稠度用水量小,有较好的富余强度,泌水性小,收缩较小的水泥。
  ②掺合料
  混凝土中的掺合料不但起到分散、填充作用,改善混凝土的施工性能,尤为重要的是掺合料还参与水泥的水化作用,对混凝土的强度发展、密实度、抗渗性能都有较大贡献。
  ③骨料
  粗骨料应选用石质坚固、连续级配好、粒形好、没有碱骨料活性的碎石,细骨料选用没有碱骨料活性的中粗砂,骨料均应严格控制含泥量、有机杂物含量等。
  ④外加剂
  最常用的外加剂是减水剂,能使混凝土的塌落度增大,不泌水,不离析,有合适的凝结时间,能降低混凝土的单位用水量,改善混凝土中毛细孔的数量、结构和分布状况,提高混凝土的耐久性。
  在混凝土中添加聚丙烯纤维, 能抑制裂缝或裂纹的出现,阻止基体中原生缺陷或微裂纹的进一步扩展,一定程度地增强混凝土的抗裂能力,预防混土产生早期热裂缝。
  2.2 混凝土配合比的设计与优化
  在原材料及混凝土配合比确定后,应采用适当试验或方法,优选出适宜于多变截面底板大体积混凝土和混凝土长墙的配合比,从材料和配合比上防治裂缝。
  2.3 混凝土的浇筑与养护
  在规定的施工段内连续浇筑,不能产生施工冷缝;合理设置若干个后浇带;控制好预拌混凝土的质量,保证混凝土性能的同一性;根据浇筑条件及环境变化,及时调整配合比及用水量和外加剂;将泵送混凝土的输送管用湿麻袋覆盖;进行温度监测,进行保湿蓄热养护。
  竖向墙柱结构必须分层下料、分层振捣;控制浇筑速度,避免在长墙上出现砂浆积聚的薄弱部位;同时对洞口及截面部位要在模板外进行二次振捣;竖向结构浇筑后要及时用“小水慢淋”的方式保湿养护,防止产生收缩裂缝。
  3混凝土长墙裂缝控制工程实例
  3.1 工程特点
  佛山市中医院医疗综合大楼(以下简称“医疗大楼”)地下室混凝土长墙东西长152.264m、南北长107.464m的不规则平面,总长432.181m。其中负二层高3.9m,负一层高3.6m,壁厚400mm,混凝土强度等级C35、S8和C35、S12,外墙受到地下室多截面大体积混凝土底板、地下室夹层楼板的约束,长墙的长度也约束其自身受力。因此,防止这类地下室混凝土长墙非荷载裂缝的发生更困难。
  3.2 裂缝控制技术
  以混凝土结构裂缝防治的“抗”和“放” 基本原则为理论基础,控制地下室混凝土长墙的原材料选择、混凝土配合比的设计与优化、混凝土的浇筑与养护等关键技术,取得了良好防裂效果。
  ①选用旋窑生产的质量良好的湖南韶峰水泥、优质的珠海电厂Ⅱ级粉煤灰、北江中砂和番禺花岗岩二级配碎石。
  ②通过正交试验优化配合比,选出地下室混凝土长墙的配合比。
  ③后浇带的设置
  除了对应于地下室底板后浇带位置设置有长墙后浇带外,并另外增设了7条长墙后浇带,将长墙划分为13个混凝土墙体浇筑单元,发挥了混凝土防治裂缝的“放”作用。
   ④墙体结构优化
  施工过程中,建议设计院将原设计的长墙水平筋更改为布置在竖向受力筋的外侧,而且采用为Ф12@110的细而密的配筋方式。在一定程度上抑制了混凝土长墙的收缩变形,相当于发挥了混凝土“抗”的效果。
  ⑤长墙浇筑和养护
  严格控制浇筑和拆模时间,采用“小水慢淋”的养护措施,使混凝土处于潮湿状态,减少混凝土的干缩,墙面顶部采用麻袋覆盖养护。
  ⑥"三段式"对拉螺杆
  长墙采用的"三段式"对拉螺杆,拆模方便,没有常见的翘、拔问题,不需要对长墙敲凿和氧割出墙面的螺杆,不会因损伤处的应力集中诱发裂缝。3.3 实施效果
  医疗大楼地下室混凝土长墙施工,在没有采取预应力等特殊措施和掺加抗裂纤维等特殊材料的情况下,通过采取最优配合比、首次使用“三段式”对拉螺杆,控制浇筑和养护方法等措施,成功浇筑了地下室混凝土长墙,未出现肉眼可见裂缝,达到了裂缝的控制效果。
  4 混凝土长墙裂缝控制技术的推广应用前景
  ①应用普通混凝土高性能化技术,采用优质原材料,正交法试验配制出适合工程特点和裂缝防治的混凝土,对保证施工质量、提高混凝土性能、防治裂缝起到了重要作用。这一系列的混凝土长墙结构裂缝控制技术,具有施工操作简便、裂缝控制效果明显的特点,易于在同类长墙工程中推广应用。
  ②首次使用的“三段式”对拉螺杆,具有构造简单、操作方便、支模效果明显等特点。安装模板时利用对拉螺杆有顶有拉的作用,保证拆模时对拉螺栓的端杆很容易退出,在混凝土表面形成凹下的圆孔,从而不需要对混凝土板面敲凿、用氧气切割钢筋,很好地保证了混凝土的外观质量。从而避免了因模板对拉螺杆导致产生裂缝的可能,具有在国内工程施工中推广应用的优势,也为提高国内混凝土浇筑质量和裂缝防治的研究提供了参考。
  ③采用多条后浇带的“化整为零”方法,“细而密的水平配筋+水平配筋外置”措施,约束混凝土的收缩变形程度,缓和了肉眼可见裂缝的出现,为混凝土长墙裂缝防治方面积累了难得的成功经验。
  参考文献:
  1、王铁梦,工程结构裂缝控制,中国建筑工业出版社,1997.
  2、赵志缙,高层建筑施工手册[M],第2版,上海,同济大学出版社,1997.439-449
  3、谢尊渊,建筑施工[M],第3版,北京,中国建筑工业出版社,2000.326-330
  4、王铁梦,工程结构裂缝控制的综合方法[J],施工技术,2000.(5)5-9
5、JGJ55-2000,普通混凝土配合比设计规程[S],北京,中国建筑工业出版社,2000.
     
 
 
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