關(guān)于混凝土溫度裂縫的防治及對策
關(guān)鍵詞:高層住宅,溫度裂縫,施工,控制對策
隨著我國建筑業(yè)的高速發(fā)展,土地資源越來越緊張,高層建筑和超高層建筑在工程施工中已經(jīng)非常普遍,這些工程的地下室大型整板基礎(chǔ)在工程建設(shè)中的作用十分重要。但由于混凝土屬于脆性材料,混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度、不同形式的裂縫相當(dāng)普遍,在某些情況下,裂縫會導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果,輕則影響建筑物的外觀,嚴(yán)重時會使混凝土結(jié)構(gòu)的承載力降低,直接影響結(jié)構(gòu)的安全,因此研究高層住宅大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫產(chǎn)生原因及控制具有重要的社會和經(jīng)濟意義。
1建筑工程中溫度裂縫的分類及原因
1.1住宅建筑工程中溫度裂縫的分類
1)水平裂縫:在鋼筋混凝土屋蓋與砌體結(jié)構(gòu)交接處的水平裂縫(包括女兒墻底及屋蓋下的水平裂縫),它常表現(xiàn)為兩端較多而明顯,中間較少且不明顯,特別是外墻尤其如此,在一些無構(gòu)造柱的磚混結(jié)構(gòu)的舊建筑物中,可看到山墻與外墻貫通成包角水平縫。2)斜向裂縫:墻體斜裂縫,多發(fā)生在頂層的內(nèi)外墻,一般位于該層兩端一開間~二開間內(nèi)。兩端有窗戶時,裂縫一般通過窗的兩對角,通常中間寬兩端細。樓板斜裂縫,在頂層鋼筋混凝土樓板上也時有發(fā)生,一般位于建筑的四個端角板塊上。3)豎向裂縫:多出現(xiàn)于磚混結(jié)構(gòu)建筑物的內(nèi)外縱墻沿門窗洞口處,及框架結(jié)構(gòu)中填充墻與框架邊柱交接處。
1.2溫度裂縫產(chǎn)生的原因分析
工程建設(shè)中混凝土裂縫的產(chǎn)生有多種原因,其中主要的原因有混凝土溫度和濕度的變化、混凝土自身的脆性和不均勻性、混凝土結(jié)構(gòu)的不合理、混凝土原材料不合格(如堿集料反應(yīng)等)、模板變形以及基礎(chǔ)的不均勻沉降等�；炷劣不陂g水泥釋放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在混凝土表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中,由于受到其他部分的約束又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。同時,氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗拉強度時,即會出現(xiàn)裂縫。
工程建設(shè)中許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢,但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護不周、干濕變化,混凝土表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束,也往往導(dǎo)致裂縫。
混凝土是一種脆性材料,抗拉強度是抗壓強度的1/10左右,短期加荷時的極限拉伸變形只有(0.6~1.0)×104,長期加荷時的極限拉伸變形也只有(1.2~2.0)×104。由于原材料不均勻,水灰比不穩(wěn)定,及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象,在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低,易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中,拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān),混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝土邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力,則須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起拉應(yīng)力。有時溫度應(yīng)力甚至可超過其他外荷載所引起的應(yīng)力,因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對于進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工極為重要。
2防止混凝土溫度裂縫的對策
2.1工程概況
某高層住宅樓工程地上30層,總建筑面積3.1萬m2,框架剪力墻結(jié)構(gòu)。強度等級為C40,抗?jié)B等級P8,混凝土總方量約3000m3。設(shè)全自動攪拌站,泵送混凝土,機械振搗。其地下室底板平面尺寸22.40m×16.60m,裙樓底板厚度1.6m,該地下室底板屬典型的大體積混凝土,結(jié)構(gòu)防裂要求高,由于混凝土強度等級高、水泥用量大,內(nèi)部水化熱溫升較高,整體結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護難度大,混凝土開裂的險情大。在施工中必須采取溫控措施,防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫。
2.2主要處理措施
1)底板混凝土采用摻UEA膨脹劑(摻量為水泥用量12%)和緩凝型高效減水劑的雙摻補償收縮混凝土�；炷敛捎蒙唐坊炷凉竟⿷�(yīng)的商品混凝土,因此,要求商混公司根據(jù)現(xiàn)場提出的技術(shù)要求,提前做好混凝土試配,結(jié)合泵送混凝土工藝,優(yōu)選混凝土配合比,適當(dāng)控制水灰比,減少用水量。混凝土配合比應(yīng)按照國家現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》中的有關(guān)技術(shù)要求進行設(shè)計。
2)合理劃分混凝土澆筑段。除了按設(shè)計要求以后澆帶為界在水平方向分成6個施工段外,每個塔樓下大承臺在垂直方向分兩段澆筑:下段混凝土厚1.60m,上段混凝土厚1.20m。兩段混凝土之間水平施工縫處理:在下段混凝土初凝前,在水平施工縫位置(即下段混凝土表面)插入14@400mm×400mm加強連接筋(長度600mm,伸入上、下段混凝土各1/2),并在上段混凝土澆搗前在該水平施工縫表面刷稠水泥凈漿兩遍,以加強上、下段混凝土的結(jié)合。兩段混凝土澆筑間隔時間為6d。底板表面混凝土在初凝前用長刮尺刮平待混凝土收水沉實后,用木抹子搓平混凝土表面,閉合表面干縮裂縫。
3)采取內(nèi)降外保方案,綜合控溫在板內(nèi)埋設(shè)兩層冷卻水管以進一步削減混凝土內(nèi)部水化熱峰值,同時在板的外部利用密閉空間和覆蓋保溫材料加以妥善保溫,并加強保濕措施。
4)加強溫度監(jiān)測,輔以應(yīng)變觀測。采用先進的混凝土溫度實時自動監(jiān)測技術(shù),對該混凝土厚板布置200個溫度測點。進行了長達28d的跟蹤監(jiān)測控制,此外還同步進行了局部區(qū)域的混凝土應(yīng)變觀測。
實測結(jié)果表明綜合溫控取得了極佳的效果,板內(nèi)部冷卻水管通水降溫削減了9℃左右的熱峰;各表面保溫保濕良好,結(jié)構(gòu)內(nèi)表溫差均控制在20℃內(nèi)。施工后經(jīng)檢查,混凝土厚板沒有產(chǎn)生任何有害裂縫,質(zhì)量良好。
3在施工階段對溫度裂縫的預(yù)防措施
3.1溫度控制措施
為了降低混凝土溫度的產(chǎn)生,工程建設(shè)中一方面采用改善骨料級配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;另一方面在拌和混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度。與此同時,應(yīng)該提供溫度散發(fā)的途徑,熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;對大體積混凝土,在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;同時規(guī)定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;對于施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采取保溫措施。
3.2約束條件改善措施
一方面,工程建設(shè)中混凝土結(jié)構(gòu)澆筑應(yīng)合理地分縫分塊,避免基礎(chǔ)過大起伏;同時要合理安排施工工序,避免過大高差和側(cè)面長期暴露。在混凝土的施工中,為了提高模板的周轉(zhuǎn)率,往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時間,以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模,在表面引起很大的拉應(yīng)力,出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期,由于水化熱的散發(fā),表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力,此時表面溫度亦較氣溫為高,拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在表面附加一拉應(yīng)力,與水化熱應(yīng)力疊加,再加上混凝土干縮,表面的拉應(yīng)力達到很大的數(shù)值,就有導(dǎo)致裂縫的危險,但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料,如泡沫海綿等,對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力,具有顯著效果。
3.3摻入外加劑
木質(zhì)素磺酸鈣屬陰離子表面活性劑,對水泥顆粒有明顯的分散效應(yīng),并能使水的表面張力降低而引起加氣作用。因此,在混凝土中摻入水泥重量0.25%的木鈣減水劑(即木質(zhì)素磺酸鈣),它不僅能使混凝土和易性有明顯的改善,同時又減少了10%左右的拌合水,節(jié)約10%左右的水泥,從而降低了水化熱。
4結(jié)語
對高層住宅建筑混凝土溫度裂縫控制的預(yù)防主要是從溫度控制、改善約束條件、添加外加劑等措施,如本工程所介紹的施工技術(shù)即采用了以上方式,實踐證明,在施工中采取的溫度裂縫控制措施是有效的、妥當(dāng)?shù)�、成功�?特別是采用雙摻收縮補償混凝土有效地防止了底板混凝土出現(xiàn)溫度裂縫。
參考文獻:
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