 |
 |
|
协会刊物
|
大型地下室多变截面底板大体积混凝土裂缝控制的研究与应用 |
| |
时间日期：2009-5-4 已被阅读次：[7892] |
张建基1，徐建邦1，卢卓敏1，王伯成2
(1.广东省六建集团有限公司，广东 佛山, 2.重庆大学 重庆)
[摘 要] 重点研究了多变截面底板大体积混凝土的产生机理和裂缝控制策略，并结合工
程实例，详细讨论了多变截面大体积混凝土裂缝的控制技术，为同类裂缝控制
工程的技术选择提供了借鉴。
[关键词] 大体积混凝土；多变截面；裂缝控制
1 多变截面大体积混凝土结构裂缝的产生机理
综合国内外的研究成果，“大体积混凝土”应该理解为：当混凝土尺寸大到对温度和湿度变化的影响已不可忽略时，就属于大体积混凝土。大型地下室一般由厚大的底板（或由板、承台梁、承台组成的结构厚度变化的筏板）、长墙、顶板及多层地下室的楼板组成，其底板是混凝土结构裂缝的高发部位，特别是当地下室底板截面多变、厚度不一时，做好裂控制是多变截面底板大体积混凝土施工的控制重点。
对于非荷载裂缝（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。这类非荷载裂缝常在大体积混凝土结构中出现，是工程建设中裂缝防治的重点。
混凝土浇筑后，由于结构收缩或者温度变化导致混凝土变形会受到较多约束，当约束过大，混凝土受到的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，即导致混凝土开裂。
地下室底板结构受到地基约束，不同的地基有不同的水平阻力系数，不同埋深的底板还受到地基“嵌固”阻力；同时，由于底板厚度不同、截面多变化、水化热引起的混凝土温度、内外温差，在不同部位有明显差异，也都会成为结构不同程度的自身约束，这类多变截面大体积混凝土裂缝控制的难度比单纯的厚大底板更难。
2 多变截面混凝土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”的有机结合�！翱埂笔侵竿ü岣呋炷列阅�，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�！翱埂焙汀胺拧痹虻耐咨朴τ枚越峁沽逊斓姆乐斡忻飨孕Ч�。
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。
�、� 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。
�、� 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。
�、� 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，预防混凝土产生早期热裂缝。
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，及时调整配合比的用水量和外加剂；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。
3 多变截面大体积混凝土裂缝控制工程实例
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”）地下室多变截面底板分区面积及其浇筑量见表1所示，混凝土总浇筑量15042 m3。其中主楼底板厚度为950mm，裙楼底板厚度为550mm；主楼承台厚度为3000mm，裙楼承台厚度为1800mm，电梯井承台厚度为3000～4450mm；最大承台共有3处（均为电梯井），22400mm×15000mm×3000～4450mm共2处，5000mm×19200mm×3000～3870mm共1处。
由于平面尺寸大、体积大的底板结构厚度变化复杂，板底深浅不一，地基的“嵌固”明显，底板受到的约束条件远比一般工程严峻；同时因底板各部分厚薄不一、散热条件的差异，各部分因水化热温升的不同，也会有明显的差异，从而形成自约束，其结构的表面积大也容易造成水分散失。因此，温度裂缝和收缩裂缝的控制有较大难度。
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，通过分析医疗大楼多变截面底板大体积混凝土的原材料选择、混凝土配合比的设计与优化、混凝土的浇筑与养护，制定了裂缝控制的实施技术。
�、僖搅拼舐サ亩啾浣孛娴装宕筇寤炷凉ぱ∮眯ど闹柿苛己玫暮仙胤逅唷⒂胖实闹楹５绯Б蚣斗勖夯�、北江中砂和番禺花岗岩碎石。
通过正交试验进行配合比优化，测定混凝土的干缩值作为参数，优选出多变截面大体积底板混凝土的配合比，如表2所示。塌落度160mm±20。
②结合医疗大楼的多变截面底板大体积混凝土工程，发挥混凝土结构裂缝防治的 “放”，设置后浇带，降低结构的约束和自约束等程度，从而达到防治裂缝开展的目的。
③优化混凝土配合比设计，使水化热最高温升得到控制，采用“薄膜严密覆盖＋2层麻袋”进行保湿蓄热养护。
④本着“重点监控，兼顾一般，节省、够用”的原则，选取温差大、受温度变化影响大的结构部位布设测温点，根据混凝土结构内部、表面和环境温度的监测结果，及时通过调整覆盖层厚度及干湿程度，控制混凝土内外温差和降温速度。
�、菔┕て诩洌唐坊炷恋墓┯δ芰纱�180m3/h以上，完全可以满足单位时间混凝土最大需求量。
3.3 实施效果
在医疗大楼多变截面底板大体积混凝土工程施工中，合理设置后浇带，成功浇筑底板结构，其表面未出现肉眼可见裂纹。
4 多变截面大体积混凝土裂缝控制技术的推广应用前景
�、俦疚闹刑岢龅亩啾浣孛娲筇寤炷两峁沽逊炜刂萍际酰怯τ闷胀ɑ炷粮咝阅芑际酰捎糜胖试牧�，正交法试验配制出适合工程特点和裂缝防治的混凝土技术，具有施工操作方便、抗裂效果好的特点，有利于提高多变截面底板大体积混凝土的施工质量，可在同类工程中推广应用。
�、诙啾浣孛娴装宕筇寤炷凉こ滩捎玫暮侠砩柚煤蠼酱盎恪钡氖┕し椒�，有利于提高底板混凝土的抗裂性能，可在其它底板大体积混凝土工程中推广应用。
参考文献：
1、黄宗襄，高层与公共建筑施工实例[M]，上海，同济大学出版社，1999
2、阎培渝，等，大体积补偿收缩混凝土与延迟钙矾石生成现象－答游宝坤同志的质疑[J]，混凝土，2002.（1）17－18
3、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
4、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.
|
|
|
|
|
|
 |
