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摘要:大面积、超长砼结构裂缝产生的原因主要有三大类,本工程主要将由施工操作引起的部分变形,以及材料选择不当或操作方法不当引起的裂缝进行分析,制定相应措施,其中材料选择从水泥品种、骨料、矿物掺合料、外加剂、配合比设计等方面进行控制,操作方法从混凝土拌和物控制、砼浇筑方法、混凝土养护等方面进行控制,达到防止裂缝或控制裂缝危害程度的目的。
关键词:裂缝;温差;配合比设计;控制措施;养护
一、本工程钢筋混凝土结构特点
1、具有超大、超长结构属性
根据国家现行标准《混凝土结构设计规范》GB50010—2002规定,露天或埋在土中钢筋混凝土结构,留设伸缩缝的间距最大为55m。本工程长为290m,宽160m,无疑属于超长、超宽结构(以下称超大结构)。
2、具有大体积混凝土性质
按照国家现行标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2002条文说明规定:混凝土构件最小断面尺寸大于或等于200mm,即按大体积混凝土考虑采取相应措施。本工程底板、承台等构件最小断面尺寸不少已超过200mm,应属于大体积混凝土。
按照我国混凝土结构裂缝专家王铁梦先生新的概念:任意体量的混凝土,其尺寸足以要求必须采取措施,控制由于水化热及伴随的体积变形(收缩)引起的裂缝者称为“大体积混凝土”。所以,虽最小厚度小于200mm,如200~600mm 长墙,20~300mm的楼板和箱梁,采用泵送商品混凝土现浇整体式结构都需要考虑水化热,收缩偏大的应力及相应措施,也应称它们为具有大体积混凝土的性质。因此本工程多数构件都属于这一范畴。
3、地下工程、防水要求高,防止裂缝至关重要
本工程地下室面积约5万平方米,且工程所处环境地下水位高,广州地区年降水量大,地下水源补充充足。因此本工程的防水功能对保证工程的正常使用是至关重要的,虽然钢筋混凝土结构外设有防水层,但如结构出现裂缝一会造成柔性防水层的拉断、剥离破坏,二会在地下水压的作用下破坏,导致防水失效。故本工程防止钢筋混凝土结构裂缝特别是底板、外墙、顶板裂缝更是关键中的关键。
4、本工程防止裂缝的有利因素
广州地区昼夜间温差较小,一般均在10℃以内,年极端最高最低温度差也较之北方小,这对于防止钢筋混凝土结构的温度裂缝是有利因素。除此之外,设计中已采取沿纵横两个方向每距离40m左右设置一条后浇带措施,可以释放早期混凝土收缩和温度应力,对防止裂缝也是非常重要的。
二、钢筋混凝土结构有害裂缝产生的原因分析和对策控制措施
钢筋混凝土结构裂缝主要原因可归纳为三大类:一类是由荷载引起的裂缝,一类是由变形引起的裂缝,另一类是由施工操作引起的裂缝。根据本工程的具体特点,主要将由施工操作引起的部分变形(收缩和干缩)以及材料选择不当或操作方法不当引起的裂缝进行分析,制定如下对策措施,具体措施如下:
1、水泥品种选择
⑴ 宜选用非早强型(非R型)普通硅酸盐、低碱、低水化热水泥,强度等级为42.5或52.5级,C50以下砼采用42.5级水泥,C50及以上强度的砼可采用52.5级水泥。
⑵ 掺加符合国家标准的Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰,以改善混凝土性能,降低水泥用量。
⑶ 选用与水泥和掺合料相融性好的萘系或聚羧酸系高效减水剂,降低用水量和水胶比。
2、骨料选择
⑴ 本工程构件断面较大,可选择0.5~32连续级石子,强度、含泥量、针片状含量等指标应符合规范要求;自密实砼和构件最小断面较小、配筋密集的构件宜选用0.5~25或0.5~20的石子。
⑵ 砂应选择级配良好的中砂,细度模数控制在4.2~2.2范围内,其它指标应符合规范要求。
3、矿物掺合料选择
C60以下的砼选用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰即可满足要求,收缩亦较小;必要时采用“混合双掺技术”即粉煤灰灰和矿渣双掺,能更好地改善砼性能。按照设计要求搀入杜拉纤维。
4、外加剂选择
本工程混凝土选用萘系高效减水剂,但应选用2~3家信誉度高质量稳定的产品,在使用前对拟选用的水泥和各种掺合料做多种掺量下的相融性试验,寻找掺量饱和点和最佳掺量以及对砼的强度增长、收缩、密实性和各项工作性的影响,选择最佳产品。
5、配合比设计
根据本工程各部位的特点及设计要求和材料供应情况,研究确定配合比设计、试配方案。
6、施工原因
⑴ 混凝土拌和物控制:
砼拌合物质量差主要表现是:泌水、离析、坍落度不稳定或坍落度损失大、流动性差、粘聚性差或粘聚性过大,夏季施工拌合物温度过高等。都会给浇筑带来困难,影响浇筑质量。使砼不密实、收缩增大,裂缝出现早、发展快,严重影响砼的质量。
控制措施:
掺加聚炳烯纤维和杜拉纤维的砼应适当延长搅拌时间;
聚炳烯纤维和杜拉纤维都会使砼流动性减小,增大坍落度损失,应经过试配确定影响程度,并采取相应措施。
⑵ 砼浇筑方法:
不分层浇筑,一次下料厚度过大,使振捣困难、气泡不能充分排出,影响砼密实;
下料落差过大,造成混凝土离析或骨料与浆体分离;
振捣不足、漏振或过振,使混凝土不密实或泌水;
④ 表面抹面收活过早是砼产生早期干缩裂缝的主因;表面抹面收活过迟,造成砼表面不平或起砂;
⑤ 入模温度过高造成砼特别是大体积砼内部温度增长过快和峰值增大,容易产生内外温差过大,形成内部温度裂缝。
控制措施:
竖向结构严格分层浇筑、分层振捣,一次下料厚度控制在50cm以内;大体积砼采取斜面分层法浇筑。
下料高度:砼浇筑时自由下落高度控制在2m以内,超过规定时,采取接长泵软管或使用溜槽或串筒下料。
严格控制振捣插入间距在40cm以内,振捣时间控制在15~30秒之内;
大体积砼采取二次振捣措施。
④ 严格掌握砼表面收活时机,采取二次抹压技术,最后一道抹压收活控制在终凝之前完成(现场掌握是脚踩不下陷,表面又能揉搓出浆时,此时砼干燥较快,面积较大时应多加人力)。
⑤ 夏季施工拌合物温度超过32℃,砼搅拌时,应采取降温措施;现场泵送管应采取草帘或麻袋覆盖并浇水降温。
⑶ 混凝土养护
原因:
砼覆盖养护不及时或密封不严,造成表面过早失水,是造成表面干缩裂缝的主要原因;
保湿养护时间不足,使砼造成表面收缩裂缝。
浇筑过程中遇阵雨,即将终凝的未采取覆盖措施砼表面遭受雨淋,造成表面起砂。
控制措施:
砼浇筑成型后保湿养护是防止裂缝的最方根手段,在水中养护或埋在土中的砼不会出现收缩裂缝。研究表明掺杜拉纤维的砼,如养护湿度或时间不够会造成更大的收缩。本工程拟采取如下养护措施:
水平结构采取覆盖塑料薄膜密封保湿或蓄水养护;
竖向结构柱拆模后采取塑料薄膜严密包裹养护;墙采用挂麻袋片浇水或布设喷淋管定时喷水养护。养护时间不少于14d。
三、小結
大体积混凝土裂缝形成的原因复杂,受自然环境、原材料供应及材料性能的影响都很大,本工程从材料选择和操作方法两大方面进行预防和控制,尽量避免和减少混凝土裂缝的产生和危害。
关键词:裂缝;温差;配合比设计;控制措施;养护
一、本工程钢筋混凝土结构特点
1、具有超大、超长结构属性
根据国家现行标准《混凝土结构设计规范》GB50010—2002规定,露天或埋在土中钢筋混凝土结构,留设伸缩缝的间距最大为55m。本工程长为290m,宽160m,无疑属于超长、超宽结构(以下称超大结构)。
2、具有大体积混凝土性质
按照国家现行标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2002条文说明规定:混凝土构件最小断面尺寸大于或等于200mm,即按大体积混凝土考虑采取相应措施。本工程底板、承台等构件最小断面尺寸不少已超过200mm,应属于大体积混凝土。
按照我国混凝土结构裂缝专家王铁梦先生新的概念:任意体量的混凝土,其尺寸足以要求必须采取措施,控制由于水化热及伴随的体积变形(收缩)引起的裂缝者称为“大体积混凝土”。所以,虽最小厚度小于200mm,如200~600mm 长墙,20~300mm的楼板和箱梁,采用泵送商品混凝土现浇整体式结构都需要考虑水化热,收缩偏大的应力及相应措施,也应称它们为具有大体积混凝土的性质。因此本工程多数构件都属于这一范畴。
3、地下工程、防水要求高,防止裂缝至关重要
本工程地下室面积约5万平方米,且工程所处环境地下水位高,广州地区年降水量大,地下水源补充充足。因此本工程的防水功能对保证工程的正常使用是至关重要的,虽然钢筋混凝土结构外设有防水层,但如结构出现裂缝一会造成柔性防水层的拉断、剥离破坏,二会在地下水压的作用下破坏,导致防水失效。故本工程防止钢筋混凝土结构裂缝特别是底板、外墙、顶板裂缝更是关键中的关键。
4、本工程防止裂缝的有利因素
广州地区昼夜间温差较小,一般均在10℃以内,年极端最高最低温度差也较之北方小,这对于防止钢筋混凝土结构的温度裂缝是有利因素。除此之外,设计中已采取沿纵横两个方向每距离40m左右设置一条后浇带措施,可以释放早期混凝土收缩和温度应力,对防止裂缝也是非常重要的。
二、钢筋混凝土结构有害裂缝产生的原因分析和对策控制措施
钢筋混凝土结构裂缝主要原因可归纳为三大类:一类是由荷载引起的裂缝,一类是由变形引起的裂缝,另一类是由施工操作引起的裂缝。根据本工程的具体特点,主要将由施工操作引起的部分变形(收缩和干缩)以及材料选择不当或操作方法不当引起的裂缝进行分析,制定如下对策措施,具体措施如下:
1、水泥品种选择
⑴ 宜选用非早强型(非R型)普通硅酸盐、低碱、低水化热水泥,强度等级为42.5或52.5级,C50以下砼采用42.5级水泥,C50及以上强度的砼可采用52.5级水泥。
⑵ 掺加符合国家标准的Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰,以改善混凝土性能,降低水泥用量。
⑶ 选用与水泥和掺合料相融性好的萘系或聚羧酸系高效减水剂,降低用水量和水胶比。
2、骨料选择
⑴ 本工程构件断面较大,可选择0.5~32连续级石子,强度、含泥量、针片状含量等指标应符合规范要求;自密实砼和构件最小断面较小、配筋密集的构件宜选用0.5~25或0.5~20的石子。
⑵ 砂应选择级配良好的中砂,细度模数控制在4.2~2.2范围内,其它指标应符合规范要求。
3、矿物掺合料选择
C60以下的砼选用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰即可满足要求,收缩亦较小;必要时采用“混合双掺技术”即粉煤灰灰和矿渣双掺,能更好地改善砼性能。按照设计要求搀入杜拉纤维。
4、外加剂选择
本工程混凝土选用萘系高效减水剂,但应选用2~3家信誉度高质量稳定的产品,在使用前对拟选用的水泥和各种掺合料做多种掺量下的相融性试验,寻找掺量饱和点和最佳掺量以及对砼的强度增长、收缩、密实性和各项工作性的影响,选择最佳产品。
5、配合比设计
根据本工程各部位的特点及设计要求和材料供应情况,研究确定配合比设计、试配方案。
6、施工原因
⑴ 混凝土拌和物控制:
砼拌合物质量差主要表现是:泌水、离析、坍落度不稳定或坍落度损失大、流动性差、粘聚性差或粘聚性过大,夏季施工拌合物温度过高等。都会给浇筑带来困难,影响浇筑质量。使砼不密实、收缩增大,裂缝出现早、发展快,严重影响砼的质量。
控制措施:
掺加聚炳烯纤维和杜拉纤维的砼应适当延长搅拌时间;
聚炳烯纤维和杜拉纤维都会使砼流动性减小,增大坍落度损失,应经过试配确定影响程度,并采取相应措施。
⑵ 砼浇筑方法:
不分层浇筑,一次下料厚度过大,使振捣困难、气泡不能充分排出,影响砼密实;
下料落差过大,造成混凝土离析或骨料与浆体分离;
振捣不足、漏振或过振,使混凝土不密实或泌水;
④ 表面抹面收活过早是砼产生早期干缩裂缝的主因;表面抹面收活过迟,造成砼表面不平或起砂;
⑤ 入模温度过高造成砼特别是大体积砼内部温度增长过快和峰值增大,容易产生内外温差过大,形成内部温度裂缝。
控制措施:
竖向结构严格分层浇筑、分层振捣,一次下料厚度控制在50cm以内;大体积砼采取斜面分层法浇筑。
下料高度:砼浇筑时自由下落高度控制在2m以内,超过规定时,采取接长泵软管或使用溜槽或串筒下料。
严格控制振捣插入间距在40cm以内,振捣时间控制在15~30秒之内;
大体积砼采取二次振捣措施。
④ 严格掌握砼表面收活时机,采取二次抹压技术,最后一道抹压收活控制在终凝之前完成(现场掌握是脚踩不下陷,表面又能揉搓出浆时,此时砼干燥较快,面积较大时应多加人力)。
⑤ 夏季施工拌合物温度超过32℃,砼搅拌时,应采取降温措施;现场泵送管应采取草帘或麻袋覆盖并浇水降温。
⑶ 混凝土养护
原因:
砼覆盖养护不及时或密封不严,造成表面过早失水,是造成表面干缩裂缝的主要原因;
保湿养护时间不足,使砼造成表面收缩裂缝。
浇筑过程中遇阵雨,即将终凝的未采取覆盖措施砼表面遭受雨淋,造成表面起砂。
控制措施:
砼浇筑成型后保湿养护是防止裂缝的最方根手段,在水中养护或埋在土中的砼不会出现收缩裂缝。研究表明掺杜拉纤维的砼,如养护湿度或时间不够会造成更大的收缩。本工程拟采取如下养护措施:
水平结构采取覆盖塑料薄膜密封保湿或蓄水养护;
竖向结构柱拆模后采取塑料薄膜严密包裹养护;墙采用挂麻袋片浇水或布设喷淋管定时喷水养护。养护时间不少于14d。
三、小結
大体积混凝土裂缝形成的原因复杂,受自然环境、原材料供应及材料性能的影响都很大,本工程从材料选择和操作方法两大方面进行预防和控制,尽量避免和减少混凝土裂缝的产生和危害。