论文部分内容阅读
摘要随着国民经济持续健康发展,建设规模不断扩大,建筑结构的“长大化”和商品混凝土的快速发展使用,结合工程实例,论述地下室抗裂防渗施工。
关键词地下室;混凝土施工;抗裂防渗
中图分类号TU755文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)052-0041-01
近几年建筑结构开裂几率增多,已引起政府部门和工程业界高度重视,混凝土开裂似乎一时成为难以克服的顽疾。据有关专家在20世纪80年代的统计,混凝土工程两大类型裂缝中,荷载裂缝占20%、变形裂缝占80%。工程实践证明,在结构设计水平大大提高的今天,荷载裂缝在工程中出现的几率较少,混凝土开裂主要是由变形能力不足引起的。对于地下室相对于其底板及楼板,地下室外墙出现裂缝的几率更高。
在某工程车库施工过程中,我们把地下室外墙裂缝控制看作一个系统工程,从混凝土膨胀剂的正确选择,混凝土配合比的优选,构造钢筋的合理配置和施工过程等四大关键环节同步进行控制,从而使该工程主体完工至今一年时间,经超声波检测和我们定期与不定期观察,尚未发现一条裂缝,成功地控制了超长结构混凝土墙体裂缝,达到了混凝土自防水功能。
1工程概况
某工程,为现浇钢筋混凝土框架结构,系单体建筑,地下2层,该工程基础设计为人工挖孔桩和独立柱基,坐落在稳定页岩上,主体设计柱网尺寸为:8000×8000mm,强度等级为C30P8,在建筑物长向轴～轴间设有宽为1000mm的后浇带,沿墙身至楼板断开,四周已大开挖,有支模工作面,后期进行回填。
按传统做法,后浇带需待结构完成两个月后才能浇筑,于是我们利用膨胀混凝土的原理,综合膨胀加强带的作法,在结构浇筑完成后一个月,即浇筑C35P8膨胀后浇带,既提前了工期,又避免连续无缝施工浇筑混凝土时用错配合比的尴尬。
2结构设计是抗裂防渗的必要条件
2.1墙体钢筋的配置
对于超长结构地下室,其墙体较长,厚度较小,因此混凝土受外界温度、湿度等条件的变化而比较敏感,所以易出现纵向裂缝,这是混凝土内部拉应力大于混凝土本身抗拉强度所致。本工程设计采用了细而密的配筋原则,以分散混凝土内应力,墙体水平构造筋的间距<150mm,适当提高配筋率、水平配筋率>0.5%。
2.2墙体配筋结构型式
由于墙体混凝土长、薄,受外界条件变化敏感,结构受限制,产生的裂缝上大下小。本工程在墙体上部1000mm处,设置“暗梁”、钢筋加密加强,以分散混凝土内应力,提高混凝土抗裂能力。
2.3墙柱间增加附加筋
在墙体连接2m范围内,插入附加筋,减免墙与明柱连接处。
3采用补偿收缩混凝土
钢筋混凝土结构产生裂缝的原因很复杂,通常裂缝类型有干缩、温差和塑性裂缝等,其中塑性裂缝主要是振捣不够,养护不充分等原因造成的,对结构影响不大,但观感差,通过施工操作尽量避免;温度裂缝主要是快速冷却内外温差大而发生的冷缩裂缝和表面裂缝,由于本工程墙体厚度为400、350、300、250mm等,不是房屋建筑上认定的大体积混凝土,所以采取适当措施即可控制;而干缩裂縫则是水泥水化后的自收缩和混凝土随时间的失水引起的收缩,这是有害裂缝,常常表现为贯通性的混凝土收缩主要发生在90d内,并可延续数年,但多数在14d～28d内收缩超过极限拉伸值就发生裂缝,这时膨胀可起补偿收缩作用,亦称补偿收缩混凝土。
由于本工程是超长结构,干缩裂缝是考虑和控制的重点,任何防水混凝土结构,抗裂比防渗更重要,不裂就不渗,因此,在施工图纸会审时,就向设计人提出了采用加膨胀剂配补偿收缩混凝土的建议,并得到业主、监理的一致认可。
4合理选择膨胀剂
膨胀剂的选择,是配置补偿混凝土的关键,除了要达到设计强度等级外,还要满足膨胀量即补偿收缩能力的要求。
我国膨胀剂的发展,经历了高碱高掺——中碱中掺——低碱低掺三个阶段。进入2000年后,以改性铝酸钙膨胀熟料与石膏磨制的ZY膨胀剂,以其掺量低(6～8%)、碱含量低(<0.3%)、膨胀率高、坍落度损失小、强度高等优异性能,倍受市场追宠。经设计、业主、施工等几方对市场膨胀剂进行考察后,最后确定了选择江北特种建材有限公司生产的ZY-1膨胀剂。其工作原理为:ZY加入到普通水泥混凝土中,拌水后生成大量的膨胀性结晶水化物——水化硫铝酸钙(C3A·3CaSO4·32H2O即钙矾石),使混凝土产生适度膨胀,在钢筋和邻位的约束下,改变了混凝土内部的应力结构,在混凝土结构中建立0.2～0.7MPa的预压应力,这一预压应力可大致抵消混凝土硬化过程中的收缩产生的拉应力,从而避免或大大减轻钢筋混凝土结构的开裂。
同时对膨胀剂的质量控制要做到“三个必须”,方能用于混凝土:必须有出厂质量证明;必须按进场验收批检验合格;必须作与水泥(粉煤灰)相容性试验。
5混凝土配合比
5.1原材料情况
水泥:地维水泥厂普通42.5。砂:混合砂(机制砂40%+特细砂60%)。石:5～20mm碎石。粉煤灰:珞磺电厂原状粉煤灰。膨胀剂:“三圣”牌ZY-1膨胀剂。泵送剂:江韵混凝土外加剂厂JY-1泵送剂。
5.2混凝土性能要求
工作性能:入模坍落度180mm。硬化性能:强度C30、C35,抗渗标号P8。限制膨胀率:墙体ε2≥0.02%,后浇带ε2≥0.03%。
5.3补偿收缩混凝土配合比(表1)
6施工措施
严格要求将外墙水平钢筋放置在竖向钢筋外侧,即靠保护层一侧,有效控制混凝土早期开裂,收到了很好的效果。延长拆模时间(5～7d拆模),控制混凝土内外温差,控制早期开裂。
严格控制混凝土坍落度和水灰比,避免粗骨料下沉,表面浮浆增多,抗裂性能下降,干缩增大,导致混凝土开裂。砂率不宜太大,否则会加大混凝土收缩,选择最佳砂率。加强养护,混凝土浇筑2d后松模,墙离模2～3mm缝歇,浇水养护,使水顺墙下流,保持带模养护5～7d。设专人一天养护数次,养护时间≮14d。
控制下料高度和一次性浇筑层高度,下料高度≯2m,浇筑层≯0.5m,振捣密实,不漏振、不过振,确保混凝土分层浇筑“软接茬”,接茬时间不超过90min～120min。膨胀剂ZY-1计量准确,误差≯0.5%,延长搅拌时间30s～60s.
7结束语
由于在本工程中,我们注重了对混凝土进行事前、事中和事后控制,即事前与设计沟通,正确选择补偿收缩混凝土,并增设了构造钢筋;事中合理选择了膨胀剂和优选了配合比,同时强调水平钢筋的放置位置;事后延长拆模时间,加强养护,从而确保了混凝土达到预期效果。所以,正确选择膨胀剂、优选混凝土配合比、合理配置构造钢筋、高度重视养护工作是超长结构混凝土抗渗防裂的关键环节。
参考文献
[1]游宝坤.混凝土膨胀剂及其应用[M].中国建筑工业出版社,2002.
[2]JGJ55-2000.普通混凝土配合比设计规程[S].
[3]GB50119-2003.混凝土外加剂应用技术规范[S].
[4]GB50164-92.混凝土质量控制标准[S].
[5]GB50010-2002.混凝土结构设计规范[S].
作者简介
陈超杰(1974—),男,广东江门人,广东怡福建设工程有限公司工程师,研究方向:建筑施工技术。
关键词地下室;混凝土施工;抗裂防渗
中图分类号TU755文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)052-0041-01
近几年建筑结构开裂几率增多,已引起政府部门和工程业界高度重视,混凝土开裂似乎一时成为难以克服的顽疾。据有关专家在20世纪80年代的统计,混凝土工程两大类型裂缝中,荷载裂缝占20%、变形裂缝占80%。工程实践证明,在结构设计水平大大提高的今天,荷载裂缝在工程中出现的几率较少,混凝土开裂主要是由变形能力不足引起的。对于地下室相对于其底板及楼板,地下室外墙出现裂缝的几率更高。
在某工程车库施工过程中,我们把地下室外墙裂缝控制看作一个系统工程,从混凝土膨胀剂的正确选择,混凝土配合比的优选,构造钢筋的合理配置和施工过程等四大关键环节同步进行控制,从而使该工程主体完工至今一年时间,经超声波检测和我们定期与不定期观察,尚未发现一条裂缝,成功地控制了超长结构混凝土墙体裂缝,达到了混凝土自防水功能。
1工程概况
某工程,为现浇钢筋混凝土框架结构,系单体建筑,地下2层,该工程基础设计为人工挖孔桩和独立柱基,坐落在稳定页岩上,主体设计柱网尺寸为:8000×8000mm,强度等级为C30P8,在建筑物长向轴～轴间设有宽为1000mm的后浇带,沿墙身至楼板断开,四周已大开挖,有支模工作面,后期进行回填。
按传统做法,后浇带需待结构完成两个月后才能浇筑,于是我们利用膨胀混凝土的原理,综合膨胀加强带的作法,在结构浇筑完成后一个月,即浇筑C35P8膨胀后浇带,既提前了工期,又避免连续无缝施工浇筑混凝土时用错配合比的尴尬。
2结构设计是抗裂防渗的必要条件
2.1墙体钢筋的配置
对于超长结构地下室,其墙体较长,厚度较小,因此混凝土受外界温度、湿度等条件的变化而比较敏感,所以易出现纵向裂缝,这是混凝土内部拉应力大于混凝土本身抗拉强度所致。本工程设计采用了细而密的配筋原则,以分散混凝土内应力,墙体水平构造筋的间距<150mm,适当提高配筋率、水平配筋率>0.5%。
2.2墙体配筋结构型式
由于墙体混凝土长、薄,受外界条件变化敏感,结构受限制,产生的裂缝上大下小。本工程在墙体上部1000mm处,设置“暗梁”、钢筋加密加强,以分散混凝土内应力,提高混凝土抗裂能力。
2.3墙柱间增加附加筋
在墙体连接2m范围内,插入附加筋,减免墙与明柱连接处。
3采用补偿收缩混凝土
钢筋混凝土结构产生裂缝的原因很复杂,通常裂缝类型有干缩、温差和塑性裂缝等,其中塑性裂缝主要是振捣不够,养护不充分等原因造成的,对结构影响不大,但观感差,通过施工操作尽量避免;温度裂缝主要是快速冷却内外温差大而发生的冷缩裂缝和表面裂缝,由于本工程墙体厚度为400、350、300、250mm等,不是房屋建筑上认定的大体积混凝土,所以采取适当措施即可控制;而干缩裂縫则是水泥水化后的自收缩和混凝土随时间的失水引起的收缩,这是有害裂缝,常常表现为贯通性的混凝土收缩主要发生在90d内,并可延续数年,但多数在14d～28d内收缩超过极限拉伸值就发生裂缝,这时膨胀可起补偿收缩作用,亦称补偿收缩混凝土。
由于本工程是超长结构,干缩裂缝是考虑和控制的重点,任何防水混凝土结构,抗裂比防渗更重要,不裂就不渗,因此,在施工图纸会审时,就向设计人提出了采用加膨胀剂配补偿收缩混凝土的建议,并得到业主、监理的一致认可。
4合理选择膨胀剂
膨胀剂的选择,是配置补偿混凝土的关键,除了要达到设计强度等级外,还要满足膨胀量即补偿收缩能力的要求。
我国膨胀剂的发展,经历了高碱高掺——中碱中掺——低碱低掺三个阶段。进入2000年后,以改性铝酸钙膨胀熟料与石膏磨制的ZY膨胀剂,以其掺量低(6～8%)、碱含量低(<0.3%)、膨胀率高、坍落度损失小、强度高等优异性能,倍受市场追宠。经设计、业主、施工等几方对市场膨胀剂进行考察后,最后确定了选择江北特种建材有限公司生产的ZY-1膨胀剂。其工作原理为:ZY加入到普通水泥混凝土中,拌水后生成大量的膨胀性结晶水化物——水化硫铝酸钙(C3A·3CaSO4·32H2O即钙矾石),使混凝土产生适度膨胀,在钢筋和邻位的约束下,改变了混凝土内部的应力结构,在混凝土结构中建立0.2～0.7MPa的预压应力,这一预压应力可大致抵消混凝土硬化过程中的收缩产生的拉应力,从而避免或大大减轻钢筋混凝土结构的开裂。
同时对膨胀剂的质量控制要做到“三个必须”,方能用于混凝土:必须有出厂质量证明;必须按进场验收批检验合格;必须作与水泥(粉煤灰)相容性试验。
5混凝土配合比
5.1原材料情况
水泥:地维水泥厂普通42.5。砂:混合砂(机制砂40%+特细砂60%)。石:5～20mm碎石。粉煤灰:珞磺电厂原状粉煤灰。膨胀剂:“三圣”牌ZY-1膨胀剂。泵送剂:江韵混凝土外加剂厂JY-1泵送剂。
5.2混凝土性能要求
工作性能:入模坍落度180mm。硬化性能:强度C30、C35,抗渗标号P8。限制膨胀率:墙体ε2≥0.02%,后浇带ε2≥0.03%。
5.3补偿收缩混凝土配合比(表1)
6施工措施
严格要求将外墙水平钢筋放置在竖向钢筋外侧,即靠保护层一侧,有效控制混凝土早期开裂,收到了很好的效果。延长拆模时间(5～7d拆模),控制混凝土内外温差,控制早期开裂。
严格控制混凝土坍落度和水灰比,避免粗骨料下沉,表面浮浆增多,抗裂性能下降,干缩增大,导致混凝土开裂。砂率不宜太大,否则会加大混凝土收缩,选择最佳砂率。加强养护,混凝土浇筑2d后松模,墙离模2～3mm缝歇,浇水养护,使水顺墙下流,保持带模养护5～7d。设专人一天养护数次,养护时间≮14d。
控制下料高度和一次性浇筑层高度,下料高度≯2m,浇筑层≯0.5m,振捣密实,不漏振、不过振,确保混凝土分层浇筑“软接茬”,接茬时间不超过90min～120min。膨胀剂ZY-1计量准确,误差≯0.5%,延长搅拌时间30s～60s.
7结束语
由于在本工程中,我们注重了对混凝土进行事前、事中和事后控制,即事前与设计沟通,正确选择补偿收缩混凝土,并增设了构造钢筋;事中合理选择了膨胀剂和优选了配合比,同时强调水平钢筋的放置位置;事后延长拆模时间,加强养护,从而确保了混凝土达到预期效果。所以,正确选择膨胀剂、优选混凝土配合比、合理配置构造钢筋、高度重视养护工作是超长结构混凝土抗渗防裂的关键环节。
参考文献
[1]游宝坤.混凝土膨胀剂及其应用[M].中国建筑工业出版社,2002.
[2]JGJ55-2000.普通混凝土配合比设计规程[S].
[3]GB50119-2003.混凝土外加剂应用技术规范[S].
[4]GB50164-92.混凝土质量控制标准[S].
[5]GB50010-2002.混凝土结构设计规范[S].
作者简介
陈超杰(1974—),男,广东江门人,广东怡福建设工程有限公司工程师,研究方向:建筑施工技术。