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地下室混凝土底板施工裂縫的分析及控制

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    摘 要:在地下室施工過程中,一個相當普遍的問題就是底板結構產生裂縫。本文介紹了通過設計、材料、 施工等綜合技術措施進行裂縫控制, 經實踐應用效果良好。
    關鍵詞:地下室 混凝土 裂縫 控制措施


    概述
  隨著我國城市化進程的加快,建設規模越來越大,在地下室施工過程中,一個相當普遍的問題就是結構產生裂縫,影響了建筑物的使用功能和壽命。我們應采取有效的措施減少裂縫的發生,將有害裂縫控制在允許范圍內。
  施工階段混凝土裂縫產生的原因
  裂縫的出現極大部分是由于溫度、收縮和地基不均勻沉降產生的變形引起的。在地下室施工時,因為上部荷載不大,地基下沉的可能性較小,主要還是由于溫差和收縮變形引起的。其出現的直接原因有:
  1)泵送商品混凝土的廣泛應用,導致混凝土的收縮及水化熱增加。
  2)混凝土的等級日趨提高,水泥的用量相應增加。
  3)由于地下室底板較厚及大量采用超靜定結構,使結構的約束應力不斷增大。
  4)施工方法不當。
  控制裂縫的措施
  1)合理布置鋼筋
  鋼筋的彈性模量比混凝土的彈性模量大7~15倍,合理的鋼筋配置可以起到減輕混凝土收縮的程度,在相同的配筋率下,應選擇細筋密布的辦法。
  2)合理留設伸縮縫
  伸縮縫是為了防止結構因溫度效應而設置的一種結構縫。我國現行的《鋼筋混凝土結構設計規范》規定:現澆鋼筋混凝土連續式結構處于室內或土中條件下的伸縮縫間距為55m,合理設置伸縮縫對大體型結構防止溫度裂縫是非常有效的。
  3)后澆帶
  它是施工期間保留的臨時性溫度收縮變形縫,是一種特殊的施工縫。設計后澆帶的目的是取代結構中永久性的伸縮縫。要求在澆搗后澆帶之前,結構混凝土至少30%的收縮已完成。
  4)選用相應的水泥
  混凝土內部實際最高溫升,主要處決于水泥用量及水泥的品種。應優先選用水化熱較低的水泥品種,如礦渣硅酸鹽水泥。在符合設計的情況下,充分利用混凝土的后期強度,減少水泥的用量。地下室外墻施工時,考慮到礦渣水泥比普通硅酸鹽水泥收縮量大25%,因此墻板采用普通硅酸鹽水泥為好。
  5)骨料
  目前泵送混凝土的碎石規格一般為5~25mm。根據試驗,采用5~40mm石子比采用5~25mm石子,每立方米混凝土可減少用水量15kg左右,在相同水灰比情況下,水泥用量減少20kg左右,因此盡量選擇大粒徑粗骨料。
  6)砂
  采用中、粗砂,細度模數必須控制在2.3以上,含泥量控制在2%以下。因為采用細度模數為2.8比2.3的中砂每立方砼可減少水泥用量約30kg,減少水用量20~25kg,從而降低混凝土水化熱和溫差引起的收縮。泵送砼時,砂率應控制在38%~45%。
  7)使用粉煤灰等礦物質外摻料
  由于粉煤灰顆粒呈球狀,為中空結構,主要成分為SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO,因此在混凝土中摻入粉煤灰對改善混凝土的和易性,替代水泥用量降低水化熱,減少收縮,提高抗裂性有著良好的效果。但應注意摻入粉煤灰后混凝土的早期強度較低,摻量應根據水泥的品種、不同的工程對象、施工工藝,通過試驗確定。
  8)外加劑
  為達到抗裂、防水的目的,在配制砼時,一般需要摻入減水劑、緩凝劑、微膨脹劑等。外加劑的質量對混凝土的影響非常大,有些微膨脹劑與其他外加劑一起使用可能產生副作用,因此在使用前應經試驗確定。目前工程中應用的微膨劑品種較多,質量參差不齊,我們通過試驗、比較,常用的微膨脹劑中UEA-H效果較好,水中養護14d、空氣中養護28d的限制膨脹率分別為0.045%和0.011%,符合建材行業標準(JC478-92)水中14d>0.04%和空氣中28d<-0.02%要求,轉入空氣中的回落差,60d UEA-H為0.018%。
  9)控制混凝土澆筑溫度
  根據規范規定,對大體積混凝土的澆筑應合理分段分層進行,使混凝土溫度均勻上升,澆前應在室外氣溫較低時進行,混凝土澆筑溫度不宜超過28 ℃。夏季施工時,如果混凝土的入模溫度過高,可用冷水作為攪拌用水,也可將粗骨料遮蓋,防止日曬以降低溫度。
  混凝土澆筑以后,混凝土因水泥水化熱升溫而達到的最高溫度主要是混凝土入模溫度與水化熱引起的。規范規定:溫度控制在設計要求的范圍內,當設計無具體要求時,溫度升幅不宜超過25 ℃。建議限制ΔT30 ℃,根據我們的體會ΔT28 ℃不會產生表面裂縫。對于澆筑厚度在1.0~2.5m的底板,實際最高溫度一般發生在砼成型后的第3天。
  10)注意混凝土施工的操作程序
  除在施工中應切實按照《混凝土結構工程施工及驗收規范》執行外,還應做好:a)、控制好坍落度,混凝土為便于泵送,一般要求有較大的坍落度,一般攪拌站是通過外摻高效減水劑來解決。施工單位在定貨時應在合同中提出所需砼的坍落度值。坍落度一般控制在120±20mm 為宜。b)、泌水,商品混凝土在澆振過程中會發生大量的泌水,當混凝土大坡面的坡腳接近盡端模板時,可改變混凝土澆搗方向,即從盡端往回,與原料坡相交成一個集水坑,用軟軸泵及時排除。c)商品混凝土的表面水泥漿較厚,在澆搗后要進行處理,一般先初步按設計標高用長刮尺刮平,然后在初凝前用滾筒碾壓數便,再進行二次抹面,提高砼表層密度,消除收縮裂縫。
  11)加強混凝土的養護
  塑料薄膜覆蓋或澆水草袋覆蓋養護是高層建筑地下室底板防止產生裂縫的一重要環節,目的是控制溫差,防止產生表面裂縫,可充分發揮混凝土早期強度,使溫度產生的應力 σmax <抗拉強度Rf,防止產生貫穿裂縫。另一方面,潮濕的環境可防止混凝土表面因脫水而產生的干縮裂縫,澆水養護不少于14d。
  12) 做好測溫工作
  底板混凝土測溫工作是為了掌握大體積混凝土水化熱的大小。通過調節措施來控制混凝土中心最高溫度和表面溫度之差不超過會產生裂縫的臨界溫度。
  總之,地下室混凝土裂縫控制是一個綜合性的課題,要通過設計、施工、材料優選等環節進行全面控制,才能減少裂縫的產生。采用了上述方法,經過了試驗和工程實踐,對底板大體積混凝土裂縫控制是行之有效的,但對墻面混凝土的開裂現象,還有待我們去繼續研究。



參考文獻
  1. 《鋼筋混凝土建筑結構設計與施工規程JGJ3-91》,中國建筑工業出版社,1991
    2. 王鐵夢,工程結構裂縫控制(M)中國建工出版社,1997.8 ,地下室混凝土底板施工裂縫的分析及控制

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