在軟土地基上建造的高層建築,往往設計有厚實的基礎底板,施工中如果開裂將影響結構的整體性並造成地下水滲漏,給gei整zheng個ge工gong程cheng帶dai來lai嚴yan重zhong的de危wei害hai。因yin此ci,研yan究jiu防fang止zhi此ci類lei大da體ti積ji混hun凝ning土tu裂lie縫feng的de控kong製zhi技ji術shu是shi非fei常chang重zhong要yao而er迫po切qie的de。以yi下xia結jie合he筆bi者zhe高gao層ceng建jian築zhu的de施shi工gong管guan理li的de實shi踐jian,具ju體ti就jiu大da體ti積ji混hun凝ning土tu裂lie縫feng的de預yu防fang與yu各ge位wei同tong行xing進jin行xing交jiao流liu探tan討tao。
一、高層建築大體積混凝土常見裂縫及控製原理
高層建築由於基礎混凝土體積大,混凝土收縮受到限製便有可能產生影響使用與耐久性的有害裂縫,即貫穿性裂縫(外約束裂縫)或可能發展的表麵裂縫(內約束裂縫)。
(一)貫穿性裂縫
這種裂縫特征是由交界麵向上延伸,靠近基底最大而在上部較小,嚴重的會破壞結構的整體性、耐久性、防(fang)水(shui)性(xing)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)等(deng),影(ying)響(xiang)正(zheng)常(chang)使(shi)用(yong),危(wei)害(hai)嚴(yan)重(zhong)。其(qi)產(chan)生(sheng)的(de)原(yuan)因(yin)是(shi)溫(wen)度(du)應(ying)力(li)作(zuo)用(yong)的(de)結(jie)果(guo)。在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)降(jiang)溫(wen)階(jie)段(duan),熱(re)量(liang)逐(zhu)漸(jian)散(san)發(fa),因(yin)溫(wen)度(du)逐(zhu)漸(jian)下(xia)降(jiang)使(shi)混(hun)凝(ning)土(tu)體(ti)積(ji)產(chan)生(sheng)收(shou)縮(suo),同(tong)時(shi),在(zai)硬(ying)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)因(yin)多(duo)餘(yu)水(shui)份(fen)蒸(zheng)發(fa)及(ji)碳(tan)化(hua)等(deng)原(yuan)因(yin)混(hun)凝(ning)土(tu)產(chan)生(sheng)收(shou)縮(suo)變(bian)形(xing),受(shou)到(dao)地(di)基(ji)和(he)結(jie)構(gou)邊(bian)界(jie)條(tiao)件(jian)的(de)約(yue)束(shu)(外約束),不能自由變形,從而產生溫度應力(拉應力),當兩種應力疊加超過混凝土的抗拉極限強度時,則在混凝土的底麵交界處附近以至混凝土中產生收縮裂縫。
(二)表麵裂縫
這種裂縫的產生與混凝土的內外溫差有密切的關係。大體積混凝土結構,澆jiao築zhu後hou水shui泥ni的de水shui化hua熱re很hen大da,由you於yu混hun凝ning土tu體ti積ji大da,聚ju積ji在zai內nei部bu的de水shui泥ni水shui化hua熱re不bu易yi散san發fa,混hun凝ning土tu的de內nei部bu溫wen度du將jiang顯xian著zhu升sheng高gao。而er混hun凝ning土tu表biao麵mian則ze散san熱re較jiao快kuai,這zhe樣yang形xing成cheng較jiao大da的de內nei外wai溫wen差cha,使shi混hun凝ning土tu內nei部bu產chan生sheng壓ya應ying力li,表biao麵mian產chan生sheng拉la應ying力li。如ru果guo在zai混hun凝ning土tu表biao麵mian附fu近jin存cun在zai較jiao大da的de溫wen度du梯ti度du,就jiu會hui引yin起qi較jiao大da的de表biao麵mian拉la應ying力li,此ci時shi混hun凝ning土tu的de齡ling期qi很hen短duan,抗kang拉la強qiang度du很hen低di,如ru果guo溫wen差cha產chan生sheng的de表biao麵mian拉la應ying力li,超chao過guo此ci時shi的de混hun凝ning土tu極ji限xian抗kang拉la強qiang度du,就jiu會hui在zai混hun凝ning土tu表biao麵mian產chan生sheng表biao麵mian裂lie縫feng。這zhe種zhong裂lie縫feng一yi般ban產chan生sheng很hen早zao,多duo呈cheng不bu規gui則ze狀zhuang態tai,深shen度du較jiao淺qian,屬shu表biao麵mian性xing質zhi。表biao麵mian裂lie縫feng易yi產chan生sheng應ying力li集ji中zhong,能neng促cu使shi裂lie縫feng進jin一yi步bu開kai展zhan。
youshangshufenxikejian,gaocengjianzhudatijihunningtudeliefengkongzhi,bujinyaodujueyouhaideguanchuanxingliefeng,tongshiyeyaojianshaohuobimianbuyingxiangshiyongdehunningtubiaomianliefeng。
ergenjuliefengchanshengdeyuanyin,womenkecaiquwenchayuwenduyinglishuangkongzhifangfa,bimianjiegouwuchuxianwenduliefengdetongshi,tiaozhenghunningtubiaomianshidu,yifangzhibiaomiangansuoliefeng。
二、主要溫控技術措施
大體積混凝土裂縫控製的根本原則是同齡期的溫度應力(包括相應齡期混凝土收縮當量溫差產生的應力)應(ying)小(xiao)於(yu)同(tong)齡(ling)期(qi)的(de)混(hun)凝(ning)土(tu)抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du),即(ji)要(yao)求(qiu)進(jin)行(xing)溫(wen)度(du)應(ying)力(li)控(kong)製(zhi)。綜(zong)合(he)種(zhong)種(zhong)因(yin)素(su),筆(bi)者(zhe)認(ren)為(wei),預(yu)防(fang)記(ji)層(ceng)建(jian)築(zhu)大(da)體(ti)積(ji)混(hun)凝(ning)土(tu)裂(lie)縫(feng)應(ying)采(cai)取(qu)以(yi)下(xia)幾(ji)種(zhong)措(cuo)施(shi):
(一)降低混凝土發熱量
1.選用水化熱低、凝(ning)結(jie)時(shi)間(jian)長(chang)的(de)水(shui)泥(ni),以(yi)降(jiang)低(di)混(hun)凝(ning)土(tu)溫(wen)度(du)。選(xuan)擇(ze)大(da)體(ti)積(ji)混(hun)凝(ning)土(tu)用(yong)的(de)水(shui)泥(ni),應(ying)當(dang)把(ba)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)絕(jue)熱(re)溫(wen)升(sheng)和(he)抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du)結(jie)合(he)起(qi)來(lai)考(kao)慮(lv),因(yin)為(wei)水(shui)化(hua)熱(re)小(xiao)的(de)水(shui)泥(ni)強(qiang)度(du)發(fa)展(zhan)緩(huan)慢(man),於(yu)防(fang)止(zhi)混(hun)凝(ning)土(tu)開(kai)裂(lie)不(bu)利(li)。
2.摻chan加jia粉fen煤mei灰hui取qu代dai一yi部bu分fen水shui泥ni以yi削xue減jian水shui化hua熱re產chan生sheng的de高gao溫wen峰feng值zhi,同tong時shi可ke改gai善shan混hun凝ning土tu的de和he易yi性xing,增zeng加jia混hun凝ning土tu的de粘zhan性xing減jian少shao離li析xi和he泌mi水shui,且qie混hun凝ning土tu易yi於yu振zhen搗dao密mi實shi易yi於yu終zhong飾shi抹mo麵mian,延yan長chang凝ning結jie時shi間jian。粉fen煤mei灰hui最zui大da摻chan量liang因yin水shui泥ni品pin種zhong不bu同tong而er不bu同tong,一yi般ban可ke取qu代dai10%~30%的水泥,但水泥用量應不少於300kg/m3.
3.chanjiahuanningjianshuijihuogaoxiaojianshuiji,yitigaoqiangdujianshaoyongshuilianghejianshaoshuiniyongliang,yanchanghunningtudadaozuigaowendudeshijian,tongshikejianshaogansuo。yibanlaishuo,chanjianshuijidehunningtuzaoqiwendujiaodi。
4.盡可能選用最大粒徑較大、顆粒形狀好且級配良好的粗集料,避免用砂量過多,以減少水泥用量和用水量。
5.用低流動性混凝土,即在施工技術允許的情況下盡可能用低坍落度混凝土(泵送混凝土坍落度一般選擇8~18cm),同時,嚴格控製水灰比,盡量減少單位體積混凝土的用水量。
6.當設計有要求時,可在混凝土中填放符合要求的片石,以減少混凝土數量,降低混凝土溫度。片石大麵要向下,間距不小於10cm.
(二)降低混凝土澆築溫度
外(wai)界(jie)氣(qi)溫(wen)愈(yu)高(gao),混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)澆(jiao)築(zhu)溫(wen)度(du)也(ye)愈(yu)高(gao),混(hun)凝(ning)土(tu)溫(wen)度(du)高(gao)將(jiang)加(jia)速(su)水(shui)泥(ni)的(de)水(shui)化(hua)反(fan)應(ying),混(hun)凝(ning)土(tu)達(da)到(dao)最(zui)高(gao)溫(wen)度(du)的(de)時(shi)間(jian)縮(suo)短(duan),因(yin)而(er)減(jian)少(shao)了(le)可(ke)利(li)用(yong)的(de)散(san)熱(re)時(shi)間(jian),不(bu)利(li)於(yu)降(jiang)低(di)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)最(zui)高(gao)溫(wen)度(du)和(he)減(jian)小(xiao)溫(wen)差(cha)。同(tong)時(shi),混(hun)凝(ning)土(tu)澆(jiao)築(zhu)溫(wen)度(du)增(zeng)高(gao)會(hui)降(jiang)低(di)其(qi)和(he)易(yi)性(xing),為(wei)達(da)到(dao)同(tong)樣(yang)的(de)和(he)易(yi)性(xing)就(jiu)要(yao)增(zeng)加(jia)用(yong)水(shui)量(liang),這(zhe)樣(yang)就(jiu)會(hui)降(jiang)低(di)混(hun)凝(ning)土(tu)質(zhi)量(liang)。一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia),混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)澆(jiao)築(zhu)溫(wen)度(du)不(bu)宜(yi)大(da)於(yu)280C.降低混凝土澆築溫度的方法如下:
1.在低溫季節或環境氣溫較低的晚上、早晨澆築混凝土。
2.降低材料溫度。材料堆放在涼棚內,避免陽光直射,或噴水冷卻集料,水泥儲罐應油漆成白色或噴水冷卻。
3.加冰拌和。采用冷卻水或加冰拌和混凝土能有效降低混凝土入模溫度。用冰片代替部分水是一種常用方法(最大用量可達用水量的60%),但要注意在拌和終了前所使用的冰必須全部融化。
4.避免吸收外部環境熱量。運輸工具、泵送管路、攪拌機等應盡量遮蔭、包覆、淋水降溫,不但能防止混凝土升溫,還能減少混凝土坍落度損失。
(三)分塊分層澆築
混凝土結構平麵尺寸愈大約束也愈大,將大體積混凝土結構劃hua分fen為wei若ruo幹gan塊kuai澆jiao築zhu,可ke降jiang低di約yue束shu,但dan要yao注zhu意yi避bi免mian斷duan麵mian的de突tu然ran變bian化hua。采cai用yong分fen層ceng澆jiao築zhu可ke利li用yong層ceng麵mian的de散san熱re來lai降jiang低di混hun凝ning土tu溫wen度du。分fen塊kuai長chang度du和he分fen層ceng厚hou度du視shi結jie構gou尺chi寸cun大da小xiao、現場條件、澆築能力、工期等因素確定。分塊分層澆築有利於降低混凝土最高溫度和內外溫度差,同時減少約束,但澆築過程較長,不利於工期控製。
另外,根據混凝土整體連續澆築的要求,當結構厚度不超過3m時,一般采用相對意義上的分層澆築方案,即在整個平麵或寬度上連續澆築厚度相當的許多層混凝土,在第1層混凝土澆築完畢還未初凝前澆築第2層混凝土,在振動棒的振搗作用下(插入下層5~10cm)使上下層混凝土結合成整體,如此逐層進行,直至澆築完成。分層澆築可分為全麵分層、分段分層(又稱為台階法),斜麵分層3種方案,盡量做到在整個澆築過程中使混凝土總的暴露麵最小,以避免出現施工冷縫。
(四)埋設冷卻水管
在混凝土中預埋網狀水管,利用管中循環冷水的流動來降低混凝土內部的溫度。冷卻水可利用地下水、江水、河水、自來水等各種水源,冷卻時間一般為澆築開始初期的5~10d,水管一般采用Ф25mm的薄鋼管,管距1~1.5m.
決定冷卻效率的主要因素是管距、水溫和通水時間。在水管覆蓋1層混凝土後開始通水,在混凝土達到最高溫度並開始下降後停止通水。通水持續時間應足以保證混凝土第2次溫升小於最高溫度和避免出現大的溫度梯度。水管係統要經過試壓不漏水檢jian測ce,確que保bao模mo板ban安an拆chai時shi不bu致zhi中zhong斷duan水shui管guan冷leng卻que活huo動dong。在zai降jiang溫wen過guo程cheng中zhong要yao經jing常chang測ce定ding混hun凝ning土tu內nei外wai溫wen度du和he水shui溫wen,觀guan察cha溫wen度du變bian化hua情qing況kuang,作zuo好hao記ji錄lu。通tong水shui散san熱re結jie束shu後hou,水shui管guan內nei用yong微wei膨peng脹zhang水shui泥ni灌guan築zhu。
(五)表麵保溫與保濕
防止混凝土開裂的一個重要原則是盡可能使新澆築混凝土少失水分以及內外溫差控製在允許範圍內(不大於250C)。hunningtubiaomianganzaohuoshuifenzhengfaguokuaihewenduxiajiangfudujiaodashi,douzuyiyinqibiaomianhunningtukailieqieliefenghuixiangneishenzhan。yinci,yaojinliangchangshijiandibaowenhebaochihunningtubiaomianshirun,rangqibiaomianmanmanlengque、幹燥,使混凝土能夠增長強度以抵抗開裂拉應力。主要有蓄水養護和覆蓋灑水養護2種方式,養護時間一般不少於14d.
筆者主持施工的廣州某職工住宅樓,設計地麵以下2層,地麵以上33層,采用鋼筋混凝土筏板基礎,基礎設置在中、微風化岩層上。筏板基礎長77.4m,寬8~33.5m,板厚2m,中筒部位厚2.5m,集水井部位厚3~3.3mm,麵積2130
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