混凝土结构超长处理（精选11篇）
混凝土结构超长处理 篇1
超长混凝土结构是指混凝土结构单元长度超过了《混凝土结构设计规范》所规定的钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距的结构。随着现代建筑的飞速发展,新材料和新技术等在建筑工程方面的实践应用,建筑向大型化和多功能化发展,导致超长混凝土结构越来越多。超长混凝土结构由于材料、形状等特点以及受到外界环境的影响,会产生温度收缩裂缝,降低结构的耐久性和整体性,严重威胁建筑物的安全使用。王熹[1]等人针对超长混凝土结构因收缩和温度变化产生变形、开裂等现象,分析了膨胀加强带的工作原理,同时讨论了设计和施工中膨胀加强带需要注意的一些问题,结合工程实例,提出了可以有效减小超长混凝土结构出现裂缝的技术措施。孙建江[2]等人结合实际工程,对如何防止和减轻超长混凝土结构裂缝提出了参考建议。
文章作者针对超长混凝土结构在实际工程中的使用情况,分析了混凝土结构裂缝产生的机理,从采用补偿混凝土、设置后浇带以及采用预应力混凝土等方面出发,对超长混凝土的设计提出了建设性意见及建议,以期为类似工程提供一定程度的参考。
1 超长混凝土结构裂缝产生原因及特点
1.1 裂缝产生原因
混凝土在硬化过程中会发生收缩反应,在温度变化时会产生热胀冷缩效应,当这两种变化受到外界环境的约束后,在混凝土的内部就会产生收缩应力和温度应力。当此两种应力的大小分别超过混凝土结构的最大抗拉强度时就会引起混凝土开裂而形成收缩裂缝或温度裂缝。超长混凝土结构中较常见的裂缝是在收缩应力和温度应力共同作用下所形成的温度收缩裂缝。
1.2 裂缝形成特点
实际工程中超长混凝土结构裂缝的形成,主要有以下特点:1)该裂缝由收缩和温度变形共同产生,其分布一般为收缩裂缝和温度裂缝两种裂缝的组合。随环境湿度和温度而变化,随时间而发展,裂缝的开裂和危害程度往往较单一的收缩或温度裂缝严重。2)根据实际工程中超长混凝土结构裂缝出现的时间、发展变化、分布形态、尺寸等特征,一般可分为以收缩变形为主的收缩裂缝和以温度变形为主的温度裂缝。实际工程中较常见的是以收缩变形为主的温度收缩裂缝,其主要影响部位及构件主要为建筑物底层和顶部数层梁板构件以及基础梁、挑檐、栏板等外露构件。一般发生在混凝土浇筑后一年内,但多数情况发生在半月至数月之内。3)梁、板裂缝表现出不同的分布形态和特征。通常情况下,梁缝一般垂直于纵向,分布在两侧面,两头细、中间宽、枣核形。单向板缝等间距平行于短边,双向板缝较重于单向板缝,两个方向板缝纵横交错,不规则,梁缝一般为贯通,板面缝一般宽于板底缝。
2 后浇带设计
2.1 后浇带定义
后浇带是指整个建筑物,包括基础及上部结构施工中的预留缝(“缝”很宽,故称为“带”),即后浇带是在现浇整体式钢筋混凝土结构中,只在施工期间留存的临时性的带形缝。根据实际工程的需要,保留一定时间以后,用混凝土浇筑密实成连续整体结构,即主体结构完成后将后浇带用混凝土补齐后,这种“缝”就不存在了。后浇带在整个结构施工中解决了高层主楼与低层裙房的差异沉降,解决了钢筋混凝土的收缩变形及温度应力,达到了不设置永久变形缝的目的。
2.2 后浇带工作原理
后浇带主要是利用了混凝土早期收缩量大的特性,其设计思路是“以放为主”。其工作原理主要是释放早期混凝土的收缩应力,减小以收缩为主的结构变形。后浇带的常规做法是每隔30～40 m设一道,理论上只要几个厘米的宽度就能满足设计要求。但是,为了便于施工,同时避免出现应力集中,一般将宽度控制在70～100 cm。一般来讲,后浇带处的钢筋无需断开或加强钢筋,不必担心因附加应力导致主筋拉断。有时为了便于清理凿毛或者释放更多应力,也可以考虑断开钢筋。同时,对于防水要求严格的建构筑物,后浇带宜做成企口式或设置止水钢板。对于梁板式构件,一般可设在梁跨1/3处。平面布置中,要注意梁的布置宜平行于后浇带,避免梁截断的太多。根据具体情况可沿平面曲折通过。后浇带两侧宜设钢筋网片,防止主体混凝土流入后浇带。
2.3 后浇带具体设计
1)间距:
《高层混凝土结构设计规范》规定为30～40 m。同时,建议具体工程应结合建筑物长度、气候环境特点综合考虑,一般应控制在30 m左右。
2)位置:
(1)小跨梁开间或受力较小的部位,一般可设置在梁跨1/3处。(2)平面布置时要注意梁的布置宜平行于后浇带以免梁截断太多。(3)根据具体情况可沿平面曲折通过。
3)宽度:
《高层混凝土结构设计规范》规定为800～1 000 mm。建议预留的宽度要考虑满足钢筋错开搭接要求。可允许大于1 000 mm。
4)钢筋:
目前对后浇带内梁纵向钢筋处理有两种做法:(1)梁板钢筋均断开后搭接(高规要求),但由于梁钢筋搭、焊接处理比较困难,质量不易保证,易给结构造成隐患。(2)板钢筋断开,梁钢筋直通不断。目前实际工程采用的较多,但由于截断梁较多时钢筋全部不断,会约束混凝土收缩,达不到预期效果。
5)浇筑时间:
《高层混凝土结构设计规范》要求,宜在2个月后,且浇筑时的温度宜低于主体混凝土浇筑时的温度。由于混凝土早期收缩量大,相对一年的收缩量,半个月的收缩量约占30%～40%,一个月约占45%～55%,两个月约占65%～75%,半年约占80%～90%,故应按照规范执行,一般应保证两个月后浇筑。
3 膨胀加强带设计
3.1 膨胀加强带原理
膨胀加强带是在后浇带内采用比浇筑混凝土高一个等级的膨胀混凝土,以此来增加混凝土的密实度,从而达到防止混凝土结构开裂破坏的目的。在钢筋混凝土超长结构中设置膨胀加强带,一方面有利于解决温度变化和混凝土收缩等因素对房屋结构安全的影响,另一方面通过对膨胀加强带的合理设置,可以合理划分工区,提高施工生产效率。
3.2 膨胀加强带特点
1)采用膨胀加强带,混凝土可以进行连续浇筑施工,而且节省了后浇带的清理及钢筋加固连接工作,在一定程度上降低了成本、缩短了工期。
2)膨胀加强带实现结构自防水,取消外防水措施,不仅经济,而且没有后浇带可能填缝不好留下的渗漏隐患。这也可以说是膨胀加强带一个比较突出的优点。
3.3 膨胀加强带具体设计
膨胀加强带要求设置在混凝土收缩应力发生的最大部位,一般情况下即为长度方向的中间位置。膨胀加强带带宽一般控制在1.5～2 m。在长度和宽度方向上,每隔30～40 m设置一条加强带。加强带的两侧上下层钢筋之间设置快易收口网,两端分别绑扎在上下层钢筋上,将带内混凝土与带外的分隔开。
4 补偿混凝土设计
混凝土自由收缩是不会产生裂缝的,当混凝土受到钢筋和相邻部位的约束时,这种限制收缩才可能产生裂缝。补偿收缩混凝土是一种适度膨胀的混凝土,其原理是:当混凝土膨胀时,混凝土中的钢筋对它的膨胀产生限制作用,钢筋本身也因与混凝土一起膨胀而产生拉应力fs,同时混凝土中就产生相应的压应力σc。
“以抗为主”的设计原则,膨胀剂主要功能是补偿混凝土硬化过程中的干缩和冷缩,我国膨胀剂主要品种有UEA,AEA,CEA等。利用补偿收缩混凝土在硬化过程产生的膨胀作用,在结构中产生少量预压应力用来补偿混凝土在硬化过程中产生的温度和收缩拉应力,从而防止收缩裂缝,或者把裂缝控制在无害裂缝范围内。为减免收缩开裂,它可以应用于各种抗裂防渗混凝土,尤其适用于与防水有关的地下、水工、海工、地铁、隧道和水电等钢筋混凝土结构工程。
一般情况下,当混凝土中掺入适量(一般为5%～10%)的微膨胀剂时,就会形成微膨胀——补偿收缩混凝土。膨胀剂的作用是与水泥中的组分发生反应而生成钙矾石,它把混凝土中相当一部分的自由水变成结晶水,以固体形式存在于混凝土中并使其适度膨胀。在钢筋的约束作用下,混凝土受压而钢筋受拉(即自应力混凝土),就能达到预应力混凝土那样的高抗裂性和不透水性。由于微膨胀混凝土抗裂性能较高,先浇混凝土分块尺寸可以增大,从而可减少后浇带的数量,还可以膨胀加强带(微膨胀剂掺量一般为10%～15%)代替后浇带。
5 预应力混凝土设计
结构自收缩产生次拉应力是引起超长结构开裂的主要原因。如能在结构中施加预压应力,将能平衡或抵消部分收缩次拉应力,达到防裂抗裂的目的。
采用无粘结预应力技术是一种有效的手段。无粘结预应力筋有布置灵活,张拉锚固方便,强度高等特点。同温度应力产生的原理一样,预压应力的传递同样受到柱子等竖向构件的约束,由端部到中部逐渐减小。这种分布特点与温度应力的分布产生矛盾,为了能在结构中建立尽可能大的预压应力,在预应力筋的布置和施工上做如下处理:1)合理设置后浇带划分布筋区段和张拉区段。根据温度应力的分布特点,中段配置较多的预应力筋,两端则相对少一些,以减小对中段应力的削弱,在中段建立更大的预压应力。2)分段张拉,先中段后两端。在后浇带封闭前张拉中段预应力,待达到设计强度后,再张拉两端预应力。这样可减少中段预应力的损失。
预应力结构由于选用高强材料并且充分利用材料性能,有效降低了土建造价,实现了较好的经济效益。同时,预应力结构计算中一些参数的确定,应考虑预应力结构的特殊性,遵循相应规范要求,以免结构安全性存在隐患。
摘要：该文结合超长混凝土结构在工程中的使用情况,从采用补偿混凝土、设置后浇带、采用预应力混凝土等方面提出了预防和减小超长混凝土结构产生裂缝的设计方法。
关键词：超长混凝土,补偿混凝土,后浇带,预应力混凝土
参考文献
[1]GB50010-2002,混凝土结构设计规范[S].
[2]冯健,吕志涛.超长混凝土结构研究与应用[J].建筑结构学报,2003(6):28.
[3]于淼.后浇带的设置与设计[J].大连大学学报,2007,28(3):33-35.
[4]孙建江,闫爱珍.防止和减轻超长混凝土结构裂缝的设计建议[J].山西建筑,2006,32(20):78-79.
[5]王熹,向晖.超长混凝土结构膨胀加强带的设计与施工[J].山西建筑,2010,36(30):159-160.
混凝土结构超长处理 篇2
专业论文
现浇混凝土结构楼板裂缝的防治及处理
现浇混凝土结构楼板裂缝的防治及处理
摘要：随着城市住宅建设步伐的加快，居民对住房的质量要求越来越高，尤其对一些现浇钢筋混凝土楼板出现的裂缝情况非常关注。因此，分析现浇钢筋混凝土现浇楼板裂缝的原因及探索裂缝的防治措施具有极强的现实意义。
关键词：现浇钢筋混凝土楼板；裂缝；防治；处理
Abstract: Along with the pace of city residential construction, residents of the housing requirements more and more high quality, especially the cracks on cast-in-place reinforced concrete slab is very concerned about the.Therefore, analysis of the causes and explore the crack of cast-in-place reinforced concrete control measures has strong practical significance.Key words: cast-in-place reinforced concrete floor;crack;prevention;treatment
中图分类号：TU74
近几年，住宅建筑现浇钢筋混凝土楼板的裂缝时有发生,住户们维权意识有所提高, 对此方面的投诉也呈逐年上升趋势, 引起了社会及工程界的广泛关注。但由于混凝土自身的凝结收缩特性, 从理论上讲现浇楼板的裂缝是不可避免的, 但通过设计、施工中的技术、管理措施, 减少和控制裂缝是完全可行的。本文对现浇混凝土结构楼板裂缝进行分析，并提出防治及处理措施。
钢筋混凝土现浇楼板常见裂缝原因分析
1.1 从工程现浇楼板裂缝发生的部位分析
裂缝一般都发生在施工后期及使用后；裂缝主要发生在以下部位：①现浇楼板跨中，沿进深通长方向；②沿负弯矩筋边缘，进深方向；③模板四角45o 折角处；④沿电线管预埋方向；⑤施工缝处。
1）荷载引起的裂缝
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主要有以下两种形式: 一是顺主筋方向的裂缝。产生的原因是: 支模时或浇捣混凝土时碰撞钢筋使主筋移位;施工时赶工期在楼板混凝土浇筑后尚未发展到应有的强度就承受过大的集中荷载(如集中堆砖)。二是垂直于主筋方向的裂缝。产生的原因是:过早拆模、模板支撑系统的刚度不够、支撑的地基下沉。
2）温度变化引起的裂缝
混凝土与其他材料一样, 具有热胀冷缩的性质, 当环境温度发生变化时, 就会产生温度变形。由于受内部或外部约束, 当混凝土不能自由热胀冷缩时, 会在混凝土内引起约束拉应力而产生裂缝。
3)地基不均匀沉降引起的裂缝
钢筋混凝土现浇楼板中沉降过大和沉降较小部位之间, 出现相对位移而造成开裂。裂缝的大小、形状、方向决定于地基变形的情况, 由于地基变形造成的应力比较大, 使得裂缝一般都是贯穿性的裂缝。
1.2材料配置与施工过程中的原因
1)混凝土水灰比、塌落度过大，或使用过量粉砂,水、水泥、外掺混合材料、外加剂溶液的计量偏差，将直接影响混凝上的强度。而采用含泥量大的粉砂配制的混凝土收缩大，抗拉强度低，容易因塑性收缩而产生裂缝。泵送砼为了满足泵送条件：坍落度大，流动性好，易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象，此时，砼脱水干缩时，就会产生表面裂缝。
2)混凝土施工中过分振捣，模板、垫层过于干燥,混凝土浇筑振捣后，粗骨料沉落挤出水分、空气，表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落，造成表面砂浆层，它比下层混凝土有较大的干缩性能，待水分蒸发后，易形成凝缩裂缝。
3)过早养护会影响混凝土的胶结能力。过迟养护，由于受风吹日晒，混凝土板表面游离水分蒸发过快，水泥缺乏必要的水化水，而产生急剧的体积收缩，此时混凝土早期强度低.不能抵抗这种应力而产生开裂。特别是夏、冬两季，因昼夜温度大，养护不当最易产生温差裂缝。
2钢筋混凝土现浇楼板裂缝处理办法
3.1 设计方面。
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提高混凝土的极限拉伸应变。角部负筋双向配置，单向板也四面均配置负筋。在相同配筋率的情况下，采用直径较小的钢筋，缩小钢筋间距，可提高现浇板的抗裂能力。施工方面，现浇楼板尝试设置伸缩缝，伸缩缝的间距可取14m 左右或住宅楼一个单元的纵向长度，设在楼板支座处，缝宽10mm，中间加软体材料，混凝土断而筋不断。钢筋绑扎时保证间距均匀，保证负筋位置不变，浇筑混凝土时设置马登金筋，不踩负筋。采用平板振捣器，两次抹压交活，第二次抹压在终凝前进行。在预埋电线管下加钢丝网，预埋管尽量顺着受力钢筋的方向布置。采用覆盖加浇水的方法养护，覆盖并浇水是强制性规范的要求，目前我们大多只浇水，不覆盖，浇的水干后不能保证及时补充，养护期内不能保证混凝土处于连续湿润状态，达不到应有的养护效果。混凝土达不到1.2MPa 不得上人，不过早拆模，或采用早拆体系，拆模后保持竖向支撑。搅拌站方面，保证按设计的坍落度生产，到现场发现离析现象要进行二次搅拌。保证水泥、砂石质量，保证配合比。
3.2 施工方面
对裂缝小于0.2mm，但考虑到结构耐久性要求，对全部裂缝采用压力灌注结构胶进行封闭处理。对于大于0.2mm 的裂缝除封闭处理外，于裂缝垂直方向粘贴碳纤维，间距100mm，并将两端封死。碳纤维粘贴完毕后，应在碳布表面涂抹浸渍树脂并用水泥砂浆粉刷。同时重点加强楼面上层钢筋网的有效保护措施.钢筋在楼面砼板中的抗拉受力，起着抵抗外荷载所产生的弯矩和防止砼收缩和温差裂缝发生的双重作用，而这一双重作用均需钢筋处在上下合理的保护层前提下才能确保有效。
3裂缝的控制
虽然裂缝的处理日趋成熟，毕竟是一种被动的补救措施。控制裂缝应该防患于未然，对裂缝及其引起钢筋混土结构损害的控制，需贯彻“防、放、抗”相结合治理的原则，从设计、材料、配合比及施工等各方面综合考虑，有效地控制裂缝的产生。
3.1 严格控制混凝土施工配合比。根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比，严格控制水和水泥用量，选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率以减少收缩量，提高混凝土抗
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裂强度。或者在混凝土中加钢纤维，虽然造价会增加，但是效果非常明显。
3.2在混凝土浇筑前，应先将基层和模板浇水湿透，避免过多吸收水分，在振捣过程中应尽量做到既充分又避免过度。
3.3 混凝土楼板浇筑完毕后，表面刮抹应限制到最小程度，尤其需要防止在混凝土表面撒干水泥刮抹。并加强混凝土早期养护。楼板浇筑后，对板面应及时用材料覆盖、保温，认真养护，防止强风和烈日曝晒。
3.4 施工后浇带的施工应认真领会设计意图，制定施工方案，避免在后浇处出现混凝土不密实、不按图纸要求留企口缝。同时更要杜绝在未浇注混凝土前就将部分模板、支柱拆除而导致梁板形成悬臂，造成变形或造成结构的提前破坏。
3.5 预埋管线过多是不可避免的，应控制水电管线间距在40毫米以上，则避免了因管线过多造成的钢筋与混凝土粘结力下降。对于上层钢筋网的钢筋小马撑设置间距过大的问题，根据施工实践表明，楼面的负弯矩短筋的小马撑纵横向间距不应大于700 毫米，特别是对于中φ8一类细小钢筋，小马撑的间距应控制在600 毫米以内(即每平方米不得少于3 只)，才能取得较良好的效果。
结论
现浇钢筋混凝土楼板裂缝是目前工程中较普遍的一项质量顽症，关于现浇混凝土楼板裂缝的产生原因和防治办法，本文已经进行了总结和分析。应该从裂缝产生的成因入手，在建筑施工中应尽可能采取有效的技术措施控制裂缝，减少裂缝的数量和宽度，确保工程质量。
参考文献
[1]《混凝土结构设计规范》.GB50010—2002
[2] 张敬东.现浇钢筋混凝土楼板温度裂缝处理与控制[J].山西建筑,2007（21）.[3] 刘桂华.现浇钢筋混凝土楼板裂缝的原因及防治[J].煤炭技术,2007（5）.最新【精品】范文 参考文献
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混凝土结构超长处理 篇3
关键词：超长无缝混凝土 结构 施工 温度裂缝
建筑工程中，混凝土结构的裂缝较为普遍，裂缝的类型也很多，但按成因基本可归结为由外荷和变形引起的两大类裂缝。其中由混凝土收缩和温度变形引起的收缩裂缝和温度裂缝以及由这两种变形共同引起的温度收缩裂缝是实际工程中最常见的裂缝。随着建筑向大型化和多功能发展，超长（即超过温度伸缩缝间距）高层或大柱网建筑不断出现，混凝土强度等级的提高，施工中泵送混凝土工艺的应用，使超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有逐渐增多的趋势。虽然这类裂缝属非结构性裂缝，一般不致影响构件承载力和结构安全，但却会影响结构的耐久性和整体性。同时也会给使用者感官和心理上造成不良影响。
一、无缝设计方案
1、基本原理 无缝设计的思路是“抗放兼施，以抗为主”，其膨胀加强带所建立的预压应力，与混凝土抵抗收缩变形所产生的拉应力能达到补偿平衡，这是无缝设计的关键。
2、加强带设置位置 由于该工程地下室底板和地下室墙板混凝土等级不一致，施工中按规范要求设置水平施工缝(钢板止水带)，底板、墙板和顶板共分三次浇筑完成，共设置两道加强带。
3、膨胀加强带构造措施 加强带沿轴线方向共设置二道(包括底板、墙板、顶板)，宽度2m，在加强带的两侧架设密孔钢丝网，网孔5mm，以防止带外混凝土流入加强带，带内增加水平构造钢筋8@100，钢筋规格同原设计的配筋，加强带混凝土强度等级比两侧混凝土提高一级，采用了C35、C45混凝土，施工中，先浇一侧带外混凝土，浇到加强带时，改用膨胀混凝土，由A轴向H轴连续浇捣。
4、微膨混凝土的设计 膨胀混凝土用于超长结构无缝施工，其限制膨胀率设计和设定非常重要，膨胀率偏小，则补偿收缩能力不足，无缝施工难以实现，膨胀率过大，对混凝土强度有明显的影响。微膨混凝土的设计，主要是在混凝土的配比中掺入适量的外加剂、添加剂，使得混凝土在凝固过程中产生水化热和凝固后的干燥收缩，即热胀冷缩所产生的变形压缩到最低的一种构思。
二、防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝的设计建议
1、设置后浇带以及控制和抵抗温度收缩应力的措施
1.1有效设置后浇带 后浇带是列入高规中的一种目前设计人员常采用的方法，它利用了混凝土早期收缩量大的特性，其设计思路是“以放为主”。主要作用是释放早期混凝土收缩应力，减小以收缩为主的变形。如设计施工处理不好，不仅起不到予期的效果，还会留下结构隐患。因此就后浇带的具体做法提出以下建议和看法：
⑴间距：高规规定为30m～40m。建议具体工程应结合建筑物长度、气候环境特点综合考虑，一般应控制在30m左右。
⑵位置：①小跨梁开间或受力较小的部位，一般可在梁跨三分之一处。②平面布置时要注意梁的布置宜平行于后浇带以免梁截断太多。③视具体情况可沿平面曲折通过。
⑶宽度：高规规定800～1000mm。建议预留的宽度要考虑满足钢筋错开搭接要求。可允许大于1000mm。
⑷钢筋：目前对后浇带内梁纵向钢筋处理有两种做法。第一种：梁板钢筋均断开后搭接(高规要求)，但由于梁钢筋搭、焊接处理困难，质量不易保证，易给结构造成隐患。第二种：板钢筋断开，梁钢筋直通不断。目前工程采用较多，但由于截断梁较多时，钢筋全部不断会约束混凝土收缩，达不到予期效果。
建议：梁上部钢筋，腰筋及板墙钢筋断后错开搭接或必要时先搭后补焊。梁下部钢筋不断，可适当加大配筋。这样即可大大减小梁钢筋全部不断对混凝土收缩形成的约束，又可避免梁钢筋全部断后造成的钢筋搭、焊接困难。
1.2针对性地采取控制和抵抗温度收缩应力的措施
⑴加强屋面保温隔热措施，采用高效保温材料，严格满足建筑节能设计标准。
⑵屋面板、外廊板，阳台板等外露室外现浇板（含施工期间主体暴露时间较长的室内现浇板）以及板跨大于4m且采用泵送混凝土的双向连续板等温度收缩应力较大的板，均应在板面（即板的受压区）配置不小于φ6@200双向钢筋网片，或支座钢筋隔一全跨贯通，但间距不宜大于200mm，每一方向配筋率不宜小于0.1%。
⑶框架梁及所有现浇梁凡高度≥600者（外露梁高度≥500）均设置不小于2φ12腰筋。腰筋宜细而密，间距不应大于200mm，每侧腰筋配筋率不宜小于0.1%。
⑷檐口板，外露栏板应双面双向配筋，上下端头各配≥2φ10温度抵抗筋，并每隔15～20m設置一道20mm温度伸缩缝。
⑸控制现浇板混凝土强度等级不宜大于C35。
2、采用UEA补偿收缩混凝土 由于后浇带延长工期，钢筋断后的搭、焊接和清理凿毛均给填缝施工带来一定麻烦，处理不好将留下隐患，因此中国建筑材料科学研究院游宝坤等人提出了采用UEA加强带取代后浇带连续浇筑超长建筑的无缝设计施工方法。
（1）设计思路：“以抗为主”的设计原则，利用UEA补偿收缩混凝土在硬化过程产生的膨胀作用，在结构中产生少量预压应力用来补偿混凝土在硬化过程中产生的温度和收缩拉应力，从而防止收缩裂缝或把裂缝控制在无害裂缝范围内。
（2）具体做法：所有楼板均掺10～12%UEA（膨胀率2～3×10-4）。但每间隔50m设置一条2m宽膨胀加强带，带内混凝土掺加14～15%UEA（膨胀率4～6×10-4），两侧设密孔钢丝网，防止混凝土流入加强带，可连续浇筑100～200m的超长建筑。
由于这种方法，规范未列入，施工要求严，气候环境影响大，潮湿地区膨胀可保持，干躁地区会存在问题。一般地区要慎重采用，若采用可做必要计算和实验，测得一些技术数据，最好在有条件保湿养护的地下结构中采用。也可考虑在建筑长度70m以下，设置后浇带后影响工期的工程上试用，但对梁板构件仍应针对性地采取3.1.2中介绍的一些必要的控制和抵抗温度收缩应力的设计措施。另外特别提请施工时要严格保湿养护。
超长混凝土结构温度应力分析 篇4
一、温度应力计算原理
实际结构在环境温度作用下的应力分布、开裂形态是一个时变的、非线性的复杂问题, 环境温度变化时, 结构两侧分别向内收缩或向外膨胀, 在结构的平面刚度形心附近存在一个不动点。距离不动点越远的地方, 产生的变形越大。以图1所示的框架结构为例, 在没有柱子约束的条件下, 第i根柱子处的变形计算公式为:
式中, i为不动点为基准的柱子序号, l为框架跨度, Δt1为与混凝土成型时的环境温度相比较的变化量, αT为混凝土的热胀系数, 一般为1×10-5m/ (m·℃) 。
当楼盖与柱子整浇在一起时, 楼盖的变形会带动柱子产生侧向位移。如果柱的上下端位移一致, 柱子中将不产生内力。显然, 为了协调这一变形, 柱子上会产生剪力、弯矩等内力。这些因素相互作用, 使实际各支撑柱处产生的变形比式 (1) 计算的略小。因此, 如果柱顶、柱底处于不同的环境温度时, 第i根柱子的剪力Vi可以由下式得出:
式中, Δt为柱子上下端所处的环境温度差;D为柱抗侧移刚度, 根据结构力学公式, 可得到D=12EcIc/H3, 式中H为柱子高度;Ec、Ic为柱子的弹性模量、惯性矩。而楼盖中的平均拉应力为:
式中, Nj为不动点起第j跨的楼盖轴力, A为楼盖横截面面积。 , 柱子的剪力同时将引起弯矩, 其峰值为:
式中, β为反弯点距离柱顶、柱底的距离与柱子高度的比值。
此弯矩由与柱子相连的框架梁 (包括翼缘板) 承担, 对于顶层楼盖, 中柱情况下, 两侧梁刚度基本一致, 弯矩由左右梁平均分配这一弯矩, 而对于边柱, 这一弯矩仅由一根梁平衡, 因此, 与中柱、边柱相连梁的最外层纤维所受到的弯矩拉应力分别为:σM, 中=βHVj/2W, σM, 边=βHVi/2W。可以预见, 这一拉应力同时也会影响作为翼缘的楼板应力。
二、多层框架结构温度应力的特点
温度应力实际上是一种约束应力, 约束应力包括内约束应力和外约束应力。引起温度应力的温度荷载一般可分为季节温差、骤然温差和日照温差等, 长期缓慢的季节温度变化作用于结构整体, 对结构的变形影响较大, 依据大量的实践经验, 多层钢筋混凝土框架结构的温度应力计算有如下特点。
1. 假定基础上地下室不变形, 多层框架按两层计算 (只考虑地面以上两层框架, 顶层计算时只考虑顶部两层框架) 。
2. 多层框架的最不利部位是变形不动点的横梁, 此处承受着最大的轴拉力 (收缩时) 。假定是对称结构, 结构中间部位横梁可能开裂, 并且在下部1、2层开裂较严重;端部柱子承受着最大的弯矩和剪力, 可能出现主根弯曲和剪切破坏, 如图2、图3所示。
3. 多层框架中间部位横梁内力最大, 变形最小, 端部内力最小, 变形最大。
三、温度应力对楼板的影响
温度作用引起的板中应力可分为两部分, 其一为轴向拉力引起的拉应力, 其沿楼板横向截面基本均匀分布, 沿楼板厚度方向也基本均匀分布, 危害较大。其二为弯矩引起的拉应力, 其引起的拉应力不会形成贯通裂缝, 同时, 开裂后内力将会发生重分布, 由未开裂部分承担内力, 影响要小得多。需要注意的是, 温度作用下的弯曲应力将会与正常使用下的荷载作用相叠加, 在不利组合下, 会加剧、加速裂缝的发生和发展, 特别是梁的支座截面。
四、结论
通过对温度作用的理论分析, 可以得出如下结论。
1. 竖向构件的抗侧刚度对超长结构温度应力影响很大, 刚度越大, 受温度作用影响就越大。
2. 温度作用中存在一个“不动点”, 距离不动点越远, 竖向构件的受力就越大;越近, 水平构件的受力就越大。
3. 超长混凝土结构受降温影响较大, 升温作用对结构无太大影响。
4. 计算温度作用时, 可以仅考虑地面以上两层或顶部两层, 中间层温度作用基本可以忽略不计。
混凝土结构超长处理 篇5
1．现象
钢筋混凝土结构的主筋，副筋或箍筋等裸露在表面，没有被混凝土包裹．
2．原因分析
（1）浇注混凝土时，钢筋保护层垫块位移，或垫块太少露放，致使钢筋下坠或外移紧贴模板面外露．
（2）结构，构件截面小，钢筋过密，石子卡在钢筋上，使水泥砂浆不能充满钢筋周围，造成露筋．
（3）混凝土配合比不当，产生离析，靠模板部位缺浆或模板严重露浆．
（4）混凝土保护层太小或保护层处混凝土漏振，或振捣棒撞击钢筋或踩踏钢筋，使钢筋位移，造成露筋．
（5）木模板未浇水湿润，吸水粘结或脱模过早，拆模时缺棱，掉角，导致露筋．
3．预防措施
（1）浇注混凝土，应保证钢筋位置和保护层厚度正确，并加强检查，发现偏差，及时纠正．
（2）钢筋密集时，应选用适当粒径的石子．石子最大颗粒尺寸不得超过结构截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋净距的3/4．截面较小钢筋较密的部位，宜用细石混凝土浇注．
（3）混凝土应保证配合比准确和良好的合易性．
（4）浇注高度超过2米，应（考 试大）用串筒或溜槽下料，以防止离析．
（5）浇注应充分湿润并认真堵好缝隙．
（6）混凝土振捣严禁撞击钢筋，在钢筋密集处，可采用直径较小或带刀片的震动棒进行振捣；保护层处混凝土要仔细振捣密实；避免踩踏钢筋，如有踩踏或脱扣等应及时调直纠正．
（7）拆模时间要根据试块试压结果正确掌握，防止过早拆模，损坏棱角．
4．防治方法
（1）对表面露筋，刷洗干净后，用1：2或1：2．5水泥砂浆将露筋部位抹压平整，并认真养护．
混凝土结构超长处理 篇6
【关键词】建筑工程；超长钢筋混凝土结构无缝设计施工技术；概况；准备工作；措施
1.超长钢筋混凝土结构无缝设计施工技术的概况
本技术涉及多个科学技术领域，包括建筑结构设计、建筑施工技术和混凝土材料科学，外加剂作用机理等，是一个跨学科的综合技术。中国建筑材料科学研究院在研制成功膨胀剂的理论基础上，成功地解决了超长结构的无缝技术问题，并形成了较系统的经验和理论。根据结构工程不同部位、钢筋混凝土约束状态、配筋率及混凝土标号的不同情况，采用控制混凝土的限制膨胀率和优化配合比设计，调整膨胀外加剂的掺量来获得不同的预压应力，提高钢筋混凝土的抗裂性能；并采取延长模板留置时间和加强补偿收缩混凝土的养护方法，能有效地控制混凝土的裂缝。即使在超长、大面积施工的情况下，也做到了混凝土不产生贯穿裂缝。膨胀外加剂（或抗裂防水剂）在常规掺量下，一般可60m不设缝，当超过60m时，采用“加强带”解决，带宽2～3m，以HA-P抗裂防水剂为例，“加强带”内掺8～10%，带两侧掺6～8%。带两侧设钢丝网，目的是防止两侧混凝土流入“加强带”内。施工时连续浇筑，浇到加强带时改换配合比。如果不想设加强带，则采用全部混凝土均提高膨胀剂（或抗裂防水剂）掺量的方案。在采取措施的情况下，伸缩缝间距可延长至100m以上。
2.施工准备工作
2.1组织落实
根据各工种的技术要求实施全员技术交底。施工组织、施工管理是浇筑混凝土的关键。浇筑底板混凝土时正值夏季施工，气温30℃左右，由于采用商品混凝土，对混凝土的拌制、运输、泵送、浇筑、养护全过程有极高的要求，为此，现场建立了组织保障机构，以项目经理为首，项目工程师、质检员、施工队长、调度员混凝土搅拌中心、业主代表、监理代表组成的现场领导小组，指挥调度、协调混凝土浇筑工作。现场施工班组、混凝土搅拌中心分成三班作业，并各预备一个班组待命，采用无线、有线电话通讯联系，确保了浇筑工作的顺利实施。
2.2措施落实
（1）原材料质量控制。施工前，对砂、石、掺合剂、水泥等外加剂原材料均由质检员、工程监理员到搅拌站落实，抽检。
（2）搅拌设备、运输设备、泵车、泵管的选用。为避免因设备故障造成施工冷缝，开工前对搅拌设备、运输罐车、输送泵、泵管进行全面的检修、保养，及时排除故障和隐患，保证设备完好投入使用，同时配备一定数量的备用设备。
（3）搅拌中心计量设备。外加剂和添加剂的计量采用全进口自动计量设备，膨胀加强带部位混凝土由专用搅拌台拌制，配比准确。
3.超长钢筋混凝土结构无缝设计施工技术措施
（1）混凝土浇筑时，注意严防其它部位混凝土进入膨胀后浇带内，以免影响设计效果。浇筑混凝土前的润管砂浆必须弃置，拆管排除故障或其它原因造成的废弃混凝土严禁进入工作面。严禁混凝土散落在尚未浇筑的部位。以免形成潜在的冷缝或薄弱点。对作业面散落的混凝土，拆管倒出的混凝土，润管浆等应吊出作业面外。
（2）在混凝土浇筑至膨胀加强带附近时，应注意使振动棒插捣点与密目快易收口网保持距离不小于30cm，并不得过振。
（3）膨胀加强带处混凝土采取塔吊吊斗吊运和混凝土输送管泵并用。加强带处超长无缝筏板混凝土浇筑在一侧混凝土浇筑完毕后进行，墙体混凝土待该部位超长无缝筏板混凝土初凝后终凝前浇筑。膨胀带混凝土，振捣棒可靠近密目快易收口网，但不得碰撞。
（4）超长无缝筏板板面上的板面粗钢筋处，容易在振捣后、初凝前出现早期塑性裂缝和沉降裂缝，必须通过控制下料和二次振捣予以消除，以免成为混凝土的缺陷，导致应力集中，影响温度收缩裂缝的防治效果。底板浇筑至标高后，在终凝前用磨光机反复抹压多次，防止混凝土表面的沉缩裂缝出现。
（5）膨胀混凝土只有充分湿养护才能发挥UEA混凝土的膨胀效能，必须提高养护意识，设立专职养护人员，建立严格的混凝土养护制度。混凝土浇筑完毕后即应保湿养护14d。混凝土收平后，即应洒水润湿，再用塑料膜严密覆盖，如盖麻袋一层。在养护期喷洒雾状水保持环境相对湿度在80%以上，以减少混凝土干缩。
（6）墙体膨胀加强带施工。
为释放部分收缩应力，在墙体施工中采用了“后浇膨胀加强带”的施工方法，即以膨胀加强带为界，分段浇筑掺12%UEA的C50、P8小膨胀混凝土，养护28d后，用掺15%UEA的C55、P8大膨胀混凝土回填膨胀加强带。后浇筑膨胀加强带可按照传统后浇带设置。在混凝土浇筑2天后，松动模板1-2㎜，在墙体顶部设置花管淋水养护，拆模后继续淋水养护至14d。
（7）楼板膨胀加强带施工。
楼板膨胀加强带用密目快易收口网隔开，固定方法同筏板。浇筑时采用齐头并进、连续浇筑的方法，膨胀加强带外用掺12%UEA的小膨胀混凝土，浇筑到加强带时，用掺15%UEA的大膨胀混凝土，到另一侧时，又改为浇筑掺12%UEA混凝土。
4.无缝设计施工注意事项与要求
（1）采用无缝设计施工的前提是后浇带仅是释放收缩应力的伸缩缝，否则沉降地层的后浇带不能取消，因此无缝设计施工应根据结构特点灵活运用。
（2）由于地下室侧面墙薄而暴露面积大，立面养护比较困难，且受气温温差影响，所以设置加强带时应以侧面墙为主，加强带的间距控制在30-40m为宜，有条件的结构工程上宜将侧面墙与顶板一次浇筑，以增加对侧面墙的约束，共同抵抗收缩应力。
（3）国内超长混凝土结构无缝设计施工，采用膨胀混凝土补偿收缩是一致的，都要掺加复合膨胀剂和配制微膨混凝土等，关键是补偿收缩能力要达到均衡。将裂缝控制在无害范围内，即裂缝小于0.1mm。同时，应注意地下室往往要求结构自防水，建议设计将墙体水平构造钢筋的配筋率提高到0.6%左右，从构造上提高钢筋混凝土的抗拉强度，使之与补偿收缩混凝土共同发挥作用，以杜绝大面积墙体开裂。
5.结束语
综上所述，建筑工程超长结构无缝施工问题可以选用抗裂防水剂等材料及技术进行有效处理。但这种技术在有不均匀沉降的工程中并不适应，只适合进行混凝土收缩问题的解决。于此同时，超长施工技术的选用，必须依据建筑工程施工的实际情况进行，针对性地选择行之有效的施工方案，对配制的补偿收缩混凝土一定要进行膨胀率的设计和良好控制，重视施工工艺的各个环节，只有这样才能确保建筑工程的整体质量。
【参考文献】
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[4]顾渭建.钢筋混凝土超长结构无缝设计裂缝控制综合集成技术[A].第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C].2000.
浅议超长混凝土结构加强带 篇7
关键词：超长混凝土结构,加强带,HEA,补偿收缩
0 引言
随着现代建筑向大型化和多功能发展,超长(即超过温度伸缩缝间距)高层建筑不断出现,砼强度等级的提高,施工中泵送砼工艺的应用,使超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有增多的趋势。后浇带是列入《钢筋砼高层建筑结构设计与施工规程》中的目前设计人员常用的解决该裂缝的方法,它利用了砼早期收缩大的特性,其设计思路是“以放为主”,主要作用是释放早期砼收缩应力,减小以收缩为主的变形。
在后浇带施工工艺中,一般每30-40m设一道后浇带,并间隔60天再进行后浇带施工。这种常规后浇带施工工艺工序繁多,时间跨度长,难以保证砼整体质量(后浇带施工缝处常出现开裂、渗漏等质量问题)。
随着建筑材料技术的不断发展,砼超长结构的设计与施工可以利用HEA砼外加剂补偿收缩的原理,采用膨胀加强带代替后浇带,可大大提高施工速度及砼的抗裂性能,实现超长钢筋砼结构的无缝施工。
1 基本原理
“以抗为主”的设计原则,利用HEA补偿收缩砼在硬化过程中产生的膨胀作用,在结构中产生少量预压应力用来补偿砼在硬化过程中产生的温度和收缩拉应力,从而防止收缩裂缝产生或将裂缝控制在无害裂缝范围内。
HEA砼膨胀剂是一种新型砼外加剂,其主要成分是无机铝酸盐和硫酸盐,其加入水泥中,与水泥水化产生大量矿相。其反应式如下:
水化后生成膨胀结晶体-水化硫铝酸钙,这种产物能填充砼中的毛细孔、缝,使毛细孔变细、减少,增加砼的密实度,提高抗裂防渗性能;另外生成的大量矿相使砼在硬化过程中产生微膨胀,但由于受到钢筋等限制,致使在砼内部产生0.2-0.8MPa的预压应力,它能抵消或部分抵消由砼干缩、蠕变及温度等引起的拉应力,从而可抵销砼的全部或大部分收缩,避免或减轻砼开裂,提高砼的抗裂性。在砼超长结构中,根据砼水平法向力σx分布曲线,设想在应力量大地方施加较大的膨胀应力σc,而在两侧施加较小的膨胀应力,全面补偿结构的收缩应力,可控制有序裂缝的出现,从而取消后浇带。砼结构应力图如图1所示。
2 工程应用实例
2.1 工程概况
某工程为13层(含地下室1层)框架结构大楼,建筑高度为48.3米,建筑面积为24339m2。工程呈长方形,长85m,宽28m。考虑到后浇带施工缝处常出现开裂、渗漏等质量问题及工程为公共建筑,设计要求天面梁板结构采用加强带施工工艺,共设置两道加强带,宽度为1m。
2.2 施工工艺措施
2.2.1 砼原材料质量控制。
结构采用加强带施工工艺,砼试配尤其重要,要求砼试配和供应做到以下几点:
(1)天面梁板砼HEA型膨胀剂掺量为水泥用量的8%,加强带掺量为水泥用量的12%。
(2)砼缓凝时间要求8小时,坍落度10±2cm,要求加入的缓凝剂与HEA膨胀剂不得出现发泡或其它化学反应。
(3)要求膨胀剂供应方指导砼试配、搅拌站砼生产、现场施工的全过程。
(4)砼配制应用台秤准确计量,水泥误差不得大于1%,膨胀剂用量误差不得大于0.5%。
(5)在保证砼等级的前提下,掺加适量的粉煤灰,减少水泥用量,降低水灰比,减少水化热。选用级配良好的骨料,严格控制砂、石子的含泥量,降低水灰比。
(6)补偿收缩砼在运输过程中的坍落度损失较普通砼稍大,因此运输时间不宜过长,以防止砼坍落度损失过大。
(7)砼进场验收:严格按国家规范进行进场验收。每车目测检查并进行坍落度检验,如有偏差及时修正,不合格产品不得使用,确保砼性能。
(8)施工前做好砼进场计划,保证砼供应连续、及时。
2.2.2 砼施工工艺。
(1)施工缝留设与施工工艺流程。工程由于结构长度长,砼浇筑量较大,经我公司技术人员与设计人员商议,确定天面梁板设置两道施工缝。天面施工缝处加设膨胀止水条防水处理,既保证工程施工进度,同时保证施工质量。整个结构按施工缝划分为三个施工段,砼浇筑时按图2顺序浇筑。在各施工段内,砼一次浇筑完成,不再留施工缝。加强带砼在各施工段砼的最后浇筑。
(2)天面梁板加强带的处理。为更好实现加强带补偿砼收缩的作用,要求加强带砼在各施工段的最后浇筑。加强带用快易收口网分隔,确保其他砼不流入加强带。施工缝留设膨胀止水条,保证施工缝防水质量。加强带做法详见图3。
2.2.3 砼养护。
浇筑完的砼应用草袋或塑料薄膜覆盖,以避免阳光直射致使砼水份散失。砼终凝2小时即应进行洒水养护,最好储水保温保湿养护,养护时间不少于14天。
2.3 施工质量措施
2.3.1 砼按施工图做好供应计划,保证浇筑连续。
2.3.2 必须做好给排水、消防等各专业施工单位预留孔洞或套管以及预埋构件。
2.3.3 相邻浇注带砼施工时间间隔保持在砼初凝之前,避免出现施工冷缝。
2.3.4 注意控制砼振捣时间,不得过振、漏振、少振,以砼开始泛浆和不冒气泡为原则,杜绝出现蜂窝麻面。
2.3.5 砼振捣密实后,采用木方刮平表面。在砼硬化前1-2h内,安排泥水工进行砼磨面工作,防止砼表面龟裂。
2.3.6 砼浇筑过程中,应及时清理砼表面的泌水。
2.3.7 加强带在施工前清理干净砼流浆。
2.3.8 在工程实际应用中,必须选用合适的外加剂,做好砼试配,严格控制砼施工与养护的各个环节,方可保证施工质量,达到预期效果。
2.4 实施效果
该工程完成已经过了近三年的时间,天面结构未出现裂缝以及渗漏现象,施工效果良好。这表明加强带施工工艺是可行、有效的,是超长砼结构防裂的有效方法。
3 结语
随意国民经济形势的良好发展,应用超长砼结构的建筑物越来越多,超长砼结构加强带的施工技术亦必然被采用得越来越普遍。
超长砼结构加强带施工工艺是以补偿收缩砼为结构材料,以加强带取代后浇带实现砼连续浇筑的一种新工艺。该工艺有以下优点:
(1)整体性好,结构受力合理。
(2)取消后浇带,提高了结构的整体性能,特别是对于有防水要求的结构砼,提高了其整体防水性能。
(3)简化施工工序,缩短工期。后浇带一般需经40-60天才能回填,采用本技术减少了施工对后浇带处理这一繁琐的环节,大大地缩短了施工周期,加快了施工进度,降低工程成本。
(4)消除了后浇带可能处理不好而带来的隐患,解决了后浇带施工缝处常出现开裂、渗漏等质量问题。
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
[2]冯浩,朱清江.砼外加剂工程应用手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
混凝土结构超长处理 篇8
由于混凝土结构具有随温度变化热胀冷缩及混凝土本身收缩的特性,因此当结构长度超过一定限值或结构温差变化较大时,结构收缩或膨胀变形在结构内引起的内力不可忽略,因此混凝土结构设计规范(GB50010-2001)在构造规定一章中规定了混凝土结构的伸缩缝最大间距,并要求当增大伸缩缝间距时,尚应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响[1]。但由于规范并未明确给出混凝土收缩的取值或计算公式,且目前混凝土收缩计算各个地区规范或专家提出的经验各不相同,为此本文通过对国内外混凝土收缩研究成果的总结归纳,给出超长混凝土收缩当量温差(△T=εsh(t)/αt)的取值原则。
2 混凝土收缩的种类[3]
混凝土的收缩是指混凝土中所含水分的变化、化学反应及温度变化等因素引起的体积缩小,均称为混凝土的收缩。混凝土的收缩主要包括:化学收缩、干燥收缩、自收缩、温度收缩、碳化收缩及塑性收缩等。每种收缩都是由不同原因引起的,也各有不同的特点。
化学收缩即水化收缩。所有的胶凝材料水化以后都存在这种减缩作用,这是由水化反应前后的平均密度不同造成的。水泥水化反应的主要产物是水化硅酸钙凝胶,其体积小于水泥与水的体积之和,即固相体积增加,但水泥、水体系的绝对体积减小。大部分硅酸盐水泥浆完全水化后,理论上的体积减缩7%一9%。
干燥收缩指的是混凝土停止养护后,在不饱和的空气中失去内部毛细孔水、凝胶孔水及吸附水而发生的不可逆收缩,它不同于干湿交替引起的可逆收缩,随着相对湿度的降低,水泥浆体的干缩增大,且不同层次的水对干缩的影响大小也不同。根据计算完全干燥的纯水泥浆体收缩量为1×10-2。
所谓自收缩是指混凝土在没有向外界脱水的条件下,因内部毛细孔内自己水量不足,相对湿度自发的减少引起干燥而产生的混凝土收缩变形,称之为自收缩。混凝土自收缩值一般在(40～100)×10-6mm范围以内。混凝土自收缩的原因主要有两个,即低水灰比或低水胶比和掺较大量的活性细矿物掺合料而引起的。
温度收缩又称冷缩,主要是混凝土内部温度由于水泥水化而升高,最后又冷却到环境温度时产生的收缩。其大小与混凝土的热膨胀系数、混凝土内部最高的温度和降温速率等因素有关。
由于空气中含有的CO2含量约0. 04 %,在相对湿度合适的条件下CO2能与混凝土中水泥水化生成的水化物如Ca(OH)2和C.S.H凝胶等起反应,称为碳化。碳化伴随着体积的收缩,称为碳化收缩,是不可逆的。影响混凝土碳化收缩的两个因素为CO2的浓度和周围环境的湿度。
塑性收缩发生在硬化前的塑性阶段,一般为拌和后约3h-12h以内,即在终凝前比较明显,其成因主要是因为混凝土在新拌状态下,拌合物中颗粒间充满着水,如养护不足,表面失水速率超过内部水向表面迁移的速率时,则会造成毛细孔中产生负压,使浆体产生塑性收缩。
以上简要介绍了混凝土收缩的种类,由于前期化学收缩、塑性收缩产生时,混凝土通常尚未硬化成型,因此该部分收缩变形不产生结构内力变化。而碳化收缩在一般环境中通常不考虑,所以对于超长混凝土结构而言,混凝土干缩是考虑的主要对象。
3 超长混凝土结构收缩的计算
3.1 混凝土收缩的计算模式
目前,国内外较典型的预测混凝土干燥收缩的模式有几下几种:
(1)我国学者王铁梦教授根据多年的工程实践得出了经历任意时间的混凝土干燥收缩计算公式[4]:
εsh(t)=3.24×10-4(1-e0.01t)M1M2··Mn(1)
式中: εsh(t)为干燥经历时t(d)的收缩(下同);3.24×10-4为标准状态下混凝土的最终收缩;M1、M2···Mn为考虑各种非标准条件的修正系数,该式建立在标准状态下混凝土的最终收缩为一定值的基础上,实际混凝土会由于配制参数和原材料的不同而最终收缩值不同;此外,确定非标准条件下的各种修正系数较困难。
(2)ACI209委员会推荐的预测经时干燥收缩的公式如下(ACI式)[2]:
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式中: f和a对给定形状和尺寸试件时为常数; εsh(t)为最终收缩。无法确定特定参数时,ACI建议用下式进行计算:
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混凝土最终干燥收缩按下式计算:
εsh(u)=780γsh (4)
式中:γsh为可得到的修正系数,包括:干燥前养护时间、湿度条件、试件的平均厚度或体积-表面积率、坍落度、砂率、单位水泥量、含气量影响等。
(3)基于扩散理论,Bazant和Panula提出了预测混凝土干燥收缩的经验式(BP式)[5]:
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式中:D为横截面有效厚度undefined为混凝土的特征扩散系数,T为温度,αs为材料参数(统计变量),ks为形状因子,α1,α2,α3为混凝土配合比及养护情况相关系数。
(4)Gardner和Lockman提出的预测经时收缩和最终收缩的公式如下(GL式)[6]:
εsh(t)=β(h)β(t)εsh(u) (8)
β(h)=1-1.18h4 (9)
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式中:h为相对湿度(以小数表示);t为混凝土龄期,d;tc为结束潮湿养护、干燥开始的龄期,d;V/S为体积/表面比,mm;fcm28为28d混凝土抗压强度,MPa。
3.2 超长混凝土结构收缩的计算
前面我们介绍了目前国内外常用的几种收缩计算模式。其中王铁梦式中的修正系数内容包括了水泥品种、水泥细度、骨料种类、水泥浆量、初期养护时间、使用环境湿度、尺寸、不同配筋率以及不同操作条件等,几乎包括了影响干燥收缩的各种因素,这些修正系数可以直接从表中查得,使用较方便,但这些修正系数的可信度还值得探究;ACI式假定任何混凝土的最终收缩随试件尺寸的增大而减小,但不能具体反应试件尺寸效应对收缩发展的影响,即ACI式不能满意地预测试件尺寸和形状对收缩的影响。ACI式使用简便,但选择适当的最大收缩值常常并不容易;BP式以扩散理论为基础,推测干燥收缩的发展过程,也可满意地提高预测精度;GL式便于实用计算。
根据Bazant等估计,用ACI式对收缩预测的误差大约为 ±86%;Almudaiheen认为用BP式预测误差为±31%,GL式的预测误差为±30%。因此从预测精度来说,BP式和GL式较高,均为±30%左右;ACI式不够理想,为±86%;对王铁梦式的预测误差目前还未见文献报道。
根据以上文献及国内外研究成果综合分析结果,超长混凝土结构收缩量按GL式(即8、9式)计算可以获得较为满意的结果。
4 混凝土温度线膨胀系数的取值
混凝土温度线膨胀系数αt通常取10×10-6/℃[1],但实际上是可以有较大变化的。水泥石线膨胀系数(10～20)×10-6/℃大于骨料线膨胀系数(5～13)×10-6/℃,意味着混凝土骨料比可影响 αt的大小。因此对于超长混凝土结构混凝土温度线膨胀系数αt最好通过具体的试验数据确定。当没有试验资料时,ACI 209R建议可由混凝土饱和度、水泥石和骨料3个部分来合成 αt值[2]:
αt=emc+3.1+0.72ea (12)
式中:emc为混凝土饱水度分担部分,详见表1;3.1为水泥石分担部分;ea为骨料总体的平均热膨胀系数,详见表2。经过这样合成的αt值适用于0～60℃的环境。
表2各种骨料的ea值(×10-6/℃)
5 结论
超长混凝土结构计算当量温差含结构实体实际温度差值变化和混凝土收缩量两部分。本文针对超超长混凝土收缩当量温差计算的两个方面混凝土收缩和线膨胀系数进行了分析:
(1)混凝土收缩包括化学收缩、干燥收缩、自收缩、温度收缩、碳化收缩及塑性收缩等,对于超长混凝土结构而言,混凝土干缩是考虑的主要对象。
(2)目前国内外常用的混凝土收缩计算模式有王铁梦式、ACI式、BP式和GL式等。从精度分析超长混凝土结构收缩量按GL式(即式8、9)计算可以获得较为满意的结果。
(3)对于超长混凝土结构混凝土温度线膨胀系数αt最好通过具体的试验数据确定。当没有试验资料时,可按ACI 209R建议的公式(即式12)计算。
摘要：本文通过对国内外混凝土收缩研究成果的总结归纳,给出超长混凝土结构收缩当量温差的取值计算方法,希望能为同类工程提供有益借鉴。
关键词：超长混凝土结构,收缩,线膨胀系数
参考文献
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混凝土结构超长处理 篇9
1 超长混凝土结构无裂缝施工案例概况分析
本施工工程为我国厦门某地综合交通枢纽配套工程南广场主体工程, 该施工工程主要包括广场地下停车场、用地红线内道路、南北站前广场、进站高架桥及商业空间等几大主要部分。本施工工程建筑总占地面积约为80207.82m2, 地下室建筑占地面积77425.58m2, 而地上建筑面积约为2782.84m2。该施工工程总体建筑结构采用现浇钢筋混凝土框架进行施工。建筑结构地上、地下各1层, 其中地上高度为3.95m, 地下高度为7.8m。在该建筑工程中的地下室下部结构中预留300m的1、4号线地铁箱体;该建筑结构地下室基础工程施工主要采用冲 (钻) 孔桩抗浮及静压管桩进行负荷承载处理, 由于工程施工质量要求高, 为了避免施工裂缝出现, 施工方决定采用超长混凝土无裂缝施工技术进行施工。经施工地质勘察及施工论证评估, 其结构安全等级为一级, 耐火等级为一级, 屋面防水等级为二级, 耐久性设计满足70年要求。
2 超长混凝土结构无裂缝施工技术分析
2.1 超长混凝土结构无裂缝钢筋施工
在进行钢筋施工过程中, 施工技术人员首先需对施工工程的钢筋直径及实际间距进行科学控制, 通过钢筋混凝土的配筋处理提高混凝土的强度。在同样的配筋比率下, 密集的钢筋网可以有效避免混凝土结构出现严重的施工裂缝, 因此在该工程施工过程中只有通过对钢筋的实际间距及粗细进行调整, 才能显著改善钢筋混凝土结构本身的抗裂性。
其次, 要在建筑结构预应力相对集中的部位通过增加钢筋数量分布的方式, 提高混凝土结构的强度与抗压能力。为了有效避免超长施工裂缝出现, 在该工程施工时, 技术人员将原来的@150型号的水平钢筋换为Ф12@100型号的钢筋, 与此同时将原来放入主筋中的水平筋置放在建筑结构的外围部分。工程设计人员在综合考虑该施工工程地质情况之后, 水平筋依然采用原来Ф12@150型号的钢筋, 但在建筑工程施工连接段及预应力集中部位, 通过增加强拉接力筋的方式进行施工处理。通过应用实践发现, 此施工技术方式大大提高了钢筋的约束力, 从而有效避免在工程结构表面产生严重的施工裂缝[1]。
另外, 为了有效防止混凝土材料在温度变化时出现严重的收缩裂缝, 在建筑结构表面的凹凸部位及转角部位需要设计和安装双向钢筋网片, 从而加固该施工工程, 具体结构布置示意图如图1、图2所示:
除此之外, 还需对钢筋的保护层厚度进行严格的质量控制。在实际施工过程中, 由于大多数施工技术人员对钢筋材料的保护层不是十分重视, 因此就会导致钢筋材料的保护层偏薄或者偏厚, 从而容易使混凝土结构开裂。一般而言, 如果混凝土材料的保护层过厚, 则会导致钢筋材料的相关构件截面实际高度不断减小, 从而大大降低钢筋结构的设计承载力[2]。
在该工程项目施工过程中, 技术人员为了避免超长混凝土结构裂缝出现, 将钢筋材料的保护层实际厚度控制作为重点施工分项工程进行管理, 从而将基础性的底板厚度控制在50mm左右, 要采用混凝土等级较高以及强度较高的预制水泥砂浆作为建筑结构的垫块。在双层钢筋网片之间采用预制好的钢筋马登进行加固处理, 地基的保护层及相关转角结构保护层需要采用成品高强度的塑料卡环式垫块进行处理, 在模板支撑或者浇筑混凝土施工中要对成品材料进行保护, 避免施工振捣出现严重的问题, 从而导致建筑结构保护层垫块发生严重的脱落及疏松现象。
2.2 超长混凝土结构无裂缝模板施工
在模板施工过程中, 需要对建筑结构中的支撑体系及加固体系进行进一步完善, 从而避免地质原因导致施工工程结构总体性下沉, 进而引发混凝土开裂的情况出现。在该工程施工时, 基础结构的支撑体系主要采用扣件式的钢管满堂架进行支撑处理, 对于建筑结构的步距及立杆间距要经过科学的计算, 每一个施工结构的模板支撑方式需经过严格的计算分析, 从而通过数据分析制定科学的施工方案[3]。
其次, 应该对施工工程的拆模时间进行严格控制, 结合施工经验, 一般情况下只要建筑结构表面位置或相关棱角部位没有出现严重的损伤情况, 则可拆模作业, 如果当地施工温度在28℃左右, 则可通过一天的时间达到拆模施工要求, 尽量避免过早拆模, 不然会导致工程结构棱角产生细微的裂缝。具体而言, 梁模的拆除时间需要结合同一条块的现场试验数据, 对跨度及悬挑构件在8m之上部位的混凝土试块进行试验时, 要确保其实际强度能达到施工设计强度的100%即可进行拆模施工, 梁结构中混凝土试块的跨度在8m之下且实际抗压强度在75%之上, 则不可进行拆模处理, 当梁模板跨度在2~8m之间的范围且试块结构实际强度达到设计强度的75%时, 可以进行拆模处理, 但实际施工时应该结合当地不同施工情况进行略微调整。
2.3 混凝土施工技术分析
在混凝土施工时需要对施工原材料进行严格的质量控制, 为了避免施工后期工程结构中出现超长混凝土裂缝, 需要在混凝土施工环节有效降低混凝土材料的水化热, 水泥产品应该选用中热低碱水泥, 由于普通硅酸盐水泥水化热较高, 因此本工程主要采用型号为C30的水泥, 水泥掺量为318kg/m3, 至于施工过程中碎石材料的选用则应该严格使用连续级配的碎石材料, 而且保证碎石针片状实际含量要小于10%, 蜂窝石的实际含量应该保持在1%之下, 碎石的最大粒径应该结合混凝土泵送实际高程及甭管的直径, 将其控制在31.5mm左右。砂石材料应该结合该工程的实际情况选择干净且实际含泥量在2%之下的高级配砂颗粒, 在对商品混凝土进行搅拌过程中, 应该将细骨料的细度模数控制在2.7以上, 且保证其中不含任何杂物, 杂物的含量均应该与国家施工设计要求一致, 含泥量应该控制在3%之下。
对于外加剂及掺和料的添加, 应该使用粉煤灰+矿粉拌和而成的复合矿粉, 总掺量为胶凝材料总量的14.3%, 混凝土的实际等级严格按照当地气候条件及泵送高度进行控制, 具体等级应该按60d强度进行控制, 本工程实际强度控制值为C30+1.645×4.5N/mm2≥37.4N/mm2, 而且允许各种添加剂及配合料的混合比例误差在以下范围:水、外加剂、复合粉煤灰、水泥:±1.0%;砂、石:±3%。与此同时, 要对施工坍塌度进行严格控制, 各种施工材料实际用量如下:石用量1046kg/m3;外加剂7.56kg, 水泥324kg, 砂781kg, 掺和料54kg, 水172kg。本施工工程下部超长混凝土进行三次浇筑作业, 具体平面布置如图3所示[4]:
地上部分浇筑同样采用三次施工浇筑方式进行作业, 浇筑时通过插入式振捣器进行密集振捣施工, 当混凝土表面出现浮浆及气泡, 则停止振捣施工, 振捣器在插入式振捣时移动距离应该在400mm左右, 实际振捣时间应该在15~30s之内, 对于初凝后的混凝土应该进行二次振捣处理, 基础混凝土结构进行分段浇筑处理[5], 为了有效避免混凝土结构中出现超长施工裂缝, 应该在施工后期进行养护, 由专人看管, 当混凝土强度达到一定等级之后, 进行施工验收。
3 结束语
综上所述, 超长混凝土结构无裂缝施工技术具有很重要的作用。本文正是在此研究背景下, 针对我国建筑工程中的超长混凝土结构无裂缝施工技术相关内容进行探讨分析, 文中结合具体施工工程项目展开针对性分析, 希望通过无缝设计, 提高施工质量, 综合运用“抗”“放”及“防”的施工处理理念, 对建筑结构中的混凝土及钢筋、模板、预应力等几大重要施工分项工程进行论述, 希望采取科学的施工技术措施提高该建筑工程施工的技术质量。
参考文献
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[2]张亚军.超长混凝土结构无裂缝施工技术分析[J].江西建材, 2015.
[3]温晓龙, 时炜, 王珂.超长混凝土结构无缝设计及裂缝控制技术[J].建筑施工, 2015.
[4]董煜瑜.超长混凝土结构中预应力技术对裂缝控制的应用[J].建筑结构, 2011.
混凝土结构超长处理 篇10
新时期, 国民经济发展迅速, 工程建设规模逐渐扩大。近年来, 建筑结构开裂问题的发生几率逐渐增多, 已经引起了社会各界的广泛关注。由于减少地下室混凝土开裂, 有利于保障地下室结构稳定性, 减少地下室的渗漏, 大大降低地下室湿度。因此本文主要对超长地下室混凝土结构开裂问题进行详细探究, 从设计和施工方面采取有效措施, 大大降低了地下室外墙板的开裂几率, 因此具有十分重要的现实意义。
2 超长地下室外墙混凝土开裂原理
混凝土是一种刚性材料, 抗压强度高、弹性模量小、不易发生变形, 而且造价较低, 但是也有一定的缺点, 即裂缝问题。根据力学分析, 混凝土材料在比较复杂的外力条件下, 会产生一定的拉应力, 然而混凝土的抗拉强度较小, 如果拉应力超过混凝土材料自身抗拉强度, 就会产生裂缝问题。另外, 如果混凝土材料所处环境温度变化较大, 则混凝土材料的体积就会随之发生变化, 当其体积不能发生自由变化时, 就会产生温度应力, 当温度应力大于材料的抗拉强度时, 就会产生裂缝。对于超长地下室的外墙浇筑工程, 由于地下室混凝土外墙体表面超长, 当外墙厚度大于300mm时, 混凝土浇筑后前3d水化热较多, 从而使地下室外墙板升温, 又由于室外气温变化等原因, 导致混凝土温度变化幅度较大, 在地下室顶板及底板约束下, 混凝土外墙结构自由伸缩受到较大的限制, 沿长度方向混凝土外墙内产生较大的拉应力, 混凝土抗拉强度很小又是随养护期逐渐增长的, 因此在混凝土养护的前期, 外墙内沿长度方向产生的拉应力易超出混凝土材料开裂的拉应力, 从而使地下室的外墙产生竖向裂缝。
3 超长地下室混凝土外墙防裂实例
3.1 工程概况
瀚子花园小区占地面积约3.5万m2, 主要是由六幢高层住宅、商业用房和地下车库所组成, 总建筑面积约为10.2万m2。为了确保符合人防部门和交通部门的规范要求, 在小区中央绿化带地下位置, 设计了单建式六级人防地下车库。地下室的规格为长280.50m。宽35.85m, 总建筑面积1.05万m2, 其中人防面积约为0.3万m2。地下室顶板面标高为-1.250m, 底板面为-5.850m。地下室所有外墙板都采用S6、C30抗渗混凝土, 外墙厚度为400mm。
3.2 地下室外墙板裂缝的产生原因及控制措施
3.2.1 结构设计中避免裂缝产生的措施
在本工程中, 工程设计人员在设计初期已经考虑到地下室外墙裂缝控制问题, 在设计图纸中设置有后浇带。但是, 通过调查实践表明, 该地下室结构在应力集中和变化等多个方面设计不当, 很难避免地下室外墙板裂缝问题的产生, 因此, 必须采取以下措施进行改善:
(1) 在结构设计时, 用抗的方法:在应力集中和变化区域增加温度应力配筋, 采用同强度钢筋进行等面积代换方式, 减少水平钢筋的配筋间距。配筋由14mm@150mm水平钢筋改为12mm@110mm。通过上述措施, 能够有效减少裂缝问题的发生。
(2) 施工工艺上, 主要用放的方法:通常情况下, 地下室墙板竖向裂缝的数量和外墙板的长度为正比关系, 在地下室施工时充分利用后浇带的作用。本工程地下室南、北墙长度为35.50m, 没有设置后浇带, 但是东、西墙的长度为280.50m, 属于超长结构, 因此必须设置后浇带, 这样才能有效控制裂缝。但是由于后浇带的设置数量和位置不当, 常使外墙板发生裂缝问题。针对浇带的设置数量和位置问题, 设计单位、施工单位和监理单位的相关技术人员开始研究工作:
①后浇带应根据外墙板的结构特性进行布置, 确保地下室外墙板内产生的变形拉应力均匀有效的释放, 本工程将整个超长地下室外墙沿长度分为10块。
②增加后浇带数量, 降低单墙的直线长度。
技术人员对超长地下室工程图纸进行了深入研究, 研究发现地下室门洞和车道口数量较多, 可以形成多个天然的应力释放带, 因此后浇带布置应充分考虑此有利因素, 由门洞分隔的外墙长度超过20m时, 在此段长度中间应布设后浇带。综合多方因素, 本工程在数字轴的跨中共设置了九条0.8m宽的后浇带。通过科学、合理的后浇带布置, 能够均匀、有效的释放混凝土内部应力, 有效避免了地下室外墙板裂缝的产生。
3.2.2 混凝土原材料配比中避免裂缝产生的措施
(1) 分析容易引起混凝土收缩变形的因素
根据施工经验, 混凝土收缩变形是导致超长地下室外墙板混凝土产生裂缝的主要原因, 而这一变形又是由很多因素所决定的, 因此, 设计单位、施工单位和监理单位应该综合考虑工程实际情况, 对影响混凝土裂缝的因素进行仔细分析, 并且根据工程需要合理选用混凝土原材料, 这样才能尽量避免混凝土收缩裂缝的产生。引起混凝收缩变形的材料因素如表1所示。
(2) 合理使用玻璃纤维, 慎用微膨胀剂
在外加剂使用方面, 技术人员和施工人员应该加强重视。根据施工经验, 实验人员选用玻璃纤维和微膨胀剂 (UEA) 在不同的实验段进行试验。通过试验研究表明, 微膨胀剂 (UEA) 的应用如果在良好的养护条件下能够有效改善地下室结构的稳定性, 减少水泥用量, 减少外墙板发生裂缝问题。但在一般工程中, 受施工成本的制约, 施工现场的外界环境无法保证地下室外墙的养护湿度达到试验室95%的条件, 掺加微膨胀剂 (UEA) 混凝土没有足够湿度使微膨胀剂发挥作用, 反而因微膨胀剂而增加了混凝土的收缩特性, 因此掺加微膨胀剂 (UEA) 的混凝土外墙更容易开裂。而玻璃纤维抗拉能力强, 均匀掺入玻璃纤维的混凝土的抗拉强度通过试验可知是成倍增加, 因此有条件时建议适当多掺加些玻璃纤维以减少混凝土外墙开裂。
(3) 选用中低热水泥
选用中低热水泥能够有效减少水泥水化热反应所产生的热量, 能够有效控制混凝土温度。通过试验表明, 采用矿渣水泥有利于减少水泥水化热反应所产生的水化热, 而且还应该尽量选用同一厂家生产的同时期、同规格的产品, 这样才能保证施工质量。
(4) 选择合适的粗骨料
通过试验研究, 在本工程中, 对于粗骨料, 可以选用粒径为5~35mm连续级配碎石, 粗骨料中针片状颗粒含量不得大于15%, 细骨料应选用细度模数2.50左右的中粗砂。另外, 还应该严格控制粗细骨料的含泥量, 如果含泥量过大, 则会增加混凝土的收缩率, 降低混凝土抗拉强度, 进而会导致地下室外墙板混凝土更容易产生裂缝问题。
(5) 掺加粉煤灰
通过掺入一定数量的磨细粉煤灰, 有利于发挥“滚珠效应”, 这样能够有效改善混凝土的粘塑性, 提高混凝土可泵性, 取代水泥材料, 降低混凝土水化热, 进而有利于降低混凝土温升。
(6) 应用外加剂
在混凝土拌和过程中, 可以加入具有一定缓凝、减水作用的外加剂, 这样才能改善混凝土性能, 从而延长混凝土的凝结时间。有很多因素会影响混凝土结构收缩变形, 通过实践证明, 胶凝材料的用量是最为重要的影响因素, 因此, 必须严格选用施工原材料, 并且在混凝土中加入一定量的外加剂, 这样才能有效改善混凝土的使用性能, 增强混凝土防裂能力。
3.2.3 商品混凝土施工中的防裂措施
(1) 采取有效措施降低混凝土的出机温度和浇筑温度, 具体可以降低混凝土拌和前的砂、水等材料的温度, 或者在泵管上铺设湿草包, 有效降低入模温度。
(2) 合理利用混凝土的后期强度, 将28d强度改为60d, 有利于缓解混凝土收缩速度。
(3) 在实际施工中, 采用分层浇筑混凝土的施工方式, 通过浇筑面加强散热, 尽量避免施工中出现冷缝。
(4) 增强二次振捣。在混凝土材料的浇捣过程中, 应该在混凝土初凝前进行二次振捣, 通过二次振捣有利于减少混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成水分和空隙的几率, 从而增强混凝土的握裹力, 尽量避免裂缝的产生, 增加混凝土密实度, 有效提高混凝土抗压强度。
(5) 加强保温、保湿养护。本次工程墙板的模板采用小钢模, 应用优势在于保湿性能比木模好, 但是其缺点在于保温性能比木模差, 为了妥善解决这一问题, 可以在外模上加盖了二层麻袋, 并且通过浇水一直使麻袋处于潮湿状态, 从而使地下室外墙混凝土的养护满足规范规定的要求。
(6) 增加表面摩阻力, 有效抵抗混凝土表面收缩。在混凝土终凝后, 应及时清理模板根部的流浆, 可以部分拆除墙根部不足300mm高的模板。在外墙混凝土养护前7d内应该坚持不放松对拉螺栓的螺母, 使两侧模板在养护期内始终夹紧墙板, 由于螺母紧固力使模板与混凝土表面产生侧向摩阻力, 这样可以利用模板的抗拉强度高的特点来抵抗混凝土的收缩力, 以减小混凝土的表面裂缝出现。
3.2.4 实践结果
通过工程实例表明, 在一系列防裂措施的指导下, 超长地下室混凝土外墙裂缝得到了有效控制。经过专业人员检测, 整个地下室无有害裂缝发生, 仅有的几条微细裂缝宽度也均小于0.1mm, 长不超过1.0m, 从结果看, 对瀚子花园小区地下室外墙板的裂缝控制无疑是成功的。
4 结语
通过对地下室外墙容易产生裂缝、渗漏的几个关键节点进行有效控制, 本工程采用的外墙裂缝控制措施效果较好, 防渗技术措施取得了预期的目标, 整个外墙竖向裂缝数量得到了有效控制。由此可见, 对于类似超长的地下室外墙板混凝土工程, 采用多种技术手段综合治理的措施至关重要。
参考文献
[1]梁学程.超长超宽地下室顶板防渗、防裂质量控制研究[J].河南建材, 2015 (02) :78~80.
[2]肖河.地下室大体积混凝土浇筑与防裂技术案例探讨[J].建筑工程技术与设计, 2014 (09) :56~57.
混凝土结构超长处理 篇11
随着社会的不断进步与发展, 各类公共建筑中超长混凝土结构不断涌现, 此类建筑由于功能需要或其他原因, 超过GB 50010-2010混凝土结构设计规范中表8.1.1的长度而不设伸缩缝, 此时应该考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响, 采取相应的措施。
1 温度作用
1.1 温度作用属于非荷载效应的范畴
非荷载效应是指由于混凝土徐变、收缩、结构温度变化、地基差异沉降等非直接荷载作用产生的结构变形及由此因变形协调而产生的约束力的效应。
1.2 温度作用的构成
温度作用是指结构或构件内的温度的变化, 在结构构件任意截面上的温度分布, 一般认为可以由三个分量叠加组成:
1) 均匀分布的温度分量。
2) 沿截面线性变化的温度分量 (即梯度温差) 。
3) 沿截面非线性变化的温度分量。
1.3 温度作用的设计简化
建筑结构的温度作用通常都是由上述三分量叠加后的共同作用, 其中均匀温度作用对结构影响最大, 均匀温度作用的取值及结构分析方法较为成熟, 也是设计时最常考虑的。对梯温度作用和非线性温度作用的取值及结构分析目前尚无较为成熟统一的方法。因此, 现行《建筑结构荷载规范》仅对均匀温度作用做出规定, 其他情况由设计人员酌情处理。目前常用的PKPM系列软件中有关温度作用的分析、计算也仅针对均匀温度作用。
1.4 温度作用对于结构的影响
1) 以结构的初始温度 (合龙温度) 为基准, 结构的温度作用效应要考虑温升 (膨胀) 和温降 (收缩) 两种工况。2) 温度作用通常具有周期性、伴随建筑结构使用寿命终生。
2 混凝土收缩
1) 混凝土在空气中硬化时其体积会缩小, 这种现象称为混凝土的收缩。收缩是混凝土在不受外力情况下因体积变化而产生的变形。通常认为混凝土收缩是由凝胶体本身的体积收缩 (凝结) 和混凝土因失水产生的体积收缩 (干缩) 组成。
2) 混凝土收缩在结构中仅存在收缩一种工况状态, 且收缩在结构早期发展较快, 以后逐渐减慢, 整个收缩过程可延续两年以上, 相对于建筑结构设计使用年限、混凝土收缩作用影响较大的时间较短。
3) 混凝土收缩受结构周围温度、湿度、构件断面形状及尺寸, 混凝土配合比、骨料性质、水泥性质、配筋情况, 混凝土振捣及养护条件等多种因素的影响, 要精确计算尚有一定困难, 设计时通常以提出施工要求及采取各种构造措施进行处理。由于一般混凝土结构的温度场, 混凝土收缩等随时间变化等因素难以准确量化, 混凝土收缩徐变的弹塑性特征及收缩裂开后构件刚度的变化等因素使精确计算难以实现, 因此实际工程设计时常以概念设计, 技术措施结合辅助计算进行处理。
3 混凝土结构应对温度作用、混凝土收缩作用的概念设计
3.1“防”
1) 在一定长度范围内用变形缝将混凝土结构分割成独立的结构单元, 减小温度作用、收缩作用的影响。
2) 加强对结构体系的隔热保温措施, 减小短时温度变化的影响。
3) 施工过程中, 在结构适当位置设后浇带, 控制后浇带合龙温度, 以减小收缩作用的影响。
4) 合理布置结构刚度, 如:框—剪结构中纵向剪力墙尽量避免设在纵向 (长向) 端开间, 以避免由于温度作用、收缩作用在结构中产生的附加应力。
3.2“放”
采用滑动支座等多种形式, 放松对杆件的约束, 使其在温度作用、收缩作用情况下能够在一定范围内自由伸缩, 杆件内不应产生由于温度、收缩作用引起的附加应力, 比较经济, 常见于桥梁结构中, 房屋建筑中不常见。
3.3“抗”
在一定分析计算的基础上采取增大结构刚度, 加大配筋, 必要时采取设置预应力钢筋等措施、抵抗结构中由于温度、收缩作用产生的附加应力, 提高结构构件的抗裂性能。
4 超长混凝土结构应对温度作用、混凝土收缩作用常用的技术措施
1) 设计措施及效果见表1。
2) 施工措施, 包括施工材料要求和工艺要求。
a.控制混凝土的强度值, 要求施工完成后的混凝土强度不大于设计强度的1.2倍。
b.为降低混凝土水化热采用矿渣水泥配置大体积混凝土。
c.配置混凝土的骨料含泥量控制在1%~1.5%。
d.混凝土配合比中掺加粉煤灰和矿粉, 降低水泥用量, 降低水灰比。
e.严格控制混凝土的坍落度为 (140±20) mm。
f.制定混凝土养护保湿措施, 拆模后混凝土周围环境相对湿度达80%以上。
g.混凝土施工后浇带的合龙温度为10℃~15℃, 尽可能低温合龙。
本人认为:“低温合龙”使得完工后混凝土主要处在“胀”的状态, 更好的发挥预应力的作用, 同时减小水化热和混凝土收缩的影响。
5 工程实例
某商业综合体裙房4层, 地下部位最大不设缝结构尺寸约113 m×223 m, 地上部分最大不设缝结构尺寸约107 m×210 m, 结构形式为框—剪, 为超长混凝土结构。方案设计时, 按规范要求结合当地气候条件建立了温度场, 采用ANSYS与SATWE软件进行了温度应力分析, 在分析的基础上比较了剪力墙不同布置方式对结构中温度应力和变形的影响, 对于剪力墙布置进行了优化。
施工图设计时采取了前述多条技术措施, 目前该项目已通过施工图审查, 正在建设过程中。
参考文献