混凝土底板裂缝（共9篇）
混凝土底板裂缝 篇1
1 工程概况
某项目是由5幢高层和两个大底盘1层地下室组成的一个大型建设项目, 总的地下室面积达到1万多m2。因建设工期的要求对基础底板进行一次性浇筑, 所以底板裂缝产生的可能性将大大提高。因此有必要针对底板提出抗裂缝控制。
2 地下室大体积混凝土底板裂缝控制过程
现以A区地下室为分析对象, 其中主楼1和主楼2的基础尺寸为35 m×78 m×2.2 m (厚) , 混凝土一次浇筑量为6 825 m3;裙房2的基础尺寸为74 m×89 m×0.8 m (厚) , 混凝土一次浇筑量为5 270 m3。主楼底板混凝土强度为C45, 裙房底板的混凝土强度为C40, 主楼的底板配筋率为0.5%, 裙房的底板配筋率为0.7%。
接下来我们以混凝土水化热的升温到降温两个阶段进行综合分析, 由此入手可以计算出最大的裂缝间距和最大裂缝宽度。
2.1 第一阶段:水化热的升温过程
计算方法1:Tmax:即混凝土核心最高温度, Tmax=Ti (t) +Tj
Tj:指混凝土的入模温度, 取15℃
计算方法2:Tmax=T'k1k2k3k4+Tj, 其中k的取值和混凝土的各参数及底板厚度有关, T'是指不同厚度底板在不同季节施工的温升值。
Tmax=18× (1×1.2×319/274×1.4) +15=50℃
通过以上的计算, 我认为计算方法2比较合理, 原因是它综合考虑了外界季节条件, 内部材料因素, 因此采用Tmax=50℃, 以及在后面计算采用该方法。
Tb (t) :龄期的混凝土表面温度。
参数具体的意义和取值见建筑施工计算手册Tb (3) =5+4×0.327× (2.85-0.327) ×45/2.852=23℃
水化热温差T1= (50-23) ×2/3=18℃
故综合温差T=T1+T2=20℃
现对该公式进行分析:其中E弹性模量指龄期为3 d时, 混凝土强度未形成时的情况, 即早期弹性模量E3=1×104MPa;Cx为总阻力系数, 该数值比较敏感, 直接影响到裂缝的间距, 它说明基础下部的土和桩对基础水化热温差造成变形的约束能力, 该数值越大则应力越大, 造成的裂缝间距就越小, 基础的裂缝就越多。反之, 当基础在土体上部能自由滑动的话就不再存在基础内部拉应力, 可以自由变形。因此要在设计中减小阻力系数。本工程为粘质粉土做基础下卧层土:Cx1=3×10-2N/mm2
Cx2———地基桩基础单位面积侧向受桩影响系数。
我们通过增加桩间距离来减少Cx2, 则地基土成为主要的约束体。
以上计算说明只要能保证3~7 d的时间段中水化热的最高温度控制在50℃, 水化热温差控制在20℃, 就能保证一次性浇筑混凝土。需要补充说明的是在初期的升温过程中混凝土内部存在约束压应力, σmax=-2 MPa, CR抗压=10.5 MPa。
2.2 第二阶段:水化热降温阶段
在这一过程中, 我们结合工程经验对该阶段的总温差控制:龄期30 d的时间内水化热的温差为20℃, 即要求30 d的时间里混凝土的核心温度降至30℃以上, 或者混凝土的表面温度控制在25℃以上。
综合温差T=T1+T2=31℃
因为该期间的混凝土强度已经基本完成, 对外界的气温变化比较敏感, 因此需要对底板内部的拉应力进行计算, 同时也要注意其可能产生的最大裂缝宽度。
C45的抗裂强度为2.85 MPa, n=2.85/1.8=1.6>1满足安全需要。
2) Lmax产生可能的最大裂缝宽度δfmax=0.54 mm。
接下来我们对裙房部分的温度应力抗裂缝控制进行计算;计算得出800厚的混凝土底板最大水热化Tmax=33℃, 混凝土表面温度25℃, 综合温差10℃。在升温过程中最大裂缝间距Lmax=∞, 表明温度差在10℃, 3~7 d的升温过程中不会产生裂缝。在水化热降温阶段, 我们按30 d水化热温差控制在10℃, 即30 d的混凝土核心温度不低于25℃, 或者混凝土表面保温不低于20℃。经计算最大裂缝间距为95 m, 满足要求。
3 结语
通过对该地下室的抗裂缝计算, 我们可以看出针对两个阶段的温度变化可提出两个控制标准:在升温过程中控制最高水化热, 最高水化热一般在3~7 d内出现;在降温的过程中控制降温速率, 也就是尽可能保温使降温的过程能够减慢。对裂缝的成因和发展影响最大的因素分别是施工的工艺, 基础底板的尺寸, 基础下卧土层和桩基础的约束, 气温的变化和后期的养护。其中有我们不可控制的因素, 例如天气温度的变化和施工的季节;也有我们可以完全控制的, 例如水泥的用量, 水灰化的控制, 基础布桩的形式和养护的措施, 都可以有效的控制超长地下室的裂缝。总结以上的计算和分析, 可以对整个施工提出一个完整的量化控制标准。具体措施如下。
1) 主楼下≥2.2厚的底板3~7 d最高水化热控制在50℃以下, 龄期30 d内的水化热温差不大于20℃, 裙房部分0.8 m厚的底板3~7 d最高水化热控制在33℃, 龄期30 d内的水化热温差不大于10℃。
2) 采用水化热较小的425普通硅酸盐水泥, 水泥的用量标准控制在340 kg/m3以下, 水灰化控制在0.6, 粉煤灰的掺量15%, 尽可能降低水泥用量和矿粉的用量, 同时也保证混凝土的设计强度。粗骨料的粒径控制为5~40 mm, 石子的含泥量小于1%, 黄砂含泥量<2%。
3) 控制混凝土的出机温度:要求提供的商品混凝土所采用的石子和水不能长时间被太阳直射, 同时要求控制混凝土的入模温度<15℃。
4) 控制裂缝最关键的是养护工作, 保持适宜的温度和湿度, 目的是减少混凝土表面的热扩散, 减小温度梯度。其次是延长散热的时间, 发挥混凝土强度的松弛特性, 用时间来换取温差变化带来的应力。对此, 我们采取的措施是:混凝土浇筑完成后用薄膜保温, 其上部覆盖两层草袋, 并经常浇水保湿, 特别注意将薄膜和草袋紧密固定在混凝土表面以形成不透风的围护层。同时按设计要求由中心向两边每隔30 m设置温度监测点, 每天早晚两次测温, 以保证措施实施的效果和采取相对应的措施准备。
混凝土底板裂缝 篇2
某综合性商场，分为地下1层，地上5层，高23.25米。建筑面积地下室为10004.6㎡，地上为33047.6㎡，总建筑面积为43052.2㎡。
1、结构设计
本工程±0.00相当于罗零标高8.250m，室外自然标高平均为罗零标高7.9m。有1层地下室，桩基采用PC-500-100（A）-C80及PC-500-125（AB）-C80钢筋混凝土预应力管桩，桩长28m-46m左右，共464根；桩承台有正方形、三角形、多边形等形状，桩承台厚度最大达1.65m。深度局部电梯基坑深度达7m，厚度3.3m。筏板梁截面尺寸为500mm×900mm，底板厚400mm，地下室底板罗零标高3.25m。地下室外墙为300mm、350mm厚钢筋混凝土墙体，有部分人防结构外墙厚度为400mm、350mm。地下室框架柱截面尺寸主要有几种，框架梁截面尺寸一般为600mm×900mm。柱网尺寸一般为8200㎜×8800㎜。地下室墙板混凝土强度等级为C30P8，框架柱强度等级为C30。
2、存在问题
本工程地下室东西向宽95.5m，南北向长111.5m，没有设置永久性变形缝，设计院在施工图中仅提供了施工后浇带、沉降加强带、膨胀加强带施工大样图给予施工单位选择参考。同时根据地质勘察报告，本工程地下水位高水位罗零标高为6.05m，位于地下室底板上，如何确保地下室混凝土结构不出现有害裂缝和渗漏是本工程施工存在问题的难点和重点。
根据前面两点的介绍和阐述，我们可以将地下室工程特点归纳为：单层建筑面积大、跨度大、结构抗渗抗裂要求高，因此本工程抗渗混凝土量十分大，而设计院仅仅限定抗渗砼的抗渗等级为P8。从而确保地下室结构抗渗砼的抗渗性能满足设计要求杜绝出现裂缝、渗漏等质量事故是我们保证质量合格工程的第一步。
二、现状调查
地下室结构出现裂缝、渗漏等质量问题主要表现在：第一，混凝土水化热或混凝土失水收缩引起体积变化，表面产生约束力，当约束应力大于混凝土的抗拉强度时就出现裂缝；第二，加强带施工措施不当，施工质量得不到保证，加强带成为地下室结构裂缝渗漏的薄弱带。
三、原因分析
通过相关资料调查分析，借鉴以往地下室大面积底板与超长墙体混凝土施工经验和存在的不足，结合施工现场，对影响地下室大面积底板与超长墙体混凝土质量的因素进行了统计和分析。
1、影响地下室大面积底板与超长墙体混凝土质量主要因素表
影响地下室大面积底板与超长墙体混凝土质量主要因素表
2、影响地下室大面积底板与超长墙体混凝土质量主要因素排列图
（图一）
3、用因果分析图（图二）对影响地下室大面积底板与超长墙体混凝土质量主要问题进行分析
因果分析图（图二）
根据影响地下室大面积底板与超长墙体混凝土质量的因果图分析，结合施工实际情况进行观察、比照、检查和试验，可以总结出有些因素在平时施工的工艺和操作上就可以即时协调解决，所以这些因素可以确定为非主要因素，同时确定了影响地下室大面积底板与超长墙体混凝土质量的主要因素
四、对策制定与实施
1、编制对策与措施总表
2、分析、制定对策及措施实施
1）、确定超长大面积混凝土结构裂缝控制的基本原理
大体积混凝土工程因散热降温引起的冷缩比干缩更容易引起开裂，常规的温度控制措施（如使用冷骨料和冰水，覆盖降温，内部加循环水等）往往既复杂费钱。通过查阅大量资料及借鑒相似工程经验，提出：采用水化热低，又有一定膨胀性的补偿收缩混凝土，同时辅以适当的温控措施，就可以做到即经济合理，又能有效地解决积混凝土的开裂问题。根据吴中伟院士提出的混凝土冷缩和干缩的联合补偿模式，推导整理出补偿混凝土联合公式：（将下列公式做为控制裂缝的手段）。
│ε2-S2ST│≤εp+cT
式中：ε2为钢筋混凝土限制膨胀率
S2为混凝土干缩值
ST为混凝土最大降温冷缩值
εp为混凝土极限延伸率
cT为混凝土受拉徐变
在大面积混凝土施工中，控制混凝土中心温度与表面温度之差非常重要。利用普通混凝土，温度应控制在25℃之内，而根据上述联合补偿公式，QC小组决定在大体积混凝土中采用AEA膨胀剂，缓凝高效减水剂和粉煤灰的“三掺”技术，即利用AEA使混凝土产生较高的膨胀率，利用缓凝高效减水剂和粉煤灰降低水泥用量和水化热，从而减少冷缩值。QC小组从收缩应力角度对超长无缝施工裂渗控制进行分析如下：
本工程地下室为整体式基础和连续墙，其特点厚度（高度）H远小于长宽尺寸L，当H/L≤0.2时，板（或墙）在温度收缩变形作用下，离开端部区域，板（或墙）全截面受拉应力较均匀。在地基约束下，将出现水平法向应力σx 。从工程实践可知，σx是设计主要控制应力，是引起垂直裂缝的主要应力，其最大值σmax出现在板截面的中点x=0处，如图（图三）：
当σmax超过混凝土的抗拉强度（ft），板（或墙）中部出现第一条垂直裂缝，开裂后，每块板（或墙）的水平应力重新分布，最大应力σ，max出现在每块板（或墙）的中部，当σ，max＞ft，又形成第二批裂缝………这种裂缝的有序排列经常在工程中见到。因此，QC小组本工程选取采用设计院设计的膨胀加强带做法，并根据前面所研究结论并结合理论计算，消减σmax的有效间距为20～60m。而膨胀加强带间距应设在此范围内。通过电脑模拟实验，可以知道，补偿收缩混凝土在硬化过程中产生膨胀作用，在钢筋或邻位约束下，钢筋受拉，混凝土受压，而限制膨胀率随AEA的掺量增加而增加。通过这一特点，又总结出一个结论：可以通过调整膨胀剂的掺量，使混凝土获得不同的预压应力。由这一结论，QC小组根据设计院加强带施工大样自行优化设计了两个膨胀加强带施工示意图（图四、图五）：
在收缩应力集中的σmax处，设膨胀加强带，其宽度2-4m，带两侧架设密孔钢板网，目的是为了防止两侧混凝土流入加强带。施工时，带外侧用微膨胀混凝土，到加强带时改用大膨胀混凝土，到加强带另一侧时，又改为微膨胀混凝土。如此循环下去，可连续浇筑超长混凝土结构，不留硬接槎。不同结构部位使用不同膨胀性能的混凝土（如图：四）。当混凝土供应或施工条件达不到连续作业要求时，可以采用间歇式超长施工方法（如图：五）加强带一侧改为台阶式，以提高防水效果，施工缝凿毛清洗净后，用大膨胀混凝土浇筑加强带，紧接着用微膨胀混凝土浇筑带外侧地段。
2）、混凝土现场浇捣施工措施
A、混凝土浇筑顺序
鉴于地下室施工面积10004.6㎡，有足够满足一次性浇筑底板、承台、剪力墙混凝土的条件。因此根据商品混凝土搅拌站的供货能力和施工现场实际情况，将地下室以间歇式超长施工加强带为界，分为A、B、C、D四个浇筑区。再根据前面所述的补偿混凝土联合公式计算出每个浇筑区应设置两条加强带，浇筑分区图与混凝土浇筑顺序图，如图（图六、图七）所示：
B、底板混凝土浇筑
400mm厚底板混凝土采用插入式振捣器振捣，先浇筑承台、集水坑，再浇筑底板混凝土。
C、底板上反500mm高墙体的混凝土浇筑
底板外墙的水平施工缝留设在底板上500mm，水平施工缝设备橡胶止水带。浇筑时，当墙体内混凝土浇筑完成后必须静置一段时间，再将溢出模板外的混凝土清理干净，防止混凝土下落形成蜂窝、孔洞。
D、底板混凝土的表面处理
为避免泵送混凝土其表面较厚水泥浆收缩开裂，在混凝土浇筑3小时左右，先初步按设计标号用长刮杆刮平，在初凝前用磨光机碾压数遍,再用木抹子压实进行二次收光处理.经12～14小时后，覆盖二层麻袋充分浇水湿润养护。
E、电梯基坑大体积混凝土浇筑
将电梯基坑大体积混凝土分次浇筑（如图八），每次间隔时间3天，分次浇筑厚度减小到1.1米，实施分次散热的效果，从而达到有效释放湿度应力的目的。分层浇筑时,施工缝平面留设锯齿状,每个浇筑层在上、下均设置Ф8＠150的构造钢筋，有效地防止混凝土外表面产生温度裂缝，上层钢筋在浇完下层混凝土后进行绑扎。在浇筑上层混凝土时，应清理干净施工缝处的浮浆，松动的石子及杂物，在层与层之间锚入Ф20钢筋，间距1m，单根钢筋长度为1.2m，上下层各锚入0.6m。
F、剪力墙混凝土浇筑
竖向墙柱结构分层一料，分层振捣；控制浇筑速度，避免在长墙上出现砂浆聚积的薄弱部位；同时对洞口及截面部位要在模板外侧进行二次振捣；竖向结构浇筑后要及时用“小水慢淋”的方式保温养护。
G、剪力墙结构优化
a、增加抗裂钢筋网片
设计中剪力墙迎水面钢筋保护层厚度为50mm，为防止保护层过厚而产生表面裂缝，在墙体的钢筋保护层内增加Ф4的冷拔钢丝，间距为150mm×300mm的抗裂鋼筋网片。
b、调整结构配筋直径
根据设计图纸，建议设计院将原设计的长墙水平筋更改为布置在竖向受力筋的外侧，而且采用为12＠110的细而密的配筋方式。进一步与增设的抗裂钢筋网片同时控制保护层表面裂缝。
3）施工缝加强带施工技术措施
⑴设计排渣、清淤通道
间歇式超长加强带的排渣、清淤通道的最高点低于地梁梁底面标高50mm，并且有3%的排水坡度，坡向排水端头的集水坑。排渣、清淤通有一定的深度，清理时，其中的泥水可以从通道到集水坑清理排出，不容易清理走的混凝土块状垃圾可以就地存储该通道内。
⑵增加防水保护隔离层
在施工缝间歇式加强带的护水保护层上增加设置防水卷材式油毡隔离层，方便凿除干净。
⑶正确使用快易收口网
快易收口网不得揉成团状或多重重叠使用，避免施工缝间歇式加强带形成疏松混凝土，难以凿剔出密实的混凝土面，造成混凝土缺陷。
⑷间歇式加强带待浇筑期间的维护管理
间歇式加强带预留完成时，在加强带两侧设置挡水坎，及时加盖封闭，避免污水、垃圾落水。间歇式加强带应尽早进行混凝土浇筑，以达到设置加强带的作用。
五、结束语
超大面积底板混凝土裂缝控制措施 篇3
随着越来越多的大型公用设施和高层建筑的兴起, 混凝土基础工程也方兴未艾, 目前数千立方米甚至数万立方米的大型基础已屡见不鲜, 在该类基础中超大面积混凝土底板也越来越被人们所关注, 在其施工中由于施工用材、水泥水化热以及施工工艺等因素导致裂缝经常出现, 裂缝生成在一定程度上影响了建筑的使用功能甚至使用寿命, 因而对底板裂缝的成因深入分析并制定相关控制措施对发挥建筑的经济效益和社会效益具有深远意义。
1 混凝土材料控制措施
水泥。因浇筑后混凝土温升热源主要是水泥水化热, 因此应选用低热、低收缩品种水泥以从根本上控制水化热。资料显示单方混凝土内每降低10kg水泥用量, 因水泥水化热导致混凝土温升将降低1℃, 因而在满足底板设计强度的前提下可通过降低水泥用量降低底板混凝土内部温升, 从而降低混凝土内外温差。
骨料。粗细骨料占据拌合料大部分体积, 虽其自身不收缩但能抑制水泥石收缩, 并可降低水泥用量以减少混凝土收缩, 因而在进行粗骨料选择时应尽量选用大粒径骨料以保证混凝土耐久性, 但应结合施工现场具体实际保证其可泵性等性质;应选用级配良好的中粗砂, 并应控制其细度模数满足要求, 级配连续并合格;对粗细骨料均应控制其含泥量, 避免含泥量过高加大混凝土收缩变形并降低混凝土的抗拉强度, 一般控制粗骨料含泥量控制在1%以内, 细骨料含泥量控制在12%以内。
外掺剂。当前混凝土行业在拌合时均采用掺加粉煤灰和减水剂的"双掺"技术, 其中掺加粉煤灰可在一定程度上减少水泥用量以降低水泥水化热, 并可利用粉煤灰的活性效应增加混凝土的致密性而提高其抗渗性能, 同时掺加粉煤灰可增加混凝土内浆量可减少后期拌合物的离析和沁水现象, 即可改善混凝土的和易性和均质性, 在粉煤灰选择时应控制其级别和细度;掺加高效减水剂可相应减少水泥和用水量, 可降低水泥水化热, 并可延缓混凝土凝结时间以降低施工过程中施工缝出现几率;当前在"双掺"的基础上又发展为掺加膨胀剂和抗裂剂的"四掺"技术, 通过该类矿粉来代替部分水泥以最大程度上减少水泥水化热并控制混凝土收缩, 并可通过膨胀剂的掺加实现混凝土体积微膨胀并在其内部建立预压应力, 后期通过其补偿收缩性能来抵抗混凝土干缩以抵制裂缝的产生, 并提高混凝土抗裂抗渗性能。但任何外掺剂的用量均应通过实验室适配决定以免影响混凝土施工质量。
水灰比。在计算水灰比时应在满足强度要求的前提下尽量采用较低水灰比以控制用水量和水泥用量, 并可实现在满足混凝土指标的前提下可提高骨料用量和其他掺和量, 同时降低水泥用量即可减少水化热热量。
2 混凝土施工控制措施
2.1 龄期选择
在大面积底板混凝土施工时应在坚持克服混凝土自身水化热的产生, 减少混凝土温差以及分区施工情况的前提下河里选择混凝土龄期。
2.2 控制入模温度
控制混凝土入模温度也是降低大面积底板混凝土温升、降低结构内外温差的重要措施, 大面积混凝土浇筑后的最高温度由浇筑温度和水化热引起的温升组成, 因而降低混凝土拌合料的浇筑温度非常重要, 而对混凝土浇筑温度影响最大的是粗骨料和拌合水, 因而在拌合时尤其是高温施工时应在其堆放场地设置遮挡装置以防止太阳辐射等措施来降低骨料温度, 并可采用地下水来降低拌合水的温度。
2.3 混凝土浇筑
大面积底板混凝土浇筑应采用"分层浇筑、分层振捣、一个斜面、一次到顶"的推移浇筑原则, 首先应结合混凝土的运输及泵送能力合理划分浇筑区域, 浇筑时先在一个部位进行直至设计标高并使混凝土以扇形向前流动, 之后可在其坡面上连续浇筑、循序推进;分层浇筑利于对混凝土的振捣, 同时由于浇筑后的混凝土暴露面少因而利于降低底板混凝土的最高温升, 分层浇筑可通过其自然流淌形成的斜面以更好的适应泵送工艺, 减少混凝土的沁水现象, 并可在更大程度上保证下层混凝土浇筑不超过初凝时间;混凝土浇筑应连续进行, 间歇时间不能超过6h, 可通过将每车混凝土均浇筑爱前一车混凝土形成的坡面上以保证每层混凝土间的浇筑间歇时间不超过规定时间, 并可解决频繁移动甭管问题并利于对其进行覆盖保温, 浇筑过程中若遇到特殊情况导致间歇时间超过允许时间则可在已经浇筑的混凝土表面上插短钢筋的方法加强和后期浇筑混凝土间的粘接。
2.4 二次振捣
大量实验表明大面积底板混凝土浇筑后进行振捣可排除内部因沁水导致在粗骨料和水平钢筋下部生成的水分和空隙以提高混凝土的握裹力, 避免因后期混凝土沉落而出现裂缝, 并可减少混凝土内部微裂, 增加混凝土的密实度及抗压强度, 继而可提高其抗裂性能, 但采用泵送混凝土在浇筑后其表面可形成较厚的水泥浆, 不仅会导致表面收缩开裂并影响其表面强度, 因而施工中可采取二次振捣和二次抹面, 但应结合水泥品种、水灰比、坍落度以及振捣条件等合理控制两次振捣的间隔时间, 一般二次振捣控制在一次振捣完成2h后进行, 并可在混凝土初凝前先初步按照设计标高用长刮尺将表面刮平, 后用木抹子抹压, 并在初凝后终凝前再用木抹子抹压一遍以闭合收水裂缝, 降低混凝土收缩裂缝生成的几率。
2.5 养护
大面积底板混凝土养护是非常关键的一项工作, 养护是为了保持混凝土适宜的温度和湿度以控制其内外温差, 并可促使混凝土强度正常发展、防止裂缝生成;大面积混凝土应在拆模后立即进行覆盖养护, 可先在其表面覆盖一层塑料薄膜后在薄膜上铺设一层麻袋, 之后进行蓄水养护, 蓄水前应在后浇带和集水井等部位砌筑高在200mm左右的翻口, 蓄水应在浇筑后12h内完成, 必要时可在混凝土表面覆盖一层彩条布或一层土工布后浇水, 并应预先在底板均匀布置多个测温点, 通过检测数据来控制内表温差, 并绘制测温数据和温度变化曲线来控制混凝土内外温差。
3 施工缝控制措施
对施工缝部位加强带施工应保证间歇式超长加强带的排渣、清淤通道的最高点低于地梁梁底标高50mm, 并应保持3%的排水坡度, 坡向排水端头的集水坑, 并保证排渣、清淤通道有一定的深度以保证清理过程中内部泥水可顺利排出, 对不易清理的混凝土块则就地存储于通道内;并应爱施工缝间歇式加强带的护水保护层上增设卷材防水作为隔离层, 方便后期将其凿除;加强带预留完成则应在加强带两侧设置挡水坎, 并及时加盖封闭以免污水、垃圾等落水, 并应尽早浇筑间歇式加强带内混凝土以达到其加强带的作用。
结语
大面积底板混凝土施工过程中应优选施工用材, 合理设定配合比, 并结合实际情况采用"双掺"或"四掺"技术, 并应控制混凝土的入模温度, 确保混凝土采取合理浇筑方式并连续浇筑, 浇筑完毕后应尽量采用二次振捣, 振捣完毕则应及时进行合理养护并设置测温系统以便随时了解和控制内部温度, 方可从根本上预防混凝土裂缝的出现, 确保大面积底板混凝土施工质量。
摘要：结合现代大型建筑大面积底板被越来越多的应用, 施工中混凝土裂缝频繁出现的现状, 从原材料控制、混凝土施工过程控制以及后浇带等施工缝控制等角度论述了底板混凝土裂缝控制措施。
关键词：底板,裂缝,二次振捣,分层浇筑
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]林李山.大型地下室混凝土结构工程无缝施工技术[J].施工技术, 2004, (4) :1.
水闸底板混凝土施工技术探讨 篇4
关键词：水闸；底板混凝土；施工技术
水闸是水利工程中最为常见的低水头建筑物，主要承担排涝、引水、灌溉、通航、挡潮等任务，大中型水闸底板厚度一般超过1m，按照《大体积混凝土施工规范》（GB 50496-2009）的定义归入大体积混凝土范畴。我们知道大体积混凝土施工条件复杂，混凝土用量多，水泥水化热大，如果温控措施不当很容易因为温度应力超过材料极限而开裂，此外还要考虑混凝土供应等问题，以免因接茬不好而产生施工冷缝，影响防渗性能和耐久性能，可以说从施工准备、全面施工到尾工阶段都需要下足功夫才能保证底板混凝土的施工质量。因此，本文对水闸底板混凝土施工技术进行了探讨，以期为类似工程建设提出较好的解决办法。
1 水闸底板混凝土施工方案的制定
1.1 施工方案编制概况
水闸底板混凝土施工按工种分为钢筋工程、模板工程和混凝土工程三部分，其中混凝土工程起着主导作用，所以本文主要讨论这部分内容。混凝土工程包括配料、搅拌、运输、浇捣、养护等过程，对于大体积混凝土来说混凝土配合比、筑块划分和温控措施是关键环节，因而是施工方案中需要重点考虑的部分。
1.2 混凝土配合比设计
底板混凝土需要满足以下条件[1]：（1）降低水化热以控制温升；（2）具有较好的抗渗、耐冲磨及强度要求；（3）施工季节因素；（4）适应运输、浇筑要求的和易性、工作性等。目前，底板混凝土多采用泵送混凝土，要求混凝土泌水少、保水性好，再加上耐冲磨性要求，一般应采用普硅水泥，其强度等级不应低于P.O 32.5，并应掺加粉煤灰、矿渣粉等掺合料，既改善混凝土和易性，也可降低水泥水化热，但是掺合料质量需要严格控制，粉煤灰级别不得低于GB 1596-2005规定的Ⅱ级灰，矿渣粉质量应满足GB/T 18046-2008的规定。粗骨料应选用连续级配碎石，粒径5～25（31.5）mm，含泥量应小于1%。细骨料宜选用中粗砂，含泥量不得大于3%。外加剂应选用聚羧酸系或奈系减水剂（泵送剂），并根据施工季节和凝结时间要求选用标准型或缓凝型产品。另外，可根据需要掺加微膨胀剂、聚丙烯纤维以提高抗裂性能。混凝土配合比应根据混凝土强度等级、原材料品质、工作性及混凝土其他性能要求进行设计，再通过试配和调整确定。例如某水闸底板混凝土设计强度为C30，确定混凝土配合比为：P.O 42.5水泥288kg/m3，5～31.5mm碎石1027 kg/m3，细度模数2.7～3.2的砂685 kg/m3，Ⅱ级粉煤灰123 kg/m3，奈系高效减水剂4.52 kg/m3，水191kg/m3；该混凝土坍落度190mm，初凝时间≥4.5h。当采用商品混凝土时，不但要求混凝土性能满足要求，还必须对原材料品质提出要求。
1.3 混凝土筑块设计
水闸底板混凝土一般都是分层分块进行施工的，大中型水闸采用结构缝（如沉降缝、温度缝）分块，但是结构块较大也不便施工，这时应再以施工缝分为若干个更小的块，这称之为称为筑块。划分筑块时应避开弯矩、剪力最大处分缝，并要同时考虑底板断面变化以及模板架立等因素[2]。中小型水闸应充分利用结构缝分块，但同时也要考虑施工能力和保证浇筑的连续性。
筑块体积应按混凝土搅拌站的实际生产能力进行控制，以公式表示即 （m3），式中 为一班或两班制施工时搅拌站连续生产时间（h）； 为搅拌站生产能力（m3/h）。筑块面积应按施工不产生冷缝进行控制，以公式表示即 （m2），式中 为混凝土运输时的延误系数，一般取0.80～0.85； 为混凝土浇捣可用时间，其中 为混凝土浇筑时允许的间隔时间，一般取混凝土初凝时间（h）， 为混凝土运输占有的时间（h）； 为混凝土铺料厚度（m），一般应取300～500mm。筑块高度应按 确定，其中 。在满足上述关系条件下，筑块数量应尽量少，以减少施工缝所带来的不利影响。
筑块浇筑的顺序应遵循“先深后浅，先重后轻，先高后矮，先主后次”的原则，在已浇筑块上面或相邻筑块旁边浇筑时，已浇筑块强度应≥2.5MPa，并且已浇筑块模板已拆除、施工缝已处理、填料止水已安装及新筑块钢筋预埋件已安装、模板已架立。
1.4 混凝土温控策划
大体积混凝土施工裂缝主要是由于温度应力而引起的，除了通过合理的配合比设计、筑块设计以外，还必须对施工阶段的温度应力、收缩应力以及采取的控温措施进行计算，以确保防裂措施可靠。GB 50496-2009附录B、C提供了计算的方法。以某水闸底板施工为例，底板尺寸为25m×24m×2.5m，浇筑时为冬季，平均气温10℃，混凝土强度为C30，保温措施为上表面采用塑料膜加毛毯覆盖，侧表面采用2cm泡沫塑料板进行保温，计算出热工参数：底板混凝土内部与表面最大温差为19.65℃<25℃，底板混凝土表面与大气温差为14.59℃<20℃，底板混凝土内部与侧表面最大温差为12.37℃<25℃，可见保温措施满足温控要求。对于更厚的底板，混凝土内部一般采用水管冷却技术，在这种情况下用上述方法则难以准确计算，此时可采用冷却水管的离散模型进行仿真计算[3]。例如某水闸底板尺寸68m×60m×（2～5）m，施工期间日温差10℃，混凝土强度为C25，并采用水管冷却及表面覆4cmEPE保温被，经过有限元仿真计算表明温控措施是有效的。
2 水闸底板混凝土的浇筑、养护与质量控制
2.1 混凝土施工流程
施工准备→混凝土运输→混凝土浇捣→混凝土找平、收面→混凝土养护。
2.2 混凝土浇筑
底板混凝土浇筑应采用分层浇筑、薄层推进的方法，并严格按照设计程序进行，一般应由底板一角开始，然后逐层台阶向上浇筑。浇筑方向应从远端到近端，并控制每层浇筑厚度在300～500mm。施工缝应预留在后浇带上，水平施工缝应设在两侧墙根吊模高出底板面300mm处。为了避免施工冷縫出现，上下层或前后层的混凝土浇筑接茬时间应小于混凝土初凝时间。
2.3 混凝土振捣
混凝土浇筑之后应及时进行振捣，并应以机械振捣方式为主，机械振捣不易振到的地方可采用人工插捣方式。根据平面分区振捣，振动棒插入间距在400mm左右，每次振捣时间控制在15～30s左右，以避免漏振和过振。在钢筋密集交叉部位，应在周围部位插振动棒，也可以在绑扎钢筋时插入外径100mm左右的木棒，等钢筋绑好再抽出木棒，这样在浇筑时可以插入30mm振动棒振捣。在头一次振捣20～30min后应进行二次振捣。
2.4 混凝土找平、收面
浇筑到上表面时，应根据标高线进行平仓，并排除表面的积水，粗平之后用木刮尺找平；混凝土初凝开始再用木刮尺收一遍，使平整度初步满足要求；最后在终凝前用铁抹子收平。经过三次收面，可以减少表层微小的收缩缝。顶层混凝土掺入聚丙烯纤维，也可进一步减少表面龟裂缝。
2.5 混凝土养护
养护工作在混凝土终凝后就要开始了，养护的原理是保温加保湿，先将塑料薄膜贴在混凝土表面，再覆盖一层土工布。由于底板混凝土施工大都在秋冬季，环境温度较低，所以在土工布上再覆盖油布、草垫、泡沫塑料板等保温材料。侧面可延迟脱膜，脱膜后再覆盖塑料薄膜、保温材料等。覆膜時必须贴紧混凝土表面，并确保搭接处也不漏风。养护覆盖时间应不短于15d。设置冷却水管的应在浇筑开始就通水，并间隔12h对水流换向，通水时间一般不少于5d。
2.6 混凝土温度测控
对于矩形平底板，因其形状规则，故可在对角线上设置温度监控点，底板断面上、中、下都应设置测点，其中上部测点设在表面附近。另外，应在底板附近设置环境温度测点。测温应采用经过校验、绝缘处理的热电偶（如铜-康铜热电偶），再通过数字检测仪表显示温度。温度测控从浇筑开始，控制入模温升不超过40℃，混凝土内部与表面温差不超过25℃，混凝土表面温度与环境温度不超过20℃，混凝土降温速率不超过2.0℃/d。每天测温次数不少于4次，入模温度每班不少于2次。
2.7 混凝土施工质量控制要点
提高水闸底板混凝土质量应从改善混凝土配合比、保证原材料品质、控制浇捣质量、加强养护管理等环节进行综合控制。由于目前多采用商品混凝土，但各个搅拌站素质、信誉不尽相同，因此应从信誉好、业绩突出的搅拌站中优选。混凝土入仓温度可通过拌合用水温度进行调节，对于环境温度较低的地区可采用热水拌料，环境温度较高地区模板应用水冷却，并加遮盖避免阳光直射。雨期施工必须有防雨措施。底板侧模延迟拆模，但可以在终凝后先放松50%扣件，18h后再全面放松扣件[4]。
3 结语
底板混凝土结构因为厚度大、浇筑方量多而成为水闸工程质量控制的关键，作为施工单位应针对混凝土设计、材料、施工、温控、养护等环节采取积极有效的措施，则不仅利于混凝土裂缝的控制，更可以促进工程质量提高和降低工程成本。
参考文献：
[1] 刘翰波，黄瑛，张涛. 孤岛围堰水闸大底板混凝土施工技术[J]. 港工技术与管理，2013（4）：19-23.
[2] 朱智华. 浅谈水闸工程施工技术[J]. 湖南水利水电，2012（2）：24-26.
[3] 刘启波，魏林坚，强晟，等. 新型超长底板水闸混凝土结构施工期温控防裂研究[J]. 三峡大学学报（自然科学版），2011，33（2）：1-4.
混凝土底板裂缝 篇5
某工程地下一层、地上十二层,总高4 6.9 5米,全现浇钢筋混凝土框剪结构,主楼与裙楼不设结构缝,其中部设后浇带,地下室总长度53.3米,总宽度29.55米,地下室板厚4 5 0 m,最厚5 5 0 m m,混凝土为C 3 5,抗渗S6,底板混凝土总量为2400m3,配主筋16@200,底层一层向上,上部配16@200,一层双向,其中部用10垂直梅花拉结筋,将上下层的板筋拉结。底板总用钢量2 8 2吨,(不包括增加垂直拉结筋)要求混凝土一次浇筑完成,不允许出现有害裂缝,保证底板的整体性及设计强度和刚度,施工时间2006年6月,室外温度350C施工。
2 裂缝的特征
该裂缝称为内约束裂缝,有走向规则不定,但结构属于梁板体系或较长的结构,裂缝多平行于短边,大体积或大面积结构裂缝常纵横交错。属于收缩性贯穿裂缝,裂缝宽度随着温度变化而变化。另一种属于物体表面与外界气候的温差,引起构件表面急剧收缩,产生表层无规则的浅层裂缝及构件表面与构件的中心温差与收缩产生表面较深层裂缝,但属非贯穿性裂缝。
3 原因分析
3.1 水泥选用不当,水化热过高
水泥水化热引起温度应力和温度变形而产生裂缝。水泥水化过程中产生大量热量,每克水泥水化放热量约达120cal/g,混凝土内部升温约在3 0 0 c以上。当混凝土内部与表面温度差大时,就产生温度应力和温度变形,混凝土内部的温度应力与混凝土厚度及水泥用量,品种有关,与混凝土结构尺寸愈大,厚度愈厚,温度应力愈大,引起裂缝的可能性愈大。
3.2 混凝土内外约束条件的影响
大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起,当结构产生温度变形时,受到地基的限制,而产生外部约束应力,当混凝土升温时,产生膨胀变形约束,中心产生压应力,此时混凝土弹性模量小,徐变和应力松驰度大,使混凝土与地基连接不牢固。当温度下降,中心产生较大拉应力,此时混凝土抗拉强度低于温度产生拉应力时,混凝土将出现垂直裂缝,此裂缝往往是贯穿性裂缝,这是影响到结构安全度和使用功能,是致命的裂缝。当混凝土内部由于水泥水化热而形成结构中心升温高,热膨胀大,中心产生压应力,表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束力,同时也会产生深层裂缝,是非贯穿性裂缝也会影响使用年限。
3.3 外界气温度化的影响
大体积混凝土在施工阶段,常受到外界气温变化的影响,外界气温越高,浇筑温度也愈高,当气温下降,特别是气温骤降,会大大增加外层混凝土内部的温度梯度,会造成温差与温度应力,使大体积混凝土出现裂缝。
3.4 混凝土的收缩变形的影响
(1)混凝土塑性收缩变形发生在混凝土硬化之前,混凝土仍处于塑性状态,它产生主要是上部混凝土的沉降受到钢筋和骨料限制或平面面积较大的混凝土,其水平方向的减缩比垂直方向更难,这就会形成不规则的深层裂缝,这种裂缝通常是互相平行。(2)混凝土的体积变形,混凝土在终凝后体积产生变化,有可能产生收缩或膨胀,随之温度变化而变化。(3)干燥收缩是混凝土中的水份8 0%要蒸发,2 0%水份是硬化所需。随着水份蒸发就会出现干燥收缩,表面干燥收缩快,中心干燥收缩慢,表面收缩应力受到中心收缩应力的约束,表面产生拉应力而出现裂缝。(4)混凝土匀质性影响,配合比不严格计量,其坍落度,外加剂,骨料粒径不同及振捣密实度不同,造成混凝土的弹性模量不同,形成收缩变形不均匀,导致应力集中而引起裂缝。(5)结构造型差异显殊,厚度差别较大或留孔,留槽都会产生应力集中而形成裂缝。
4 采取对策
(1)降低混凝土中水泥在水化过程中的水化热,减少混凝土在施工过程中由于温差过大产生膨胀与收缩应力。(2)延长混凝土初凝及终凝时间,因为水泥在水化的总发热量是个常数,延长升温与降温时间,不致于使温度梯度产生峰值,使膨胀与收缩的应力达到最高值,裂缝迅速加大。(3)合理选用混凝土粗细骨料,水灰比,掺适量微膨胀剂,缓凝剂,使结构产生自应力,来提高混凝土的抗拉能力,减少由于热胀冷缩产生结构裂缝及提高抗渗能力。(4)在结构设计及计算时,应考虑大体积砼中水泥在水化过程中产生温度应力对结构的不利因素。所以结构的配筋应增加由于温度应力产生附加应力的配筋,或采用钢纤维混凝土,可以大大提高混凝土内部的抗拉强度,这是减少或消除结构裂缝的重要构造措施。(5)加强混凝土的养护,采取有效表层保温,保湿措施,使外界气温与混凝土表面温差不宜过大,散热过快,并保持足够水份,使混凝土水化与凝固更完善,减少温度梯度,膨胀与收缩更均匀。
5 控制措施
混凝土底板裂缝 篇6
某工程为一座地上26层、地下2层的综合大厦, 建筑平面近似矩形, 长71.5m、宽46.3m, 采用钻孔桩基础。底板混凝土厚0.4 m, 地下室主楼部分承台处混凝土厚达2.0m, 混凝土设计强度等级为C30、C10。本工程底板不设施工缝, 一次浇筑完成, 属深基础大体积混凝土。
由于该混凝土体积大, 水化热量与环境的热交换路径长, 造成结构内温度分布极不均匀, 极易产生温度收缩裂缝。轻者会影响结构的外观, 使结构不能正常使用;重者会降低结构物的刚度, 导致结构承载能力下降, 久而久之, 可能造成严重的质量事故。因此必须采取有效措施降低水化热的影响。
2 温度裂缝控制技术方案
2.1 配合比设计
选用水化热较低的525号炼石水泥, 采用Ⅱ级粉煤灰降低单位水泥用量, 实现降低混凝土的绝热温升和线膨胀系数, 以提高混凝土的抗拉强度和极限拉伸变形能力;改善骨料级配, 增大最大骨料粒径, 石子的含泥量控制在1%以内, 沙的含泥量控制在2%以内, 并现场取样实测, 以减少混凝土收缩变形;掺入适量UEA混凝土微膨胀剂和P—VZ缓凝减水剂, 提高混凝土抗裂强度。此外, 在承台中心区域, 适量埋放无裂缝、冲洗干净的坚固块石。
2.2 大体积混凝土施工
(1) 方案
基于承台混凝土厚达到2.0m, 内部水化热温升偏高, 内表温差和降温速率不易控制, 同时考虑基坑支护发生偏移, 必须尽快浇筑底板。于是, 决定配制混凝土由现场搅拌站的两台HBT60混凝土泵泵送, 由远及近, 沿底板长度方向, 采用“一次浇筑、一个坡度、薄层覆盖、循序推进、一次到顶”的自然流淌浇筑方法。
(2) 浇筑
①地基处理。
根据工程使用功能对地基承载力的要求, 对地基进行处理是浇筑的前提, 以确保大体积混凝土底板的稳定, 防止不均匀沉降。经过勘测, 工程所在场地土层从上至下分别为:杂填土 (-310m～0m) 、流塑状淤泥 (-1210m～-310m, 部分含夹细沙) 、可塑状残积亚黏土 (-1813m～-1210m) , 地下水位约-115m。综合考虑这些因素, 最后决定采用高压旋喷桩方案进行地基处理。
②基坑放坡开挖。
考虑到工程建在一个体育场上, 虽经过十几年的使用, 但地面对其下地层没有什么约束, 且基础较深, 因此决定基坑放坡开挖, 采用土钉墙支护方案, 加强边界约束;降水采用井管降水, 降低土体的含水率。
③配置构造钢筋。
就理论而言, 大厦工程已进行抗裂设计, 可以不配置构造钢筋。但考虑到温度和混凝土强度等都具有很强的随机性, 若不配置一定量的温度钢筋, 温度裂缝一旦出现, 必然危及混凝土结构的安全, 所以, 仍然配置了一定量的构造钢筋控制裂缝。
④入仓。
安排在晚上浇筑, 可有效降低从现场搅拌站到入仓的混凝土拌和物的温度, 而且晚上浇筑时现场的气温较白天也有显著降低。
2.3 混凝土温度监测
测温区设在底板西南1/4的范围, 根据底板的对称性, 设9个测点, 以此为范围来监测整个底板的温度变化。同时, 在基坑内设4个温度计, 测定环境温度。所有工作测点都通过热电偶补偿导线与设置在测试房的微机数据采集仪相联接, 温度监测数据由采集仪处理后自动打印输出。以此作研究调整施工各阶段控温措施的依据, 防止混凝土出现温度裂缝。
3 结论
混凝土底板裂缝 篇7
1 施工阶段混凝土裂缝产生的原因
裂缝的出现极大部分是由于温度、收缩和地基不均匀沉降产生的变形引起的。在地下室施工时, 因为上部荷载不大, 地基下沉的可能性较小, 主要还是由于温差和收缩变形引起的。其出现的直接原因有:
a.泵送商品混凝土的广泛应用, 导致混凝土的收缩及水化热增加。
b.混凝土的等级日趋提高, 水泥的用量相应增加。
c.由于地下室底板较厚及大量采用超静定结构, 使结构的约束应力不断增大。
d.施工方法不当。
2 控制裂缝的措施
2.1 合理布置钢筋
钢筋的弹性模量比混凝土的弹性模量大7~15倍, 合理的钢筋配置可以起到减轻混凝土收缩的程度, 在相同的配筋率下, 应选择细筋密布的办法。
2.2 合理留设伸缩缝
伸缩缝是为了防止结构因温度效应而设置的一种结构缝。我国现行的《钢筋混凝土结构设计规范》规定:现浇钢筋混凝土连续式结构处于室内或土中条件下的伸缩缝间距为55m, 合理设置伸缩缝对大体型结构防止温度裂缝是非常有效的。
2.3 后浇带
它是施工期间保留的临时性温度收缩变形缝, 是一种特殊的施工缝。设计后浇带的目的是取代结构中永久性的伸缩缝。要求在浇捣后浇带之前, 结构混凝土至少30%的收缩已完成。
2.4 选用相应的水泥
混凝土内部实际最高温升, 主要处决于水泥用量及水泥的品种。应优先选用水化热较低的水泥品种, 如矿渣硅酸盐水泥。在符合设计的情况下, 充分利用混凝土的后期强度, 减少水泥的用量。地下室外墙施工时, 考虑到矿渣水泥比普通硅酸盐水泥收缩量大25%, 因此墙板采用普通硅酸盐水泥为好。
2.5 骨料
目前泵送混凝土的碎石规格一般为5~25mm。根据试验, 采用5~40mm石子比采用5~25mm石子, 每立方米混凝土可减少用水量15kg左右, 在相同水灰比情况下, 水泥用量减少20kg左右, 因此尽量选择大粒径粗骨料。
2.6 砂
采用中、粗砂, 细度模数必须控制在2.3以上, 含泥量控制在2%以下。因为采用细度模数为2.8比2.3的中砂每立方砼可减少水泥用量约30kg, 减少水用量20~25kg, 从而降低混凝土水化热和温差引起的收缩。泵送砼时, 砂率应控制在38%~45%。
2.7 使用粉煤灰等矿物质外掺料
由于粉煤灰颗粒呈球状, 为中空结构, 主要成分为Si O2、Fe2O3、Al2O3、Ca O、Mg O, 因此在混凝土中掺入粉煤灰对改善混凝土的和易性, 替代水泥用量降低水化热, 减少收缩, 提高抗裂性有着良好的效果。但应注意掺入粉煤灰后混凝土的早期强度较低, 掺量应根据水泥的品种、不同的工程对象、施工工艺, 通过试验确定。
2.8 外加剂
为达到抗裂、防水的目的, 在配制砼时, 一般需要掺入减水剂、缓凝剂、微膨胀剂等。外加剂的质量对混凝土的影响非常大, 有些微膨胀剂与其他外加剂一起使用可能产生副作用, 因此在使用前应经试验确定。目前工程中应用的微膨剂品种较多, 质量参差不齐, 我们通过试验、比较, 常用的微膨胀剂中UEA-H效果较好, 水中养护14d、空气中养护28d的限制膨胀率分别为0.045%和0.011%, 符合建材行业标准 (JC478-92) 水中14d>0.04%和空气中28d<-0.02%要求, 转入空气中的回落差, 60d UEA-H为0.018%。
2.9 控制混凝土浇筑温度
根据规范规定, 对大体积混凝土的浇筑应合理分段分层进行, 使混凝土温度均匀上升, 浇前应在室外气温较低时进行, 混凝土浇筑温度不宜超过28℃。夏季施工时, 如果混凝土的入模温度过高, 可用冷水作为搅拌用水, 也可将粗骨料遮盖, 防止日晒以降低温度。
混凝土浇筑以后, 混凝土因水泥水化热升温而达到的最高温度主要是混凝土入模温度与水化热引起的。规范规定:温度控制在设计要求的范围内, 当设计无具体要求时, 温度升幅不宜超过25℃。建议限制ΔT30℃, 根据我们的体会ΔT28℃不会产生表面裂缝。对于浇筑厚度在1.0~2.5m的底板, 实际最高温度一般发生在砼成型后的第3天。
2.1 0 注意混凝土施工的操作程序
除在施工中应切实按照《混凝土结构工程施工及验收规范》执行外, 还应做好:a.控制好坍落度, 混凝土为便于泵送, 一般要求有较大的坍落度, 一般搅拌站是通过外掺高效减水剂来解决。施工单位在定货时应在合同中提出所需砼的坍落度值。坍落度一般控制在120±20mm为宜。b.泌水, 商品混凝土在浇振过程中会发生大量的泌水, 当混凝土大坡面的坡脚接近尽端模板时, 可改变混凝土浇捣方向, 即从尽端往回, 与原料坡相交成一个集水坑, 用软轴泵及时排除。c.商品混凝土的表面水泥浆较厚, 在浇捣后要进行处理, 一般先初步按设计标高用长刮尺刮平, 然后在初凝前用滚筒碾压数便, 再进行二次抹面, 提高砼表层密度, 消除收缩裂缝。
2.1 1 加强混凝土的养护
塑料薄膜覆盖或浇水草袋覆盖养护是高层建筑地下室底板防止产生裂缝的一重要环节, 目的是控制温差, 防止产生表面裂缝, 可充分发挥混凝土早期强度, 使温度产生的应力σmax<抗拉强度Rf, 防止产生贯穿裂缝。另一方面, 潮湿的环境可防止混凝土表面因脱水而产生的干缩裂缝, 浇水养护不少于14d。
2.1 2 做好测温工作
底板混凝土测温工作是为了掌握大体积混凝土水化热的大小。通过调节措施来控制混凝土中心最高温度和表面温度之差不超过会产生裂缝的临界温度。
总之, 地下室混凝土裂缝控制是一个综合性的课题, 要通过设计、施工、材料优选等环节进行全面控制, 才能减少裂缝的产生。采用了上述方法, 经过了试验和工程实践, 对底板大体积混凝土裂缝控制是行之有效的, 但对墙面混凝土的开裂现象, 还有待我们去继续研究。
参考文献
混凝土底板裂缝 篇8
本文针对上述工程问题,以一座预应力混凝土连续梁桥和一座预应力混凝土连续刚构桥为例,从底板纵桥向线形选择的角度出发,通过理论分析和有限元计算对此类桥梁底板纵向裂缝的成因和防治措施进行研究,进而为该类桥梁的设计计算以及施工提供参考。
1 工程背景
常州西绕城高速公路京杭运河特大桥主桥为一座3跨预应力混凝土变截面连续梁桥,跨径布置为71.92 m+115 m+71.88 m,双向4车道,设计荷载为公路-Ⅰ级。主梁单箱单室,顶板宽16.9 m,底板宽8.9 m,主桥箱梁梁高及底板厚度均按圆曲线变化,跨中梁高2.9 m,底板厚0.3 m,根部截面梁高6.5 m,底板厚1.6 m。全桥布置3向预应力。马汊河特大桥主桥为一座3跨预应力混凝土变截面连续刚构桥,跨径布置为47 m+75 m+47 m,双向4车道,设计荷载为汽车-超20级,挂车-120。主桥上部构造为变截面单箱单室截面,垂直腹板,单箱顶宽17 m,底宽8 m,翼缘板长4.5 m,支点处梁高4.2 m,跨中梁高2.0 m,梁底缘按照1.5次抛物线变化,腹板变厚度50~40 cm,底板变厚度50(支点)~25 cm(跨中),仅设支点横隔板,不设跨中横隔板。主墩采用圆形单排双柱式墩,柱径2.0 m。箱梁采用3向预应力体系。
使用ANSYS对以上2座桥分别建立1/4模型,混凝土使用solid65单元模拟,预应力钢筋使用link8单元模拟,在预应力筋节点和与预应力筋邻近的混凝土单元之间建立约束方程,用以模拟混凝土和预应力筋之间的共同工作。所建模型分别如图1~图4所示,其中京杭运河特大桥纵桥向单元尺寸为0.5 m,马汊河特大桥纵桥向单元尺寸为0.4 m。
2 理论分析
预应力混凝土连续梁桥或连续刚构桥底板常布置成曲线形,为了使预应力束达到最佳的抵抗箱梁正截面弯矩的效果,底板合龙束尽量靠近底板,以形成最大力臂,从而使之与底板线形一致。当张拉底板预应力筋时,预应力筋的等效荷载由2部分组成:(1)预应力筋沿程的径向等效荷载,使底板下压;(2)合龙束锚固点的水平作用力,使底板上拱[6]。
这样必然使截面产生与使用荷载作用方向相同的附加荷载效应(如图5所示),也就是对腹板和底板混凝土的径向压力。
取微段预应力筋进行分析,其受力情况如图6所示,若划分为无限小,则曲线可近似按圆弧线处理,径向力q(x)近似相等,在S-S轴上列力的平衡方程:
一般情况θ很小,近似取sinθ≈θ,则上式简化为:
得:
从(3)式可以得到,径向力q(x)随变截面箱梁底板的预应力筋曲率半径的增大而减小;若箱梁高度以及箱梁底板厚度按抛物线变化,底板预应力筋按底板的形状设计为抛物线形,假设抛物线方程为y=axb,因为此方程经过(l/2,h)点,得根据曲率半径公式代入(3)式以后,得:
一般情况下1
可知,对跨中最不利。
实际施工过程中,底板下缘的线形并不是严格的曲线,如果为悬臂节段施工,每个节段的底板下缘为直线,而崩力的大小又是直接与两相邻节段间的转角大小相关,转角愈小,即箱梁底板走向变化愈剧烈时,张拉束产生的向下崩力就愈大,因此,文献[3]建议,箱梁两节段间的转角不应太小,尽可能大于179°。
3 有限元计算分析
箱梁桥底板线形变化会通过3个方面对结构受力状态产生影响。第一,底板线形的变化通过影响体积而改变自重,自重沿纵桥向分布的变化影响受力状态;第二,底板线形的变化影响底板预应力束径向力,从而改变结构受力状态,如前面理论分析部分所述;第三,底板线形变化后,结构抵抗外荷载的能力也会发生变化,在相同外荷载的作用下,会产生不同的应力状态。
马汊河特大桥底板为抛物线形,抛物线指数为1.5,京杭运河特大桥底板为圆曲线形,由前面的理论分析可以看出,曲线形底板预应力束会产生很大的径向力q(x)。而前面的理论公式无法说明径向力是如何进一步影响底板横桥向受力的,这就需要采用三维有限元模型分析结构的空间应力状态。
为了分析连续梁桥及连续刚构桥底板线形对抗裂性能的影响,现对每座桥的底板线形做4种变化,从而各有如下4种工况:
工况1:底板为圆曲线;
工况2:底板为抛物线,抛物线指数1.5;
工况3:底板为抛物线,抛物线指数1.75;
工况4:底板为抛物线,抛物线指数2。
在2座桥底板下缘曲线变化的时候,底板厚度、箱梁根部梁高、箱梁跨中梁高保持不变,底板预应力束空间位置随底板下缘曲线而变化。
经过计算得出4种工况下,分别在只有预应力和只有自重作用时底板的横向应力分布情况,其中横桥向位置指的是距离横向中点的距离。应力提取点所在截面为梁底曲线段与直线段的相交位置,此处同样为底板纵向裂缝的多发位置。
3.1 马汊河桥分析结果
自重作用时4种工况下底板上缘、下缘横向应力分别如图7、图8所示。
底板上缘横向应力最大值分别为3.31 MPa,6.12 MPa,4.37 MPa,3.32 MPa,最大差值2.81 MPa,降幅46%;底板下缘横向应力最大值分别为2.54 MPa,4.15 MPa,3.17 MPa,2.54 MPa,最大差值2.81 MPa,降幅39%。
预应力作用时4种工况下底板上缘、下缘的横向应力分布分别如图9、图10所示。
底板上缘横向应力最大值分别为1.85 MPa,5.55 MPa,3.22 MPa,1.85 MPa,最大差值3.7 MPa,降幅67%;底板下缘横向应力最大值分别为2.57 MPa,6.12 MPa,3.89 MPa,2.57 MPa,最大差值3.55 MPa,降幅58%。
3.2 京杭运河桥分析结果
自重作用时,京杭运河桥在4种工况下底板上缘、下缘横向应力分布分别如图11、图12所示。
底板上缘横向应力最大值分别为0.47 MPa,0.56 MPa,0.51 MPa,0.47 MPa,最大差值0.09 MPa,降幅16%;底板下缘横向应力最大值分别为0.84MPa,0.91 MPa,0.86 MPa,0.84 MPa,最大差值0.07MPa,降幅8%。
预应力作用时,京杭运河桥在4种工况下底板上缘、下缘横向应力分布分别如图13、图14所示。
底板上缘横向应力最大值分别为0.66 MPa,0.85 MPa,0.74 MPa,0.66 MPa,最大差值0.19 MPa,降幅22%;底板下缘横向应力最大值分别为0.84MPa,1.19 MPa,0.96 MPa,0.84 MPa,最大差值0.35MPa,降幅29%。
4 结语
综上所述,无论是对于预应力的作用还是对于自重的作用,底板线形变化对底板横向应力的影响都非常显著,如果底板曲线为抛物线形,则抛物线次数越大横向应力越小,同时还可以看出,当底板下缘布置为圆曲线时,其受力状态与底板下缘布置为二次抛物线时大致相同。所以为了增强底板纵向裂缝的抵抗能力,在决定箱梁底板纵桥向线形的时候,应该尽量选择次数较高的抛物线或者选择圆曲线。
摘要：对混凝土箱梁桥在合龙束作用下可能产生的底板纵向开裂现象进行了分析,从理论层面阐述了这种现象的力学机理。同时以1座预应力混凝土连续梁桥和1座预应力混凝土连续刚构桥为例,通过改变其底板线形,分析不同底板线形的底板受力情况,提出了避免跨中箱梁底板纵向开裂的建议,为类似桥梁设计提供参考。
关键词：桥梁工程,底板线形,纵向开裂,预应力
参考文献
[1]杜斌,赵人达.大跨预应力混凝土连续刚构桥箱梁裂缝成因分析及防治对策[J].四川建筑科学研究,2010,36(3):77-81.
[2]潘钻峰,吕志涛.大跨径连续刚构桥主跨底板合龙预应力束的空间效应研究[J].世界桥梁,2006(4):36-39.
[3]冯鹏程,吴游宇,杨耀铨,等.连续刚构桥底板崩裂事故的评析[J].世界桥梁,2006(1):66-69.
[4]黄小国.预应力混凝土连续箱梁在动载下裂缝的成因及预防建议[J].公路交通技术,2005(3):128-129,141.
[5]李小祥.大跨径预应力混凝土箱梁桥曲线底板破坏机理研究[D].上海:同济大学,2009.
[6]魏乐永,沈旭东,肖汝诚,等.预应力混凝土连续箱梁底板崩裂破坏的机理及其对策[J].结构工程师,2007,23(2):53-57.
混凝土底板裂缝 篇9
某项目是由四幢超高层和三个大底盘两层地下室组成的一个大型建设项目, 总的地下室面积达到近6万平方米。因建设工期的要求对基础底板进行一次性浇筑, 所以底板裂缝产生的可能性将大大提高。因此有必要针对底板提出抗裂缝控制。
2 超长、超宽地下室大体积混凝土底板裂缝控制过程
现以A区地下室为分析对象, 总体的后浇带分隔情况 (见图1) , 其中主楼1和主楼2的基础尺寸为35 m×78 m×2.2 m (厚) , 混凝土一次浇筑量为6 825 m3;裙房2的基础尺寸为74 m×89 m×0.8 m (厚度) , 混凝土一次浇筑量为5 270 m3。本工程为冬季施工, 冬季的平均温度为9 ℃, 最低的天气温度为4 ℃。主楼底板混凝土强度为C45, 裙房底板的混凝土强度为C40, 主楼的底板配筋率为0.5%, 裙房的底板配筋率为0.7%。采用的商品混凝土主要的参数如下:
(1) 采用425普通硅酸盐水泥, 水泥用量319 kg/m3。
(2) 骨料为碎石, 水灰比控制在0.6。
(3) 采用标准养护, 混凝土湿度>50%。
按以上的条件现计算几个重要时间点的极限收缩应变:
接下来我们以混凝土水化热的升温到降温两个阶段进行综合分析, 其温度变化曲线见图2, 由此入手可以计算出最大的裂缝间距和最大裂缝宽度。
2.1 第一阶段:水化热的升温过程
计算方法1:Tmax:即混凝土核心最高温度
Tj:指混凝土的入模温度, 取15 ℃
Tmax=31+15=46 ℃
计算方法2:Tmax=T’k1k2k3k4+Tj, 其中k的取值和混凝土的各参数及底板厚度有关, T’是指不同厚度底板在不同季节施工的温升值。
Tmax=18× (1×1.2×319/274×1.4) +15=50℃
通过以上的计算, 我认为计算方法2比较的合理, 原因是它综合的考虑了外界季节条件, 内部材料因素, 因此我采用Tmax=50℃, 以及在后面计算采用该方法。
Tb (t) :龄期的混凝土表面温度。
Tb (t) =Tq+4h' (H-h') ΔTt/H2
参数具体的意义和取值见建筑施工计算手册
水化热温差T1= (50-23) ×2/3=18 ℃
收缩当量温差undefined;
故综合温差T=T1+T2=20℃
最大裂缝间距Lmax=undefined
现我们对该公式进行分析, 式中的E弹性模量指龄期为3天时, 混凝土强度未形成时的情况, 即早期弹性模量E3=1×104MPa;Cx为总阻力系数, 该数值比较敏感, 直接影响到裂缝的间距, 它说明基础下部的土和桩对基础水化热温差造成变形的约束能力, 该数值越大则应力越大, 造成的裂缝间距就越小, 基础的裂缝就越多。反之, 当基础在土体上部能自由滑动的话就不再存在基础内部拉应力, 可以自由的变形。因此我们要在设计中减小阻力系数。本工程为粘质粉土做基础下卧层土:Cx1=3×10-2N/mm2
Cx2——地基桩基础单位面积侧向受桩影响系数;
Cx2=Q/F, Q=2EJundefined;
F为每个桩的分担地基面积 (本工程为3m×3m) 。
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我们通过增加桩间距离来减少Cx2, 则地基土成为主要的约束体。
Cx=Cx1+Cx2
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以上计算说明只要能保证3天～7天的时间段中水化热的最高温度控制在50 ℃, 水化热温差控制在20 ℃, 就能保证一次性浇筑混凝土。需要补充说明的是在初期的升温过程中混凝土内部存在约束压应力, σmax=-2MPa, CR抗压=10.5 MPa。
2.2 第二阶段:水化热降温阶段
在这一过程中, 我们结合工程经验对该阶段的总温差控制:龄期30天的时间内水化热的温差为20 ℃, 即要求30天的时间里混凝土的核心温度降至30 ℃以上, 或者混凝土的表面温度控制在25 ℃以上。
T1=20 ℃, T2=εy (30) /а=11.1 ℃
综合温差T=T1+T2=31 ℃
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因为该期间的混凝土强度已经基本的完成, 对外界的气温变化比较的敏感, 因此我们需要对底板的内部的拉应力进行计算, 同时也要注意其可能产生的最大裂缝宽度。
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C45的抗裂强度为2.85MPa, n=2.85/1.8=1.6>1满足安全需要。
(2) Lmax产生可能的最大裂缝宽度δfmax=0.54 mm。
接下来我们对裙房部分的温度应力抗裂缝控制进行计算;计算得出800厚的混凝土底板最大水热化Tmax=33 ℃, 混凝土表面温度25 ℃, 综合温差10 ℃。在升温过程中最大裂缝间距Lmax=∞, 表明温度差在10 ℃, 3天～7天的升温过程中不会产生裂缝。在水化热降温阶段, 我们按30天水化热温差控制在10 ℃, 即30天的混凝土核心温度不低于25 ℃, 或者混凝土表面保温不低于20 ℃。经计算最大裂缝间距为95 m, 满足要求。
3 结束语
通过对该地下室的抗裂缝计算, 从中我们可以看出针对两个阶段的温度变化可提出两个控制标准:在升温过程中控制最高水化热, 最高水化热一般在3天～7天内出现;在降温的过程中控制降温速率, 也就是尽可能的保温使降温的过程能够减慢。对裂缝的成因和发展影响最大的因素分别是施工的工艺, 基础底板的尺寸, 基础下卧土层和桩基础的约束, 气温的变化和后期的养护。其中有我们不可控制的因素, 例如天气温度的变化和施工的季节;也有我们可以完全控制的, 例如水泥的用量, 水灰化的控制, 基础布桩的形式和养护的措施, 都可以有效的控制超长、超宽地下室的裂缝控制。总结以上的计算和分析, 可以对整个施工提出一个完整的量化控制标准。具体的措施如下:
(1) 主楼下≥2.2厚的底板3天～7天最高水化热控制在50 ℃以下, 龄期30天内的水化热温差不大于20 ℃, 裙房部分0.8 m厚的底板3天～7天最高水化热控制在33 ℃, 龄期30天内的水化热温差不大于10 ℃。
(2) 采用水化热较小的425普通硅酸盐水泥, 水泥的用量标准控制在340 kg/m3以下, 水灰化控制在0.6, 粉煤灰的掺量15%, 尽可能在降低水泥用量和矿粉的用量, 同时也保证混凝土的设计强度。粗骨料的粒径控制为5 mm～40 mm, 石子的含泥量小于1%, 黄砂含泥量<2%。
(3) 控制混凝土的出机温度:要求提供的商品混凝土所采用的石子和水不能长时间的太阳直射, 同时要求控制混凝土的入模温度<15 ℃。
(4) 控制裂缝最关键的是养护工作, 保持适宜的温度和湿度, 目的是减少混凝土表面的热扩散, 减小温度梯度。本工程位于江边, 冬季气温低和风比较大, 因此要特别注意天气的日夜温差和骤冷骤热。其次是延长散热的时间, 发挥混凝土强度的松弛特性, 用时间来换取温差变化带来的应力。对此, 我们采取的措施是:混凝土浇筑完成后用薄膜保温, 其上部覆盖两层草袋, 并经常浇水保湿, 特别注意将薄膜和草袋紧密固定在混凝土表面以形成不透风的围护层。同时按设计要求由中心向两边每隔30 m设置温度监测点, 每天早晚两次测温, 以保证措施实施的效果和采取相对应的措施准备。
摘要：本文是作者结合多年工作经验以及工程案例, 主要针对目前超长、超宽地下室底板大体积混凝土裂缝控制技术作出了相关的阐述分析, 以供参考。