所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2011-05-07 16:23 熱度:
[摘要]從材料選擇,施工及養護等方面介紹了寶雞高新大廈基礎底板大體積砼裂縫控制所采取的措施,效果良好。
[關鍵詞]基礎,大體積砼,裂縫,控制,水化熱,溫差,溫度應力,配合比
1、工程概況:
寶雞高新大廈位于寶雞市高新開發區高新五路以西,濱河路以南,占地60畝,建筑面積48700㎡。該工程主樓為框架剪力墻結構,地下一層,地上二十八層,總高99.85m,基礎埋深-9.100m,基礎筏板建筑面積1325㎡,厚1.45m,采用C50、S8防水砼,配筋為筏板底面28@300(雙層、雙排雙向)、筏板頂面25@150(雙層、雙排雙向),其中筏板邊沿設10@200的構造筋。
2、砼裂縫產生的原因:
寶雞高新大廈主樓技術復雜,質量要求高,施工難度大,尤其是基礎筏板施工質量絕不允許出現裂縫,而筏板由于體積大,強度高,砼內水化熱釋放量大,溫升速度快、峰值高、熱量散發排除難,極易出現溫度裂縫。
溫度裂縫產生的原因:高層建筑底板大體積砼結構的溫度裂縫問題一直是影響工程質量和使用功能的主要質量通病,它不僅有損工程外觀,影響工程驗收,而且易引起地下水滲漏,嚴重影響地下室的使用功能。
大體積砼施工階段產生的溫度裂縫,是其內部矛盾發展的結果。一方面是砼由于內外溫差而產生應力和應變,另一方面是結構物的外部約束和砼各質點間的約束,應阻止這種應變。一旦溫度應力超過砼能承受的抗拉強度時,即會出現裂縫,這種裂縫一般雖不會影響結構的強度(裂縫寬度應在允許范圍內),但卻對結構的耐久性有所影響,所以必須予以重視和加以控制,溫度裂縫產生的原因如下:
2.1水泥水化熱是大體積砼中的主要溫度因素:水泥在水化過程中要產生大量的熱量,而大體積結構物一般斷面較厚,水泥發出的熱量聚集在結構物內部不易散失。通過實測,水泥水化熱引起的溫升,是與砼單位體積中水泥用量和水泥品種有關,并隨著砼的齡期按指數關系增長,一般在10~12d接近于最終絕熱溫升(視氣溫變化而異),但由于結構物有一個自然散熱條件,實際上砼內部的最高溫度,多數發生在砼澆筑后的最初3~5d。
由于砼的導熱性能較差,澆筑初期砼的強度和彈性模量都很低,對水化熱引起的急劇溫升約束不大,相應的溫度應力也較小。隨著砼齡期的增長,彈性模量的增高,對砼內部降溫收縮的約束也就愈來愈大,以致產生很大的拉應力,砼的抗拉強度不足以抵抗這種拉應力時,便開始出現溫度裂縫。
2.2砼澆搗時外界氣溫變化的影響:大體積砼在施工階段,砼澆筑溫度與外界氣溫有直接關系。一般而言,外界氣溫愈高,砼的澆筑溫度也愈高;外界溫度下降,增加砼的降溫幅度,特別是氣溫驟降,會大大增加外層砼與內部砼的溫度梯度,即會加大砼內外溫差和溫度應力,這對大體積砼是極為不利的,出現裂縫的機率也會大大增加。
砼內部的溫度是水化熱的絕熱溫度,澆筑溫度和結構物的散熱溫降等各種溫度的疊加,而溫度應力則是由溫差所引起的溫度變形造成的;溫差越大,溫度應力也越大。同時,在高溫條件下,大體積砼不易散熱,砼內部的最高溫度一般可達60~70℃,并且有較長的延續時間(與結構尺寸和澆筑的塊體厚度有關)。合理的溫度控制措施,防止砼內外溫差引起的過大溫度應力就顯得更為重要。
2.3內外約束條件的影響:大體積砼由于溫度變化會產生變形,便產生了應力,這就是溫度變化引起的應力狀態。而當應力超過某一數值,便引起裂縫。
砼內部由于水化熱中心溫度高,熱膨脹大,因而在中心產生壓應力,在表面產生拉應力,當拉應力超過砼的抗拉強度值和鋼筋的約束作用時,就會產生裂縫。
2.4砼的干燥收縮變形:砼中80%的水分要蒸發,約20%的水分是水泥水化所必需的,最初失去的30%自由水分幾乎不引起收縮,隨著砼的繼續干燥而使20%的吸附水逸出,就會出現干燥收縮。對于普通砼來說,大多數為收縮變形,少數為膨脹變形。
如前指出,在砼中尚有80%的游離水分需要蒸發,多余水分會引起砼體積收縮,若有約束,即可引起砼的開裂,并隨齡期的增加而發展。如果砼收縮后,再處于水飽和狀態,還可以恢復膨脹幾乎達到原有的體積。干濕交替將引起砼體積的交替變化,這對砼是很不利的。對于砼構件而言,由于表面干縮受到中心砼的約束,表面產生拉力而出現裂縫。
通過以上分析,在大體積砼工程中,僅僅根據砼內部最高溫度,和內外溫差來控制砼質量是不全面的,還應考慮溫度應力的影響;而溫度應力的大小,又涉及到構筑物的平面尺寸、澆筑高度、基礎約束條件,以及砼的各種組成材料特性等多種因素。因此在建筑工程中,必須采用“溫差——溫度應力”雙控的方法,才能避免發生溫度裂縫。
3、筏板大體積砼施工預防裂縫的主要措施:
導致大體積砼產生裂縫的原因是多方面的,因此預防裂縫產生要抓住癥結,針對性地運用各種技術措施來綜合治理,在寶雞高新大廈主樓大體積砼施工中,我們項目部在接到任務之初,委托陜西省第二建筑工程公司中心試驗室對C50.S8砼配合比進行試配,取得了成功。筏板施工是本工程高強砼施工的開始,我們利用中心試驗室的試配成果,征詢專家的意見,又結合大體積砼裂縫控制的基礎,圍繞控制砼內外溫差,降低砼溫降速度和峰值,減小砼收縮,提高砼極限拉伸等關鍵,在制定和實施施工方案中,采取了以下一些技術和管理措施,取得了較好的效果。
3.1、優化配合比,優選原材料:
3.1.1優化配合比:大體積砼的配合比在強度、耐久性、坍落度等方面可滿足設計要求時,應提高摻合料及骨料的含量,力爭把水泥用量降低到最小限度。砼的水灰比宜為0.4~0.6,砂率為40%左右,初凝時間為8~16h,坍落度為160~180㎜。為了降低水化熱,應摻加優質粉煤灰等添加劑,摻量≥20%,盡可能采用超量取代,還可摻加抗裂、防凍、減水等外加劑改善砼的性能。
在大體積砼工程中,要把和易性(坍落度)作為一個突出問題來抓。減少水泥固然重要,但砼的水灰比和坍落度,一定要滿足施工操作的基本要求,確保砼振搗后里實外光,強度合格。當水泥用量與坍落度(相對應的水灰比)發生矛盾時,應適當增大坍落度指標,調整水灰比,并與外加劑相匹配。
文章標題:寶雞高新大廈基礎底板大體積砼裂縫控制技術
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