工程管理毕业论文---浅谈地下室底板大体积混凝土裂缝控制.doc

毕业设计报告（论文） 课题名称浅谈地下室底板大体积混凝土裂缝控制专 业 工程管理 浅谈地下室底板大体积混凝土裂缝控制摘要：在大体积混凝土施工中，如何减少并控制裂缝的产生是施工的关键问题，首先对裂缝产生的原因进行分析，从而在设计阶段和施工阶段如何控制混凝土温度裂缝采取相应的措施 in mass concrete construction, how to reduce and control the generation of cracks in the construction of the key issues, first to analyze the causes of cracks, resulting in the design phase and construction phase to control the concrete temperature cracks take the appropriate measures关键词：大体积混凝土裂缝 cracks in mass concrete裂缝控制措施 crack control measuresintroduction： along with fly economicly to develop soon, and people consume the horizontal exaltation, more and more high living quarters, write the large and public building in etc. in floor to pull out gladly a ground of but rise, these buildingses foundation construction is big the part all be constituted by big physical volume concrete, in order to have the enough loading dint props up the lofty corpus, also having the ample space constitute the ground floor, providing the owner park with consumer the vehicle, storage product.but the concrete construction appears the crack in the crack of the different from use the process the inside will appear degree, form in developments, this is an equal and widespread problem, especially big physical volume in scaleboard in foundation concrete construction, in the whole country investigate total amount particularly for widespread, affected the usage function of the ground floor seriously, this is the farsighted problem that construction engineering perplex one of our technique hard nut to crack over a long period of time, deserving the industry insider common study resolve.目 录一、 引言二、 大体积混凝土施工裂缝成因1、 水泥水化热影响2、 混凝土收缩变形影响3、 约束条件影响（外约束与内约束）4、 外界气温变化的影响5、 施工工艺三、 控制预防的体积混凝土裂缝发展的措施及方法1、 设计阶段的措施（1）、合理确定混凝土的强度等级（2）、增配构造筋（3）、设置暗梁（4）、设滑动层和压缩层（5）、设置后浇带 (6)、设置膨胀加强带2、施工阶段的控制措施 （1）、控制混凝土温升 （2）、减少混凝土收缩，提高混凝土极限拉伸值（3）、合理的施工工艺和浇筑方案 （4）、混凝土的振捣工艺 （5）、混凝土的泌水处理 （6）、混凝土的表面处理 （7）、后浇带的施工 （8）保温保湿养护，延缓混凝土的降温速率 （9）、做好测温监控工作，及时调整养护措施引言：随着经济的飞速发展，以及人们消费水平的提高，越来越多的高层住宅区、写字楼等大型公共建筑欣然拔地而起，这些建筑基础结构大部分都由大体积混凝土构成，以便有足够的承载力支撑高耸的主体，同时也有了充足的空间构成地下室，供业主与消费者停放车辆、储存物品。但是混凝土结构在建设和使用过程中会出现不同程度、形式的裂缝，这是一个相当普遍的问题，特别是基础底板大体积混凝土结构，在全国调查总数中出现裂缝尤为普遍，严重影响了地下室的使用功能，这是建筑工程长期困扰我们的一个技术难题，值得业内人士共同探讨解决的长远问题。1. 大体积混凝土施工裂缝成因大体积混凝土结构，混凝土的体积常常达到几百到几千立方米，由于大体积混凝土在硬化过程中，水泥水化过程释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，由此产生的温度应力以及收缩应力，成为导致大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。这些裂缝可分为结构的表面裂缝与贯穿裂缝， 给工程带来不同程度的危害。1.1. 水泥水化热影响大体积混凝土内部热量的主要来源是在浇筑初期，产生大量的水化热，使混凝土的温度很快上升，水泥在水化过程中产生大量的热量，每克水泥放出的热量将近502.42j，因而使混凝土内部的温度升高，一般在300c左右，有时更高。由于大体积混凝土截面厚大，表面系数相对较小，散热条件差，水化热聚集在结构内部不易散发，以至于越积越高，内外形成温度梯度，根据热胀冷缩原理，中心部分混凝土膨胀速率要比表面混凝土大。因此，混凝土中心与表面各质点间产生内约束 (压应力)、面层产生拉应力。当温度梯度大到一定程度时，表面拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面产生裂缝。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于水化热使混凝土浇筑后2-3天温度急剧上升，由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初35天。在升温阶段，混凝土未充分硬化，弹性模量小，而且混凝土变形以膨胀为主，徐变影响较大。因此浇筑初期拉应力较小，只引起混凝土表面裂缝。随着水泥水化反应的结束及混凝土的不断散热，大体积混凝土由升温阶段过渡到降温阶段。温度降低，混凝土体积收缩。由于混凝土内部热量是通过表面向外散发，降温阶段混凝土中心部分与表面部分的冷缩程度不同，在混凝土内部产生较大的内约束，降温收缩产生的拉应力较大，在混凝土中心部位形成较高拉应力区，若此时的混凝土拉应力大于混凝土此龄期的抗拉强度，则大体积混凝土产生贯穿裂缝。1.2. 混凝土收缩变形影响混凝土拌合水中，只有约20的水分是水泥水化所需要的，其余80是由于混凝土在浇筑过程中保证足够的和易性所需要的，并都要被蒸发。毛细孔水分蒸发会引起体积收缩，胶质体的胶凝等作用（水泥石收缩）是混凝土收缩的另一个原因。混凝土在水泥水化过程中的体积变形，多数是收缩变形，少数是膨胀变形，多余水分的蒸发是混凝土体积收缩的主要原因之一。当存在约束时，这种干燥收缩即产生收缩应力。而骨料在混凝土中起着阻止水泥石收缩的作用。1.3. 约束条件影响（外约束与内约束）混凝土内部各质点相互影响、相互制约，这种现象叫内约束。大体积混凝土因温度变化而发生变形也要受到内约束，限制其变形，因而产生了约束应力。同时钢筋对混凝土各质点也是一个约束。钢筋限制了混凝土各质点的膨胀与收缩。大体积钢筋混凝土与地基（包括桩基）浇筑在一起，当温度变化时，受到下部地基的限制，产生外部的约束应力。如桩基限制混凝土的膨胀与收缩，在每一个桩附近区域的桩所产生的外约束就大于垫层产生的外约束。同时其他外部边界（如坚固的模板或相邻结构）对混凝土也是一个外部约束。内外约束的共同作用使混凝土内部产生压应力，混凝土表面产生拉应力。1.4. 外界气温变化的影响大体积混凝土施工期间，不易散热，其内部温度有时高达80以上，且持续时间较长，外界气温变化对其影响也比较大。外界气温越高，混凝土的浇筑温度也越高。当气温下降，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，因而会造成很大温差和温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。因此控制混凝土表面温度与外界气温温差，也是防止裂缝的重要一环。1.5. 施工工艺常见混凝土搅拌时间过短，振捣不良，浇注速度过快，混凝土塑性下沉，施工缝留置与搭接处理不当，初期养护不当，早期受冻，钢筋骨架构造不当（箍筋间距，主筋配置与搭接、焊接锚固，预埋件安装不牢等问题），乱踩已扎好钢筋致使保护层减小，模板刚度较差，支架稳定性不够导致下沉或失稳等情况，也会造成混凝土收缩开裂。2. 控制预防的体积混凝土裂缝发展的措施及方法对于大体积混凝土，普通混凝土配合比设计规程jgj55-2000中有以下定义：“混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。”清楚了大体积混凝土的定义，就会明白哪些混凝土需要按大体积混凝土来进行控制。据有关资料，当混凝土内外温差25时，混凝土的裂缝有可能不产生，没有约束就不会有应力。因此工程技术人员必须了解大体积混凝土中温度变化所引起的应力状态对混凝土结构的影响，认识温应力的特点，掌握温度应力的变化规律，在施工过程中加强对大体积混凝土结构内外温度监测，及时调整方案和措施，把内外温差控制在范围内，避免裂缝的产生。根据裂缝宽度，裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝。微观裂缝也称为“肉眼看不见的裂缝”。裂缝宽度在0.020.05mm以内，所以取0.05mm为宏观裂缝的起始宽度，裂缝宽度指一条裂缝中较宽区段地平均值。宏观裂缝可以避免，但不是所有的宏观裂缝都是有害的。从国内外试验资料分析，结构物裂缝宽度一般控制在如下范围：（1）无侵蚀介质，无抗渗要求0.3mm（2）轻微侵蚀介质，无抗渗要求0.2mm（3）严重侵蚀介质，有抗渗要求0.1mm只有超过上述控制范围的的裂缝需要进行处理。在实际施工中需要控制有害裂缝的发生。为了防止大体积混凝土温度裂缝发生，应以控制混凝土温升，延缓混凝土降温速率，减少混凝土收缩，提高混凝土极限拉伸值为基础，通过在设计阶段改善约束和完善构造设计，在施工阶段优选材料优化施工方案等方面采取措施。2.1. 设计阶段的措施在工程设计中，根据结构所处的具体时空条件灵活应用“抗放结合准则”。从结构形式的选择方面(微动、滑动及设缝措施，提供“放”的条件)及材料性能方面(提高抗拉强度、抗拉变形能力及韧性等提供“抗”的条件)采取综合措施，如抗放相结合，以抗为主或以放为主的措施。2.1.1. 合理确定混凝土的强度等级在裂缝控制中决定混凝土抗力的是抗拉强度，混凝土标号的提高可明显提高混凝土的抗压强度，但对抗拉强度的提高是很小的。而且，提高了混凝土标号，水泥用量提高，混凝土中心温度提高，混凝土的收缩量也增大，这对抗裂是不利的。因此应根据工程需要合理确定混凝土的标号。而且可以考虑根据工程特点，利用后期强度，如60d，90d，120d强度，允许工程在60d，90d或120d达到承载力所需要的强度，这样可以减少水泥用量，减少水化热和收缩。2.1.2. 增配构造筋钢筋能起到控制裂缝的扩展、减小裂缝宽度的作用。适当的配筋，将约束混凝土的塑性变形，从而分担混凝土的内应力，推迟混凝土的裂缝出现，亦即提高混凝土的极限拉伸强度。据有关文献论述，较细较密的配筋可以提高抗裂能力，其合理的配筋率为0.30.5，构造配筋率约为0.20.5。在墩台施工中增加负弯矩筋等，配筋采用小直径、小间距可大大提高混凝土抗裂性能和贯穿性开裂，当配筋率0.3时则混凝土容易开裂。在基础面筋上加设铁丝网或小直径钢筋网，以提高砼表面抗裂性。适当增配预应力筋，以预应力筋的张拉力来抗混凝土的温度收缩应力。2.1.3. 设置“暗梁”对于一般厚度不大，高度也不高的结构因为边缘效应会引起上宽下窄的裂缝。为此在结构纵横断面的四角，以及施工缝上下配粗筋予以加强，即做“暗梁”。这样处理后，易裂的薄弱部位含钢率增大，混凝土极限拉伸提高，结构抗裂性得到增强。2.1.4. 设滑动层和压缩层此方法对于设置在岩石地基、老混凝土垫层或坚硬土层上的大型基础适用。这样可以让混凝土结构减少由于温度应力而引起的自约束的影响。对控制温度裂缝起到较有效的作用。在基础与岩石地基，或基础与厚大老混凝土垫层之间设置滑动层(平面浇沥青胶铺砂，或刷热沥青或铺卷材)，在垂直面键槽部位设置缓冲层(铺3050mm厚沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料)，以消除嵌固作用，释放约束应力。2.1.5. 设置后浇带设置“后浇带”可以控制施工期间较大温差与收缩应力。按理论计算，消减收缩应力的有效间距为2060 m。后浇带可以控制结构的裂缝，但不利的是，后浇带的垃圾清理困难，接缝不密实，防水质量差，后期可能形成两条裂缝，因此要注意后浇带的构造。后浇带的间距不宜过长（30 m左右），填充封闭时间不宜过短，以能将总降温及收缩变形进行一半以上的时间为佳，从混凝土的收缩量看，估计36个月方能取得明显效果，最短不少于45天，在软土地区，填充时间在结构封顶以后，方可有效地释放差异沉降的应力。 超长工程不设置伸缩缝须有裂缝控制措施。2.1.6. 设置膨胀加强带后浇带只在较短的间距范围对消减收缩应力起显著的作用，超过一定长度，即使设后浇带也没有意义。超长无缝混凝土结构是以hea补偿收缩混凝土为结构材料， 以加强带取代后浇带连续浇筑的超长钢筋混凝土结构。利用掺hea的补偿收缩混凝土为结构材料， 在硬化过程中产生膨胀作用， 由于钢筋和邻位约束， 在结构中建立0.20.7mpa的少量预压应力， 通过在结构不同部位调整混凝土中hea掺量可使不同区段获得不同的预压应力， 以此来补偿混凝土在硬化过程中因温差和干缩产生的拉应力， 从而防止裂缝出现， 起到抗渗、防水的作用。在收缩应力集中的部位，设膨胀加强带，其宽度23m，加强带两侧架设免拆模板网（5 mm 的密孔钢丝网），目的是为防止两侧混凝土留入加强带。施工时带外侧用小膨胀混凝土，浇注到加强带时改用大膨胀混凝土，到加强带另一侧时，又改为小膨胀混凝土浇注。如此循环下去，连续浇筑超长混凝土结构。膨胀加强带和后浇膨胀加强带的间距控制在4060m， 总长控制在100150m。同时应在加强带处增加细而密的双向配筋， 带内增设10 %15 %的水平温度钢筋，均匀布置在上下层（或内外层） 钢筋上，水平温度钢筋垂直于膨胀加强带长度方向进行分布，两端各伸出膨胀加强带2.0 m ，并固定在上下层（或内外层） 钢筋上。采用这种办法，可以不留或少留伸缩缝（后浇带），提高结构的整体性，减少留缝给施工带来的麻烦，从而加快施工进度，并缩短工期和减少施工管理费用。2.2. 施工阶段的控制措施2.2.1. 控制混凝土温升为控制大体积混凝土结构因水化热而产生裂缝，严格控制混凝土原材料的质量和技术标准。特别在泵送混凝土工艺中一定要采取“精料方针”。混凝土的水灰比很重要，应在满足混凝土强度要求及泵送工艺要求条件下尽可能降低，可以掺入必要的减水剂。水泥品种的选择。混凝土升温的热源是水泥水化热，因此选用低水化热、低收缩的水泥品种可以减少水化热和收缩，使混凝土减少升温减少裂缝。如抗硫酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥，而不要采用早强型水泥。从3d水泥水化热来讲42.5矿渣硅酸盐水泥水化热为180kjkg，而42.5普通硅酸盐水泥水化热为250kjkg。掺入粉煤灰外加料：在尽量少用水泥的基础上，掺入一定量的粉煤灰，以保证胶凝材料的总量。掺入适量的优质粉煤灰可以代替和节约水泥，一般掺量为水泥重量的15%20%，在加拿大标准中，此掺量值已达到25%。从混凝土的试块强度分析，粉煤灰的掺量提高，混凝土的强度稍有降低。粉煤灰在混凝土中主要起物理填充作用，加强了粉末效应，增加了混凝土的密实度，可以改善混凝土粘塑性，改善施工性能，减少混凝土的泌水和离析现象，减少收缩。粉煤灰还能够延缓水化热峰值的出现，降低温度峰值。粉煤灰和减水剂同时掺入混凝土中，可以降低水灰比，减少水泥浆量，提高混凝土的可泵性。但是，掺加粉煤灰在对混凝土的后期强度有所改善的同时，对早期抗拉强度及早期极限拉伸均有少量降低，因此，对于早期抗裂要求比较高的工程，粉煤灰掺入量应减少一些，以防止表面出现细微裂缝。粗细骨料级配：自然连续级配的粗骨料配制的混凝土具有较好的和易性，较少的用水量和水泥用量以及较高的抗压强度，粗骨料的规格往往与结构配筋间距、横板形状以及浇筑工艺等因素有关，应尽量选用粒径较大，级配良好的石子。增大骨料粒径可减少水量及水泥用量，降低水泥的水化热，但是骨料粒径增大后，容易引起混凝土的离析；因此要优化级配设计，同时施工时要充分搅拌，加强浇筑和振捣工作。考虑混凝土可泵性的基础上，优先选用1040mm连续级配碎石(其中1030mm级配含量65左右)。根据试验资料表明，石子采用1040mm比525mm的，每立方米混凝土可减少水15kg、水泥20kg左右。细骨料应以中粗砂为宜，当采用细度模数2.7 ，平均粒径为0.38mm的中粗砂比采用细度模数为2.12，平均粒径为0.366mm的细砂，每立方米混凝土可减少水2050kg、水泥2835kg。此外砂、石料含泥量超标后会使混凝土的收缩增加，抗拉强度降低，对混凝土的抗裂十分不利，根据有关资料及规范，在大体积混凝土施工中应将石子的含泥量控制在1左右，砂的含泥量控制在2以内。控制水灰比水灰比宜在0.50.55间，砂率宜在4045间。控制混凝土的出机温度：影响温度最大的是石子、水、其次是砂，水泥最小。因此在气温较高时，应在砂石堆场搭设简易遮阳装置。另外，在高温地区施工，为防止钢模板经太阳暴晒过热，可在浇筑混凝土时在钢模板外侧撒水降温。2.2.2. 减少混凝土收缩，提高混凝土极限拉伸值另外掺入uea、hea膨胀剂取代水泥，在混凝土中建立一定的预应力，从而抵消一部分混凝土的收缩应力，同时改善混凝土内部结构，减少孔隙率，提高混凝土的抗渗性。对浇筑后的混凝土进行一次振捣，能排除混凝土因泌水在粗骨料、钢筋下部产生的空隙，从而提高了抗裂性。二次振捣的恰当时间应为：当运转着的振捣棒以其自身的重力逐渐插入混凝土后，当振捣棒拔出时混凝土仍能自行闭合。在施工中采用缓凝型泵送剂，延缓混凝土的凝结硬化速度，充分利用外加剂（特别是缓凝剂）的特性，适时增加抹加次数，消除表面裂缝（特别是沉缩裂缝和初期温度裂缝），特别是初凝前的抹压，这对消除表有效的。2.2.3. 合理的施工工艺和浇筑方案混凝土采用商品混凝土搅拌车运输泵送入模，采用良好可泵性混凝土配合比，混凝土坍落度符合现场泵送要求，混凝土初凝时间要求控制不出现施工缝为宜。浇筑基础时坍落度可控制在100140mm。薄层连续浇筑:混凝土下料不宜太快，分薄层（以不超过45 cm厚为宜）连续浇筑，浇筑时混凝土的自由下落高度不应超过1.5m，控制混凝土的横向流动值小于1 m。合理分层，分段施工。常用方法有以下几种：1.全面分层。即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。采用这种方案，适用于结构平面尺寸一般不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。2.分段分层。混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离（第一段长度）后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。3.斜面分层。要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。分段长度与混凝土厚度在关，一般以2025m为宜，同时在施工中混凝土浇筑分层应以30 50m为宜。2.2.4. 混凝土振捣工艺混凝土沉缩裂缝在大体积混凝土（特别是泵送大流态混凝土）施工中也是非常多的。主要原因是振捣不密实，沉实不足，或者骨料下沉，表层浮浆过多，混凝土浇筑后，没有及时抹压实（特别是初凝前的二次抹压），且表面覆盖不及时，受风吹日晒，表面水份散失快，产生干缩，混凝土早期强度又低，不能抵抗这种变形而导致开裂。混凝土振捣时，除控制每层的浇筑厚度及控制底板混凝土斜向流淌长度外，还应组织好振捣棒的走向，控制振捣时间保证混凝土振捣密实以及防止漏振、过振。进行梅花式振捣，振捣棒插入点的间距为400mm，每次振捣时间以15秒为宜。根据混凝土浇筑时自然形成一个坡度的实际情况，每次浇筑前后布置两道振捣棒，第一道振捣棒布置在混凝土卸料点主要解决上部混凝土的振捣问题。一般情况下底层的钢筋布置较密，第二道振捣棒布置在混凝土坡脚处，确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的推进，振捣棒也应跟上，保证每个点、每层混凝土的密实。对浇筑完后的混凝土，在每个振动区域中给予二次振捣，排除在粗骨料、水平钢筋下部留置的水份及混凝土间和水平钢筋间的空隙，防治因混凝土沉落而出现裂缝，减少内部裂缝，增加混凝土密实度，提高混凝土的质量。对二次振动的时间可这样确定：将振动棒以其自身的重力逐渐插入混凝土中进行振动，如果振捣棒小心拔出时混凝土仍可自行闭合，而不会在混凝土中留下孔穴，这个就确定为二次振动所施加的适宜时间。2.2.5. 混凝土的泌水处理 在底板大体积泵送混凝土浇筑振动过程中，上涌的泌水、浮浆顺着混凝土混凝土形成的坡度流向坑底，因此在混凝土施工前，预先在横向做几处管渠与地下排水系统连接，使大部分泌水、浮浆系统的排除，保证了混凝土的整体性。2.2.6. 混凝土表面的处理底板混凝土浇筑完后，其表面水泥砂浆较厚，须认真处理，经45小时左右，初步用刮尺刮平，在混凝土初凝前再用专用的磨光机来回打磨数遍，再用木抹打磨压实，以闭合收水裂缝，约过12h后覆盖草袋浇水养护。2.2.7. 后浇带的施工后浇带保留时间及构造：一般保留时间为60天，也可等主体封顶后，荷载相对稳定后在再做填筑，此时早期的温度及收缩已经完成。后浇带的宽度一般按照设计院设计要求或相关图集规范执行。后浇带填充材料：后浇带在填充混凝土前，必须将整个混凝土表面的浮浆凿除形成毛面，清除积水、垃圾杂物，并且在浇筑前浇水湿润。填筑混凝土采用高于主体混凝土一个等级的标号混凝土浇筑，同时混凝土中掺入uea或hea等膨胀剂补偿收缩，其用量根据设计院指定掺入，一般为水泥用量的10%12%。2.2.8. 保温保湿养护，延缓混凝土的降温速率大体积混凝土浇筑后，应及时对混凝土进行保湿、保温养护，减少混凝土表面