长城世家二期方案.doc

长城世家二期地下超长结构裂缝控制建议一、 工程概况本工程地下室建筑面积为21712.56m2，长220米，宽50.15m。该工程基础采用桩筏基础，地下室底板埋深-6.900m，筏板厚度450mm，-2层地下室外墙厚度350mm，-1层地下室外墙厚度300mm。地下室混凝土用量约5000m3，混凝土强度等级为C30P6。超长、大面积是本地下室工程结构的重要特征，因此其混凝土结构裂缝控制也就成为设计与施工的重点与难点。二、超长混凝土结构裂缝形式与产生原因分析根据王铁梦教授的混凝土结构裂缝控制理论，大面积地下室超长混凝土结构（筏板与薄壁长墙）在施工和使用过程中不可避免地经常出现不同程度、不同类型的裂缝，这些裂缝大多是因荷载及温度变化而引起的，主要包括以下几种：1、 混凝土受约束产生裂缝：由于混凝土的脆性特点（拉压比低，约1/15左右），在受到温度变化影响时产生的线膨胀在内外部约束下会产生拉应力，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时出现裂缝。2、 温度上升引起的裂缝：主要是水泥水化热是引起大体积混凝土的内外温差，使得混凝土内部产生压应力、面层产生拉应力。当该拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就产生了温度裂缝。3、 降温产生的裂缝：混凝土浇筑后经过一段时间，水泥水化热达到热峰值后，混凝土开始从较高温度逐渐降温，引起混凝土收缩，同时由于混凝土中多余水分蒸发、水泥水化后产生的化学收缩等变形，受到地基和结构边界条件的约束，不能自由变形，导致产生拉应力，当拉应力超过混凝土抗拉强度时，则从约束面的应力集中点开始向上开裂形成裂缝。二、结构裂缝的控制思路在超长结构控制温度裂缝方面，根据温度应力与长度非线性关系，应用“抗与放”原则，具体思路如下：1、“放”的方法“放”的方法是减少约束体与被约束体之间相互制约，以设置永久性伸缩缝或后浇带的方法，将超长的现浇混凝土结构分成长度不大于45米的若干段，以释放大部分变形，减少约束应力。2、 “抗”的方法抗的方法是采取措施减少被约束体与约束体之间的相对温差，改善配筋，减少混凝土收缩，提高混凝土抗拉强度。中间设置临时伸缩的后浇带，把结构分成长度不大于45米（混凝土结构设计规范对结构最大整浇长度的规定）若干段，这样可以有效削弱温度收缩和混凝土收缩产生的应力。在施工后期待混凝土收缩基本完成和建筑物沉降稳定后，将若干段缝浇筑连成一个整体。3、用补偿收缩混凝土技术应用补偿收缩混凝土技术，在混凝土中掺入UEA膨胀剂，利用膨胀剂水化产生的限制膨胀率抵消水泥水化引起的化学收缩和混凝土的早期失水干缩。三、结构裂缝的控制措施按照上述的裂缝控制思路，现提出在本工程中从材料、施工及设计等三方面采取以下针对性措施，仅供参考：1 结构设计及构造措施根据混凝土结构设计规范（GB50010）、混凝土外加剂应用技术规范（GB50119）、补偿收缩混凝土应用技术规程（JGJT178），为控制混凝土因结构特定条件引起裂缝，建议本工程在设计与构造方面采取“抗”“放”相结合的措施加于控制：1.1地下室底板、外墙、顶板裂缝宽度计算均按0.2mm 控制计算。对于外墙，由于墙体受施工和环境温度湿度等因素影响较大，容易出现竖向收缩裂缝，混凝土强度等级越高，开裂机率越大，由于受到底板、墙中柱及顶板梁的较大约束，造成约束力上小下大（在顶板浇筑前），外墙中部最薄弱，应力最大，因此外墙的水平中部高度内宜设一道暗梁配筋加密为416150。1.2混凝土胀缩变形与限制条件有关，对于墙体与柱子相连的结构，由于墙与柱的配筋率相差较大，柱子刚性大，对墙体的收缩约束强，易于产生应力集中，在离柱子12m的墙体上易出现竖向收缩裂缝。工程实践表明，墙体的水平构造(温度)钢筋的配筋率宜在0.25 0.35。为分散应力，宜采用细筋密布的方法，增加墙的水平构造筋，控制水平筋间距120且将水平筋置于竖筋外侧。在墙柱连接处设水平附加筋，附加筋的长度为15002000mm，插人柱子中200300mm，插入墙体中12001600mm，该处配筋率提高1015。这样，有利于传递墙柱间的应力，避免截面变化处裂缝的出现。1.3本工程地下室结构超长，建议按结构设计规范规定最大整浇长度留设后浇带。1.4 当结构功能需要，底板局部不能分缝时，采用膨胀加强带的做法进行解决具体做法如下： 1） 带宽2. 0 m ，带的两侧布置 5 mm 的密孔钢丝网，将带内混凝土与带外混凝土分隔开，钢丝网垂直布置在上下层（或内外层） 的钢筋之间，两端分别绑扎在上下层（或内外层） 钢筋上。 2） 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。 3） 带内采用设计强度等级比相邻非加强带混凝土强度等级高一等级的混凝土进行浇筑， 加强带混凝土UEA膨胀剂的掺量相对补偿收缩混凝土的掺量提高2%。加强带的浇筑时间控制在两侧混凝土初凝前进行浇筑。1.5 建议按大体积混凝土施工规范的相关规定，将混凝土的强度验收龄期延长为60天龄期，以降低混凝土的水化热和收缩率，利于裂缝控制。1.6后浇带的钢筋（外墙为水平筋）应采取搭接的形式予以断开，在回浇填充混凝土前再进行焊接或绑扎，避免留而不断，以释放由温度变形产生的应力。2、材料的选择与控制混凝土配合比设计就裂缝控制而言，混凝土的配合比与原材料的选择至关重要。结合以往工程实践经验，严格选材、优化配比，同时采用混凝土双掺技术与补偿收缩混凝土技术相结合，可有效控制裂缝的产生，具体措施如下：2.1水泥和骨料的选择：根据大体积混凝土施工规范的水化热绝对温升计算公式可知，减少水泥用量可降低水化热。为降低水化温升、减小体积变形，减少出现裂缝，在满足设计强度要求的前提下，选用PO42.5R水泥,水泥水化放热量为Q=334kJ/kg；骨料选择优良的连续级配骨料，增大混凝土的密实度和提高混浆骨比。粗骨料含泥量控制0.5，针片状含量8；细骨料选用细度模数为2.83.0的中砂，含泥量1.0。混凝土坍落度控制在140160mm之间。2.2混凝土膨胀剂：对于主控项目为限制膨胀率的补偿收缩混凝土，其配制所必需的膨胀剂，目前列入标准的类别分为硫铝酸钙类、硫铝酸钙-氧化钙类和氧化钙类。其中技术最为成熟的是硫铝酸钙类的第一代膨胀剂UEA。但是无论采用什么品种，都以满足结构所需的限制膨胀率为准。施工用补偿收缩混凝土和填充用膨胀混凝土，其性能指标按下列表（混凝土外加剂应用技术规范）的要求进行控制。表1补偿收缩混凝土的性能项 目限制膨胀率（10-4）限制干缩率（10-4）抗压强度（MPa）龄 期水中14d水中14d，空气中28d28d性能指标1.53.02.5表2填充用膨胀混凝土的性能项 目限制膨胀率（10-4）限制干缩率（10-4）抗压强度（MPa）龄 期水中14d水中14d，空气中28d28d性能指标2.53.030.0根据我们以往在各个工程实例中的应用经验，在混凝土中掺入8%或10%的UEA膨胀剂,即可以满足上述的限制膨胀率和限制干缩率要求，达到补偿收缩的效果。同时，只要按混凝土外加剂应用技术规范（GB50119）、补偿收缩混凝土应用技术规程（JGJT178）相关要求改善结构配筋（上面已经阐述），加强施工养护，能够较好地控制有害裂缝的产生。2.3配合比的优化设计：根据工程的特点和设计要求以及预计施工季节的气候条件，对混凝土配合比进行优化，严格控制混凝土的水化热、浆体含量和浆骨比，并掺人优质II级风选粉煤灰，超量取代部分水泥，本工程混凝土中粉煤灰的掺人量控制在水泥用量的30左右（规范限量为40%）。以降低混凝土的收缩率和水化热（这里略去混凝土的热工计算），同时改善混凝土的和易性，便于浇筑施工的顺利开展。结合以往的工程经验，通过反复试验，最后确定的混凝土配合比见下表：C30P6补偿收缩混凝土配合比水水泥粉煤灰砂子石子UEA减水剂坍落度R7dR28d28天限制膨胀率170300637541031326.7218027.638.32.6310-43、 施工过程中应予采取的裂缝控制措施混凝土工程结构裂缝控制不仅仅是结构设计与材料的问题，还涉及到施工、环境条件等诸多因素的影响，好的设计和好的材料，还应赋予规范合理的施工养护。由于商品混凝土属半成品，与现场多次转运造成混凝土混合料的离析或者浇筑振捣工艺、养护情况等因素影响很大。因此，应根据工程特点，结合施工季节的环境条件，采取具有针对性的相应措施加于控制。3.1浇筑之前要检查模板及其支架、钢筋及保护层厚度、预埋件等的部位、尺寸，确认正确无误后，方可进行浇筑。同时，还应了解天气情况和检查施工道路、设备等等对浇筑混凝土有无障碍，必要时予以修正。3.2制定施工方案时应考虑工程情况配置好人力与器械，使各环节的施工能力应与混凝土的一次浇筑量相适应。在施工过程中对现场浇筑的混凝土要进行监控，运抵现场的混凝土坍落不能满足施工要求时，可采取可靠的方法调整坍落度，严禁随意加水。3.3浇筑墙、柱等较高构件时，应进行分层浇筑，一次浇筑高度以混凝土不离析为准，一般每层不超过400m，捣平后再浇筑上层，以避免造成混凝土的二次离析。浇筑时要注意振捣到位，混凝土充满端头角落。要振捣密实，不得漏振，也不得过振，更不得用振捣器拖赶混凝土。分层浇筑混凝土时，要注意使上下层混凝土一体化。应在下一层混凝土出凝前将上一层混凝土浇筑完毕。在浇筑上层混凝土时，须将振捣器插入下一层混凝土5cm左右以便形成整体。3.4当楼板、梁、墙、柱一起浇筑时，先浇筑墙、柱，待混凝土沉实后，再浇筑梁和楼板。当楼板与梁一起浇筑时，先浇筑梁，再浇筑楼板。浇筑时要防止钢筋、模板、定位筋等的移动和变形。3.5成型后的混凝土可能会产生泌水、骨料下沉，易产生塑性收缩裂缝，此时应对混凝土表面进行压实抹光；在浇筑混凝土时及浇筑后，如遇高温、太阳暴晒、大风天气，浇筑后应立即用塑料膜覆盖，。板类混凝土面层应在初凝前进行二次抹压，以修复塑性裂缝和提高混凝土密实度。3.6后浇带混凝土的浇捣时间视实际情况定，温度后浇带的浇筑最小时间差不应小于60d，沉降后浇带须在主体封顶后经观测沉降稳定后再浇筑，以减少混凝土浇筑过程中的收缩裂缝和因沉降产生的变形裂缝。后浇带的旧混凝土接触面应进行凿毛，并将杂物清理干净和理顺钢筋后再回浇，浇筑完毕后应进行不少于14天的蓄水养护。3.7养护是防止混凝土产生裂缝的重要措施，特别是加了膨胀剂的补偿收缩混凝土，必须充分重视，并制定养护方案，派专人养护工作。混凝土浇注完毕并且二次压面后，即须进行妥善的保温、保湿养护，保持混凝土在养护期内始终处于湿润状态，有条件时尽量蓄水养护。尽量避免急剧变化、振动以及外力的扰动。养护时间不得少于14d。3.8墙体混凝土浇筑完毕，混凝土达到一定强度（1-3d）后，视天气情况，可松动两侧模板，离缝约3-5mm,在墙体顶部架设淋水管，喷淋养护，如环境气温较低，应视混凝土的降温情况来松开侧板，以防止内外温差的影响。拆除模板后，应在墙两侧挂麻袋或草帘等覆盖物，避免阳光直照墙面，连续喷水养护时间不少于14天；养护期满后地下室外墙宜尽早回填土。四、结束语裂缝是混凝土结构中普遍存在的