主体结构混凝土裂缝控制措施

主体结构混凝土裂缝控制措施主体结构混凝土裂缝控制措施 1 概述 概述 天津地铁 1 号线全长 26 2km 北起刘园 南至双林 该工 程的试验段工程全长 1 58km 已于 2000 年 10 月正式开工 部 分工程的主体结构已经竣工 由于天津市地下水位高 地铁的 主体结构均位于含水层中 因此 天津地铁的主体结构将长期 受到地下水的有害作用 如果没有可靠的防水措施 地下水不 仅可以渗入地铁的主体结构内而直接影响地铁主体结构的正常 使用 而且严重地危害到地下结构物的寿命 为此 天津地铁 主体结构采用了 结构自防水为本 附加防水为辅 的防水方法 二者相结合 能够达到 刚柔结合 协调匹配 优势互补 标本 兼治 的防水目的 可有效解决地下结构渗漏现象的发生 所谓混凝土结构自防水 主要是在混凝土中掺加外加剂 使混凝土致密不裂或把裂缝控制在一定范围内 达到不渗不漏 的目的 因此 对防水混凝土不能只追求抗渗等级 而不注意 防止裂缝的产生 否则抗渗等级虽高 裂缝严重时照样渗水 由此可见 地铁工程防水的成败 关键是控制地铁主体结 构防水混凝土裂缝的产生 2 混凝土裂缝产生的原因 混凝土裂缝产生的原因 为避免和减少裂缝 就必须分析防水混凝土产生裂缝的原 因 然后在施工中采取相应的控制措施 防水混凝土的裂缝通 常有以下几种 2 1 收缩裂缝 2 1 1 失水收缩 开始凝结的混凝土在强烈风 阳光直射或湿度下降的影 响下 外露表面的水分迅速蒸发 产生收缩应力 最后导致裂 缝产生 这种裂缝一般是不规则的表面龟裂 已凝结的防水混凝土由于养护不及时 早期失水 会产 生干燥收缩裂缝 这种裂缝也是不规则的 而且易于贯通结构 而引起渗漏 2 1 2 水化收缩 混凝土水泥水化反应产生大量的热量 使混凝土内部温 度升高 到达一定程度后 混凝土中心温度超过外界温度时 混凝土就要向外界散热 这是一个降温的过程 此过程将使混 凝土产生冷缩 混凝土水泥水化反应出现泌水和水分急剧蒸发现象引起 收缩 水泥水化过程生成新的水化产物 以及水泥水化物 ca oh 2 吸收空气中的 co2 而引起的收缩现象 2 2 移动裂缝模板强度或刚度不够 尚未凝固的混凝土在自 重和振捣器作用下 很容易因变形而引起裂缝 此外 木模板 吸水 漏水 漏浆 也容易使混凝土产生裂缝 2 3 结构裂缝结构设计考虑不周 如钢筋用量不足 配筋错 误 地基不均匀下沉 超荷载 过度振动 如地震 等 都会 使混凝土拉应力过大而产生裂缝 总之 引起混凝土裂缝的原因是非常复杂的 但总体上讲 裂缝主要可分为受力裂缝和其他因素如收缩 温度 不均匀沉 陷等引起的裂缝 工程实践中结构物由变形引起的裂缝几乎占 80 以上 而其中混凝土收缩又是占主要的 属于由外力引起 的裂缝约占 20 左右 这类裂缝在设计上是可以避免和控制的 3 防水混凝土裂缝控制措施 防水混凝土裂缝控制措施 地铁主体结构裂缝是不可避免的 但其有害程度是可以控 制的 地铁主体结构产生裂缝现象与设计 原材料的选择 混 凝土配合比和施工工艺等方面密切相关 尤其是原材料的品质 混凝土配合比和施工工艺影响较大 在地铁工程建设中 为防 止防水混凝土结构裂缝的产生 就必须从防水混凝土裂缝产生 的原因入手 着重加强以下几个方面控制 3 1 精心进行防水混凝土结构设计 防水混凝土的结构设计一般都要进行裂缝开展的验算 即 使如此 也很难保证防水混凝土在干缩应力 荷载和温度变化 的影响下不产生收缩裂缝 设计过程中应尽量保持构件截面均 匀 避免截面突变出现尖角 棱角 以减小混凝土收缩应力和 荷载应力的集中 通过裂缝宽度验算调整主筋配筋量 把裂缝 最大宽度控制在迎水面不大于 0 2mm 背水面不大于 0 3mm 结 构配筋应加强纵向分布钢筋 其配筋应按细而密的原则配置 钢筋间距宜控制在 150mm 以内 必要时可加设扩张金属网 以 提高混凝土的极限拉应变 控制混凝土的收缩裂缝 天津地铁 试验段工程洪湖里车站 主体结构侧墙与顶板原设计配筋采用 18mm 200mm 配筋率为 0 36 施工中为提高主体结构抗裂 性 将原设计配筋改为 16mm 150mm 配筋率为 0 38 另 外 为平衡结构收缩应力 在侧墙中部 1m 的范围内和顶板中 部 3m 范围内 将水平构造筋间距调为 100mm 此外 设计中还 应对施工段长度的划分提出指导性意见 适当缩短施工缝间距 分段长度宜控制在 12m 以内 3 2 严格控制防水混凝土原材料质量防水混凝土的原材料要 求如下 3 2 1 水泥 尽量采用低标号 低水化热的水泥 在不受侵蚀性介质和冻融作用时 宜采用普通硅酸盐水 泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 如采用矿渣硅 酸盐水泥则必须掺用外加剂 以降低泌水率 在受冻融作用时 则优先选用普通硅酸盐水泥 不宜采 用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥 不得使用过期和受潮结块的水泥 并不得将不同品种 标号的水泥混合使用 3 2 2 外加剂 外加剂应符合国家或行业标准一等品以上的质量标准 可根据需要掺入减水剂 膨胀剂 防水剂 引气剂 复 合型外加剂等 外加剂可单掺 也可复合使用 其品种和掺量 应通过试验确定 外加剂的使用应不影响结构的强度 并应具有体积膨胀 强度提高 坍落度提高和损失小 收缩落差小等特点 优质外 加剂的含碱量不能超过 0 75 3 2 3 砂 石 应符合现行 普通混凝土用砂石质量标准及检验方法 和 普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法 的规定 石子最大粒径不宜大于 40mm 泵送时其最大粒径为输送管 管径的 1 4 1 3 决定 所含泥土不得呈块状或包裹石子表面 用于防水混凝土其含泥量不应大于 1 石子吸水率不应大于 1 5 宜采用中砂 用于防水的商品混凝土含泥量不应大于 3 3 2 4 掺合料 可掺入一定数量的磨细粉煤灰 磨细矿渣粉 硅粉等 磨细粉煤灰的级别不应低于二级 掺量不应大于 20 硅粉掺量不应大于 3 其它品种掺量应通过试验确定 3 3 优化防水混凝土配合比 防水混凝土配合比应通过试验确定 其抗渗等级应比设计 要求提高 0 2mpa 在满足抗渗要求的前提下 尽量减少水泥用量 藉以提高防水混凝土的抗裂性 在设计允许的前提下 大体积 防水混凝土可采用后期强度 60d 或 90d 进行配合比设计 防水混凝土中各种材料的总碱量 na2o 当量 不得大于 2kg m3 水泥用量不得小于 300kg m3 掺有活性粉细料时 水 泥用量不得小于 280kg m3 砂率宜为 35 40 泵送时可增 至 45 灰砂比宜为 1 2 1 2 5 水灰比不得大于 0 55 用 于防水商品混凝土时不得大于 0 6 普通防水混凝土坍落度不宜 大于 5cm 用于防水商品混凝土入模坍落度宜控制在 12 2cm 入模前每小时坍落度损失值应小于 3cm 坍落度总损失值不应 大于 6cm 掺引气剂或引气型减水剂时 混凝土含气量应控制在 3 5 用于防水商品混凝土的缓凝时间宜为 6 8h 为了做好 天津地铁 1 号线试验段工程的防水混凝土配合比工作 天津地 铁总公司在施工前对防水混凝土原材料与配合比进行了专家论 证 统一了原材料与配合比 方便了防水混凝土的质量控制 3 4 合理混凝土施工 模板设计施工中模板应平整 拼缝要严密不漏浆 并要有 足够的强度与刚度 地铁主体结构防水混凝土施工最好采用钢 模板 钢模板散热快 失水少 振感灵敏而不易使混凝土产生 裂缝 3 5 强化防水混凝土施工工艺 做好施工过程中的降水 排水工作 必须做到围护结构无 渗漏水 严禁带明水浇注主体结构混凝土 对于明挖法施工采用排桩的围护的结构 桩间凹槽部位应 采用喷射混凝土和防水砂浆找平 尽量减少基面对新浇注的侧 墙混凝土收缩的约束 要避免在炎热的夏季露天浇筑防水混凝土 混凝土初期曝 晒会因过量失水而开裂 在浇筑混凝土时 还要注意控制施工 温度 夏季混凝土入模温度直控制在 25 以下 施工时宜将砂 石预冷 例如向砂石堆上喷洒水温低的地下水或将砂石遮盖 而冬季拌合混凝土时 应将拌合水适当加热 使混凝土人模温 度能保持在 5 10 以上 防水混凝土必须采用机械搅拌 搅拌的时间不应小于 2min 掺外加剂时 应根据外加剂的技术要求确定搅拌时间 混凝土运输过程中如出现离析 必须进行二次搅拌 当坍 落度损失后不能满足施工要求时 应加入原水灰比的水泥浆或 二次掺加减水剂 严禁直接加水 防水混凝土必须采用机械振捣 时间宜为 10 30s 以混凝 土开始泛浆和不冒气泡为准 并应避免偏振 欠振或超振 掺 引气剂或引气型减水剂时 应采用高频插入式振幅器振捣 混凝土结构内部设置的各种钢筋或绑扎铁丝不得接触模板 固定模板的螺栓必须穿过混凝土结构时应有止水措施 合理划分施工段长度 适当缩短施工缝间距 分段长度宜 控制在 12m 以内 底板 边墙 顶板施工缝尽可能对齐 必要 时采取跳槽施工 也可采用后浇带 3 6 认真进行防水混凝土结构的养护 养护及时对防止裂缝有重大作用 特别在夏季施工时更是 如此 混凝土在潮湿环境中养护 有利于降温散热 减少温差 减少和推迟因失水而产生的干缩 保证混凝土强度迅速增长 因此 规范规定防水混凝土至少养护 14d 这对防止产生有害 裂缝是非常必要的 大体积防水混凝土施工应采取保温保湿养 护 模板拆除时间宜控制在混凝土强度达到 80 左右 避免失 水过快 混凝土的中心温度与表面温度以及表面温度与大气温 度的差值均不应大于 15 且混凝土的降温速率每天不应大于 2 4 结语 结语 防水是地铁工程成败的