混凝土超长墙体施工期裂缝全过程防治施工工法鲁班奖

武汉市***综合病房大楼混凝土超长墙体体施工期裂缝缝全过程防治施工工工法1前言超长、大体积、大大面积且约束束条件复杂的的混凝土构件件大量出现；；现代预拌混混凝土原材料料（如水泥）性性能改变、掺掺加外加剂、掺掺合料等组份份；以及混凝凝土泵送施工工等使混凝土土性能改变，尤尤其是其早期期体积稳定性性劣化，导致致现浇混凝土土结构在正常常使用前，即即在施工期间间经常产生裂裂缝。此时，结结构通常尚未未承受正常使使用情况下的的全部荷载，这这种裂缝多因因间接作用如如，非荷载变变形（收缩、温温度等）引起起。混凝土施工期裂裂缝多发生在在混凝土浇筑筑后的数天或或十几天的时时间段内，也也有在浇筑完完毕的几个月月后仍主要因因间接作用产产生裂缝的。混混凝土施工期期裂缝可能会会对建筑的使使用功能、耐耐久性及观感感造成影响；；某些情况下下还可能影响响到结构的承承载能力；有有时即使对建建筑的使用功功能、耐久性性及承载能的的影响不大，也也会对用户心心理等造成不不良影响。混混凝土结构产产生施工期裂裂缝后，长期期找不到确切切原因，没有有办法有效处处理的工程事事例也非常多多。特别是某某些较为复杂杂的裂缝问题题或由诸多因因素复合诱发发的裂缝问题题，不容易发发现其主要矛矛盾所在，原原因不能确定定，也很难有有好的处理效效果。***建设集团团有限公司联联合相关科研研院所，建立立了预拌混凝凝土施工期裂裂缝防治全过过程控制体系系，提出了基基于全过程控控制的预拌混混凝土超长墙墙体施工期裂裂缝控制技术术，该技术在在武汉市***综合病房大大楼地下室混混凝土墙体施施工中得到应应用，取得了了良好的控制制效果，经武武汉大学专门门机构检测，“剪力墙中混混凝土的收缩缩和膨胀都在在允许的范围围内，所监测测墙体没有发发现肉眼可见见裂缝。”该成果与其他成成果一起通过过湖北省建设设厅组织的科科技成果鉴定定，鉴定委员员会认为该成成果“技术含量高高，是一项集集成的自主创创新成果，整整体水平达到到国内领先水水平。”2工法特点2.1该工法法强调全过程程控制，从原原材料优选、配配合比优化、结结构设计及构构造、施工过过程控制、管管理等方面综综合提出有效效措施预防、控控制裂缝的产产生，可以取取得良好的施施工期裂缝控控制效果。2.2混凝土土配合比设计计方面在传统统设计的基础础上提出了专专门的混凝土土抗裂优化设设计。2.3长墙混混凝土浇筑采采用跳仓无缝缝施工技术，可可以更好地保保证建筑功能能使用要求，在在质量、工期期、造价技术术经济效能等等方面具有先先进性和新颖颖性。3适用范围该工法适用于采采用预拌混凝凝土现浇施工工的超长墙体体施工期裂缝缝防治。4工艺原理现浇混凝土结构构在施工期间间开裂，有些些是由单一因因素引起的，如如环境温度、湿湿度变化等；；原材料及配配合比：混凝凝土配合比不不合理，各种种原因导致的的混凝土过大大收缩变形等等；施工过程程：养护方案案不合理等。但但更多的裂缝缝不是由单一一因素引起，而而是上述多种种原因的综合合作用形成。施工中也必须全全过程控制，从从原材料优选选、配合比优优化、结构设设计及构造措措施优化、施施工过程控制制、管理等方方面提出综合合有效措施防防治预拌混凝凝土施工期裂裂缝。本工法强调全过过程控制，上上述方面综合合提出有效措措施预防、控控制裂缝的产产生，不能忽忽略其中任何何一个方面。具具体为：1在传统混凝土土配合比设计计的基础上进进行专门的原原材料优选及及混凝土配合合比优化设计计；2考虑预拌混凝凝土施工期裂裂缝防治的要要求，进行结结构设计及构构造措施的优优化；3考虑预拌混凝凝土施工期裂裂缝防治的要要求，加强混混凝土浇筑、养养护等施工过过程的有效控控制。5施工工艺流程程及操作要点点5.1工艺流流程进行预拌混凝土土超长墙体施施工期裂缝控控制，必须建建立全过程控控制体系。该该体系是在传传统混凝土工工程工艺流程程的基础上，针针对施工期裂裂缝防治完善善而成。主要工艺流程如如图5.1-1所示。基于裂缝防治的结构及构造措施优化基于裂缝防治的结构及构造措施优化混凝土原材料优选配合比体积稳定性优化设计混凝土拌制及运输混凝土浇筑混凝土养护及拆模图5.1-1预拌混凝土土超长墙体施施工期裂缝工工艺流程5.2操作要要点基于裂缝防治的的结构及构造造措施优化1要求混凝土具具有足够的强强度，较小的的早期收缩变变形及良好的的抗裂能力；；2较长的现浇钢钢筋混凝土墙墙体是收缩裂裂缝的高发区区，墙体中的的钢筋除应满满足强度要求求外，应充分分考虑混凝土土收缩而加强强，应有足够够的配筋率，钢钢筋布置宜细细而密分布。水水平构造钢筋筋宜置于受力力钢筋外侧，当当置于内侧时时，宜在混凝凝土保护层内内加设防裂钢钢筋网片图-1)。图-1墙体混凝土保护层内配置钢筋网片配筋率及间距应应考虑混凝土土收缩变形规规律，结合结结构计算和工工程经验确定定。图-1墙体混凝土保护层内配置钢筋网片建议：钢筋混凝凝土剪力墙的的水平和竖向向分布钢筋的的配筋率shh(sh，为水平分布布钢筋的间距距)和SV(SV，h为竖向分布布钢筋的间距距)不应小于0.2%。结构中重重要部位的剪剪力墙，其水水平和竖向分分布钢筋的配配筋率宜适当当提高。剪力墙中温度、收收缩应力较大大的部位，水水平分布钢筋筋的配筋率宜宜适当提高。3墙中的预埋埋管线宜置于于受力钢筋内内侧，当置于于保护层内时时，宜在其外外侧加置防裂裂钢筋网片。预预留孔、预留留洞周边应配配有足够的加加强钢筋并保保证有足够的的锚固长度。混凝土原材料优优选为控制预拌混凝凝土施工期间间收缩裂缝的的发生，预拌拌混凝土供应应方应对混凝凝土原材料进进行优化选择择。详见附件1。配合比体积稳稳定性优化设设计对要求施工期间间不出现早期期裂缝的结构构(构件)，预拌混凝凝土供应方应应在优选原材材料和常规配配合比设计的的基础上，进进行抗裂配合合比优化设计计，使混凝土土除具有符合合设计和施工工所要求的性性能外，还具具有抵抗收缩缩开裂所需要要的性能。详见附件2。收缩、体积稳稳定性试验及及评价为提供有良好抗抗裂性能的混混凝土，预拌拌混凝土供应应方应在优选选原材料、优优化配合比的的基础上进行行收缩、体积积稳定性试验验及评价。详见附件3。混凝土拌制及及运输1为有效进行行预拌混凝土土施工期裂缝缝控制，混凝凝土拌制应有有详细的技术术要求，应严严格记录每车车混凝土的搅搅拌时间、出出站时刻、进进场时刻、开开始浇筑时刻刻、浇筑完成成时刻，并分分批汇总分析析。记录见表表-1。预拌混凝土拌制制及浇筑记录录样表表-1车次搅拌时间出站时刻进场时刻开始浇筑时刻浇筑完成时刻123…汇总分析：2在风雨或暴暴热天气输送送混凝土，容容器上应加盖盖，以防进水水或水份蒸发发。冬期施工工应加以保温温。混凝土浇筑1混凝土的入入模坍落度不不宜过大，严严禁在搅拌机机外二次加水水搅拌。2混凝土浇筑筑时，应保证证振捣的时间间和位置，防防止漏振、欠欠振和过振。对对已经初凝的的混凝土不应应再次进行振振捣，避免破破坏已形成的的混凝土结构构强度，应待待其充分凝固固、硬化后按按施工缝进行行处理。3对于墙与板板等截面相差差较大的构件件或结构，应应先浇筑较深深的部分，根根据气候条件件静停0.5~11.5小时后再与与较薄部分一一起浇筑，以以防止沉降裂裂缝的产生。4施工缝的留留置应严格按按设计要求和和施工技术方方案确定。超超长的墙体宜宜采用无缝跳跳仓施工技术术，以有效控控制其收缩、温温度裂缝。混凝土养护及及拆模图-1墙体混凝小水慢淋养护1混凝土初凝凝后应及时养养护。墙体采采用保温保湿湿效果较好的的木模板时，可可适当延缓拆拆模时间，或或采用模板上上口开小缝隙隙的方法，小小水慢淋进行行墙体养护（图-1）。图-1墙体混凝小水慢淋养护2模板拆除除应应符合强度及及外观的限定定要求外，还还应考虑混凝凝土水化温升升、温降变化化规律及混凝凝土收缩变化化规律、自然然环境温度、湿湿度、风速、日日照等情况，合合理确定拆模模时间。不宜宜在混凝土温温度峰值时拆拆除模板及淋淋冷水养护。3混凝土施工工应根据天气气情况，尽量量避免雨中混混凝土浇筑施施工，防止刚刚浇筑完的混混凝土被雨水水浇淋。4在干燥、高高温、暴晒或或风力较大的的环境条件下下浇筑的预拌拌混凝土或泵泵送混凝土，应应加强覆盖或或保湿养护。6材料与设备6.1材料混凝土用水泥、骨骨料、水应符符合国家现行行标准的规定定。在混凝土中宜加加入一定量的的粉煤灰或磨磨细矿渣（部部分替代水泥泥），掺量通通过配合比设设计、试验确确定，以改善善混凝土的抗抗裂性能。粉粉煤灰或磨细细矿渣应符合合国家现行标标准的规定。掺加合适的外加加剂有利于裂裂缝的防治。掺掺加的外加剂剂应符合国家家现行标准的的规定，并应应注意外加剂剂之间的相容容以及与水泥泥的相容性。在混凝土中掺入入一定量的纤纤维、有机聚聚合物，可提提高混凝土的的抗裂性能。掺掺加的纤维应应符合国家现现行标准的规规定。6.2设备混凝土搅拌系统统：搅拌机、磅磅称、小推车车、铁锹、泥泥浆泵等，要要求搅拌均匀匀、计量准确确；混凝土搅搅拌运输车、混混凝土泵、混混凝土内部振振动器、附着着式振动器、洒洒水养护装置置；经纬仪、水水准仪、钢卷卷尺、水平尺尺、轻便脚手手架。预拌混凝土收缩缩及体积稳定定性评价设备备见附表1。7质量控制7.1应满足足的国家和地地方有关标准准、规范除按上述施工工工艺进行严格格操作控制外外，还应满足足国家和地方方的有关标准准、规范，见见表7-1。表7-1该该工法应满足足的有关标准准、规范序号名称编号及版本备注1《普通混凝土拌拌合物性能试试验方法标准准》GB/T500080—20022《普通混凝土力力学性能试验验方法标准》GB/T500081—20023《建筑工程施工工质量验收统统一标准》GB503000－20014《混凝土结构工工程施工质量量验收规范》GB502044－20025《普通混凝土配配合比设计规规程》JGJ55—220007.2施工期期裂缝质量控控制1新拌混凝土土质量控制新拌混凝土的坍坍落度不宜过过大，在控制制混凝土坍落落度的同时应应控制有合适适的坍落扩展展度，试验按按《普通混凝凝土拌合物性性能试验方法法标准》（GB/T550080—2002）进行。2硬化混凝土土质量控制硬化混凝土的强强度和外观应应符合《混凝凝土结构工程程施工质量验验收规范》（GB502204－2002）的规定。墙墙体允许偏差差见表7.2-1。墙体允许偏差表7.2-11项目允许偏差（mmm）检验方法轴线位置5钢尺检查垂直度层高≤5m8经纬仪或吊线、钢钢尺检查层高＞5m10经纬仪或吊线、钢钢尺检查标高9层高）±10水准仪或拉线、钢钢尺检查混凝土施工完毕毕不应出现肉肉眼可见裂缝缝。8安全措施8.1坚决贯彻彻“安全第一、预预防为主”的安全生产产方针，按照照《建筑工程程安全规程》组组织施工，执执行《建筑机机械使用规程程》、《施工工现场用电安安全技术规范范》。建立安安全生产管理理体系，项目目负责人对安安全生产工作作进行全面领领导，项目安安全员主要负负责施工现场场的安全工作作，对安全生生产进行全面面的管理。8.2认真落实实安全生产岗岗位责任制、交交底制和奖罚罚制。每道工工序施工前必必须逐级进行行安全交底，并并落实到书面面上。从事施施工的各级人人员，必须持持证上岗，各各级机械操作作人员，严格格遵守操作规规程，无证上上岗、酒后上上岗，违章作作业造成事故故的追究当事事人直接责任任。8.3混凝土浇浇筑施工作业业中，要注意意观察模板及及支架、混凝凝土输送泵管管等有无过大大变形或松脱脱现象，发现现问题，应及及时处理。8.4施工现场场用电必须有有专人管理，严严格遵守各项项用电操作规规程，严禁违违章作业，非非电工人员不不得擅自操作作用电作业。8.5建立完善善的施工安全全保证体系，加加强施工作业业中的安全检检查，确保作作业标准化、规规范化。9环保措施9.1环境管理理目标：施工工现场环境管管理，符合施施工环保要求求。9.2环境管理理措施：在严严把质量关的的基础上加大大施工现场文文明管理与环环境防治工作作，具体如下下：1任务下达前前，由项目工工程师按国家家或地方有关关施工环保措措施及企业环环境管理体系系要求，进行行必要的培训训。2现场加大管管理力度，杜杜绝混凝土运运输车辆遗洒洒及施工现场场的扬尘，减减少环境污染染，混凝土运运输车辆进出出大门时必须须清理干净。3按国家、地地方（行业）对对机动车尾气气排放的要求求，对混凝土土运输及浇筑筑用车进行检检修，并通过过检测合格。4认真执行国国家、地方（行行业）对减少少施工噪声的的要求，将混混凝土施工噪噪声控制在允允许范围之内内。10效益分析10.1社会效效益：有效控控制了预拌混混凝土超长墙墙体现浇施工工期裂缝的产产生，改善建建筑物的使用用功能，提高高了结构耐久久性。裂缝综合防治中中，为改善混混凝土的抗裂裂性能，要求求在混凝土中中加入一定量量的粉煤灰或或磨细矿渣（部部分替代水泥泥），可以节节约能源、资资源，减少粉粉尘、CO2的产生，更更有利于环境境，符合可持持续发展战略略。10.2经济效效益：采用基基于全过程控控制的裂缝综综合防治技术术，在混凝土土中加入一定定量的粉煤灰灰或磨细矿渣渣，采用整体体跳仓浇筑，达达到了节约工工期，降低成成本的目的。武武汉市***综合病房大大楼工程地下下室长墙裂缝缝控制中，直直接经济效益益率为1.73%。11应用实例2006年1月月至2006年5月应用于武武汉市***综合病房大大楼工程。该该工程平面呈呈“L”形，建筑面面积265422m2，地面以上11层，地下一一层，总高度度为41.8m，地下室层层高5.1m，座落在天天然地基上，主主体为框架剪剪力墙结构。地地下室外墙较较长(周长240多米，最长长直线段长45米)，C40S8混凝土，采采用基于全过过程控制的预预拌混凝土超超长墙体施工工期裂缝控制制技术，从原原材料优选、配配合比优化、结结构设计及构构造措施优化化、施工过程程控制、管理理等方面综合合采取措施，取取得了良好的的控制效果，经经武汉大学专专门机构检测测，“剪力墙中混混凝土的收缩缩和膨胀都在在允许的范围围内，所监测测墙体没有发发现肉眼可见见裂缝。”附件1混凝土原材材料优选为控制预拌混凝凝土施工期间间收缩裂缝的的发生，预拌拌混凝土供应应方应对混凝凝土原材料进进行优化选择择。1从控制裂缝缝的角度考虑虑，水泥品种种优先选择的的次序宜为：：低碱水泥、硅硅酸盐水泥、普普通硅酸盐水水泥；大体积积混凝土宜选选用低热水泥泥。无特殊要要求时，不宜宜选用早强水水泥、含碱量量较大的水泥泥、较细的水水泥。有条件件的宜对水泥泥进行抗裂性性能试验和评评价(圆环法)。2在混凝土中中宜加入一定定量的粉煤灰灰或磨细矿渣渣（部分替代代水泥），掺掺量通过配合合比设计、试试验确定，以以改善混凝土土的抗裂性能能。当混凝土土中掺入矿粉粉时，矿粉细细度宜与水泥泥的细度接近近。掺加硅灰灰时，应有可可靠的技术措措施。有条件件的也宜对混混凝土掺合料料进行抗裂性性试验和评价价。3掺加合适的的外加剂有利利于裂缝的防防治，选择外外加剂时，应应注意外加剂剂之间的相容容以及与水泥泥的相容性。对对于抗裂性要要求高的混凝凝土，合适条条件下宜选用用具有减缩抗抗裂性能的外外加剂。4宜选用级配配良好的粗、细细骨料。5在混凝土中中掺入一定量量的纤维、有有机聚合物，可可提高混凝土土的抗裂性能能。有机纤维维如聚丙烯、尼尼龙类纤维，能能提高混凝土土塑性抗裂性性能；钢纤维维能提高塑性性抗裂性能和和硬化后混凝凝土抗裂性能能。在纤维分分散度良好的的情况下，混混凝土抗裂性性能随着纤维维掺量的提高高而提高。附件2配配合比体积稳稳定性优化设设计对要求施工期间间不出现早期期裂缝的结构构(构件)，应在优选选原材料和常常规配合比设设计的基础上上，进行抗裂裂配合比优化化设计，使混混凝土除具有有符合设计和和施工所要求求的性能外，还还具有抵抗收收缩开裂所需需要的性能。在进行抗裂配合合比优化设计计时应遵循以以下原则：1最小单位用用水量或最小小胶凝材料用用量原则在满足混凝土强强度和工作性性能的前提下下，选择最小小胶凝材料用用量，增大骨骨料体积。2最大骨料堆堆积密度原则则使骨料堆积密度度最大：控制制骨料的合理理级配，减小小骨料空隙率率，以减少胶胶凝材料用量量。3适当水灰比比原则水灰比过大或过过小时均可能能导致收缩加加大、抗裂性性能降低，应应选择合适的的水灰比，满满足强度和耐耐久性的要求求，不过大或或过小。配合比抗裂优化化设计的过程程如图附2-1所示。图附2-1图附2-1混凝土配合比抗裂优化设计过程常规混凝土配合比设计（满足强度和施工性能要求）原材料优选抗裂优化设计收缩、抗裂试验及评价、调整具体设计步骤如如下：假定混凝土已经经经过常规配配合比设计及及调整，原材材料用量及性性能确定，设设原混凝土配配合比参数为为：水泥用量量、表观密度度分别为(kg/m3)、；矿物掺合合料用量、表表观密度分别别为(kg/m3)、；用水量为为(kg/m3)；外加剂用用量为(kg/m3)；粗骨料用用量、表观密密度分别为、；细骨料用用量、表观密密度分别为、s。1称量、计算算原配比粗骨骨料堆积密度度将原骨料分三层层装入10L容量同，在在振动台上分分层振实、刮刮平，测定其其质量，计算算其堆积密度度(kg/m3)；2试配确定粗粗骨料优化级级配将两种或两种以以上的单粒级级粗骨料分别别组合若干组组，按上述方方法分别测定定其堆积密度度，取其中堆堆积密度最大大的一组为优优化级配，其其堆积密度计计算为(kkg/m3)；3计算粗骨料料的空隙率原级配骨料：g=式(附2-1)优化级配骨料：：yg=式(附2-2)4计算优化级级配后粗骨料料体积yg=g×式(附2-3)5确定优化后后配合比1)优化后和优优化前胶凝砂砂浆体积之比比为：式(附2-4)式中——混混凝土中气体体体积；2)优化后水泥泥用量为：y=×式(附2-5)3)优化后矿物物掺合料用量量为：y=×式(附2-6)4)优化后外加加剂用量为：：y=×式(附2-7)5)优化后用水水量为：y=×式(附2-8)6)优化后粗骨骨料用量为：：y=yg×gg式(附2-9)7)优化后细骨骨料用量为：：y=×式(附2-10))优化后选定的配配合比尚应进进行收缩、抗抗裂试验及评评价。附件3收收缩、体积稳稳定性试验及及评价1混凝土早期期收缩性能测测试测试用试模用有有机玻璃粘接接而成，试模模内底衬有特特氟纶，长方方向的内侧衬衬有可抽式的的侧板，端板板留有安装预预埋测头的孔孔。也可以测测量自收缩，密密封盖与试模模之间设有密密封垫，以保保证测定自收收缩时，试件件与外界无介介质交换。可以认为混凝土土早期收缩测测试试件处于于六方均无约约束状态。收缩测量采用精精度为0.01mmm的百分表。测试过程：试件件模具准备→试件成型→初凝后抽出出长方向及端端部侧板，同同时安装百分分表→读初始读数数，开始正式式测试。图附3-1混凝土收缩测量装置1-混凝土；2-密封盖；3-测头；4-橡胶垫；5-特氟纶垫板；6-可抽式侧板混凝土试件成型型前小心准备备好模具，清清理干净，安安放好底衬特特氟纶板、长长方向及端部部可抽式的图附3-1混凝土收缩测量装置1-混凝土；2-密封盖；3-测头；4-橡胶垫；5-特氟纶垫板；6-可抽式侧板试件成型时注意意仔细插捣，保保证混凝土密密实。试件成成型后立即放放入标准条件件试验室。收缩试验在标准准条件下进行行：恒温恒湿湿室：20±2℃，60±5%。试件放入标准条条件试验室后后保持随时观观察，掌握好好模具长方向向及端部可抽抽式侧板的拔拔出时机。根根据试验具体体组别，混凝凝土在加水拌拌合约12小时初凝，此此时应及时、小小心地抽拔出出模具侧板，并并立即安装两两端测头的百百分表，同时时读出百分表表的初始读数数。模具的长长方向两侧及及两端头可抽抽取式侧板和和上述操作可可以保证混凝凝土初凝后即即可开始混凝凝土收缩的量量测。图附3-2混凝土收缩测量装置正式读数时，00~24小时龄期内内，每4小时读数一一次；24~72小时龄期内内，每8小时读数一一次；3~7天龄期内，每每12小时读数一一次；7天以后每24小时读数一一次。读数时时同时记录环环境温度、湿湿度，注意保保持试验室标标准条件。图附3-2混凝土收缩测量装置最后对收缩测试试结果进行分分析评价，取取用收缩、抗抗裂性能优的的配合比。2混凝土塑性性抗裂性