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摘要:本文是作者结合多年工作经验以及工程实例,主要针对超长钢筋砼结构裂缝控制技术做出了简要分析阐述,以供参考。
关键词:施工技术;超长钢筋;裂缝控制
一、工程概况
该工程为苍南县县城新区行政中心办公大楼,是苍南县2003年城市建设的重点工程。该工程建筑面积41667.2m2,高度44.8m,地面以上十一层,采用钢筋混凝土框架-抗震墙结构,梁板平面最大边缘尺寸为154.7m×37.4m,梭形办公楼部分最大尺寸为141.45m,后办公楼最长为128m,为超长钢筋混凝土结构。该工程虽然结构超长,但考虑到建筑物的整体性及美观性等原因,整个结构不设永久伸缩缝,只能部分设置后浇带。因此,必须采取合理的技术措施,避免超长结构因环境气温变化、水泥水化热以及混凝土收缩变形等因素造成的混凝土结构开裂。另外,本工程结构形状复杂,在变截面部位收缩拉应力会产生应力集中,极易造成开裂。鉴于工程的复杂性和技术难度,本工程采用补偿收缩混凝土等综合技术措施,来控制结构有害裂缝的产生。
二、裂缝的成因与对策
混凝土构筑物开裂是一种普遍现象,它是长期困扰建筑工程技术人员的世界性难题。近代科学关于混凝土的宏观、微观的研究和工程实践都说明:混凝土开裂是绝对的,不裂是相对的。虽然开裂难以完全避免,但它却是能够控制的,采取一些技术措施完全可以将裂缝的危害控制在一定范围。
混凝土结构开裂的原因很多,但归纳起来有两类:变形引起的裂缝和受力(荷载)引起的裂缝。变形裂缝其实也是应力导致开裂,起因是结构首先要求变形,当变形得不到满足才引起应力,应力超过混凝土强度才会开裂。据国内外的调查资料,建筑工程中混凝土的开裂,由变形变化(温度、收缩、不均匀沉降等)引起的开裂约占总数的80%以上,由荷载引起的裂缝不足20%。在变形引起的开裂中,最主要的因素是温度的变化(如环境气温变化、水泥水化热、太阳辐射等)、混凝土收缩(自身收缩、失水干燥干缩、碳化收缩、塑性收缩等)和地基变形(如膨胀地基、湿陷地基、地基差异沉降等)。
由此可见,本工程主要应解决变形性、重点是伸缩性的开裂。在变形中最重要是解决收缩问题。因为混凝土是一种脆性材料,拉压强度比很低,即抗压强度较高,而抗拉强度很低,在受到钢筋或邻位结构限制的情况下,混凝土膨胀时内部受压,不易开裂,而在收缩时内部受位,很容易开裂。
本工程为超长钢筋混凝土结构,梁板最大边缘尺寸为154.7m,不設伸缩缝,且结构形式复杂,梁板处于地上,由于气候(温度、湿度)变化,混凝土结构的热胀冷缩、干燥收缩以及水泥水化热所产生的温度应力都很大,如何控制因冷缩和干缩产生的拉应力造成的结构开裂,将成为施工技术的关键。
根据本工程的特点,针对开裂不同的成因采取相应的技术措施:
1、混凝土收缩
混凝土收缩包括混凝土自身随龄期的收缩、失水干缩、碳化收缩、塑性收缩等,针对于此。
(1)采用补偿收缩混凝土技术,即在普通混凝土中掺加一定比例的膨胀剂。膨胀剂在水化过程中产生适度膨胀,在钢筋及邻位的约束下,在混凝土中建立一定的预压应力,这一应力可部分抵消混凝土在收缩时产生的拉应力,从而防止或减少混凝土构件的开裂。
(2)设置一定数量的膨胀加强带、后浇带、膨胀加强带与主体结构同时浇筑,后浇带在主体结构封顶、且主体结构浇筑完毕42天之后浇筑。
(3)从材料角度入手,严格控制混凝土原材料的质量和技术指标,选用低收缩原材料,如C3A较高的水泥、较低含泥量的砂石以及合理的砂石级配、高减水的外加剂,降低用水量和水泥用量,配制出自身收缩较小的混凝土。
(4)梁、板裂缝的主要原因是混凝土收缩,因此对这些部位重点做好保温、保湿养护,降低失水干缩,具体措施:麻袋片覆盖并浇水养护,避免混凝土过早失水造成干缩开裂。
(5)混凝土的塑性收缩发生在早期,在终凝前其表面用木抹子和铁抹刀搓压,防止或减少龟裂现象的产生。
三、超长钢筋混凝土结构裂缝控制的基本原理分析
1、简介
八十年代末,中国建筑材料科学研究院自研制成功UEA、CEA、AEA、ZY系列膨胀剂后,在超长混凝土结构无缝施工技术领域进行了深入研究。根据膨胀混凝土补偿收缩的原理,从1990年起,该院开始探索取消或延长伸缩缝、后浇带的科研工作,首先在理论上搞清楚,后在工程上从小到大实践。
2、膨胀混凝土抗裂的基本原理
中国建筑材料科学研究院从五十年代就开始膨胀混凝土的研究,经四十年的研究,证明膨胀混凝土是解决混凝土开裂性价比比较理想的材料。工程院院士吴中伟教授在《膨胀混凝土》一书中指出,膨胀混凝土在钢筋或临位限制下,膨胀能作功,产生预压应力,它可抵消收缩产生的拉应力,并推迟了收缩的产生过程,混凝土抗拉强度在此期间能获得增长。当混凝土开始收缩时,其抗拉强度已增长到足以抵抗收缩引起的拉应力,从而防止和减少收缩裂缝的出现。在混凝土中掺加适量的ZY膨胀剂,通过水泥的化学反应,使混凝土产生适量膨胀,在钢筋和临位限制下,在钢筋混凝土中建立0.2~1.0Mpa的预压应力,可大致抵销砼收缩时产生的拉应力,防止混凝土开裂。根据结构不同的部位,调整ZY掺加量,在结构收缩应力最大的部位采用大膨胀混凝土(即膨胀加强带),在结构收缩应力较小的部位采用微膨胀混凝土,以使混凝土的收缩拉应力得到大小适宜的补偿。采用这种办法,可以不留或少留伸缩缝,提高结构的整体性。
四、补偿收缩混凝土配合比设计
1、设计要求及混凝土拌和形式
五、结语
该工程主体结顶后,由建设、设计、施工、监理、质检、建材院等有关单位对该工程共同进行了验收,未发现任何有害裂缝。说明采用ZY混凝土超长结构无缝施工新技术应用是成功的。它取消了永久伸缩和双墙双柱结构,保证了结构的整体性,增加了有效空间,使大楼更加美观大方、宏伟壮观,大大简化了施工工艺,缩短了工期,保证了工程质量,结构不裂不渗,达到了预期目标,受到工程各方的一致好评。
关键词:施工技术;超长钢筋;裂缝控制
一、工程概况
该工程为苍南县县城新区行政中心办公大楼,是苍南县2003年城市建设的重点工程。该工程建筑面积41667.2m2,高度44.8m,地面以上十一层,采用钢筋混凝土框架-抗震墙结构,梁板平面最大边缘尺寸为154.7m×37.4m,梭形办公楼部分最大尺寸为141.45m,后办公楼最长为128m,为超长钢筋混凝土结构。该工程虽然结构超长,但考虑到建筑物的整体性及美观性等原因,整个结构不设永久伸缩缝,只能部分设置后浇带。因此,必须采取合理的技术措施,避免超长结构因环境气温变化、水泥水化热以及混凝土收缩变形等因素造成的混凝土结构开裂。另外,本工程结构形状复杂,在变截面部位收缩拉应力会产生应力集中,极易造成开裂。鉴于工程的复杂性和技术难度,本工程采用补偿收缩混凝土等综合技术措施,来控制结构有害裂缝的产生。
二、裂缝的成因与对策
混凝土构筑物开裂是一种普遍现象,它是长期困扰建筑工程技术人员的世界性难题。近代科学关于混凝土的宏观、微观的研究和工程实践都说明:混凝土开裂是绝对的,不裂是相对的。虽然开裂难以完全避免,但它却是能够控制的,采取一些技术措施完全可以将裂缝的危害控制在一定范围。
混凝土结构开裂的原因很多,但归纳起来有两类:变形引起的裂缝和受力(荷载)引起的裂缝。变形裂缝其实也是应力导致开裂,起因是结构首先要求变形,当变形得不到满足才引起应力,应力超过混凝土强度才会开裂。据国内外的调查资料,建筑工程中混凝土的开裂,由变形变化(温度、收缩、不均匀沉降等)引起的开裂约占总数的80%以上,由荷载引起的裂缝不足20%。在变形引起的开裂中,最主要的因素是温度的变化(如环境气温变化、水泥水化热、太阳辐射等)、混凝土收缩(自身收缩、失水干燥干缩、碳化收缩、塑性收缩等)和地基变形(如膨胀地基、湿陷地基、地基差异沉降等)。
由此可见,本工程主要应解决变形性、重点是伸缩性的开裂。在变形中最重要是解决收缩问题。因为混凝土是一种脆性材料,拉压强度比很低,即抗压强度较高,而抗拉强度很低,在受到钢筋或邻位结构限制的情况下,混凝土膨胀时内部受压,不易开裂,而在收缩时内部受位,很容易开裂。
本工程为超长钢筋混凝土结构,梁板最大边缘尺寸为154.7m,不設伸缩缝,且结构形式复杂,梁板处于地上,由于气候(温度、湿度)变化,混凝土结构的热胀冷缩、干燥收缩以及水泥水化热所产生的温度应力都很大,如何控制因冷缩和干缩产生的拉应力造成的结构开裂,将成为施工技术的关键。
根据本工程的特点,针对开裂不同的成因采取相应的技术措施:
1、混凝土收缩
混凝土收缩包括混凝土自身随龄期的收缩、失水干缩、碳化收缩、塑性收缩等,针对于此。
(1)采用补偿收缩混凝土技术,即在普通混凝土中掺加一定比例的膨胀剂。膨胀剂在水化过程中产生适度膨胀,在钢筋及邻位的约束下,在混凝土中建立一定的预压应力,这一应力可部分抵消混凝土在收缩时产生的拉应力,从而防止或减少混凝土构件的开裂。
(2)设置一定数量的膨胀加强带、后浇带、膨胀加强带与主体结构同时浇筑,后浇带在主体结构封顶、且主体结构浇筑完毕42天之后浇筑。
(3)从材料角度入手,严格控制混凝土原材料的质量和技术指标,选用低收缩原材料,如C3A较高的水泥、较低含泥量的砂石以及合理的砂石级配、高减水的外加剂,降低用水量和水泥用量,配制出自身收缩较小的混凝土。
(4)梁、板裂缝的主要原因是混凝土收缩,因此对这些部位重点做好保温、保湿养护,降低失水干缩,具体措施:麻袋片覆盖并浇水养护,避免混凝土过早失水造成干缩开裂。
(5)混凝土的塑性收缩发生在早期,在终凝前其表面用木抹子和铁抹刀搓压,防止或减少龟裂现象的产生。
三、超长钢筋混凝土结构裂缝控制的基本原理分析
1、简介
八十年代末,中国建筑材料科学研究院自研制成功UEA、CEA、AEA、ZY系列膨胀剂后,在超长混凝土结构无缝施工技术领域进行了深入研究。根据膨胀混凝土补偿收缩的原理,从1990年起,该院开始探索取消或延长伸缩缝、后浇带的科研工作,首先在理论上搞清楚,后在工程上从小到大实践。
2、膨胀混凝土抗裂的基本原理
中国建筑材料科学研究院从五十年代就开始膨胀混凝土的研究,经四十年的研究,证明膨胀混凝土是解决混凝土开裂性价比比较理想的材料。工程院院士吴中伟教授在《膨胀混凝土》一书中指出,膨胀混凝土在钢筋或临位限制下,膨胀能作功,产生预压应力,它可抵消收缩产生的拉应力,并推迟了收缩的产生过程,混凝土抗拉强度在此期间能获得增长。当混凝土开始收缩时,其抗拉强度已增长到足以抵抗收缩引起的拉应力,从而防止和减少收缩裂缝的出现。在混凝土中掺加适量的ZY膨胀剂,通过水泥的化学反应,使混凝土产生适量膨胀,在钢筋和临位限制下,在钢筋混凝土中建立0.2~1.0Mpa的预压应力,可大致抵销砼收缩时产生的拉应力,防止混凝土开裂。根据结构不同的部位,调整ZY掺加量,在结构收缩应力最大的部位采用大膨胀混凝土(即膨胀加强带),在结构收缩应力较小的部位采用微膨胀混凝土,以使混凝土的收缩拉应力得到大小适宜的补偿。采用这种办法,可以不留或少留伸缩缝,提高结构的整体性。
四、补偿收缩混凝土配合比设计
1、设计要求及混凝土拌和形式
五、结语
该工程主体结顶后,由建设、设计、施工、监理、质检、建材院等有关单位对该工程共同进行了验收,未发现任何有害裂缝。说明采用ZY混凝土超长结构无缝施工新技术应用是成功的。它取消了永久伸缩和双墙双柱结构,保证了结构的整体性,增加了有效空间,使大楼更加美观大方、宏伟壮观,大大简化了施工工艺,缩短了工期,保证了工程质量,结构不裂不渗,达到了预期目标,受到工程各方的一致好评。