發布時間:2023-03-20 16:18:53
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混凝土一般都采用柱塞泵泵送,泵送時會產生比較大的沖擊力,因此模板支撐系統必須經過嚴格的計算,要復核鋼管強度、整體剛度、抗傾覆能力,并適當加密立桿間距,減小和控制模板下撓程度,以保證模板支撐系統有足夠的剛度來承受混凝土的澆筑沖力?;炷聊0逯蜗到y要做到構造合理、重點加強,特別是掃地桿不能缺少。模板拼縫要滿足施工及規范要求,做到不漏水、漏漿,為保證樓板厚度應嚴格控制模板和混凝土頂標高。
尤其要注意的是,樓面堆載不能過早。施工過程中,嚴格根據樓面混凝土實際強度確定下一層周轉材料和柱鋼筋的上樓面時間。現澆板上不要過早上人、堆料、增加施工荷載,因混凝土澆筑后要有一個硬化過程,才會有強度,在這個過程中,應對混凝土加以保養,不能對混凝土施加任何外力。必須在混凝土強度達到1.2N/mm2以后,才允許在其上踩踏或安裝模板及支架。控制方法很簡單,就是要求塔吊司機在接到項目部通知后方允許吊運材料,并且注意嚴禁集中堆載,才可避免因人為因素造成破壞性裂縫。
2塑性收縮裂縫
塑性收縮裂縫出現在暴露于空氣中的混凝土表面,裂縫較淺,長短不一,短的僅20cm-30cm,長的可達2m-3m,寬Imm-5mm,裂縫互不連貫,類似干燥的泥漿面。
防止收縮裂縫的措施
2.1選用水泥時,宜選用鋁酸三鈣谷量較低,細度不宜過細,礦渣含量不宜過多的水泥,砂不宜用特細砂。在確定配合比時,應采用低水灰比,低水泥用量和低用水量,選用級配良好的砂子和石子。氣溫較低時,在混凝土中摻加促凝刑,以加速混凝土的凝結和強度發展。
2.2澆筑混凝土前,將基層和模板澆水濕透,避免吸收混凝土中的水分。
2.3振搗密實,減少混凝土的收縮量。施工中應加強振搗,提高密實度,加強澆水養護,延遲收縮發生,以避免在早期混凝土強度較低時,出現過大的收縮而造成裂縫。
2.4混凝土澆筑后,在初凝前完成抹平工作,終凝前完成壓光工作。建議推廣二次抹壓工藝。抹光后及時用潮濕的草袋或塑料薄膜覆蓋,認真養護,也可噴涂混凝土養護劑。
2.5在氣溫高、風速大、干燥的天氣時施工,加擋風設施。混凝土澆筑后應及早進行噴水養護,使其保持濕潤。大面積混凝土宜澆完一段,養護一段。在炎熱季節,需加強表面的抹壓和養護。必要時加設遮陽擋風及噴霧設施等。
2.6采用合理的構造措施。收縮裂縫多出現在伸縮縫間距過大的建筑中,有的建筑物溫度收縮的間距雖符合規范中使用要求,但由于施工周期長,結構在較長時間內為暴露在大氣中的露天結構,其收縮變化明顯比室內結構要大,因此,大多在施工期間出現裂縫,故在結構中斷面薄弱處、應力集中處宜采取各種加強措施。
2.7避免各種應力疊加?;炷馏w積較大時,要防止各種收縮應力疊加,在結構應力復雜、應力集中或應力較大的部位,特別要防止出現過大的收縮應力。
2.8摻加外加料。例如摻加膨脹劑可以抵消或大部分抵消混凝土的收縮應力,從而控制裂縫的產生。
3溫度裂縫
水泥水化過程中放出大量的熱,且主要集中在澆筑后的前7d內,一般每克水泥可以放出502J的熱量,如果以水泥用量350kg/m3-550kg/m3來計算,每m3混凝土將放出17500kJ-27500kJ的熱量,從而使混凝土內部溫度升高。尤其對大體積混凝土來說,這種現象更嚴重。因為混凝土內部和表面的散熱條件不同,所以,混凝生中心溫度低,形成溫度梯度,造成溫度變形和溫度應力。溫度應力和溫度成正比,當這種溫度應力超過混凝土的內外約束應力(包括混凝土抗拉強度)時,就會產生裂縫。這種裂縫初期出現時很細,隨著時間的發展而繼續擴大,甚至達到貫穿的情況。
溫度裂縫的控制措施:
3.1考慮選擇粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水泥或復合水泥,對于體積較大的結構,應優先選擇中熱水泥甚至低熱水泥。其次,可充分利用混凝土后期強度,以減少水泥用量。為更好地控制水化熱所造成的溫度升高,減少溫度應力,可根據工程結構實際承受荷載時的情況,并和設計單位協商,以56d或90d抗壓強度代替28d抗壓強度作為設計強度。對大體積鋼筋混凝土基礎的高層建筑,28d不可能影響混凝土結構,特別是大體積鋼筋混凝土基礎施加設計荷載,因此,將試驗混凝土標準強度的齡期推遲到56d或90d是合理的。
3.2澆筑大體積混凝土結構不得已而采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥時,應考慮在保證強度指標的情況下,摻加一定量活性摻合料(如粉煤灰、礦渣微粉等),活性摻合料對水泥的替代越大,降低混凝土溫升的效果越好。摻加粉煤灰混凝土的溫度和水化熱,在1d-28d齡期內,摻入粉煤灰的百分數就是溫度和水化熱降低的百分數,即摻加20%粉煤灰的水泥混凝土,其溫升和水化熱約為未摻粉煤灰的水泥混凝土的80%,可見摻加粉煤灰對降低混凝土的水化熱和溫升的效果是非常顯著的。
3.3在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝、引氣劑的外加劑,可以改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性。由于其減水作用和分散作用,在降低用水量和提高強度的同時,還可以降低水化熱,推遲放熱峰的出現時間,因而減少溫度裂縫。
【關鍵詞】大體積混凝土;溫度;裂縫;控制
0.引言
大體積混凝土與普通混凝土的區別表面上看是厚度不同,但其實質的區別是由于混凝土中水泥水化要產生熱量,大體積混凝土內部的熱量不如表面的熱量散失得快,造成內外溫差過大,其所產生的溫度應力可能會使混凝土開裂。因此判斷是否屬于大體積混凝土既要考慮厚度這一因素,又要考慮水泥品種、強度等級、每立方米水泥用量等因素,比較準確的方法是通過計算水泥水化熱所引起的混凝土的溫升值與環境溫度的差值大小來判別,一般來說,當其差值小于25℃時,其所產生的溫度應力將會小于混凝土本身的抗拉強度,不會造成混凝土的開裂,當差值大于25℃時,其所產生的溫度應力有可能大于混凝土本身的抗拉強度,造成混凝土的開裂,此時就可判定該混凝土屬大體積混凝土。
大體積混凝土具有結構厚大、澆筑量大,工程條件復雜,且多為現澆超靜定結構混凝土,施工技術和質量要求高等特點。因此,除了必須具有足夠的強度、剛度、穩定性外,還應滿足結構整體性和耐久性要求。[1]建筑工程中溫度,作為一種變形作用,在混凝土結構中引起的裂縫有表面裂縫和貫穿裂縫兩種。這兩種裂縫在不同程度上都屬于有害裂縫。一旦溫度應力超過混凝土能承受的抗拉強度時,即會出現裂縫。以下本文從大體積混凝土的原材料控制、施工工藝方法控制、裂縫的處理措施三方面進行論述:
1. 大體積混凝土的原材料控制
混凝土內部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、用量有關?;炷猎胶?,水泥用量越大,水化熱越高的水泥,其內部溫度越高,形成溫度應力越大,產生裂縫的可能性越大。
1.1 應選用低水化熱的水泥品種材料。如中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥等。
1.2 再有,摻加摻合料。國內外大量試驗研究和工程實踐表明,混凝土中摻入一定數量優質的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且由于粉煤灰顆粒呈球狀具有滾珠效應,起到作用,可改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性,從而改善了可泵性。 特別重要的效果是摻加原狀或磨細粉煤灰之后,可以降低混凝土中水泥水化熱,減少絕熱條件下的溫度升高。
1.3為控制混凝土的入模溫度,使其澆筑溫度不超過28℃(指混凝土入模振搗后,在50毫米――100毫米深處的溫度),要求混凝土攪拌站采用低溫井水拌制混凝土,骨科放置在遮陽篷中。避免陽光直曬?,F場泵送時,管道用濕毛毯覆蓋,常灑水降溫。
2. 大體積混凝土施工工藝方法上的控制
2.1就混凝土入倉澆筑的工藝來說,有全面分層法,分層分段法,斜面分層法。全面分層法,強度小,平面尺寸小,入倉強度能滿足要求的情況下,采用。 矩形平面尺寸,厚度大,常采用分層分段法,或斜面分層法。
2.2 振動工藝。嚴格控制振搗時間?;炷潦┕ぶ谐浞终駬v可使骨科和水泥漿在模板中得到致密排列,有助于混凝土的密實性和抗裂性的提高。但過分振搗將使粗骨科沉落并使表層混凝土有較大收縮性,水分蒸發后易集聚形成凝縮縫。一般要求振搗手控制在20秒一30秒,或觀察混凝土表面不冒氣泡且已有部分泛漿即可。對已澆筑的混凝土,在終凝前進行二次振動,可排除混凝土因泌水,在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分,提高粘結力和抗拉強度,并減少內部裂縫與氣孔,提高抗裂性。
2.3養護工藝。加強混凝土的養護,這是保證混凝土強度的一道重要工序。認真做好大體積混凝土的養護,采用覆蓋一層塑料薄膜和一層麻袋片的方法,由專人負責覆蓋及灑水養護,確保7天的養護期。可達到保溫和保濕的目的,保證混凝土表面溫度不至過快散失而產生表面裂縫,同時可使由混凝土的平均總溫差所產生的拉應力小于其抗拉強度,避免產生貫穿裂縫。根據現場溫度實測,將混凝土的內外溫差控制在25℃以內,較好地防止了尚處在強度發展階段的混凝土表面產生干縮裂縫。[2]
2.4混凝土表面是外觀質量的關鍵工藝。采用兩道木抹和一道鐵抹的工藝。第一次采用長柄木抹,主要是將表面擠壓平整,使表面的水泥乳漿均勻分布,漿液厚度為3毫米一5毫米。待表面收水時,進行第二道木抹抹面,其作用是趕出表面泌水。二次抹壓表面處理,有利于減少混凝土早期塑性裂縫,閉合泌水收縮裂縫。最后一道鐵抹需待泌水趕出后,方可進行。將表面砂粒壓入漿面,至有青色呈出即可。過度的抹平壓光也會使混凝土的細骨料過多地浮到表面,形成含水量很大的水泥漿層。水泥漿中的Ca(OH)2與空氣中的CO2反應生成碳酸鈣,放出結合水而混凝土表面碳化收縮,導致表面龜裂。
2.5分層測溫?!痘炷两Y構工程施工及驗收規范》中規定“對大體積混凝土的養護,應根據氣候條件采取措施。并按需要測定澆筑后的混凝土表面溫度和內部溫度,將溫差控制在設計要求的范圍內,當設計無具體要求時,溫差不宜超過25℃”。為保證工程質量,采取測溫手段是必要的,測溫孔均勻分布于基礎平面,一組設三層,埋設深度自下而上為100毫米、900毫米、1700毫米。在混凝土的升溫階段每2小時測溫一次,降溫階段每6小時測溫一次。并同時測定環境溫度,直至溫度穩定為止。[3]
3.裂縫的處理措施 裂縫的出現不但會影響結構的整體性和剛度,還會引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗滲能力。因此根據裂縫的性質和具體情況,我們要區別對待、及時處理,以保證建筑物的安全使用。[4] 混凝土裂縫的修補措施主要有以下一些方法:
3.1表面修補法。表面修補法是一種簡單、常見的修補方法,它主要適用于穩定和結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續開裂,通??梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。
3.2嵌縫法。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等;常用的剛性防水材料為聚合物水泥砂漿。
3.3結構加固法。 當裂縫影響到混凝土結構的性能時,就要考慮采用加固法對混凝土結構進行處理。結構加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結構的截面面積,在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。
由于高層建筑、高聳結構物和大型設備基礎的出現,大體積混凝土也被廣泛采用,大體積混凝土結構的溫度裂縫日益成為建筑工程技術人員面臨的技術難題。因此廣大工程技術人員和管理人員都應高度重視大體積混凝土溫度裂縫的控制力爭把裂縫降到最低水平。
參考文獻:
[1] 江正榮.朱國梁《.簡明施工計算手冊》. [M].中國建筑工業出版社,1991.
[2] 郭杏林.《混凝土工程施工細節祥解》.[M].機械工業出版社,2007.
進行闡述。
關鍵詞:混凝土;溫度應力;裂縫;控制
混凝土是結構主要材料。而混凝土的裂縫較為普通,在各種結構中裂縫幾乎無所不在。盡管我們在施工中采取各種措施,但裂縫仍然存在。
1裂縫的原因
混凝土中產生裂縫有多種原因,主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,以及結構不合理,原材料不合格(如堿骨料反應),模板變形,基礎不均勻沉降等。
混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內部溫度不斷上升,在表面引起拉應力。后期在降溫過程中,由于受到基礎的約束,又會在混凝土內部出現拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現裂縫。許多混凝土的內部濕度變化很小或變化較慢,但表面濕度可能變化較大或發生劇烈變化。如養護不周、時干時濕,表面干縮形變受到內部混凝土的約束,也往往導致裂縫?;炷潦且环N脆性材料,抗拉強度是抗壓強度的1/10左右,由于原材料不均勻,水灰比不穩定,及運輸和澆筑過程中的離析現象,在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低,易于出現裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中,拉應力主要是由鋼筋承擔,混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結構內出現了拉應力,則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現拉應力或者只出現很小的拉應力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩定溫度,往往在混凝土內部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力,因此掌握溫度應力的變化規律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。
2溫度應力的分析
根據溫度應力的形成過程可分為以下三個階段:
(1) 早期:自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束,一般約30天。這個階段的兩個特征,一是水泥放出大量的水化熱,二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化,這一時期在混凝土內形成殘余應力。
(2) 中期:自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩定溫度時止,這個時期中,溫度應力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起,這些應力與早期形成的殘余應力相疊加,在此期間混凝土上的彈性模量變化不大。
(3) 晚期:混凝土完全冷卻以后的運轉時期。溫度應力主要是外界氣溫變化所引起,這些應力與前兩種的殘余應力相迭加。
根據溫度應力引起的原因可分為兩類:
(1) 自生應力:邊界上沒有任何約束或完全靜止的結構,如果內部溫度是非線性分布的,由于結構本身互相約束而出現的溫度應力。例如,橋梁墩身,結構尺寸相對較大,混凝土冷卻時表面溫度低,內部溫度高,在表面出現拉應力,在中間出現壓應力。
(2) 約束應力:結構的全部或部分邊界受到外界的約束,不能自由變形而引起的應力。如箱梁頂板混凝土和護欄混凝土。這兩種溫度應力往往和混凝土的干縮所引起的應力共同作用。
3溫度的控制和防止裂縫的措施
為了防止裂縫,減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。
控制溫度的措施如下:
(1) 采用改善骨料級配,用干硬性混凝土摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;
(2) 拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;
(3) 熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;
(4) 在混凝土中埋設水管,通入冷水降溫;
(5) 規定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度;
(6) 施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構,在寒冷季節采取保溫措施。
此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強養護,防止表面干縮,特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要,應特別注意避免產生貫穿裂縫,出現后要恢復其結構的整體性是十分困難的,因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發生為主。
為保證混凝土工程質量,防止開裂,提高混凝土的耐久性,正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。例如使用減水防裂劑,筆者在實踐中總結出其主要作用為:
(1) 混凝土中存在大量毛細孔道,水蒸發后毛細管中產生毛細管張力,使混凝土干縮變形。增大毛細孔徑可降低毛細管表面張力,但會使混凝土強度降低。這個表面張力理論早在六十年代就已被國際上所確認。
(2) 水灰比是影響混凝土收縮的重要因素,使用減水防裂劑可使用混凝土用水量減少25%。
(3) 水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素,摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15%的水泥用量,其體積用增加骨料用量來補充。
(4) 減少防裂劑可以改善水泥漿的稠度,減少混凝土泌水,減少沉縮變形。
(5) 提高水泥漿與骨料的粘結力,提高的混凝土抗裂性能。
(6) 混凝土在收縮時受到約束產生拉應力,當拉應力大于混凝土抗拉強度時裂縫就會產生。減水防裂劑可有效地提高混凝土抗拉強度,大幅提高混凝土的抗裂性能。
(7) 摻加外加劑可使混凝土密實性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,減少碳化收縮。
(8) 摻減水防裂劑后混凝土緩凝時間適當,在有效防止水泥迅速水化放熱基礎上,避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。
(9) 摻外加劑混凝土和易性好,表面易抹平,形成微膜,減少水分蒸發,減少干燥收縮。
許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能,我們在工程實踐中應多進行這方面的實驗對比和研究,比單純的靠改善外部條件,可能會更加有效經濟。
4混凝土的早期養護
實踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。
從溫度應力觀點出發,保溫應達到下述要求:
(1) 防止混凝土內外溫度差及混凝土表面梯度,防止表面裂縫。
(2) 防止混凝土超冷,應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩定溫度。
(3) 防止老混凝土過冷,以減少新老混凝土間的約束。
混凝土的早期養護,主要目的在于保持適宜的溫濕條件,以達到兩個方面的效果,一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲,防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行,以期達到設計的強度和抗裂能力。
關鍵詞:地下室;收縮裂縫;控制
地下室結構一般都是由鋼筋混凝土墻圍合而成,在設計荷載所用下,鋼筋混凝土墻一般是不會產生裂縫的,然而高層建筑地下室墻壁開裂現象比較普遍,尤其在施工階段,混凝土早期裂縫出現幾率比較高,并且幾乎都不是由荷載作用而引起的,由此就必須對非荷載作用下地下室墻壁裂縫原因進行分析?除地下室墻體會開裂外,地下室底板,頂板都會產生非荷載裂縫?根據2001~2006年的統計資料,高層建筑地下室大底板出現裂縫的數量占底板總數的10%,而地下室外墻的開裂數量占被調查工程總數的85%以上?控制外墻裂縫技術難度很大,在國內外的工程實踐中還沒有非常成熟有效的技術措施,本文擬對此作探討?
1 地下室的外部約束分析
地下室是結構物比較特殊的一部,它位于結構的底部,并且與基礎相連接,這樣地下室通過基礎或者直接與地基相互作用?對于地下室來說,地基或者地基與基礎共同對地下室的作用就成為本文所說的地下室外部約束?
(1)地基對地下室地板的約束?
地下室底板澆注在地基上,地基和底板之間有粘結?摩擦作用?當底板發生溫度變形或者收縮變形時,底板和地基之間將產相對運動,但由于粘結作用和摩擦作用的存在,地基將阻止底板的相對運動,在地基與底板接觸面上必然會產生剪應力,這個剪應力就是地基對底板的約束作用?
由于地基條件的多樣性,底板界面尺寸的變化,底板上的結構形式和荷載的變化等,底板與地基之間的剪應力變化是比較復雜的,只有通過近似簡化的方式來求解此剪應力?假定某點的剪應力z與該點水平位移u成正比:
(2)樁基礎對結構的約束?
樁基礎是一種承載性能高?穩定性好?沉降及差異變形小?沉降穩定快?抗震能力強及能適應各種復雜地質條件且適用范圍廣的基礎形式,因而在工程中的運用愈來愈廣泛?在分析地下室結構的約束時,必然要考慮樁基的存在所來帶的約束作用?
在相關資料上把樁的約束作用均勻分配到每根樁所分擔的地基面積上,然后與地基對底板的約束進行疊加,其單位面積地基上樁的阻力Cx,為:
2 混凝土溫度?收縮應力的理論計算公式
混凝土裂縫的產生可以從兩個指標來進行判別:其一就是混凝土的拉應力超過了混凝土的抗拉強度;其二是混凝土的拉應變超過了混凝土的極限拉應變?混凝土的極限拉應變不容易測得,因而用混凝土的拉應力是否達到混凝上的抗拉強度作為判斷混凝土的是否開裂的依據比較方便,運用也比較普遍?這樣,計算混凝土溫度?收縮應力就非常必要的了?
2.1 溫度收縮應力計算的公式
假定:(1)結構物同地基接觸面上的剪應力與水平變位成線性比例:
上式中T——底板與地基結束面上的剪應力;
Cx——水平阻力系數,即產生單位位移的剪應力,取值同前文所述;
U——產生剪應力:的地基水平位移;
(2)結構物為地基上的長條形結構物一薄板?矮墻等,板厚或者墻高與長度之比HlL
2.2 溫度收縮應力的有限元計算
對于單一的混凝土構件,譬如一片規則的墻體或是一塊規則的混凝土底板受到均勻的約束及均勻的溫度?收縮變形的作用時,運用上一小節的理論計算公式時比較方便的,但當我們面對的是一片不規則的墻體,不規則的底板,不均勻的約束和荷載時,運用以上的理論公式就比較難以反映構件的真實應力狀態?更只得我們注意的是,當我們要掌握整個結構在溫度?收縮變形作用下的應力分布狀態時,用以上的理論公式時難以得到比較滿意的結果?
隨著計算機的發展,有限元理論的完善,相應有限元軟件的精度也在提高,這樣,選擇運用可信有限元軟件對我們所要研究的結構或者構件進行有限元分析是比較方便,且其分析結果也是可供參考的?
3 地下室溫度收縮裂縫控制的措施
針對溫度收縮變形的特點,以上具體的分析了影響溫度收縮變化的具體因素,為有效的控制地下室裂縫的產生與擴展,相應的從結構與結構設計?材料質量?施工措施三個方面來考慮裂縫的控制措施?
3.1 結構與結構設計方面
(1)減少結構約束?
約束是變形變化產生裂縫的必要條件,假如沒有約束存在,那么變形彎化不會使結構或構件產生應力,亦不會使結構或者構件開裂?地下室底板的變形變化受到地基?墊層?樁基礎等的約束,地下室側墻受到地基?基礎?底板?頂板的約束,頂板受到側墻的約束?減小結構或者構件受到的約束程度可以相應的減小結構或者構件的約束應力?為了減小地基對底板造成的外部約束,可以在地基與底板之間設置滑動層或者緩沖層,緩沖層用于構件局部突出嵌入巖石的情況?在地板和墊層之間設置滑動層,減小底板受到的約束程度,讓地板在變形變化作用下有更大的伸縮的自由度,以至于可以釋放有變形變化所引起的應力?
(2)設置伸縮縫?
設置伸縮縫就是把長度比較大的結構分成若干個長度比較小的單元結構,其本質就是減小獨立結構的長度,從一定意義上說,就通過減小結構的長度來減小約束作用?縮縫間距可以釋放一定的溫度收縮變形引起的變形變化,使由于約束產生的應力不致使結構開裂?但伸縮縫的設置會破壞結構的整體性,對施工?維護和結構抗震度是不利的,對于地下室,還會帶來使用上的不便,而且容易發生諸如滲漏等的使用隱患?
(3)設置后澆帶?
設置后澆帶是目前運用比較廣泛的防止溫度收縮變形產生裂縫的一種方法?并且是擴大伸縮縫間距或者取消伸縮縫的有效措施?后澆帶是施工期間設置的臨時變形縫,其目的是釋放早期的溫度收縮變形變化?早期混凝土的收縮量比較大且溫度場相對不穩定,后澆帶必須留置一定的時間,根據具體的情況,留置時間可不同,但從理論上說后澆帶留置時間盡可能長些,溫度收縮變形釋放的比較充分,效果比較好?后澆帶要有一定的寬度,一般規定是0.8~1.0m但這寬度范圍并不是不可以突破的,在已經發表的文章中作者指出只要施工條件允許,應將后澆帶寬度盡量取的大些?后澆帶是為了釋放變形產生的約束應力,所以穿越后澆帶的連續鋼筋總量越少越好?
(4)配置一定量的構造鋼筋?
合理的配置構造鋼筋是可以比較有效的限制裂縫的擴展,但配筋不能防止裂縫的出現?配筋的總的原則是細而密,一般來說,在實際工程中,所選用的鋼筋直徑在8-16范圍內,鋼筋間距一般在100~200mm之間?
配置的構造鋼筋需要有一定的量,可以用配筋率作為一個重要的衡量指標?對于怎樣的配筋率才是有效而又經濟沒有一個統一的認識?從文獻可得到通常配筋率在0.2%1%之間變化,且在此范圍內,隨配筋率的增加對裂縫寬度的控制效果也相應的提升;研究者傾向于采用 0.8%~1%之間的配筋率,這是值得參考的;對于超過1%的配筋率,隨著配筋率的增加裂縫控制的效果不明顯?
(5)采用專門的預加力措施,如采用預應力控制地下室外墻裂縫?
3.2 材料質量方面的措施
混凝土材料自身的質量嚴重的影響著混凝土的性能,從材料方面對混凝土質量進行控制,是一個有效的防裂措施,具體如下:
(1)減小混凝土的收縮?減小混凝土的收縮可以選用收縮值比較小的水泥,例如礦渣水泥>普通硅酸鹽水泥>粉煤灰水泥;采用水泥細度相對較大的水泥;采用較低的水灰比;降低砂率,選用質量比較高的骨料及良好的粗骨料的級配:利用混凝土的后期強度,盡可能的選用強度等級比較低的混凝土;適當的選用外加劑和摻合料?
(2)減小混凝土產生的水化熱?減小混凝土水化熱可以通過減少水泥用量,采用低水化熱水泥和標號比較低的水泥?
(3)選用質量良好的外加劑,并且適當?正確的使用?如采用膨脹劑配置的補償收縮混凝土可以提高結構構件的抗裂能力?
(4)混凝土的抗拉性能比較差是由混凝土自身的組成決定的,所以首先要保證混凝土的質量,讓混凝土充分的發展自身的強度:其次就是可以加入纖維來改善混凝土的受拉性能?
3.3 施工方面的措施
施工措施對混凝土的防裂是非常重要的?混凝土的澆注方案對混凝土的溫度應力和溫度裂縫產生較大的影響;確定合理的施工方案,選擇合適的澆注時間(如避免高溫天氣),保證現場混凝土質量,混凝土的澆注質量,尤其是對新澆混凝土的養護是非常關鍵的?混凝土的養護直接影響著混凝土的早期收縮,混凝土的內外溫度差以及混凝土的強度增長,總的說來,就是養護可以給混凝土營造一個有利于混凝土性能發揮的良好的外部環境?對于地下室的側墻養護相對比較困難,這需要采取一些措施給予解決?
參考文獻
[1]高強與高性能混凝土專業委員會,混凝土質量專業委員會,中國土木工程協會.鋼筋混凝土結構裂縫控制指南[M].北京:化學工業出版社,2004.
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