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第3章大體積混凝土施工教學(xué)提示:大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土發(fā)生溫度變化,變化受到約束,產(chǎn)生約束應(yīng)力或約束變形,當約束應(yīng)力或約束變形超過混凝土的抗拉強度或極限拉伸時,混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。大體積混凝土溫度裂縫是可以控制的,既要考慮材料、設(shè)計、施工方面,又要考慮環(huán)境和管理方面,只有從各個方面綜合考慮,才能制定出切實可行的方法。教學(xué)要求:本章讓學(xué)生了解大體積混凝土的定義和大體積混凝土溫度裂縫控制措施。重點了解大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的機理和溫度應(yīng)力計算方法。通過掌握裂縫產(chǎn)生的原因和對溫度應(yīng)力的計算,更好地選擇溫度裂縫控制的措施和方法。
美國ACI5.1導(dǎo)言定義:“任何就地澆筑的大體積混凝土,其尺寸之大,必須要求采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題,以最大限度地減少開裂。”日本建筑學(xué)會標準(JASS5)的定義是:“結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在80cm以上,水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計超過25℃的混凝土,稱為大體積混凝土?!蔽覈滦抻喌摹洞篌w積混凝土施工標準》(GB50496-2018)規(guī)定:混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土,或預(yù)計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土,稱之為大體積混凝土。
我國現(xiàn)行行業(yè)標準《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》(JGJ55-2011)的定義:“混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小尺寸等于或大于1m,或預(yù)計會因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫的混凝土?!爆F(xiàn)代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工,如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。它主要的特點就是體積大,一般實體最小尺寸大于或等于1m。它的表面系數(shù)比較小,水泥水化熱釋放比較集中,內(nèi)部升溫比較快?;炷羶?nèi)外溫差較大時,會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫,影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用,所以必須從根本上分析它,來保證施工的質(zhì)量。
3.1.1裂縫種類按產(chǎn)生原因一般可分為荷載作用下的裂縫(約占10%)、變形作用下的裂縫(約占80%)、耦合作用下的裂縫(約占10%)。按裂縫有害程度分有害裂縫、無害裂縫兩種。有害裂縫是裂縫寬度對建筑物的使用功能和耐久性有影響。通常裂縫寬度略超規(guī)定20%的為輕度有害裂縫,超規(guī)定50%的為中度有害裂縫,超規(guī)定100%的(指貫穿裂縫和縱深裂縫)為重度有害裂縫。按裂縫出現(xiàn)時間分為早期裂縫(3~28天)、中期裂縫(28~180天)和晚期裂縫((180~720天,最終20年)。3.1大體積混凝土的溫度裂縫
按深度一般可分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫三種,如圖3.1所示。貫穿裂縫切斷了結(jié)構(gòu)斷面,可能破壞結(jié)構(gòu)整體性、耐久性和防水性,影響正常使用,危害嚴重;深層裂縫部分切斷了結(jié)構(gòu)斷面,也有一定危害性;表面裂縫雖然不屬于結(jié)構(gòu)性裂縫,但在混凝土收縮時,表面裂縫處斷面削弱且易產(chǎn)生應(yīng)力集中,故能促使裂縫進一步開展。圖3.1溫度裂縫
混凝土澆筑初期,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱,使混凝土的溫度很快上升,但由于混凝土表面散熱條件較好,熱量可向大氣中散發(fā),因而溫度上升較少;而混凝土內(nèi)部由于散熱條件較差,熱量散發(fā)少,因而溫度上升較多,內(nèi)外形成溫度梯度,從而形成內(nèi)約束。結(jié)果是混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,面層產(chǎn)生拉應(yīng)力,當該應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時,混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。
混凝土澆筑后數(shù)日,水泥水化熱基本上已釋放,混凝土從最高溫逐漸降溫,降溫的結(jié)果引起混凝土收縮;再加上由于混凝土中多余的水分蒸發(fā)等引起的體積收縮變形,受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束(外約束)而不能自由變形,導(dǎo)致產(chǎn)生溫度應(yīng)力(拉應(yīng)力),當該溫度應(yīng)力超過齡期下混凝土的抗拉強度時,則從約束面開始向上開裂形成收縮裂縫。如果該溫度應(yīng)力足夠大,嚴重時可能產(chǎn)生貫穿裂縫。
一般來說,由于溫度收縮應(yīng)力引起的初始裂縫不影響結(jié)構(gòu)物的承載能力(瞬時強度),而僅對耐久性和防水性產(chǎn)生影響。對不影響結(jié)構(gòu)承載力的裂縫,為防止鋼筋腐蝕、混凝土碳化、防水防滲等,應(yīng)對裂縫加以封閉或補強處理。對于地下或半地下結(jié)構(gòu)來說,混凝土的裂縫主要影響其防水性能,一般當裂縫寬度為0.1~0.2mm時,雖然早期有輕微滲水,但經(jīng)過一段時間后,裂縫可以自愈;如超過0.2~0.3mm,則滲水量按裂縫寬度的3次方比例增加,須進行化學(xué)注漿處理。所以,在地下工程中,應(yīng)盡量避免超過0.3mm且貫穿全斷面的裂縫。
3.1.2裂縫產(chǎn)生的原因大體積混凝土施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫,是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果,一方面是混凝土內(nèi)外溫差產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變,另一方面是結(jié)構(gòu)的外約束和混凝土各質(zhì)點間的內(nèi)約束阻止這種應(yīng)變,一旦溫度應(yīng)力超過混凝土所能承受的抗拉強度,就會產(chǎn)生裂縫。1.水泥水化熱:水化熱是大體積混凝土內(nèi)部熱量的主要來源,由于大體積混凝土截面厚度大,水化熱聚集在混凝土內(nèi)部不易散失。水泥水化熱引起的絕熱溫升與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān),并隨混凝土的齡期按指數(shù)關(guān)系增長,一般在10~12d達到最終絕熱溫升,但由于結(jié)構(gòu)自然散熱,實際上混凝土內(nèi)部的最高溫度大多發(fā)生在混凝土澆筑后2~5d。
2.外界氣溫變化大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工期間,外界氣溫的變化情況對防止大體積混凝土開裂有重大影響。外界氣溫越高,混凝土的澆筑溫度也越高,如果外界溫度下降,則會增加混凝土的降溫幅度,特別是在外界溫度驟降時,會增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫差,這對大體積混凝土極為不利。大體積混凝土在施工階段,它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降,會大大增加內(nèi)外層混凝土溫差,這對大體積混凝土是極為不利的。
3.約束條件結(jié)構(gòu)在變形時會受到一定的抑制而阻礙其自由變形,該抑制即稱“約束”,大體積混凝土由于溫度變化產(chǎn)生變形,這種變形受到約束才產(chǎn)生應(yīng)力。在全約束條件下,混凝土結(jié)構(gòu)的變形:(3-1)式中:——混凝土收縮時的相對變形;——混凝土的溫度變化量;——混凝土的溫度膨脹系。超過混凝土的極限拉伸值時,結(jié)構(gòu)便出現(xiàn)裂縫。由于結(jié)構(gòu)不可能受到全約束,混凝土還存在徐變變形,所以溫差在25℃甚至30℃情況下混凝土亦可能不開裂。因此,改善約束對于防止混凝土開裂有重要意義。
4.混凝土收縮變形混凝土的拌和水中,只有約20%的水分是水泥水化所必需的,其余80%左右的水都是被蒸發(fā)的。混凝土在水泥水化過程中會產(chǎn)生體積變形,其中多數(shù)是收縮變形,少數(shù)是膨脹變形,取決于所采用的膠凝材料的性質(zhì)?;炷林卸嘤嗨值恼舭l(fā)是引起混凝土體積收縮的主要原因之一,這種干燥收縮變形不受約束條件的影響,若存在約束,即產(chǎn)生收縮應(yīng)力。在大體積混凝土溫度裂縫的計算中,可將混凝土的收縮值換算成相當于引起同樣溫度變形所需要的溫度值,即“收縮當量溫差”,以便按照溫差計算混凝土的應(yīng)力。
3.2.1大體積混凝土溫度應(yīng)力特點混凝土的溫度取決于它本身所貯備的熱能,在絕熱條件下,混凝土內(nèi)部的最高溫度是澆筑溫度與水泥水化熱溫度的總和。但在實際情況下,由于混凝土的溫度與外界環(huán)境有溫差存在,而結(jié)構(gòu)物四周又不可能做到完全絕熱,因此,在新澆筑的混凝土與其四周環(huán)境之間,就會發(fā)生熱能的交換。模板、外界氣候(包括溫度、濕度和風速)和養(yǎng)護條件等因素,都會不斷改變混凝土所貯備的熱能,并促使混凝土的溫度逐漸發(fā)生變動。因此,混凝土內(nèi)部的最高溫度,實際上是由澆筑溫度、水泥水化熱引起的絕對溫升和混凝土澆筑后的散熱溫度三部分組成。3.2大體積混凝土的溫度應(yīng)力
由于混凝土結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)性能差,其周圍環(huán)境氣溫以及日輻射等作用將使其表面溫度迅速上升(或降低),但結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度仍處于原來狀態(tài),在混凝土結(jié)構(gòu)中形成較大的溫度梯度,因而使混凝土結(jié)構(gòu)各部分處于不同的溫度狀態(tài),由此產(chǎn)生了溫度變形,當被結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外約束阻礙時,會產(chǎn)生相當大的溫度應(yīng)力?;炷两Y(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力,實際上是一種約束應(yīng)力,與一般荷載應(yīng)力不同,溫度應(yīng)力與應(yīng)變不再符合簡單的虎克定律關(guān)系,而是出現(xiàn)應(yīng)變小而應(yīng)力大、應(yīng)變大而應(yīng)力小的情況,但是伯努里的平面變形規(guī)律仍然適用;其次,由于混凝土結(jié)構(gòu)的溫度荷載沿板壁厚度方向的非線性分布,混凝土結(jié)構(gòu)截面上的溫度應(yīng)力分布具有明顯的非線性特征;另外,混凝土結(jié)構(gòu)中的溫度應(yīng)力具有明顯的時間性,是瞬時變化的。
建筑工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸沒有水工大體積混凝土結(jié)構(gòu)那樣厚大,因此,裂縫的出現(xiàn)不僅有水泥水化熱的問題和外界氣溫的影響,而且還顯著受到收縮的影響。建筑工程結(jié)構(gòu)多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),一般不存在承載力的問題,因此,在施工階段,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的表面裂縫危害性較小,主要應(yīng)防止貫穿性裂縫;而外約束不僅是導(dǎo)致裂縫的主要因素,同時也是決定伸縮縫間距(或裂縫間距)的主要條件。
3.2.2大體積混凝土溫度應(yīng)力計算主要包含內(nèi)容1.大體積混凝土溫度計算2.大體積混凝土溫度應(yīng)力計算3.大體積混凝土平均整澆長度(伸縮縫間距)
3.2.5混凝土材料1.水泥品種選擇混凝土溫升的熱源是水泥水化熱,故選用中低熱的水泥品種,可減少水化熱,使混凝土減少升溫。例如,優(yōu)先選用等級為32.5、42.5的礦渣硅酸鹽水泥,因其與同等級的礦渣水泥和普通硅酸鹽水泥相比,3d的水化熱可減少28%。在結(jié)構(gòu)施工過程中,由于結(jié)構(gòu)設(shè)計的硬性規(guī)定極大地制約了材料的選擇,混凝土強度不可能因為考慮到施工工作性能的優(yōu)劣而有所增減,因此,保證混凝土強度的前提下,如何盡可能地減小水化熱這個問題就顯得尤其重要。
2.減少水泥用量由于水泥水化熱而導(dǎo)致的溫度應(yīng)力是地下室墻板產(chǎn)生裂縫的主要原因,且混凝土的強度、抗?jié)B等級越高,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的概率也越高。在地下室外墻施工中,除了在保證設(shè)計要求的條件下盡量降低混凝土的強度等級以減少水化熱外,還應(yīng)該充分利用混凝土的后期強度。高層建筑的施工工期一般都很長,基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承受的設(shè)計荷載要在較長的時間后才被施加在其上,所以只要能保證混凝土的強度在28d后繼續(xù)增長,并在預(yù)計的時間內(nèi)達到或超過設(shè)計強度即可。
3.選擇外加劑在選擇預(yù)拌混凝土?xí)r,應(yīng)在滿足最小坍落度的條件下盡可能地降低水灰比。由于有流動性與和易性的要求,使混凝土的坍落度增加,水灰比增大,水泥等級提高,水泥用量、用水量、砂率均增加。骨料粒徑減小,外加劑增加,導(dǎo)致混凝土的收縮及水化熱都比以往有所增加。混凝土中水泥用量及等級的提高可以明顯地增加強度,但混凝土的抗拉強度、抗剪強度和粘結(jié)強度雖然均隨抗壓強度的增加而增加,與抗壓強度的比值卻隨強度的提高而變得愈來愈小。因此,在裂縫控制中,決定混凝土抗力的抗拉強度(極限拉伸)的提高不足以彌補增大的水化熱所帶來的復(fù)雜影響。為了解決這些問題,合理地選擇外加劑就顯得十分重要了。
(1)減水劑木質(zhì)素磺酸鈣屬于陰離子表面活性劑,對水泥顆粒有明顯的分散效應(yīng),并能使水的表面張力降低而引起加氣作用,因此,在混凝土中摻入水泥用量約0.25%的木質(zhì)素磺酸鈣減水劑,不僅能使混凝土的和易性有明顯的改善,同時又減少了10%左右的拌和水,可節(jié)約10%左右的水泥,從而降低了水化熱。從表3-11的例子可看出,混凝土中摻入木質(zhì)素磺酸鈣減水劑后,7d的水化熱略有增大,但可減小水泥用量l0%左右,因此水化熱還是降低的,并且可以延遲水化熱釋放的速度,這樣不但可以減小溫度應(yīng)力,而且還可以使初凝和終凝的時間相應(yīng)延緩5~8h,可大大減少大體積混凝土施工過程中出現(xiàn)溫度裂縫的可能性。
(2)粉煤灰粉煤灰是泵送混凝土的重要組成部分,它能有效地提高混凝土的抗?jié)B性能,顯著改善混凝土拌料的工作性能,并具有減水作用。由于粉煤灰的火山灰活性效應(yīng)及微珠效應(yīng),使具有優(yōu)良性質(zhì)的粉煤灰(不低于二級)在一定摻入量下(水泥質(zhì)量的15%~20%)的強度還會有所增加,包括早期強度;同時,粉煤灰的摻入可以使混凝土密實度增加,收縮變形有所減少,泌水量下降,坍落度損失減小。通過預(yù)配試驗,可取得降低水灰比、減少水泥漿用量、提高混凝土可泵性等良好的效果,特別是可以明顯地延緩水化熱峰值的出現(xiàn),降低溫度峰值,并能改善混凝土的后期強度。
(3)膨脹劑普通硅酸鹽水泥配制的砂漿或混凝土在干燥時會產(chǎn)生收縮,砂漿的收縮率為0.1%~0.2%,混凝土的收縮率為0.04%~0.06%,而一般混凝土的極限拉伸僅為0.0l%~0.02%,其結(jié)果導(dǎo)致混凝土開裂,從而破壞了結(jié)構(gòu)的整體性,降低了抗?jié)B性能。因此,在混凝土中適當?shù)負饺肱蛎泟┲脫Q相同質(zhì)量的水泥,使其吸收部分水后發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在混凝土中產(chǎn)生0.2~0.7MPa的膨脹自應(yīng)力,從而使混凝土處于受壓狀態(tài),抵消由于干縮而產(chǎn)生的拉應(yīng)力,避免裂縫的發(fā)生和發(fā)展,同時大大提高了混凝土的抗?jié)B性能和后期抗壓強度,達到混凝土結(jié)構(gòu)本身抗裂防水的目的。在施工中,合理使用補償收縮混凝土,在結(jié)構(gòu)自防水的同時可以實行無縫設(shè)計、無縫施工,對節(jié)約成本、縮短工期有一定的現(xiàn)實意義。
(4)選擇粗、細骨料含泥量。砂石的含泥量對于混凝土的抗拉強度與收縮都有很大的影響,在某些控制不是很嚴格的情況下,在澆搗混凝土的過程中會發(fā)現(xiàn)有泥塊,這會降低混凝土的抗拉強度,引起結(jié)構(gòu)嚴重開裂,因此應(yīng)嚴格控制。增大粗骨料的粒徑可減少用水量,并使混凝土的收縮和泌水量減小,同時也相應(yīng)地減少水泥的用量,從而減少了水泥的水化熱,最終降低混凝土的溫升,因此,粗骨料的最大粒徑應(yīng)盡可能的大一些,以便在發(fā)揮水泥有效作用的同時達到減少收縮的目的。對于地下室外墻大體積混凝土,粗骨料的規(guī)格往往與結(jié)構(gòu)的配筋間距、模板形狀以及混凝土澆筑工藝等因素有關(guān)。一般情況下,連續(xù)級配的粗骨料配制的混凝土具有較好的和易性、較少的用水量和水泥用量、較高的抗壓強度,應(yīng)優(yōu)先選用。
3.2.6外部環(huán)境1.混凝土澆筑與振搗
對于地下室墻體結(jié)構(gòu)的大體積混凝土澆筑,除了一般的施工工藝以外,應(yīng)采取一些技術(shù)措施,減少混凝土的收縮,提高極限拉伸,這對控制溫度裂縫很有作用。
改進混凝土的攪拌工藝對改善混凝土的配合比、減少水化熱、提高極限拉伸有著重要的意義。為了進一步提高混凝土質(zhì)量,采用二次投料的砂漿裹石或凈漿裹石攪拌新工藝,可有效地防止水分向石子與水泥砂漿的界面集中,使硬化后界面過渡層的結(jié)構(gòu)致密,粘結(jié)加強,從而使混凝土的強度提高10%左右,也提高了混凝土的抗拉強度和極限拉伸值;當混凝土的強度基本相同時,可減少7%左右的水泥用量。
另外,對澆筑后的混凝土進行二次振搗,能排除混凝土因泌水而在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙,提高混凝土與鋼筋的握裹力,防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫,減小內(nèi)部微裂,增加混凝土密實度,使混凝土的抗壓強度提高l0%~20%,從而提高抗裂性。
混凝土二次振搗的恰當時間是指混凝土經(jīng)振搗后還能恢復(fù)到塑性狀態(tài)的時間,一般稱為振動界限,在實際工程中應(yīng)由試驗確定。由于采用二次振搗的最佳時間與水泥的品種、水灰比、坍落度、氣溫和振搗條件等有關(guān),同時,在確定二次振搗時間時,既要考慮技術(shù)上的合理,又要滿足分層澆筑、循環(huán)周期的安排,在操作時間上要留有余地,避免由于這些失誤而造成“冷接頭”等質(zhì)量問題。
2.混凝土澆筑溫度
混凝土從攪拌機出料后,經(jīng)過運輸、泵送、澆筑、振搗等工序后的溫度稱為混凝土的澆筑溫度。由于澆筑溫度過高會引起較大的干縮,因此應(yīng)適當?shù)叵拗苹炷恋臐仓囟?,一般情況下,建議混凝土的最高澆筑溫度應(yīng)控制在40℃以下。
3.混凝土養(yǎng)護
地下室外墻澆筑以后,為了減少升溫階段的內(nèi)外溫差,防止因混凝土表面脫水而產(chǎn)生干縮裂縫,應(yīng)對混凝土進行適當?shù)某睗耩B(yǎng)護;另外,施工中采取合理的技術(shù)措施很重要,例如采用帶模養(yǎng)護、推遲拆模時間等方法都對控制裂縫起很大的作用。
潮濕養(yǎng)護是混凝土澆筑后,在其表面不斷地補給水分,有淋水,鋪設(shè)濕砂層、濕麻袋或草袋等,并最好在表面蓋一層塑料薄膜。潮濕養(yǎng)護的時間是越長越好,但考慮到工期因素,一般不少于半個月,重要結(jié)構(gòu)不少于1個月。對地下室墻體這一類的結(jié)構(gòu),也可采用自動噴淋管進行自動給水養(yǎng)護,如使用養(yǎng)護劑涂層進行養(yǎng)護時,必須注意養(yǎng)護劑的質(zhì)量及必要的涂層厚度,同時還應(yīng)提供一定的潮濕養(yǎng)護條件,覆蓋一層塑料薄膜。
4.防風和回填
外部氣候也是影響混凝土裂縫發(fā)生和開展的因素之一,其中,風速對混凝土的水分蒸發(fā)有直接的影響,不可忽視,地下室外墻混凝土應(yīng)盡量封閉門窗,減少對流。
土是最佳的養(yǎng)護介質(zhì),地下室外墻混凝土施工完畢后,在條件允許的情況下應(yīng)盡快分層壓實回填。
3.2.7約束條件1.后澆帶
后澆帶是在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中、在施工期間留設(shè)的臨時性的溫度和收縮變形縫,該縫根據(jù)工程安排保留一定時間,然后用混凝土填筑密實成為整體的無伸縮縫結(jié)構(gòu)。
后澆帶的構(gòu)造有平接式、T字式、企口式等三種(圖3.2)。后澆帶的寬度應(yīng)考慮施工方便,避免應(yīng)力集中,寬度可取700~1000mm。當?shù)厣稀⒌叵露紴楝F(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時,在設(shè)計中應(yīng)標明后澆帶的位置,并應(yīng)貫通地上和地下整個結(jié)構(gòu),但鋼筋不應(yīng)截斷。
圖3.2后澆帶構(gòu)造
后澆帶的保留時間一般不宜少于40d,在此期間,早期溫差及30%以上的收縮已經(jīng)完成。在填筑混凝土之前,必須將整個混凝土表面的原漿鑿清形成毛面,清除垃圾及雜物,并隔夜?jié)菜?。填筑的混凝土可采用膨脹混凝土,要求混凝土強度比原結(jié)構(gòu)提高5~l0N/mm2,并保持不少于14d的潮濕養(yǎng)護。
《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)中指出,“高層建筑地下室不宜設(shè)置變形縫。當?shù)叵率议L度超過伸縮縫最大間距時,可考慮利用混凝土后期強度,降低水泥用量;也可每隔30m~40m設(shè)置貫通頂板、底板及墻板的施工后澆帶。后澆帶可設(shè)置在柱距三等分的中間范圍內(nèi)以及剪力墻附近,其方向宜與梁正交,沿豎向應(yīng)在結(jié)構(gòu)同跨內(nèi);底板及外墻的后澆帶宜增設(shè)附加防水層;后澆帶封閉時間宜之后45d以上,其混凝土強度等級宜提高一級,并宜采用無收縮混凝土,低溫入模?!?/p>
后澆帶部位的鋼筋一般不宜斷開,而應(yīng)讓鋼筋連續(xù)通過,即只將后澆帶處的混凝土臨時斷開。正常情況下后澆帶的間距為20~30m。
2.構(gòu)造設(shè)汁
地下室墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意構(gòu)造配筋的重要性,它對結(jié)構(gòu)抗裂性能的影響很大,但目前國內(nèi)外對此都不夠重視。對連續(xù)板不宜采用分離式配筋,應(yīng)采用上下兩層的連續(xù)配筋;對轉(zhuǎn)角處的樓板宜配上下兩層放射筋,其直徑為8~14mm,間距約為200mm,同時應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距。在孔洞周圍、變截面轉(zhuǎn)角處,由于溫度變化和混凝土收縮會產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致裂縫,因此,可在孔洞四周增配斜向鋼筋、鋼筋網(wǎng)片;在變截面處做局部處理,使截面逐步過渡,同時增配抗裂鋼筋,防止裂縫。
3.滑動層
由于邊界條件在約束下才會產(chǎn)生溫度應(yīng)力,因此,在與外約束的接觸面上設(shè)置滑動層可以大大減弱外約束??稍谕饧s束兩端各1/4~1/5的范圍內(nèi)設(shè)置滑動層;對約束較強的接觸面,可在接觸面上直接設(shè)滑動層。滑動層的做法有鋪設(shè)一層刷有兩道熱瀝青的油氈,或鋪設(shè)10~20mm厚的瀝青砂,或鋪設(shè)50mm厚的砂或石屑層。
4.緩沖層
在高、低底板交接處和底板地梁等處,用30~50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料做垂直隔離層,如圖3.3所示,以緩沖基礎(chǔ)收縮時的側(cè)向壓力。圖3.3 緩沖層示意圖
1-聚苯乙烯泡沫塑料
5.跳倉施工
跳倉法是由中國著名裂縫控制專家王鐵夢教授提出和推廣的,王教授提出“抗與放”的設(shè)計原則,正是基于這個原則,跳倉法施工對于減少超長、超厚、超薄大體積混凝土的裂縫效果顯著。
跳倉法是充分利用了混凝土在5到10天齡期性能尚未穩(wěn)定和沒有徹底凝固前容易將內(nèi)應(yīng)力釋放出來的“抗與放”特性原理,將建筑物地基或大面積砼平面機構(gòu)劃分成若干個區(qū)域,按照“分塊規(guī)劃、隔塊施工、分層澆筑、整體成型”的原則施工,隔一段澆一段。相鄰兩段間隔時間不少于7天,以避免混凝土施工初期部分激烈溫差及干燥作用,這樣就不用留后澆帶了。一般分倉間歇時間7~10天。
3.3.1大體積混凝土原材料選用
(1)粗骨料宜采用連續(xù)級配,細骨料宜采用中砂。
(2)外加劑宜采用緩凝劑、減水劑;摻合料宜采用粉煤灰、礦渣粉等。
(3)大體積混凝土在保證混凝土強度及坍落度要求的前提下,應(yīng)提高摻合料及骨料的含量,以降低單方混凝土的水泥用量。
(4)水泥應(yīng)盡量選用水化熱低、凝結(jié)時間長的水泥,優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、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(zhì)硅酸鹽水泥等。3.3大體積混凝土施工技術(shù)措施
3.3.2大體積混凝土的澆筑大體積砼施工時,一是要盡量減少水泥水化熱,推遲放熱高峰出現(xiàn)的時間,如采用60d齡期的砼強度作為設(shè)計強度,摻粉煤灰可替代部分水泥,推遲放熱高峰的出現(xiàn)時間;摻外加劑推遲放熱高峰的出現(xiàn)時間;夏季施工時采用冰水拌和、砂石料場遮陽、砼輸送管道全程覆蓋灑冷水等措施可降低出機和入模溫度。二是進行保溫保濕養(yǎng)護,養(yǎng)護時間不應(yīng)少于14d,使砼硬化過程中產(chǎn)生的溫差應(yīng)力小于砼本身的抗拉強度,從而可避免砼產(chǎn)生貫穿性的有害裂縫。三是采用分層分段法澆筑砼,還可采用二次振搗的方法。四是做好測溫工作,隨時控制砼內(nèi)的溫度變化,及時調(diào)整保溫及養(yǎng)護措施,使混凝土中心溫度與表面溫度的差值、混凝土表面與大氣溫度差值均不應(yīng)超過25℃。
具體要求如下:(1)混凝土的入模溫度不宜高于28℃。混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上的溫升值不大于45℃。(2)大體積混凝土工程的施工宜釆用分層連續(xù)澆筑施工或推移式連續(xù)澆
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