外灘地下空間混凝土裂縫綜合控制技術(shù)研究
引言:近代科學(xué)研究和大量的混凝土工程實(shí)踐證明,在混凝土工程中裂縫問題是不可避免的。只要采取有效的措施,還是能夠把危害程度控制在一定范圍之內(nèi),使結(jié)構(gòu)盡可能不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度,避免有害裂縫的出現(xiàn),從而確保工程質(zhì)量。
一、工程概況
中山東二路地下空間開發(fā)工程是外灘綜合改造工程的一部分,是上海市重點(diǎn)工程,位于外灘十六鋪地區(qū),中山東二路上,北臨擬建人民路越江隧道,東接十六鋪水上旅游中心,西側(cè)擬建外灘交通樞紐。本工程為地下三層空間,其中地下一層為外灘通道,地下二、三層為地下空間開發(fā)。
該工程總體長(zhǎng)度245.85m,結(jié)構(gòu)寬度52.85m,基坑挖深14.5m,設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用600mm地下連續(xù)墻,地墻深度為29m??拥捉Y(jié)構(gòu)底板厚度為1000mm,設(shè)1400×1600mm底縱梁;側(cè)墻厚度為400mm;下中板厚300mm,縱橫向框架梁為1000mm×700mm;上中板厚度在通道結(jié)構(gòu)處為500mm,并設(shè)置縱橫向700mm×1100mm框架梁,上中板其余為800mm厚,并設(shè)置縱橫向1000mm×1600mm框架梁。主體混凝土采用C35P8配合比。地板、下中板、上中板分別分8次澆搗,側(cè)墻也按照底板的劃分段澆搗,最長(zhǎng)一塊側(cè)墻跨度為32米。
二、技術(shù)難點(diǎn)
(1)夏季施工,溫度高,室外極端氣溫達(dá)60℃;混凝土運(yùn)送距離遠(yuǎn),而工地地處市中心,交通擁堵,運(yùn)送時(shí)間長(zhǎng),坍落度損失相當(dāng)大,導(dǎo)致出廠混凝土坍落度大;現(xiàn)場(chǎng)混凝土表面失水快,易形成收縮裂縫。
?。?)底板厚度為1000mm,體積大,水化熱積聚在混凝土內(nèi)部難以釋放,混凝土內(nèi)部溫度明顯升高,而表面散熱較快,形成較大的內(nèi)外溫差,從而容易產(chǎn)生溫度裂縫。
?。?)側(cè)墻跨度最大為32米,已偏離施工規(guī)范允許的跨度,容易產(chǎn)生收縮裂縫。
?。?)設(shè)計(jì)混凝土為C35P8HEA纖維混凝土,除底板能夠進(jìn)行水養(yǎng)護(hù)外,中板及側(cè)墻都不能進(jìn)行有效養(yǎng)護(hù),不僅不能使HEA微膨脹性能得到有效發(fā)揮,還吸收水分,使混凝土失水產(chǎn)生裂縫。
三、為控制裂縫采取的技術(shù)措施
?。?)與項(xiàng)目部溝通,盡量在夜間施工,既避讓了交通擁堵高峰,又避免了在氣溫最高時(shí)施工,大大減少了混凝土從出廠到現(xiàn)場(chǎng)時(shí)的坍落度損失,同時(shí),我廠嚴(yán)格控制單方混凝土用水量,工作性的調(diào)節(jié)采用調(diào)節(jié)外加劑摻量的方法,從而最大限度的減少失水收縮裂縫的產(chǎn)生。
(2)原材料的選擇
水泥:盡量選用早期低水化熱水泥,但由于材料和生產(chǎn)方面的限制,無法單獨(dú)采購,我以控制水泥筆表面積的方法來控制水泥早期水化速度,選用比表面積≤350cm2/g的水泥,標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量比≤28%普通硅酸鹽水泥。
骨料:選擇5-25mm新紀(jì)元的石子,要求石子針片狀少,超規(guī)少,顆粒級(jí)配符合曲線要求,特別控制粘土和石粉等雜質(zhì)含量。
砂應(yīng)選擇含泥量低、形狀和級(jí)配良好、細(xì)度模數(shù)在中砂范圍內(nèi)的黃砂。不宜選用細(xì)砂和粗砂,因?yàn)榧?xì)砂需要較多的膠結(jié)料來包裹,相對(duì)減少了富余漿體量,而粗砂保水性差,容易發(fā)生泌水現(xiàn)象。砂率是影響混凝土拌和物流動(dòng)性的一個(gè)主要因素。適宜的砂率可以減少粗集 外加劑及摻和料:我廠采用聚羧酸外加劑,既增加混凝土的流動(dòng)性,減少坍落度經(jīng)時(shí)損失,又可以大幅度降低用水量,從而大大降低水泥水量,另外,增大礦粉和粉煤灰的摻量,從而最大限度地降低水泥用量,均起到減少水化熱的產(chǎn)生,降低溫差裂縫和水化收縮裂縫的作用。
?。?)針對(duì)側(cè)墻跨度大,養(yǎng)護(hù)條件難保證的特點(diǎn),我們與施工單位多次溝通,施工方同意調(diào)整混凝土中不摻加HEA微膨脹劑,同時(shí)降低鋼筋規(guī)格,增大布筋密度,延長(zhǎng)拆模時(shí)間的措施來減少裂縫的出現(xiàn)。
?。?)配合比的確定
經(jīng)過多次分析研究和試驗(yàn),分別確定幾個(gè)不同部位的配合比。
A、底板C35P8:底板采用雙摻(即外摻HEA微膨脹劑和纖維),同時(shí)提高粉煤灰和礦粉的摻量,摻和料占到了膠凝材料總量的48%,水膠比為0.43。
B、中板及頂板C35:采用只摻加纖維,同時(shí)適當(dāng)降低摻和料摻加比例的措施,摻和料占膠凝材料總量的38%,水膠比為0.44。
C、側(cè)墻C35P8:不摻加HEA微膨脹劑和纖維,與底板基準(zhǔn)配比同,只是摻和料占膠凝材料總量的38%,水膠比為0.43。
?。?)加強(qiáng)生產(chǎn)、運(yùn)輸過程控制
安排試驗(yàn)室人員隨時(shí)監(jiān)控砂石含水率,及時(shí)根據(jù)砂石的實(shí)際含水率調(diào)整配合比,確保混凝土工作性符合技術(shù)要求,原材料稱量精度滿足要求,嚴(yán)格執(zhí)行既定配合比。增加混凝土出廠檢驗(yàn)頻次,提高坍落度抽檢頻率,派試驗(yàn)室人員到施工現(xiàn)場(chǎng),隨時(shí)反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)情況,保證混凝土質(zhì)量符合要求。
要求駕駛員在拌車裝料前必須反轉(zhuǎn)出拌車內(nèi)的積水,在運(yùn)輸過程中,必須始終保持拌筒的低速旋轉(zhuǎn),任何時(shí)侯不得在拌車內(nèi)加水。
為滿足工地要求120±30mm的坍落度,要考慮坍落度經(jīng)時(shí)損失,根據(jù)天氣狀況適當(dāng)放大或縮小混凝土出廠坍落度。
攪拌車在卸料前,要求高速運(yùn)作一分鐘,確保進(jìn)入泵車受料斗的混凝土質(zhì)量均勻。
(6)控制混凝土澆灌溫度,盡量降低混凝土最高溫升,減少內(nèi)外溫差,減少冷量損失??稍诒密囕斔凸苌细采w一層草袋,經(jīng)常噴灑冷水,減少混凝土泵送過程中吸收太陽輻射。
在混凝土施工前做好充分準(zhǔn)備,對(duì)模板、鋼筋綁扎等工作準(zhǔn)備到位并有專人檢查。混凝土分塊施工,對(duì)混凝土布料方向、分層厚度、間隔時(shí)間、振搗、表面處理及混凝土泌水的排除等方面進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)督。振搗混凝土?xí)r“快插慢拔”,防止混凝土發(fā)生分成,離析現(xiàn)象。
?。?)養(yǎng)護(hù)
在盡量減少混凝土內(nèi)部溫升的前提下,大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)是一項(xiàng)關(guān)鍵的工作。養(yǎng)護(hù)主要是保持適宜的溫度和濕度條件,保溫的目的有兩個(gè):其一是減少混凝土表面的熱擴(kuò)散,減少混凝土表面的溫度梯度,防止表面裂縫產(chǎn)生;其二是延長(zhǎng)散熱時(shí)間,充分發(fā)揮混凝土強(qiáng)度的潛力和材料松弛特性,使平均總溫差對(duì)混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度,防止產(chǎn)生貫穿性裂縫。潮濕養(yǎng)護(hù)的作用是:首先剛澆灌不久的混凝土,尚處于凝固硬化階段,水化速度較快,適宜的潮濕環(huán)境可防止混凝土表面的脫水而產(chǎn)生干縮裂縫;其次是混凝土在保溫及潮濕條件下可使水泥的水化作用順利進(jìn)行,提高混凝土極限拉伸和抗拉強(qiáng)度。
外灘地下開發(fā)工程,對(duì)底板、內(nèi)襯墻、頂板等結(jié)構(gòu)采取了不同的養(yǎng)護(hù)措施。
底板在混凝土表面用木蟹抹平后,立即用一層塑料薄膜和麻袋覆蓋,進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù),并派專人澆水。
內(nèi)襯墻:對(duì)樓面結(jié)構(gòu)所有洞口覆蓋彩條布進(jìn)行臨時(shí)封堵,以防止結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)穿堂風(fēng);混凝土澆搗前,在內(nèi)襯墻內(nèi)模板外懸掛一層草包,并用鉛絲與模板綁扎牢固;內(nèi)襯墻模板拆除后,即噴涂一度高效混凝土養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
頂板防水混凝土養(yǎng)護(hù):混凝土終凝后,立即覆蓋麻袋,并定時(shí)澆水養(yǎng)護(hù),時(shí)間不少于2周。
四、工程小結(jié)
外灘地下空間開發(fā)工程施工已基本結(jié)束,經(jīng)過我廠和施工方的共同努力和密切配合,主體的8塊底板及中、頂板、側(cè)墻均未出現(xiàn)有害裂縫,同時(shí)最大限度上避免和控制了微裂縫的數(shù)量和寬度,為上海市重點(diǎn)工程交出了較圓滿的答卷,得到了施工方的好評(píng),同時(shí),為我廠在以后的混凝土供應(yīng)提供了技術(shù)儲(chǔ)備和寶貴經(jīng)驗(yàn),為增強(qiáng)企業(yè)的綜合實(shí)力和競(jìng)爭(zhēng)力打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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