某高層轉(zhuǎn)換層大體積混凝土裂縫控制夏季施工

大體積混凝土裂縫的控制大體積混凝土裂縫的控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)的截面尺寸較大，由外荷載引起裂縫的可能性很小，但水泥在水化反應(yīng)中釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用，會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，將成為大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要因素。大體積混凝土工程的條件比較復(fù)雜，施工情況各異，加上混凝土原材料的材性差異較大，因此控制溫度變形裂縫不是單純的結(jié)構(gòu)理論問題，而是涉及結(jié)構(gòu)計(jì)算、構(gòu)造設(shè)計(jì)、材料組成、物理力學(xué)性能及施工工藝等多學(xué)科的綜合性問題。*****大廈轉(zhuǎn)換層采用2.0m厚混凝土整板結(jié)構(gòu)，根據(jù)工程特點(diǎn)，運(yùn)用裂縫控制理論，研究裂縫原因，提出了施工防治措施，效果較好。1工程概況******廈占地面積1386m2，總建筑面積21804m2；地下一層，地上26層，建筑總高86.6m；是集商業(yè)、辦公、住宅為一體的綜合性建筑。工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選用了轉(zhuǎn)換層形式。2轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式特征轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式：第四層頂板為一塊實(shí)心混凝土整板，將上部23層結(jié)構(gòu)荷載過渡轉(zhuǎn)換到板下框架體系。轉(zhuǎn)換層標(biāo)高17.1～19.1m，板厚2.0m，轉(zhuǎn)換層面積723m2，板內(nèi)上下各兩層設(shè)縱橫雙向Ф32mm、@200mm×200mm鋼筋網(wǎng)片；中間又有兩層Ф22mm、@200mm×200mm鋼筋網(wǎng)片；網(wǎng)片間@600mm×600mm，設(shè)Ф22mm立筋，混凝土總量1610m3，混凝土采用C50的商品混凝土。板下框架柱網(wǎng)尺寸：8.6m×8.8m～8.4m×12m不等。轉(zhuǎn)換板按施工組織設(shè)計(jì)分兩層澆筑，2m厚C50混凝土轉(zhuǎn)換板分二次澆筑，第一層先澆0.8m厚，等它達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再澆第二層1.2m厚混凝土。結(jié)構(gòu)符合規(guī)定：“結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在0。8m厚以上、水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土”。[1]113大體積混凝土施工該工程轉(zhuǎn)換層混凝土的施工在六月中旬，當(dāng)?shù)厝掌骄鶞囟仍?1℃左右，混凝土最高溫度的峰值一般出現(xiàn)在混凝土澆筑后的第三天，對(duì)混凝土澆筑后的內(nèi)部最高溫度與氣溫溫差要控制在25℃內(nèi)，以免因溫差和混凝土的收縮產(chǎn)生裂縫。我們對(duì)混凝土質(zhì)量控制指標(biāo)提出如下要求：(1)采用水化熱低的礦渣水泥；(2)摻入適量的Ⅰ級(jí)粉煤灰；(3)混凝土在滿足泵送要求的坍落度的前提下，最大限度控制水灰比；(4)摻AEA微膨脹劑。由于使用的是商品混凝土，廠家采用散裝硅酸鹽水泥，而且當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)Ⅰ級(jí)粉煤灰緊缺，無法及時(shí)提供，因此，只能滿足以上(3)、(4)兩條要求。這樣對(duì)解決混凝土早期溫度應(yīng)力和后期收縮應(yīng)力問題，并控制混凝土裂縫的產(chǎn)生，提出了更高的技術(shù)要求，對(duì)此采取了以下混凝土裂縫控制措施。3.1混凝土溫度的計(jì)算(1)混凝土的絕熱溫升[1]14：T=W×Q0×(1-e-mt)/cr式中：T—混凝土的絕熱溫升(℃)；W—每m3水泥用量，W=530kg；Q0—每千克水泥最終水化熱量(J/kg)，28d的累計(jì)水化熱Q0=460240J/kg；c—混凝土比熱容，c=993.7J/(kg?K)；r—混凝土密度，r=2400kg/m3；t—混凝土齡期(d)；m—常數(shù)，與水泥品種、澆筑時(shí)溫度有關(guān)。混凝土最高絕熱溫升：Tmax=530×460240/(993.7×2400)=102.28℃(2)混凝土中心溫度：Th=Tj+Tmaxζ式中：Th—混凝土中心溫度(℃)；Tj—混凝土澆筑溫度(℃)；ζ—不同澆筑混凝土塊厚度的溫度系數(shù)，對(duì)1m厚混凝土3d時(shí)ζ=0.36。(3)混凝土澆筑溫度：式中：TC—混凝土拌合溫度(它與各種材料比熱容及初溫度有關(guān))，按多次測量資料，有日照時(shí)拌合溫度比當(dāng)時(shí)溫度高4～6℃，無日照時(shí)拌合溫度比當(dāng)時(shí)溫度高2～3℃，我們按3℃計(jì)；TP—混凝土澆筑時(shí)的室外溫度，六月中旬，室外平均溫度以21℃計(jì)；A1+A2+A3—溫度損失系數(shù)[1]33。其中混凝土裝卸時(shí)，每次為0.032(裝車、出料二次計(jì))，A1=0.032×2=0.064；混凝土運(yùn)輸時(shí)，A2=Qt(Q為6m3滾動(dòng)式攪拌車每min溫升系數(shù)0.0042(即-0.0042)，混凝土泵送不計(jì)；t為運(yùn)輸時(shí)間，以min計(jì)算，從商品混凝土公司到工地約30min)；澆筑過程中A3=0.003×60=0.18(每次溫度損失系數(shù)值取0.003，轉(zhuǎn)運(yùn)60次)。則混凝土內(nèi)部中心溫度：從溫度計(jì)算得知，在混凝土澆筑后第三天內(nèi)部實(shí)際溫升為66℃，比當(dāng)時(shí)室外溫度(21℃)高出45℃，必須采用相應(yīng)的措施，防止大體積鋼筋混凝土板因溫差過大產(chǎn)生裂縫。3.2溫度應(yīng)力計(jì)算計(jì)算溫度應(yīng)力的假定：(1)混凝土等級(jí)為C50，水泥用量較大，530kg/m3；(2)混凝土配筋率較高，對(duì)控制裂縫有利；(3)底模對(duì)混凝土的約束可不考慮；(4)幾何尺寸不算太大，水化熱溫升快，散熱也快。因此，降溫與收縮的共同作用是引起混凝土開裂的主要因素。先驗(yàn)算由溫差和混凝土收縮所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力σmax是否超過當(dāng)時(shí)厚板的極限抗拉強(qiáng)度Rc。采用公式：式中：E—混凝土各齡期時(shí)對(duì)應(yīng)的彈性模量Et=Ec(1-e-0。9t)(e=2.718自然對(duì)數(shù)的底，t-混凝土齡期(d)，Ec—混凝土28d時(shí)C50的彈性模量，Et=3.5×105Mpa[1]26)；a—混凝土的線膨脹系數(shù)1.0×10-5；L—結(jié)構(gòu)長度，本工程厚板長度L=44m；T—結(jié)構(gòu)計(jì)算溫度：該厚板最大絕熱溫升Tmax=102.26℃，實(shí)際溫升最高在混凝土澆筑后第三天T3=Tmax×ζ=102.26℃×0。.36=36.82℃；s—混凝土應(yīng)力松弛系數(shù)[2]；coshβ—是雙曲余弦函數(shù)，其中H—結(jié)構(gòu)厚度，本工程厚板厚度H=0。8，H/L=0.8/44=0。018≤0.2，符合計(jì)算假設(shè)；Cx—混凝土板與支承面滑動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)竹膠模板，比較砂質(zhì)土的阻力系數(shù)，取Cx=30N/mm2。根據(jù)以上公式代入相應(yīng)數(shù)據(jù)，得σmax=1.18MPa≤1.89MPa，可知不會(huì)因降溫時(shí)收縮引起裂縫。3.3配制混凝土?xí)r，采取雙摻技術(shù)(1)摻高效減水劑，使混凝土緩凝，要求初凝時(shí)間大于9h，以推遲水泥水化熱峰值出現(xiàn)，使混凝土表面溫度梯度減少；(2)加AEA微膨脹劑(摻量為水泥用量的10%)補(bǔ)償混凝土收縮；(3)保證混凝土澆筑速度，不產(chǎn)生人為冷縮；(4)設(shè)加強(qiáng)帶，在加強(qiáng)帶處微膨脹劑摻量增加14%。3.4保溫、保濕及補(bǔ)償措施根據(jù)氣象預(yù)報(bào)，擬澆筑三天后的均溫為21℃。為防止因混凝土內(nèi)外溫差超過25℃而開裂，經(jīng)研究、比較，在不可能降低水泥用量、摻粉煤灰及選用礦渣水泥的條件下，采取下列措施。(1)底模：除因模板支撐結(jié)構(gòu)需要，滿鋪100mm×50mm×2000mm木枋外，在木模板上滿鋪一層塑料薄膜，再鋪一層竹膠板。在澆筑前三天，澆水濕透；(2)在三層與轉(zhuǎn)換板之間，四周用塑料編織布圍護(hù)，使板下形成溫棚，減少空氣流動(dòng)，達(dá)到保溫作用；(3)在澆筑混凝土表面12h后，加塑料薄膜一層、麻袋二層覆蓋；(4)設(shè)溫度測試點(diǎn)，在有代表性的位置設(shè)測溫點(diǎn)，隨時(shí)了解混凝土澆筑后(特別是第二天)開始升、降溫情況，隨時(shí)準(zhǔn)備增、減覆蓋物；(5)加強(qiáng)對(duì)混凝土的保養(yǎng)，不斷觀察混凝土保濕狀況，定時(shí)澆水保濕。在澆筑第二層1.2m厚混凝土3d后，混凝土內(nèi)部溫度達(dá)56℃，更要加強(qiáng)保溫保濕措施。考慮到第一層混凝土板對(duì)上面第二層溫度變形的約束，除認(rèn)真控制混凝土內(nèi)外溫差外，該板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在1.2m厚板下，400mm處，設(shè)一層Ф22mm、@200mm×200mm的鋼筋網(wǎng)片，以防上層混凝土變形時(shí)拉裂下層混凝土。3.5溫度測試本工程采用建筑電子測溫儀測溫。兩次澆筑分別設(shè)了10個(gè)和7個(gè)測溫?cái)嗝?，每個(gè)測溫?cái)嗝娣謩e在上、中、下及覆蓋層下埋設(shè)測溫傳感器，在澆筑混凝土后的5d內(nèi)，每2h測讀一次溫度，同時(shí)監(jiān)測氣溫。實(shí)測結(jié)果與理論計(jì)算(中間斷面點(diǎn))對(duì)比如表1，可看出，理論計(jì)算與實(shí)測數(shù)據(jù)很接近，可作為以后制定保溫保濕措施的依據(jù)。4結(jié)束語在不可能摻粉煤灰和不允許減少水泥用量的條件下，運(yùn)用裂縫溫度控制理論，找到影響裂