超大面积底板混凝土裂缝控制措施.pdf

第3 3 卷第 5 期 Vo 1 3 3 No 5 建筑施T B U I L D I N G C O N S T R U C T I O N 超大 面积 底 板 混凝 土裂 缝 控 制 措 施 Cr a c k Co n t r o l M e a s ur e s f o r S upe r M a s s Co nc r e t e S l a b 口袁建国 ( 上海市第二建 筑有限公 司 2 O O 0 8 0 ) 【 摘要】以上海东方体育中心游泳馆工程超大面积底板施工为例，在混凝土配合比设置、供应、浇捣和养护等各种措施 同时进行的情况下，能有效控制混凝土裂缝，又能节省工期和成本，具有较好的社会效益和经济效益。 【 关键词】 混凝土 裂缝耐久性配合比温升控制 【 中图分类号】 T U 7 5 5 7 文献标识码 B 【 文章编号】 1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 1 ) 0 5 0 3 6 6 0 3 1 工程概况 作为上海 2 0 1 1 年第十四届世界游泳锦标赛主要比赛场 馆的上海东方体育中心， 位于浦东新区杨思地区， 北临川杨 河、 西侧为黄浦江、 东侧为济阳路、 南侧远处为在建中环线， 同时场地南侧与地铁 l 1 号线区间、 l 1 号线、 8号线及 6号线 等 3线交汇主题公园站较近 ，与 1 1 号线区间距离约为 5 O m 。本 工程 占地 面积约 4 8 0 0 0 0 II I ， 为地 下 1 层 ( 局部 夹 层 ) 、 地上 3层的混凝土结构 ， 结构外围有独立柱支撑上部钢 结构柱和屋盖体系( 图 1 ) 。 图 1 游泳馆 效果图 【 作者简介】 袁建国( 1 9 5 6 - ) ， 男， 本科， 工程师。联 系 地址： 上 海市虹 1 3 区梧 州路 2 8 9号( 2 0 0 0 8 0 ) 。 【 收稿日 期】 2 0 1 1 - 0 5 - 0 4 游泳馆基础为桩基 +筏板形式 ，游泳馆桩基为钻孔灌 注桩 ； 有 咖 6 0 0 m m 、 咖 8 。 0 m m两种 尺寸 ， 其 中 6 0 O m m桩 长 为 4 , 4 5 9 5 m ， 西 8 0 0 m m桩长分别为 5 1 3 5 m和 5 4 3 5 m： 总桩 数为 9 5 4根 。 游泳馆基础底板长度为 2 2 6 4 m， 宽度为 1 0 2 8 3 m ( 地 下室长度为 2 2 5 4 n l ， 宽度为 1 0 1 7 9 m o底板厚度为 1 5 m ， 底板顶标高为 一 2 2 5 m ( 绝对标高 ) ， 底标高为为一 3 7 5 m ， 混 凝土强度等级为 C 3 0 ， 抗渗等级为 S 6 。游泳馆最大分区宽度 方向尺寸为 7 4 4 m ，长度方向尺寸达 1 1 5 0 3 m ，总面积为 7 0 3 5 6 m z ， 一次混凝土浇捣方量约 I i 4 0 0 Il l 。 。 2 混凝土配合比设置 2 1 混凝土材料控制措施 在分析了上海东方体育中心游泳馆基础底板的技术难 点和泵送施工的实际情况后， 我们认为选择合理的混凝土配 合比是影响此次工程质量的关键。因此， 本工程先通过设计 供应混凝土的配合比， 并验证该配合比的合理性后再针对大 体积混凝土的各项控制要求， 采取了如下技术措施最终在最 大程度上减少了裂缝的产生： ( 1 )合理选择水泥品种 水泥的发热量和使用量是影响混凝土冷缩裂缝的重要 因素。 基于本工程混凝土体积大、 强度不高的情况， 选择水泥 水化热较低的水泥品种， 能起到有利于降低内外温差和减免 4 结语 随着城市建设的快速发展 ， 城市用地日趋紧张 ， 在密集 的城市环境中， 建设了许多公路、 桥梁、 地铁、 人行、 公用管线 隧道， 这样城市发展是必须要建造立体交叉建筑。 因此， 当前 复杂环境下集地铁、 地下通道和桥梁与一体的设计和施工技 术已成为城市建设中迫切关注的热点和难点， 谁能掌握谁就 会在未来的竞争中取得巨大的技术领先优势。因此， 洋泾港 桥段的施工综合组织， 给了我们一个很好的契机 ， 为今后的 类似工程总结了经验教训。 本工程所涉及的集地铁、 地下通道、 桥梁以及河流于一 体的复杂环境下的近距离施工， 在上海尚无先例， 施工成功 则会带给我们一种新的思路和方法来处理类似工程， 其技术 前景广阔。 5 ， 2 O 1 1 袁建 国： 超大面积底 板混凝土裂缝控制措施 第 5期 冷缩裂缝的作用和减缓干缩裂缝的作用， 从而改善工程的潜 在质量。 ( 2 )适当控制水灰比 我们通过混凝土配合比计算公式计算得到该标号等级 混凝土的水灰比后 ， 又采用了较低的水灰比， 以此控制混凝 土的总用水量和水泥用量。这样， 在保证满足混凝土各项指 标的前提下， 提高了其它掺合量和骨料的用量。减少水泥用 量也就是减少了水化产生的热量， 这对控制温差有着极为明 显的效果。 ( 3 )合理选用粗细骨料 粗细骨料占混凝土体积的很大一部分，其自身不收缩 ， 但能抑制水泥石的收缩， 同时也能降低水泥的用量， 从而减 少混凝土的干缩。 因此， 尽量选用较大颗粒的粗骨料是保证混 凝土耐久性的重要条件。 考虑到现场的具体施工以及泵送等 条件 ， 试验室确定使用 5 m m N 2 5 m m的 粒径石子 ， 并采用细 度模数 2 4 - 2 6的级配良好的天然中砂。经多次试验后， 我 们确定了砂率为 4 4 。 ( 4) 合理选用外加剂 目前， 混凝土行业普遍采用掺加粉煤灰和减水剂的“ 双 掺” 技术。 试验室在研究了各类外加剂， 对混凝土拌合物各项 性能指标和抗裂性能的影响后 ， 通过多次试验在原有的“ 双 掺” 技术基础上， 又提出了再掺加纤维抗裂剂和膨胀剂的“ 四 掺” 技术方案， 并使用一定比例的矿粉替代水泥， 来达到最大 程度减少水泥水化热产生和控制混凝土收缩的效果。 我们在 配合比中掺入了膨胀剂和纤维抗裂剂等新兴混凝土添加材 料 ，以进一步控制大体积混凝土因为收缩等原因导致的裂 缝， 从而提高了混凝土防渗的能力。 本工程施工中在底板混凝土内掺入聚丙烯抗裂纤维( 聚 丙烯纤维的掺入有利于改善混凝土和易性、抗压和抗折强 度 ) ， 使混凝土不离析水， 提高了混凝土的抗塑性收缩能力。 这种方法特别对早期裂缝的控制， 有良好的效果。 2 - 2 混凝土配合比设计 结合设计图纸， 并与设计单位协商后， 我们采用缓凝剂， 来控制混凝土施工前期混凝土水化热的产生。 根据工程实际需要与混凝土供应商优化混凝土配合比 方案， 我们设计混凝土强度等级为 C 3 0 ， 抗渗等级为 S 6 ， 坍落 度为 1 2 c m3 c m ( 表 1 ) 。 2 3 混凝土原材料控 制 确定好配合比后， 材料供应公司试验室组织人员对本工 程所要使用的原材料进行了一系列的性能检验， 所得到的结 果见表 2 表 7 。 抗裂纤维采用聚丙烯抗裂纤维， 掺入量为 0 7 k g m 3 。抗 裂纤维的技术性能为：断裂强度2 7 0 M P a ，抗拉强度保持 率9 0 ， 弹性模量3 0 0 0 M P a 。 膨胀剂应采用高性能膨胀剂抗裂剂，常用掺量为 1 0 。膨胀剂的具体性能为： 水中的限制限制膨胀剂 7 d O 0 3 ， 2 8 d 0 1 0 ： 空气中 2 1 d 一0 0 2 。 表 I游泳馆基础底板混凝土配合比 序 号 材料 规格 每方用量 k g 质 量比 1 水 自来 水 1 8 5 1 0 3 2 水 泥 P o4 2 5 1 8 O 1 0 0 3 砂 中砂 8 0 3 4 4 6 4 石 子 5 I n m 2 5 m 1 0 3 0 5 7 2 5 粉煤灰 二级灰 7 0 O 3 9 6 外加剂 Z X3 0 O 3 9 0 0 0 2 2 7 膨胀剂 S Y G 2 8 0 I 6 8 纤维 聚丙烯纤维 O 7 9 矿 粉 $ 9 5 1 0 0 O 5 6 坍落度 ： 1 2 0 r mn 3 0 mm 砂率 ： 4 4 表 2 游泳馆基础底板混凝土石子试验数据表 级配 针 片状含量 含泥量 泥块含量 良好 7 0 5 O 2 表3 游泳馆基础底板混凝土黄砂试验数据表 l 细度模数 泥块含量 含泥量 l 2 4 O 6 0 8 表 4 游泳馆基础底板混凝土水泥试验数据表 l 抗压强度 MP a 抗折强 度 M P a 标准 稠度用水量 I 细度 5 0 2 8 8 2 8 O I 1 6 表 5 l 流动度 比 活性指数 l 1 0 3 9 7 表6游泳馆基础底板混凝土粉煤灰试验数据表 2 2 I O 3 I 9 6 I 合格 表 7 游泳馆基础底板混凝土减水剂试验数据表 3 施工控制措施 3 1 混凝土龄期选择 结合工程特点，基础底板分区设置受到众多因素影响， 故采取较大的分区设置，为克服混凝土自身的水化热产生、 减少混凝土温差， 避免混凝土裂缝的产生， 工程混凝土龄期 选择了 4 5 d 。 3 _ 2 混凝土搅捣施工 基础底板厚度为 1 5 0 m ， 底板顶标高为 一 2 2 5 m ( 绝对 标高 ) ， 底标高为 一 3 7 5 m， 垫层为 2 0 0 m m厚 C 2 0混凝土。 底 第 5期 袁建 国： 超大面积底板 混凝 土裂缝控制措施 板面积为 2 3 3 4 7 m z ， 总混凝土方量约 3 7 7 0 0 m 3 。 混凝土浇捣结合分区设置分次进行浇捣， 主要浇捣从中 部开始分别向外进行浇捣 ， 混凝土泵车主要设置于分区块外 侧。详见表 8 和图 2 、 图 3 所示。 表 8游泳馆基础底板分区数据数据表 游泳馆 分 区数据表 分区编号 区域面积 m2 分 区混凝土方量 m3 I 块 5 3 7 0 6 8 9 0 0 块 7 0 3 5 6 1 1 4 0 0 块 6 6 3 1 6 1 1 0 0 0 1 块 2 7 4 5 9 4 4 0 0 - 2 块 1 3 0 9 1 2 0 0 0 图 2 游泳馆基础底板 平面分块 示意 图 3 混凝土泵车平面布置 3 3 混凝土抗压试块 强度跟踪记录 详见表 9 、 表 1 0 。 表 9 日期 拌机 编号 小票编号 试块编 号 2 8 d抗压 4 5 d抗压 0 9- 0 4 1 21 8 2 4 6 4 8 3 2 9 8 1 1 0 0 9 - 0 4 1 21 8 4 5 1 4 8 4 4 9 6 1 1 8 0 9 -0 4 1 21 8 5 4 8 4 8 4 9 1 O 2 1 2 6 0 9 -0 4 1 21 8 9 0 7 4 8 6 9 1 0 2 1 3 6 0 9 -0 5 1 21 9 0 0 6 4 8 7 4 9 8 1 0 5 表 1 O 游泳馆底板混凝土抗渗能力检验记录 日期 样品编号 品种规格 报告编号 结果 0 9 一 O 3 4 8 1 4 C 3 O P 6 l k 4 5 珂$ 2 0 0 9 - 0 6 3 合格 3 4 温升控制及养护 本工程基础底板施工中， 我们聘请了专业机构对混凝土 进行测温， 每块底板内部均布置了5 个测温点进行监测。通 过监测单位提供的测温数据及温度变化曲线表明， 混凝土内 外温差基本保持在 2 0 o C 以内， 达到了设计要求。 为防止温度裂缝的产生， 本工程根据具体情况 ， 采用了 塑料薄膜保湿养护及贮水蓄热保温保湿方法养护相结合的 养护措施。 具体做法为： ( 1 ) 拆模后应立即做覆盖保护。先在 混凝土表面覆盖 1 层塑料薄膜进行保湿养护， 然后在塑料薄 膜上铺设 1 层麻袋( 土工布) ， 再进行蓄水养护。( 2 ) 蓄水前， 应在后浇带和集水井等部位砌筑高为 2 0 0 m m的翻口。蓄水 养护应在混凝土浇筑完毕后的 1 2 h以内进行 ，浇水次数应 根据能保持混凝土处于湿润的状态来决定。( 3 ) 必要时应在 混凝土表面覆盖 1 层彩条布或 1 层土工布并浇水。( 4 ) 要做 好混凝土的保温保湿养护工作。要缓缓降温， 以降低混凝土 表面水分蒸发的速度， 从而避免出现收水裂缝或温度裂缝的 现象。混凝土养护时间均采用 1 4 d 。 3 5 混凝土裂缝分析 本工程混凝土裂缝控制主要采用混凝土原材料控制、 浇 捣控制和养护控制等措施。因此， 混凝土裂缝发展过程比较 平稳， 前后期混凝土裂缝发展过程比较均衡。 混凝土浇捣终凝后， 裂缝基本发生于基础底板 中部， 裂 缝主要发展长度为轴线问。裂缝产生的主要原因仍为混凝 土 自身收缩而致。因轴线区域为结构传力带 ， 其配筋情况较 好 ， 所 以裂缝较 少。该裂缝 宽度为 O m m O 4 m m ， 长度为 1 2 1 m 4 3 5 m ( 图 4 ) 。 图 4 游泳馆底板混凝 土裂缝统计示 意 4 社会经济效益分析 本工程基础底板施工按常规施工，宽度方向应划分 3 块 ， 长度方向应划分 4块， 共计 1 2个施工段。结合设计图纸 相邻施工段间混凝土浇捣间歇应满足 2 1 d的要求 ，我们预 计游泳馆基础底板施工周期至少要 3 个月， 但通过施工分区 设置的调整 ， 以及施工过程各种措施的实施， 游泳馆基础底 板实际施工周期仅 2 个月。 由于采用了合理的施工方案 ，建设方对此感到非常满 意 ，多次高度评价施工方为体育事业的发展所作出的巨大 贡献。由此可见， 本工程在施工中采用的超大面积底板混凝 土裂缝和耐久性控制施工方案， 在社会效益和经济效益方面 均获得了较大的收获。