大体积混凝土基础裂缝的设计与施工控制.pdf

2 0 1 2年第 6期 总 1 8 8期 ) 安徽建筑 施 工 技 术 研 究 与 应 用 大体积混凝土基础裂缝的设让与施 控剑 De s i g n o f F o u n d a t i o n Cr a c k s o f Ma s s Co n c r e t e a n d i t s Co n s t r u c t ion Co n t r o l 张百礼 ， 穆振 高 ( 山东齐鲁石化工程有限公司 ， 山东青岛2 6 6 5 5 5 ) 摘要 ： 随着我国经济的发展 ， 工程建设规模越来越大型化、 复杂化， 这使得 工程建设 中的大体积混凝 土温度 裂缝 问题 日益 突 出并成 为相 -3普遍性的问题。 已引起 了 人们的高度重视。文章结合实际工程， 分析 了大体积 混凝土基 础裂缝产生的原因及其规律 ， 为 大体积混凝 土基础 设计 与施 工提 出了一些有效的控 制裂缝 的方法。 关键词 ： 大体积混凝土基础； 裂缝控制； 设计； 施工 中图分类号 ： T U 7 5 5 7 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 1 0 0 0 2 1 工程概况 淄博国际馨居综合楼工程为我公司2 0 0 4年设计的项目， 该工程地下 2 层( 一 2层为五级人防， 一 1 层为地下车库) 、 地上2 4 层( 下部 4层为商业用房 ， 上部 2 0层为住宅) ， 建筑总高度7 5 m。 采用现浇混凝土框支剪力墙结构， 商业用房与住宅之间采用转 换梁转换。基础采用钢筋混凝土筏板基础， 主楼基础平面尺寸 5 7 m2 8 m， 筏板厚 2 5 m。 采用泵送商品混凝土， 混凝土强度等级 C 5 0 ， 抗渗等级 P 6 。 2 裂缝产生的主要原因 所谓大体积混凝土结构是指最小断面任何一个方向尺寸 大于 0 8 m以上的结构，其尺寸已大到必须采取相应的技术措 施降低其温差， 控制温度应力与裂缝开展的混凝土结构。 对于大体积混凝土， 引起裂缝的原因是多方面的， 根据工 程状况， 本文主要探讨温度裂缝和收缩裂缝。 温度裂缝 ： 现场浇注大体积混凝土后 ， 由于水化热作用使 得混凝土的温度较快升高 ， 在现场情况下 ， 温度达到某个高峰 值后必然会开始下降 ， 在降温过程中混凝土发生收缩， 由于受 到结构和地基的约束作用大体积混凝土不能自由伸缩， 当混凝 土温度收缩变形应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土就会开 裂， 产生裂缝。 收缩裂缝： 在混凝土内部有许多的毛细管孔隙， 随着大体 积混凝土浇筑时间的延长，这些毛细管孔隙中的水分逐渐散 失， 在这个过程中产生了毛细管张力 ， 导致混凝土体积收缩， 产 生开裂。混凝土发生收缩变形时， 由于受到结构和地基的约束 作用大体积混凝土不能自由伸缩， 如果收缩变形应力超过混凝 土 的抗拉强度 ， 混凝土就会产生收缩开裂。 安 3 裂缝产生规律 徽 温差和收缩越大、 温度变化和收缩的速度越快， 越容易 建 。 筑 圜 收 稿 日 期 ：2012 09 30 作 者 简 介 ：张 百 礼 ，男 ，学 士 ，工 程 师 ，主 要 从 事 建 筑 结 构 设 计 方 面 的 工 作。 开裂 ， 且裂缝越宽 、 越密 。 基底对结构的约束作用越大， 越容易开裂。 温度梯度越大， 承受均匀温差收缩的厚度越小， 越容易 开裂 。 在一般情况下， 结构的几何尺寸越大， 越容易开裂。 4 裂缝控制措施 结合温度裂缝和收缩裂缝产生的原因及其规律， 在本工程 的设计、 材料及施工中， 采取了如下一系列的综合措施。 4 1设计措 施 精心设计优化混凝土配合比，在保证混凝土具有 良好 工作性能的情况下， 掺入优质粉煤灰 ， 降低单方混凝土中的水 泥用量， 充分利用 6 0 d的后期强度作为混凝土结构的强度评定 值 。 为了保证筏板有足够的刚度和抗裂能力 ，增配构造钢 筋提高抗裂性能， 配筋采用了小直径 、 小间距， 全截面的配筋率 在 0 3 0 5 之间。 避免结构突变或断面突变产生应力集中，在转角和孔 洞处采取加强措施。 采取措施提高混凝土的极限拉伸能力，如在易开裂部 位设置暗梁， 并增大这些部位的配筋率。 4 2材料和配合 比方面的措施 4 2 1 材料措施 水泥： 选用山东宝山集团生产的“ 宝山牌” 水化热较低 的普通硅酸盐水泥， 强度等级为 4 2 5 ， 符合 G B 1 7 5标准。 骨料： 粗骨料选用 四宝山青石 ， 粒径为 5 ra m 一 3 1 5 m m， 细骨料选用当地水洗中粗砂，含泥量小于 2 ，各项指标符合 J G J 5 2 9 2标准， 骨料均无碱活性。 掺合料 ： 选用莱芜产优质粉煤灰， 各项技术指标 I 级。 外加剂：减水剂采用淄博开发区华伟建材有限公司生 产的高效缓凝减水剂 N O F 一 2 B， 膨胀剂采用山东省建筑科学研 究院生产的P N C高性能混凝土膨胀剂。 T k： 采用地下水 ， 符合 J G J 6 3 8 9 标准。 4 2 2混凝土配合比 混凝土采用商品混凝土， 供应商对混凝土的配合比进行优 化设计， 参照过去成功的经验， 经大量试配确定混凝土配合 比 ( 如表 l 所示 ) 。 4 3施工措施 大体积混凝土基础施工时，施工单位制定完善了满足 有关要求的施工组织设计 ，相关的技术方案和质量控制措施 ， 并切实贯彻执行。 混凝土采用商品混凝土 C 5 0 ，其质量符合 预拌混凝 i) ) ( G B f T 1 4 9 1Y 2 ) 的规定。 严禁向运输到浇注地点的混凝土中任 意加水， 且运输到施工现场的混凝土坍落度应符合要求。搅拌 车在卸料前， 要求高速运转 2 ra i n ， 以确保混凝土均匀密实。为 保证混凝土施工的连续性， 采用 2台混凝土输送泵送筑。 虽 安徽建筑 2 0 1 2年第 6期 ( 总 1 8 8期 J 表 1 注 ： 砂率 4 2 ， 水胶 比 0 3 4 ， 外加 剂掺 量 1 9 ， 坍 落度 2 1 0 mm， 温度在 2 5 时缓凝 时间达 2 0 h 2 6 h 。 由搅拌、 运输到浇注入模， 当气温不高于 2 5 c C 时， 持续 时间不宜大于 9 0 mi n ； 当气温高于 2 5 时， 持续时间不宜大于 6 0 m i n 。 运输过程中采取覆盖淋湿麻袋等降温措施， 降低混凝土 的人模温度 。 选择气温低的日子或时段浇筑混凝土 ，且浇注速度要 慢一些。 混凝土的浇筑采用斜面分层法。浇筑后立即用塑料膜 覆盖， 避免发生混凝土表面硬结。 控制浇注后的混凝土内外温差不超过 2 0 C( 最高不超 过 2 5 (2 ) ， 采取措施为预埋冷却水管降低混凝土内部温度。 混凝土浇筑完毕并用木楔抹平后，铺两层草袋浇水养 护， 铺设的草袋要求紧密的固定在混凝土或模板表面， 形成不 透风的围护层， 养护时间不得少于 1 4 d 。 5 效果 施工验收时，混凝土表面和侧面未发现可见的干缩裂 缝和温度应力裂缝， 保证了2 5 m厚筏板的整体性， 达到了预期 要求。 C 5 0混凝土经检测 6 0 d抗压强度平均值满足了设计要 求。 高强超厚混凝土筏板在夏季施工中采用了混凝土内部 水冷却系统， 有效地降低了中心温度， 在安全的范围内加快了 混凝土内部降温速率， 使整个筏板承台经过 1 5 d 完成了控制降 温过程 ， 为后续工序争取了时间， 提高了工效， 缩短了工期。 由于混凝土产生裂缝的原因及形式复杂多样， 有待我们在 以后的工作和学习中进一步的研究和探讨。 参考文献 1 1 混凝土质量专业委员会， 高强与高性能混凝土专业委员会 钢筋 混凝土结构裂缝控制指南f M】 北京 ： 化学工业 出版社 ， 2 0 0 4 【 2 】 王铁梦工程结构裂缝控制 M 北京： 中国建筑工业出版社， 1 9 9 7 3 1 G B 5 0 2 0 4 2 0 0 2 ， 混凝 土结构 工程 施工质 量验 收规 范【 s 】 北京 ： 中 国建筑工业 出版 社， 2 0 0 2 j 夸 j j 9 r j kr 夸 jkr 9 r 夸 夸kr 9 r ， 奄 rt- ， 卓 - ， 9 r - j r k- 夸 r 业 9 k 窖 ， 卓 kr 业 - j 夸k- j tj j 妇 j ( 上接 第 3 9页) 同样以环城公园为例： 公园总长 8 7 k m， 面积 1 3 7 6 h m ， 其 中水面 5 2 6 h m ， 陆地 8 5 h m 。根据不同地段的历史人文和自然 条件形成不同特色的六个景区： 纪念宋代清官包拯、 弘扬包公 文化的包公文化 园 ； 以水 景为特色的银河景 区 ； 以动物雕塑 为 特色的西山景区；以现代化大型广场设施为特色的琥珀潭景 区； 以自然野趣为特色的环北景区； 以提供娱乐服务为中心的 环东景区。 公园本身的定位就使到来的人们有丰富的行为， 加上 公园周围的楼群的多样性布置， 使公园得到不同使用者的最大 的利用。 3 3保证公 园被使用 日程 的多样性 费城的华盛顿广场的破败也来源于使用日程的单一。 广场 的主要使用者们只有职员，他们每天的日程差不多是一样的。 他们都是在同一时间进入到这个地区并且在下班之后离开这 里。这使广场可能被使用的时间段非常少， 仅仅是中午职员午 休的时间， 而大部分时间广场保持持续的凋敝状态。 而环城公园却因E t 程的多样性保持着生机。 清晨晨练的人 们和练京剧的人， 中午在公园休息的职员， 傍晚在亭子中下棋 的老人 ， 在公园旁边画画的孩子， 钓鱼的人， 带宠物散步的人 公园在不同的时间段被使用， 因而总是热闹而繁荣。 4 城市绿地规划设计中需关注的因素 设计中的某些因素也会对提高绿地价值产生不同的结果。 主要是以一般的公共场地的方式为使用目的的公园， 在设计中 应该有四个需要关注的因素。 分别是互构性 、 中心作用、 阳光作 用和封围作用。 互构性与不同的人光临街区公园的原因有关， 要求公园激 发人们不同用途和情绪的刺激作用， 让人有丰富的体验。能发 挥作用的互构性主要是指眼光所及的平面上的互构造成的复 杂景观， 如地面的高低起伏、 树木的布置、 引向各个聚焦点的空 旷地等。 中心作用是互构性中最重要的因素。 一些情况良好的小公 园一般都有这么一个地方 ， 通常被理解为中心。一些小公园和 广场本身就是中心， 与周边产生互构关系， 以显示他们间的细 小区别。 阳光是公园在为人的活动安排中一个需要考虑的因素。 需 要阳光的地方要避免被周围的建筑遮挡， 阳光强烈的地方要注 意设置一些绿荫。 封围作用指的是公园的地区性 、 大小和形状上都适合于起 到公共庭院的作用。 5 提高城市绿地功用的意义 成功 的街 区公 园不仅能够发挥 其绿地属性 的生态用途 和 功能用途， 还能够将周边地区多样化的功能贯穿在一起 ， 起到 一 种很和谐的组织作用。在这个过程中， 它们不仅给已有的多 样性锦上添花 ， 还给予周边的环境诸多回报 ， 使城市更有活力。 用当今热门的景观学的理想主义来阐述， 绿地的规划和设计应 回归其兼顾艺术和科学而成为一项整体性的事业， 成为实用的 艺术。 6结语 简 雅各布斯以其鲜明的建设性的批判立场， 于 1 9 6 1 年发 表了 美国大城市的死与生 ， 宣言般地提出了城市的本质在于 其多样性。 “ 街区公园的用途” 这一章节给予当代规划师和建设 者们在绿地规划方面诸多永恒的启示。 这些具体而日常的思想 和对策是对传统规划理论的质疑和反叛。 要提高城市绿地的价 值 ， 挽救大城市 的活力 ， 必须体验真实 的人 的生活 ， 理解 城市中 复杂多样的过程的联系， 而不是任由那些远离真实生活的正统 城市规划理论、 乌托邦的城市模式和机械单一功能导向的城市 改造工程扼杀城市的多样性。 参考文献 【 1 】 简 雅各布斯美 国大城市 的死与生【 M】 北京 ： 译林出版社 2 0 0 6 2 1 理查 德 - 韦勒 实用 的艺术 ： 景 观都市 主义 的思索 ， 景观都 市 主义 【 M】 北京： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 1 0 3 1 郑俊超， 苏剑鸣 合肥市环城公园利用与发展研究 J 】 合肥： 安徽农业 科 学， 2 0 1 1 ( 2 4 ) 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 圈 宦