[天津]大剧院工程混凝土裂缝控制技术应用.doc

混凝土裂缝控制技术
天津市文化中心大剧院工程，建筑面积85594m2 ，地下一层，地上四层。工程所需混凝土全部采用商品混凝土，应用率100%。
主体为混凝土框架—剪力墙结构，屋顶采用大屋面钢桁架结构。内部设有音乐厅、多功能厅、综艺剧场及配套用房。由于该工程使用功能，各功能用房标高不一，高差、跨度较大。
混凝土总用量167066m3，该工程采用“建筑业十项新技术”：混凝土技术中的“混凝土裂缝控制技术”。
（一）混凝土裂缝控制技术
天津市文化中心大剧院工程结构比较复杂，地下室长252m×宽218.4m，层高4.7m，地下室内还包括一个深基坑，大剧院主体地下室东部有两个毗邻的局部深坑，长度为68.3m、宽度为47.1m，其中-17.95m处深坑面积为1030m2。-14.45m处深坑面积为1524m2。 剪力墙混凝土为C35P8抗渗。主体混凝土为C35、C40、C35、C45、 C50。各部位混凝土的强度等级不同，浇筑面积及截面大小不同，并受到大气、温度、邻位约束等环境因素的影响，混凝土开裂机会比较大。面对复杂的结构和变化的环境，采用混凝土裂缝防治技术则十分关键。
①.本工程混凝土结构裂缝控制技术
混凝土的防裂我们主要从以下几个方面进行控制：混凝土的配制；外加剂的选用；合理处理混凝土结构中的各种“缝”；施工操作中采取综合防裂措施等。混凝土内均参入适量的HEA低碱型膨胀剂以减少混凝土的收缩裂缝。
②.砼的配制及外加剂选用方面的防裂措施
本工程对配制混凝土的技术目标是：在采用常规材料的条件下，以抗裂为重点,配制出低收缩性、匀质性与体积稳定性好，可泵性满足施工工艺要求的混凝土。混凝土配合比的设计思想是：从简单的强度控制转化为确保混凝土工作性能和耐久性的性能控制。既要保证混凝土良好的工作性能，更要保证硬化后混凝土的结构致密、体积稳定和抗碱抗腐、抗渗性能的优良，提高混凝土的耐久性。混凝土配合比设计的基本原则是合理控制水灰比、水胶比，努力降低混凝土单位胶凝材料总量和单位用水量。
近年来我公司在满足《普通混凝土配合比设计规程》以混凝土强度设计为基
础的要求下，尝试采用国际上常用的“组份体积法”进行混凝土配合比设计与复核。混凝土的配合比设计与试配从材料集合开始,选择收缩性较小的水泥品种，选择细度模数适宜且含泥量较小的粗细骨料，粗骨料的堆积密度大于1500kg/m3。紧密度的空隙率小于40%。严格要求水泥与外加剂的相容性。
选用与水泥有良好的相容性、较好的分散性和分散保持性中的外加剂。选用外加剂时根据混凝土的性能要求、施工工艺及气候条件，结合混凝土的原材料性能、配合比以及对水泥的适应性等因素，做相溶性试验确定外加剂的品种和掺量。
采用常规材料、常规工艺可以在常温下配置出抗氯离子渗透能力和抗冻融能力都较强的高性能混凝土。配置的关键在于选用与水泥相匹配的高效减水剂，水胶比不大于0.35。
我们在该工程混凝土配合比设计时，把混凝土中水泥与外掺料的浆体设计作为混凝土配合比设计的重要基础 ,控制每立方米混凝土中水泥和外掺料浆体量为0.35m3。双掺时，水泥与磨细矿渣、粉煤灰的体积比为75：15：10（C：KF：F）。
粗细骨料体积总量为0.65m3,其中石子体积宜为0.4m3,粒度分布能使空隙率最小为好,砂率在36%与42%之间。
使用粉煤灰、磨细矿渣粉替代部分水泥做胶凝材料。磨细矿物掺合料在拌制的混凝土中发挥填充效应和火山灰反应，使混凝土变得更加致密，从而降低混凝土的渗透性。降低混凝土拌合物的用水量，采用低水胶比是提高混凝土耐久性的关键。
因不同部位采用不同强度等级的商品砼，在与供应商协议供货时按工程部位要求首先进行试配，并提供配合比通知单，待试块及坍落度满足要求后，按部位要求供商品砼。
定期校验供货商计量设备、水泥、粉煤灰、HEA的用水量，减水剂计量误差不得超过±1%，石子不得超过±2%；
因砂、石料含水率相对变化，一切均以所供砼坍落度检测为准；所确定的配合比一定严肃执行，不可更改。
根据以往的经验，决定掺入WG-HEA外加剂，提高砼抗裂性能。
砼因收缩变形产生了拉应力，在结构中建立一定的预压应力来抵抗收缩变形
时拉应力来防止砼开裂。经大量资料和相关工程实践证明，在砼中渗入WG-HEA替代砼中胶凝材料8～12%，对混凝土强度无影响，并达到限制膨胀率适宜，从而防止砼收缩开裂。条件是：限制膨胀率ε2=（1.5～3）×10-4；配筋率μ=0.2-0.8%。在满足上述的条件下在砼结构中建立了0.2-0.7Mpa预压应力，从而防止了砼收缩开裂，或者无有害裂缝产生。
掺加WG-HEA的砼搅拌时间比普通砼延长30～60秒。
③.砼施工中的综合防裂措施
施工过程中的各个环节的操作正确与否，对防治混凝土的裂缝有很大关系，我们主要从以下几个方面加强了控制：
（1）在楼板钢筋绑扎和浇筑混凝土过程中要确保钢筋的位置、标高不受扰动。钢筋绑扎就位后在楼板上运料时应搭设马道；对于盖筋应设置足够的钢筋蹬给予支撑，保证盖筋不下移。混凝土浇筑前应对已绑扎成型的钢筋再进行一次检查修整，确保钢筋的水平和垂直位置准确；
（2）墙体分段分层浇筑，并加止水钢板；

（3）基础、柱、梁、墙采用振捣棒振捣，楼板用平板振捣器，对于底板和楼板混凝土，浇筑完成后对混凝土表面进行2～3次的反复抹压，当混凝土收水并开始初凝时（感观以可踩出脚印但不下陷为准）用木抹子进行第二次抹压，抹压力稍大，以能感觉到混凝土的柔和性为准，将面层小凹坑、气泡眼、砂眼和脚印等抹平，使面层达到充分密实、与内部结合一致；
混凝土初凝后、终凝前进行第三遍抹压，抹压力应比第二遍再稍大一点，以消除混凝土由初凝到终凝过程中由于收水硬化而产生表面裂缝的可能性；

（4）混凝土在浇筑完毕后的12小时内加以覆盖并保湿养护；优选薄膜覆盖养护混凝土，以保证早期养护效果。每50m范围内有一处养护水源。混凝土养护期内在楼板上进行放线后，要及时恢复覆盖和浇水湿润；
（5）拆除现浇结构的上层模板及其支架时，下层楼板应具有承受上层荷载的承受能力，或加设支架；上、下层支架的立柱应对准，并铺设垫板。应备有足够层数的支架工具，混凝土浇筑后模板支架应保持足够的天数，直到混凝土达到规范规定的拆模强度；
（6）已浇筑的混凝土强度未达到12N/mm2以前，不在楼板上踩踏或堆积钢筋、模板、砌筑材料等。混凝土未达到规范要求的拆模强度之前不得提前拆除模板及支撑。
（二）技术创新点
为了提高混凝土的抗裂性能和耐久性，应用了“组分体积法”进行混凝土的配合比设计，控制每立方米混凝土中水泥和外掺料浆体量不超过0.35m3，降低混凝土拌合物的用水量，采用低水胶比，保证了混凝土的致密，从而降低了混凝土的渗透性，提高了混凝土的耐久性。
（三）实体效果及经济效益
工程主体严格按工序作业，按程序施工，到目前为止未见可视裂缝 ，地下室无渗漏现象，主体结构被评为精品主体“海河杯”工程。为创企业品牌质量意识树立了样板。