張華強
(廉江市第一建筑工程有限公司,廣東 湛江 524009)
混凝土裂縫控制技術(shù)一直是工程界研究的課題,《建筑業(yè)10項新技術(shù)》(2010版),經(jīng)國家住建部審批后,于2010年10月14日正式發(fā)布實施?;炷亮芽p控制技術(shù),被《建筑業(yè)10項新技術(shù)》(2010版)“混凝土技術(shù)”列為第六項推廣的新技術(shù)(編號:2.6)?;炷脸L結(jié)構(gòu)裂縫設(shè)計與施工新技術(shù),也是工程界近年來重點研究的課題之一
1超長結(jié)構(gòu)系指結(jié)構(gòu)單元長度超過了《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》所規(guī)定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)置伸縮縫是基于混凝土干燥收縮和熱脹冷縮,而主要是考慮長期熱脹冷縮的影響,考慮混凝土干縮和施工期間水泥水化熱影響常采用施工后澆帶(也稱后澆縫)等措施。
超長結(jié)構(gòu)必須考慮在施工期間及投入使用后如何減少或控制裂縫。
2結(jié)構(gòu)裂縫分為兩大類:荷載引起的裂縫及變形引起的裂縫。工程實踐中的許多裂縫現(xiàn)象往往無法用荷載原因解釋,而是變形作用引起的裂縫,這種變形作用包括溫度(水化熱、氣溫、生產(chǎn)熱、太陽輻射等)、濕度(自生收縮、失水干縮、碳化收縮、塑性收縮等)、地基變形(膨脹地基、濕陷地基、地基差異沉降等)。
大量工程實踐證明,結(jié)構(gòu)留縫與否,并不是決定結(jié)構(gòu)變形開裂與否的惟一條件,留縫不一定不裂,不留縫不一定裂,是否開裂與許多因素有關(guān)。
3混凝土有裂縫是絕對的,無裂縫是相對的。有關(guān)混凝土試驗研究證實了在尚未受荷載的混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中存在肉眼看不見的微觀裂縫(主要是混凝土骨料與水泥的粘接面上裂縫和水泥漿中的裂縫)?;炷林形⒘芽p的存在,對混凝土的彈塑料,徐變、強度、變形、泊松比、結(jié)構(gòu)剛度、化學(xué)反應(yīng)等性能有重要影響。
根據(jù)國內(nèi)外設(shè)計規(guī)范及有關(guān)試驗資料,混凝土最大裂縫寬度的控制標(biāo)準(zhǔn)大致如下:
(1)無侵蝕介質(zhì),無防滲要求,0.3~0.4mm,
(2)輕微侵蝕,無防滲要求,0.2~0.3 mm,
(3)嚴(yán)重侵蝕,有防滲要求,0.1~0.2 mm,
上述標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計上和檢驗上的控制范圍,在工程實踐中,有一些結(jié)構(gòu)帶有數(shù)毫米寬的非荷載作用產(chǎn)生的裂縫,多年未處理并無破壞危險。工程結(jié)構(gòu)中的裂縫,經(jīng)分析由變形作用引起,為防止有害介質(zhì)沿裂縫侵入促使鋼筋蝕而影響結(jié)構(gòu)耐久性,有裂縫部位可只須作表面封閉處理即可。
4混凝土開裂(裂縫)主要原因是變形作用引起的,變形作用包括溫度、濕度及不均勻沉降等,其中濕度變化引起裂縫又占主要部分。
5熱脹冷縮是物體受溫度作用的一種自然現(xiàn)象。溫度作用對建筑結(jié)構(gòu)使用帶來的影響已被人們所重視,并為此采取保濕隔熱等措施盡量減小環(huán)境溫度的影響。
6超長結(jié)構(gòu)設(shè)計,要考慮的主要問題是由變形作用可能引起的裂縫,應(yīng)采取有效措施控制裂縫。
此項技術(shù)的具體方法如下:
(1)在應(yīng)力集中的σmax處(圖1),設(shè)膨脹加強帶,其寬度2m,帶的兩側(cè)鋪設(shè)密孔鋼絲網(wǎng),并用立筋(Φ8@100)加固,目的是防水混凝土流入加強帶。施工時,帶外用摻10%~ 12%UEA混凝土。如此循環(huán)下去,可連續(xù)澆筑100~150m超長結(jié)構(gòu)。
(2)由于混凝土供應(yīng)或施工力量達(dá)不到連續(xù)作業(yè)要求時,可采用圖2的“間歇式無縫施工法”,加強帶一側(cè)改為臺階式。施工帶鑿毛清洗干凈,用摻UEA-14%~15%的混凝土澆入加強帶,隨后用小膨脹混凝土澆筑帶外地段。
(3)對于無防水要求的樓板,考慮可允許出現(xiàn)小于0.3mm裂縫,不影響結(jié)構(gòu)安全。可采用如圖3的取消后澆帶的設(shè)計方法。與圖3區(qū)別在于加強帶兩側(cè)采用摻8%~10~EUA的無收縮混凝土[膨脹率約(1~2)×10-4],加強帶本身用14%~15%UEA大膨脹混凝土。此方法不影響模板周轉(zhuǎn),加快樓面施工進(jìn)度。由于樓板厚度小,加強帶兩側(cè)可用模板隔離。
(4)對于墻體的加強帶,參見圖4。由于墻體薄,面積大,養(yǎng)護(hù)困難,受到風(fēng)速和大氣溫度影響大,容易出現(xiàn)收縮裂縫。因此,我們傾向采用后澆加強帶(2m寬)即分段澆筑摻后澆帶設(shè)計一樣,要設(shè)鋼片止水帶(見圖4),所不同之處,后澆加強帶的寬度為2m,回填用大膨脹混凝土地,回填縫時間為14d,比傳統(tǒng)后澆帶縮短30多天。
(5)由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)長大化和復(fù)雜化,取消后澆帶的無縫設(shè)計必須根據(jù)結(jié)構(gòu)特點靈活運用,沉降縫不能取消,對于具有沉降性質(zhì)的后澆帶也不能取消。UEA加強帶的性質(zhì)是以較大膨脹應(yīng)力補償溫差(包括干縮)收縮應(yīng)力集中的地方,所以,它可以取消后澆帶。加強帶的間距可控制在40~60m。
(6)實踐表明,對受大氣溫度和風(fēng)速影響較小、保溫保濕養(yǎng)護(hù)可操作性好的地下室、水池、隧道等防水結(jié)構(gòu)的底板和高層建筑的樓板,可采用圖三的無縫設(shè)計。對于邊墻,由于薄而暴露面大,立面養(yǎng)護(hù)困難,易受風(fēng)速和溫差影響,我們段向于用圖四的后澆加強帶,這種 設(shè)計比較保險。
(7)關(guān)于剪力墻的配筋構(gòu)造設(shè)計。注意問題是:
1當(dāng)柱子剪力墻連在一起時,由于柱子的截面和配筋率都比墻體大得多,往往在相連部位出現(xiàn)過大的應(yīng)力集中而開裂。為分散應(yīng)力,應(yīng)該在此處增加水平筋Φ(8~10)@200,其長100cm。20cm插入柱子中,80cm插入墻體中。
2墻體易裂原因是多方面的,但我們發(fā)現(xiàn)墻體受力鋼筋過多,而作為抗裂的水平構(gòu)造筋偏低,按規(guī)范剪力墻最小配筋率為0.2% ~0.25%。工程實踐表明,由于墻體一般拆模早,養(yǎng)護(hù)困難,受溫度影響大,水分蒸發(fā)速度大,容易開裂。為了控制溫差和干縮引起的垂直裂縫;墻體的水平構(gòu)造筋的配筋率不應(yīng)小于0.5%,并使用螺紋鋼筋,鋼筋間距不宜過大,采用Φ10~Φ1 6mm鋼筋和150mm間距是比較合理的。墻體厚度為30~50cm,從而提高混凝土的極限拉伸及抗拉強度,可有效提高抗裂作用。我們認(rèn)為,UEA補償收縮混凝土的抗裂防滲功能要與水平構(gòu)造鋼筋的設(shè)計相適應(yīng),共同承擔(dān)抗稀收縮應(yīng)務(wù)才能奏效。UEA混凝土作結(jié)構(gòu)自防水,可省去外防水作業(yè)。因此,適當(dāng)增加水平構(gòu)造鋼筋和墻的厚度,在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上是合理的。
某時代廣場地下3層,地上15層,框架-剪力墻結(jié)構(gòu),柱距分別為13.2m、12m、10.8m,基礎(chǔ)埋深為-18.3m,采用筏板基礎(chǔ),板厚1.8m,為抗沖切,在柱下設(shè)倒柱帽和托板,總厚度為2.4m。筏基長120m,寬108.4m,采用復(fù)合膨脹劑UEA-M配制的被償收縮混凝土C40,配合比(kg/m3)中,水泥350,粉煤灰60~ 80,UEA-M50~55。泵送混凝土出機(jī)坍落度為18~20cm,初凝時間不早于15h,因為冬期施工,環(huán)境溫度低于-5℃,要求混凝土入模溫度不低于5℃,出機(jī)溫度不低于15℃,混凝土中心溫度與表面溫度之差、表面溫度與環(huán)境溫度之差小于25℃。建筑設(shè)計不設(shè)卷材防水,要求混凝土自防水,防水達(dá)到P20。筏板設(shè)縱橫兩條施工后澆帶分成四塊,施工后澆帶下部設(shè)附加卷材,帶寬800mm,板高中部新舊混凝土接槎處設(shè)止水不定期。筏板每塊混凝土澆筑一次完成,分層澆筑,兩層澆筑間歇必須小于混凝土初凝時間,每塊澆筑時間約70小時,混凝土量約為6000 m3。為防止筏板表面收縮裂縫,混凝土初凝前用木抹子搓壓,然后刷一道養(yǎng)護(hù)液,以防水分失散,并上蓋塑料薄膜和草簾被,確保在14d內(nèi)保持溫潤狀態(tài)。
混凝土超長結(jié)構(gòu),其裂縫一定要處于受控狀態(tài)。
[1]GB50010-2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].
[2]GB50666-2011,混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].