汪海洪
摘 要:超高層建筑基礎(chǔ)具有設(shè)計(jì)強(qiáng)度高、立方米混凝土水泥用量多、抗?jié)B性能要求高等特點(diǎn),由于水化熱引起的混凝土內(nèi)部溫度較一般混凝土要大的多,因此超高層建筑基礎(chǔ)大體積混凝土防止溫差、收縮裂縫的產(chǎn)生是施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)之一。本文分析了超高層建筑基礎(chǔ)筏板大體積混凝土產(chǎn)生溫差、收縮裂縫的原因,并從施工的角度提出了控制有害裂縫的措施。
關(guān)鍵詞:超高層建筑;大體積混凝土;筏板基礎(chǔ);混凝土裂縫
1 超高層建筑基礎(chǔ)筏板大體積混凝土的特點(diǎn)
較普通體積混凝土結(jié)構(gòu)而言,大體積混凝土具有如下方面的特點(diǎn):一是體積相對(duì)較大,且塊體相對(duì)較厚。二是混凝土結(jié)構(gòu)所需連續(xù)澆筑量相對(duì)較大,且其結(jié)構(gòu)對(duì)于整體性方面的要求也相對(duì)較高,較普通混凝土來說,大體積混凝土水化熱會(huì)導(dǎo)致混凝土的內(nèi)部溫度更高。三是若混凝土的厚度大于1.5m,則必須對(duì)水平分層施工的設(shè)置進(jìn)行考慮,以更好地降低水化熱對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)所帶來的不良影響。四是對(duì)于超高層建筑結(jié)構(gòu)而言,其大體積混凝土結(jié)構(gòu)通常埋于地下,主要用于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中,因而其所受外界環(huán)境溫度改變的影響相對(duì)較小,但是,對(duì)于抗?jié)B方面的性能要求相對(duì)較高,因此,進(jìn)行高層建筑大體積混凝土的施工過程中,必須重點(diǎn)考慮進(jìn)行水化熱的影響以及混凝土結(jié)構(gòu)自防水等相關(guān)問題的分析
2 超高層建筑基礎(chǔ)筏板大體積混凝土產(chǎn)生收縮裂縫的原因
溫差的形成及其影響在混凝土結(jié)構(gòu)中,引起溫度變化的熱量主要源于水泥的水化熱。地下室大體積混凝土基礎(chǔ)中,混凝土強(qiáng)度級(jí)別較高(一般都高于C30),水泥用量大,因此混凝土在初凝過程中會(huì)有大量水化熱產(chǎn)生。混凝土是熱的不良導(dǎo)體,又由于地下室底版幾何尺寸巨大,這些熱量不易及時(shí)排出而積聚,導(dǎo)致了其內(nèi)部溫度迅速升高(最高時(shí)可達(dá)70~80℃)。相反,在構(gòu)件表面,則由于散熱條件良好,溫度保持較低水平,這樣就出現(xiàn)了內(nèi)外溫差。這種相對(duì)的“內(nèi)脹外縮”對(duì)混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)它超過混凝土拉伸極限1~1.5×10-4,裂縫就產(chǎn)生了。
3 超高層建筑基礎(chǔ)筏板大體積混凝土裂縫的主要防治措施
為了消除超高層建筑基礎(chǔ)筏板大體積混凝土溫差裂縫和收縮裂縫,我們針對(duì)其產(chǎn)生的機(jī)理,可采取了以下對(duì)策,確保大體積混凝土施工質(zhì)量。
1、水泥的品種及用量選擇水泥釋放溫度的大小及速度取決于水泥內(nèi)礦物成分的不同。水泥礦物中發(fā)熱速率最快和發(fā)熱量最大的是鋁酸三鈣(C3A),其他成分依次為硅酸三鈣(C3S)、硅酸二鈣(C2S)和鐵鋁酸四鈣 (C4AF)。另外,水泥越細(xì)發(fā)熱速率越快,但是不影響最終發(fā)熱量。充分利用混凝土的后期強(qiáng)度,以減少水泥的用量。
2、控制溫度①減少混凝土中的水泥用量,改善骨料級(jí)配,優(yōu)化混凝土配合比。在大體積混凝土中摻入一定量的粉煤灰,可以增加混凝土的密實(shí)度,提高抗?jié)B能力,改善混凝土的工作度,降低最終收縮值,利用粉煤灰作混凝土的摻合料,降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內(nèi)部溫升,提高混凝土的后期強(qiáng)度及其抗裂能力;②降低混凝土的澆筑溫度,拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻;③減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱(熱天澆筑);④埋設(shè)水管,冷水降溫;⑤規(guī)定合理拆模時(shí)間,氣溫驟降時(shí)做好混凝土表面保溫措施,避免混凝土表面發(fā)生急劇溫度梯度;⑥在寒冷季節(jié),對(duì)在施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),采取保溫措施。
3、改善約束條件合理分縫分塊,縮短混凝土分塊長度;避免基礎(chǔ)過大起伏;合理安排施工工序。
4、添加外加劑,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),防止表面干縮,防止開裂,提高混凝土的耐久性?;炷林写嬖诖罅康拿?xì)孔道,水蒸發(fā)后會(huì)使毛細(xì)管中產(chǎn)生張力,導(dǎo)致混凝土干縮變形。若增大毛細(xì)孔徑可降低表面張力,但會(huì)影響混凝土強(qiáng)度,這就是表面張力理論,早在六十年代就已在國際上被認(rèn)可;水灰比也是影響混凝土收縮的重要因素之一,使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%;此外,水泥用量也嚴(yán)重影響了混凝土收縮率,摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可減少15%的水泥用量,其體積用增加骨料用量來補(bǔ)充,用減水防裂劑改善水泥漿稠度,控制混凝土泌水,以減少沉縮變形?;炷辆從龝r(shí)間適當(dāng),可以控制因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮。另外,減水防裂劑可有效地提高混凝土抗拉強(qiáng)度,大幅提高混凝土的抗裂性能;摻加外加劑一方面可有效地提高混凝土的抗碳化性,減少混凝土的碳化收縮,另一方面在混凝土表面形成微膜,可減少水分蒸發(fā),防止干燥收縮。
5、 提高施工質(zhì)量加強(qiáng)混凝土澆筑過程中的振搗控制,保證混凝土內(nèi)部組織密實(shí),達(dá)到提高混凝土極限拉伸值的目的。
6、混凝土養(yǎng)護(hù)混凝土養(yǎng)護(hù)的核心是防止混凝土早期表面失水,同時(shí)養(yǎng)護(hù)可以補(bǔ)充混凝土早期水化需要的水分,有助于水泥水化的進(jìn)行。混凝土路面、橋面或地面施工,塑性收縮裂縫是長期困擾的問題。過去混凝土泌水量大,一般采用二次收漿,然后開始養(yǎng)護(hù),防止塑性收縮裂縫?,F(xiàn)代高性能混凝土基本沒有泌水,如果風(fēng)大或溫度高,水分蒸發(fā)量大,混凝土表面很快就會(huì)出現(xiàn)裂縫,必須在終凝前再次抹面閉合裂縫。在工程實(shí)踐中,人們也一直在摸索如何更早地開始養(yǎng)護(hù),得到很多成功經(jīng)驗(yàn)。
7 大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)工作是很關(guān)鍵的,而這一點(diǎn)往往被施工單位所忽視。大體積混凝土根據(jù)強(qiáng)度等級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)條件及施工季節(jié)合理選用養(yǎng)護(hù)措施,高層建筑基礎(chǔ)多采用覆蓋保溫保濕養(yǎng)護(hù)?;炷脸跄笠皶r(shí)覆蓋,要求覆蓋必須嚴(yán)密,不能出現(xiàn)混凝土外露現(xiàn)象,覆蓋層厚度由溫度計(jì)算確定?;炷羶?nèi)部預(yù)埋熱電偶或預(yù)埋鋼管測(cè)溫,測(cè)溫點(diǎn)被覆蓋12小時(shí)后即開始測(cè)溫,監(jiān)理人員要督促施工單位及時(shí)測(cè)溫,密切注意各點(diǎn)溫度變化情況,一旦內(nèi)外溫差超過25℃,督促施工單位及時(shí)加強(qiáng)保溫措施。對(duì)于摻粉煤灰混凝土,當(dāng)覆蓋層拆除后,仍必須澆水保濕養(yǎng)護(hù)至14天以上。
4 結(jié)束語
對(duì)于高層建筑中大體積混凝土的施工而言,必須首先對(duì)原材料的質(zhì)量進(jìn)行控制,還應(yīng)通過科學(xué)的施工技術(shù)來對(duì)混凝土的澆筑溫度進(jìn)行有效的控制,除此之外,還應(yīng)注意進(jìn)一步加強(qiáng)大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)工作,這樣方可確保高層建筑中大體積混凝土的施工質(zhì)量,確保高層建筑的整體施工質(zhì)量和效益。
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