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超高层建筑基础筏板大体积混凝土裂缝控制

作者:汪海洪 字数:2632  点击:

摘 要:超高层建筑基础具有设计强度高、立方米混凝土水泥用量多、抗渗性能要求高等特点,由于水化热引起的混凝土内部温度较一般混凝土要大的多,因此超高层建筑基础大体积混凝土防止温差、收缩裂缝的产生是施工质量控制的重点之一。本文分析了超高层建筑基础筏板大体积混凝土产生温差、收缩裂缝的原因,并从施工的角度提出了控制有害裂缝的措施。

关键词:超高层建筑;大体积混凝土;筏板基础;混凝土裂缝

1 超高层建筑基础筏板大体积混凝土的特点

较普通体积混凝土结构而言,大体积混凝土具有如下方面的特点:一是体积相对较大,且块体相对较厚。二是混凝土结构所需连续浇筑量相对较大,且其结构对于整体性方面的要求也相对较高,较普通混凝土来说,大体积混凝土水化热会导致混凝土的内部温度更高。三是若混凝土的厚度大于1.5m,则必须对水平分层施工的设置进行考虑,以更好地降低水化热对大体积混凝土结构所带来的不良影响。四是对于超高层建筑结构而言,其大体积混凝土结构通常埋于地下,主要用于基础结构中,因而其所受外界环境温度改变的影响相对较小,但是,对于抗渗方面的性能要求相对较高,因此,进行高层建筑大体积混凝土的施工过程中,必须重点考虑进行水化热的影响以及混凝土结构自防水等相关问题的分析

2 超高层建筑基础筏板大体积混凝土产生收缩裂缝的原因

温差的形成及其影响在混凝土结构中,引起温度变化的热量主要源于水泥的水化热。地下室大体积混凝土基础中,混凝土强度级别较高(一般都高于C30),水泥用量大,因此混凝土在初凝过程中会有大量水化热产生。混凝土是热的不良导体,又由于地下室底版几何尺寸巨大,这些热量不易及时排出而积聚,导致了其内部温度迅速升高(最高时可达70~80℃)。相反,在构件表面,则由于散热条件良好,温度保持较低水平,这样就出现了内外温差。这种相对的“内胀外缩”对混凝土表面产生拉应力,当它超过混凝土拉伸极限1~1.5×10-4,裂缝就产生了。

3 超高层建筑基础筏板大体积混凝土裂缝的主要防治措施

为了消除超高层建筑基础筏板大体积混凝土温差裂缝和收缩裂缝,我们针对其产生的机理,可采取了以下对策,确保大体积混凝土施工质量。

1、水泥的品种及用量选择水泥释放温度的大小及速度取决于水泥内矿物成分的不同。水泥矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸三钙(C3A),其他成分依次为硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)和铁铝酸四钙 (C4AF)。另外,水泥越细发热速率越快,但是不影响最终发热量。充分利用混凝土的后期强度,以减少水泥的用量。

2、控制温度①减少混凝土中的水泥用量,改善骨料级配,优化混凝土配合比。在大体积混凝土中掺入一定量的粉煤灰,可以增加混凝土的密实度,提高抗渗能力,改善混凝土的工作度,降低最终收缩值,利用粉煤灰作混凝土的掺合料,降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部温升,,提高混凝土的后期强度及其抗裂能力;②降低混凝土的浇筑温度,拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却;③减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热(热天浇筑);④埋设水管,冷水降温;⑤规定合理拆模时间,气温骤降时做好混凝土表面保温措施,避免混凝土表面发生急剧温度梯度;⑥在寒冷季节,对在施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,采取保温措施。

3、改善约束条件合理分缝分块,缩短混凝土分块长度;避免基础过大起伏;合理安排施工工序。

4、添加外加剂,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,防止开裂,提高混凝土的耐久性。混凝土中存在大量的毛细孔道,水蒸发后会使毛细管中产生张力,导致混凝土干缩变形。若增大毛细孔径可降低表面张力,但会影响混凝土强度,这就是表面张力理论,早在六十年代就已在国际上被认可;水灰比也是影响混凝土收缩的重要因素之一,使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%;此外,水泥用量也严重影响了混凝土收缩率,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量,其体积用增加骨料用量来补充,用减水防裂剂改善水泥浆稠度,控制混凝土泌水,以减少沉缩变形。混凝土缓凝时间适当,可以控制因水泥长期不凝而带来的塑性收缩。另外,减水防裂剂可有效地提高混凝土抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能;掺加外加剂一方面可有效地提高混凝土的抗碳化性,减少混凝土的碳化收缩,另一方面在混凝土表面形成微膜,可减少水分蒸发,防止干燥收缩。

5、 提高施工质量加强混凝土浇筑过程中的振捣控制,保证混凝土内部组织密实,达到提高混凝土极限拉伸值的目的。

6、混凝土养护混凝土养护的核心是防止混凝土早期表面失水,同时养护可以补充混凝土早期水化需要的水分,有助于水泥水化的进行。混凝土路面、桥面或地面施工,塑性收缩裂缝是长期困扰的问题。过去混凝土泌水量大,一般采用二次收浆,然后开始养护,防止塑性收缩裂缝。现代高性能混凝土基本没有泌水,如果风大或温度高,水分蒸发量大,混凝土表面很快就会出现裂缝,必须在终凝前再次抹面闭合裂缝。在工程实践中,人们也一直在摸索如何更早地开始养护,得到很多成功经验。

7 大体积混凝土的养护工作是很关键的,而这一点往往被施工单位所忽视。大体积混凝土根据强度等级、现场条件及施工季节合理选用养护措施,高层建筑基础多采用覆盖保温保湿养护。混凝土初凝后要及时覆盖,要求覆盖必须严密,不能出现混凝土外露现象,覆盖层厚度由温度计算确定。混凝土内部预埋热电偶或预埋钢管测温,测温点被覆盖12小时后即开始测温,监理人员要督促施工单位及时测温,密切注意各点温度变化情况,一旦内外温差超过25℃,督促施工单位及时加强保温措施。对于掺粉煤灰混凝土,当覆盖层拆除后,仍必须浇水保湿养护至14天以上。

4 结束语

对于高层建筑中大体积混凝土的施工而言,必须首先对原材料的质量进行控制,还应通过科学的施工技术来对混凝土的浇筑温度进行有效的控制,除此之外,还应注意进一步加强大体积混凝土的养护工作,这样方可确保高层建筑中大体积混凝土的施工质量,确保高层建筑的整体施工质量和效益。

参考文献

[1] 李福民.关于高层建筑施工质量控制问题探讨[J].China's。Foreign Trade, 2010, (24)。

[2] 刘俊贤:《大体积混凝土施工控制措施》,《施工技术》,2007,36(7);

[3] 郑亚峰,刘雪燕等。大体积混凝土温度裂缝与控制[J]。低温建筑技术,2008(2)。


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