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大体积混凝土裂缝防治施工技术在D6工程中的应用
admin在2017-12-25发布 频道:行业资讯 标签:施工技术 裂缝 混凝土
     
摘要】本文结合大体积混凝土裂缝防治施工技术在D6工程中的应用,探讨了大体积混凝土裂缝产生的原因及主要施工防治措施。本文分别从原材料的选择、配合比的优化、改进浇筑施工工艺及加强后期养护等方面对大体积混凝土裂缝防治措施进行了系统而有针对性的论述,取得了预期的效果。

1  工程概况
    航天器非金属结构研制厂房(D6)工程为工业厂房建筑,整体呈长方形布置,建筑物东西长92.1m,南北宽129.1m,总建筑面积为14994.39㎡,首层占地面积为11944㎡。本厂房由主厂房和南北裙楼组成,主厂房为一层结构,由8个小建筑单元组成。建筑物的檐高为23.6m,北侧裙楼为二层建筑,檐高为15.3m,南侧裙楼为单层建筑,檐高为19.4m。因为本工程属于国防重点保密工程,故此本文不提供施工图片,只作文字论述。
    本工程的基础为独立基础,主厂房及裙楼均设有后浇带,主厂房主体结构为排架结构,跨度为24m和18m,轴距为6m,主厂房部分单层层高高,高度为11.3m、12.5m和17.5m。本工程主厂房屋面为网架结构。屋面防水为渗耐专业防水,裙楼屋面为SBS卷材防水。
    《大体积混凝土施工规范》(GB 50496-2009)对大体积混凝土作了如下定义:混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m 的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。本工程独立基础断面2100-4350mm×2100-5250mm,混凝土强度等级为C30,该混凝土施工属于大体积混凝土施工。

2  大体积混凝土裂缝产生的原因
  随着科技和现代文明的进步,高层建筑物、高耸结构及大型设备基础大量的出现,大体积混凝土已被广泛采用。而大体积混凝土与普通钢筋混凝土相比,具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂等特点。按照裂缝的成因简单的分为两种:一种是由于荷载直接作用(或者由于结构次应力的叠加作用),混凝土超过极限拉应力而引起的裂缝,也称作荷载裂缝或结构性裂缝,另一种是由于变形变化引起的裂缝,如结构由于温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素而引起的裂缝,也称做变形裂缝,大多为非结构性裂缝。在实际施工中,因混凝土收缩和温度变化引起的裂缝是最常见的。对于大体积混凝土,其形成的温度应力与其结构尺寸相关,在一定尺寸范围内,混凝土结构尺寸越大,温度应力也越大,因而引起裂缝的危险性也越大,这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。

3  大体积混凝土裂缝的主要施工防治措施
    大体积混凝土施工技术及裂缝防治措施在工业民用建筑中应用报道较多[1~10],但是在国防重点工程中却鲜有报道。本文系统论述了项目部结合D6工程的实际施工条件,制定了有针对性的裂缝防治措施,保证了施工效果,满足了设计要求。
3.1 选择合适的原材料
    混凝土的收缩裂缝往往在施工的早期就产生了,其自身收缩是混凝土硬化过程中水泥与水发生水化反应生成新的化学物质,导致自身体积缩小。混凝土自身收缩的大小与水灰比、细掺料的活性、水泥细度等因素有关。用水量越大,水灰比越高,混凝土收缩越大;水泥细度越大,混凝土的收缩越大,且发生的收缩时间越长。因此选用大的骨料,并尽可能的多用骨料,则可以减小干缩,同时要严格控制粗细骨料的含泥量。
3.2 选择适当的配合比
    本工程施工之初,即对混凝土的配合比进行反复优化设计,采用5~31.5mm碎石,采取低水灰比,降低混凝土水化热。水泥强度等级越高水泥水化热也越高,采用32.5普通硅酸盐水泥可以满足强度要求;同时,选择最佳粗细骨料级配,增加混凝土密实度,减少收缩、徐变。
3.3 改进大体积混凝土的浇筑施工工艺
   优化浇筑工艺,“斜面分层,薄层浇筑,连续推进;降低混凝土内外温差,“内排”并“外保”,一般要求混凝土内外温差不超过25℃,具体实施办法为:
3.3.1降温冷却水管布设:在浇筑独立基础混凝土前,钢筋绑扎好后立模前预先在混凝土内按1m的层距(距顶底面距离为0.50m)布设降温冷却水管(Φ30mm的薄壁钢管),混凝土浇注完成后,即可在该层水管内通水。通过水循环,带走混凝土内部的热量,使混凝土内部的温度降低到要求的限度。
3.3.2搅拌工艺:采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺,可以有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上,使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大,从而节约水泥,并进一步减少水化热和裂缝。
3.3.3振捣工艺:混凝土分层浇筑,分层振捣,适当控制入模厚度和振动技术,每层浇筑厚度为40cm,设置施工缝联结钢筋。待每薄层混凝土全断面布料振捣完毕,再从一头向另一头循环浇筑。
  因独立基础最高处高达5.25m,下部2m部分的混凝土浇注需用溜槽、串筒入模。分层浇筑,每层灌注须在下层混凝土未初凝前完成,以防出现施工冷缝。混凝土振捣采用直径为50mm的插入式振捣器沿墙体浇筑的顺序方向振捣。振捣时插入下层混凝土5~10cm,振捣时间以混凝土表面翻浆出气泡为准。混凝土在浇筑振捣过程中会产生多少不等的泌水,需配备一定数量的工具如大铁勺等用以排出泌水。
  对已浇筑的混凝土,在终凝前进行二次振动,可排除混凝土因泌水,在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分,提高粘结力和抗拉强度,并减少内部裂缝与气孔,提高抗裂性。
3.4 后期养护及数据采集
    混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散,降低混凝土表层的温差,防止表面裂缝。混凝土浇注完毕后即转入养护阶段。以下是在养护期间的几项措施:
3.4.1采取严格的养护保护措施。本工程采用了三项养护措施:混凝土表面收光后立即覆盖一层塑料薄膜,以防止早期失水出现塑性裂缝;根据测温结果,适时在塑料薄膜上覆盖两层土工布保温,同时在混凝土中设置冷却水管降温;在塑料薄膜下适时补水,以保证水泥发挥补偿收缩作用的充分条件。
3.4.2在埋设冷却水管时在混凝土中一起布设测温点,并在养护中通过测温点的温度测量指导降温、保温工作的进行,从而控制混凝土内外温差不大于25℃。测温点布置的原则应使不同施工区段、不同标高处的混凝土温升均能得到监控。在两条长边独立基础各取三个具有代表性的点,本工程在独立基础垂直方向的上、中、下三个位置布置6个测温孔,保证不同施工区段混凝土温升均可得到反映,从而及时指导温控工作。浇筑结束后安排专人对测点进行温度记录,及时调整循环水的温度,确保降温效果。冷却完毕后,水管口用与墙体强度等同的水泥浆封闭,水泥中应加入微膨胀剂。
3.4.3在气温较高(尤其超过30℃)时,浇水养护是保证混凝土强度的关键。工地现场使用小型水泵浇水,并在混凝土浇筑12小时内对混凝土覆盖塑料薄膜养护。薄膜养护采用一次性材料,始终保持塑料薄膜内有凝结水,后续工序应尽量避免对塑料薄膜的破坏,避免了混凝土因干燥而产生干缩裂纹,养护龄期一般在7天以上。

4  结语
    本文从原材料的选择、配合比的优化、改进浇筑施工工艺及加强后期养护等方面对大体积混凝土裂缝防治措施进行了系统而有针对性的论述。大体积混凝土的裂缝特别是表面裂缝,主要是由于内外温差过大产生的。对大体积混凝土这种拉应力较大的混凝土,容易超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。因此,加强养护是防止混凝土开裂的关键之一。要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展。在养护中要加强温度监测和管理,及时调整保温和养护措施,延缓升降温速率,保证混凝土不开裂,有效的确保混凝土的施工质量。文献中介绍有些桥梁大体积承台或桥台的施工还可以在混凝土内掺入适量的块石,减少水泥水化热使混凝土的温度升高,避免裂缝的产生。通过对航天器非金属结构研制厂房(D6)工程独立基础大体积混凝土的施工总结,为今后的类似工程施工积累了宝贵的施工经验。经过项目部全体人员的不懈努力,严格按照以上措施精心组织、细心施工,施工中严格贯彻航天人“严、慎、细、实”的工作作风和“零缺陷”的工作目标,本工程荣获了北京市结构长城杯优质工程的殊荣,取得了预期的效果,满足了设计要求。
 
参考文献:
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作者:刘振东 王春 王怀东 程超 曹祥 刘春玲
信息来源:混凝土第一视频网       
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