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外滩地下空间混凝土裂缝综合控制技术研究

信息来源:hunningtu.biz  时间:2009-11-04  浏览次数:97

  引言:近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明,在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的。只要采取有效的措施,还是能够把危害程度控制在一定范围之内,使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度,避免有害裂缝的出现,从而确保工程质量。
  一、工程概况
  中山东二路地下空间开发工程是外滩综合改造工程的一部分,是上海市重点工程,位于外滩十六铺地区,中山东二路上,北临拟建人民路越江隧道,东接十六铺水上旅游中心,西侧拟建外滩交通枢纽。本工程为地下三层空间,其中地下一层为外滩通道,地下二、三层为地下空间开发。
  该工程总体长度245.85m,结构宽度52.85m,基坑挖深14.5m,设计围护结构采用600mm地下连续墙,地墙深度为29m。坑底结构底板厚度为1000mm,设1400×1600mm底纵梁;侧墙厚度为400mm;下中板厚300mm,纵横向框架梁为1000mm×700mm;上中板厚度在通道结构处为500mm,并设置纵横向700mm×1100mm框架梁,上中板其余为800mm厚,并设置纵横向1000mm×1600mm框架梁。主体混凝土采用C35P8配合比。地板、下中板、上中板分别分8次浇捣,侧墙也按照底板的划分段浇捣,最长一块侧墙跨度为32米。
  二、技术难点
  (1)夏季施工,温度高,室外极端气温达60℃;混凝土运送距离远,而工地地处市中心,交通拥堵,运送时间长,坍落度损失相当大,导致出厂混凝土坍落度大;现场混凝土表面失水快,易形成收缩裂缝。
  (2)底板厚度为1000mm,体积大,水化热积聚在混凝土内部难以释放,混凝土内部温度明显升高,而表面散热较快,形成较大的内外温差,从而容易产生温度裂缝。
  (3)侧墙跨度最大为32米,已偏离施工规范允许的跨度,容易产生收缩裂缝。
  (4)设计混凝土为C35P8HEA纤维混凝土,除底板能够进行水养护外,中板及侧墙都不能进行有效养护,不仅不能使HEA微膨胀性能得到有效发挥,还吸收水分,使混凝土失水产生裂缝。
  三、为控制裂缝采取的技术措施
  (1)与项目部沟通,尽量在夜间施工,既避让了交通拥堵高峰,又避免了在气温最高时施工,大大减少了混凝土从出厂到现场时的坍落度损失,同时,我厂严格控制单方混凝土用水量,工作性的调节采用调节外加剂掺量的方法,从而最大限度的减少失水收缩裂缝的产生。
  (2)原材料的选择
  水泥:尽量选用早期低水化热水泥,但由于材料和生产方面的限制,无法单独采购,我以控制水泥笔表面积的方法来控制水泥早期水化速度,选用比表面积≤350cm2/g的水泥,标准稠度需水量比≤28%普通硅酸盐水泥。
  骨料:选择5-25mm新纪元的石子,要求石子针片状少,超规少,颗粒级配符合曲线要求,特别控制粘土和石粉等杂质含量。
  砂应选择含泥量低、形状和级配良好、细度模数在中砂范围内的黄砂。不宜选用细砂和粗砂,因为细砂需要较多的胶结料来包裹,相对减少了富余浆体量,而粗砂保水性差,容易发生泌水现象。砂率是影响混凝土拌和物流动性的一个主要因素。适宜的砂率可以减少粗集  外加剂及掺和料:我厂采用聚羧酸外加剂,既增加混凝土的流动性,减少坍落度经时损失,又可以大幅度降低用水量,从而大大降低水泥水量,另外,增大矿粉和粉煤灰的掺量,从而最大限度地降低水泥用量,均起到减少水化热的产生,降低温差裂缝和水化收缩裂缝的作用。
  (3)针对侧墙跨度大,养护条件难保证的特点,我们与施工单位多次沟通,施工方同意调整混凝土中不掺加HEA微膨胀剂,同时降低钢筋规格,增大布筋密度,延长拆模时间的措施来减少裂缝的出现。
  (4)配合比的确定
  经过多次分析研究和试验,分别确定几个不同部位的配合比。
  A、底板C35P8:底板采用双掺(即外掺HEA微膨胀剂和纤维),同时提高粉煤灰和矿粉的掺量,掺和料占到了胶凝材料总量的48%,水胶比为0.43。
  B、中板及顶板C35:采用只掺加纤维,同时适当降低掺和料掺加比例的措施,掺和料占胶凝材料总量的38%,水胶比为0.44。
  C、侧墙C35P8:不掺加HEA微膨胀剂和纤维,与底板基准配比同,只是掺和料占胶凝材料总量的38%,水胶比为0.43。
  (5)加强生产、运输过程控制
  安排试验室人员随时监控砂石含水率,及时根据砂石的实际含水率调整配合比,确保混凝土工作性符合技术要求,原材料称量精度满足要求,严格执行既定配合比。增加混凝土出厂检验频次,提高坍落度抽检频率,派试验室人员到施工现场,随时反应现场情况,保证混凝土质量符合要求。
  要求驾驶员在拌车装料前必须反转出拌车内的积水,在运输过程中,必须始终保持拌筒的低速旋转,任何时侯不得在拌车内加水。
  为满足工地要求120±30mm的坍落度,要考虑坍落度经时损失,根据天气状况适当放大或缩小混凝土出厂坍落度。
  搅拌车在卸料前,要求高速运作一分钟,确保进入泵车受料斗的混凝土质量均匀。
  (6)控制混凝土浇灌温度,尽量降低混凝土最高温升,减少内外温差,减少冷量损失。可在泵车输送管上覆盖一层草袋,经常喷洒冷水,减少混凝土泵送过程中吸收太阳辐射。
  在混凝土施工前做好充分准备,对模板、钢筋绑扎等工作准备到位并有专人检查。混凝土分块施工,对混凝土布料方向、分层厚度、间隔时间、振捣、表面处理及混凝土泌水的排除等方面进行重点监督。振捣混凝土时“快插慢拔”,防止混凝土发生分成,离析现象。
  (7)养护
  在尽量减少混凝土内部温升的前提下,大体积混凝土的养护是一项关键的工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度条件,保温的目的有两个:其一是减少混凝土表面的热扩散,减少混凝土表面的温度梯度,防止表面裂缝产生;其二是延长散热时间,充分发挥混凝土强度的潜力和材料松弛特性,使平均总温差对混凝土产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度,防止产生贯穿性裂缝。潮湿养护的作用是:首先刚浇灌不久的混凝土,尚处于凝固硬化阶段,水化速度较快,适宜的潮湿环境可防止混凝土表面的脱水而产生干缩裂缝;其次是混凝土在保温及潮湿条件下可使水泥的水化作用顺利进行,提高混凝土极限拉伸和抗拉强度。
  外滩地下开发工程,对底板、内衬墙、顶板等结构采取了不同的养护措施。
  底板在混凝土表面用木蟹抹平后,立即用一层塑料薄膜和麻袋覆盖,进行保温保湿养护,并派专人浇水。
  内衬墙:对楼面结构所有洞口覆盖彩条布进行临时封堵,以防止结构内部出现穿堂风;混凝土浇捣前,在内衬墙内模板外悬挂一层草包,并用铅丝与模板绑扎牢固;内衬墙模板拆除后,即喷涂一度高效混凝土养护剂进行养护。
  顶板防水混凝土养护:混凝土终凝后,立即覆盖麻袋,并定时浇水养护,时间不少于2周。
  四、工程小结
  外滩地下空间开发工程施工已基本结束,经过我厂和施工方的共同努力和密切配合,主体的8块底板及中、顶板、侧墙均未出现有害裂缝,同时最大限度上避免和控制了微裂缝的数量和宽度,为上海市重点工程交出了较圆满的答卷,得到了施工方的好评,同时,为我厂在以后的混凝土供应提供了技术储备和宝贵经验,为增强企业的综合实力和竞争力打下了坚实基础。

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