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      地下室底板承臺(tái)混凝土裂縫成因分析及防治措施

      2018-02-16 09:15:33彭雙艷曹正斌
      建材與裝飾 2018年47期
      關(guān)鍵詞:樁基底板體積

      彭雙艷 曹正斌

      (中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 湖南長(zhǎng)沙 410000)

      引言

      隨著建筑業(yè)的飛速發(fā)展,建筑的結(jié)構(gòu)型式越來(lái)越多樣化、建筑要求不斷提高,由建筑結(jié)構(gòu)挑戰(zhàn)新高帶來(lái)的一系列建筑工程質(zhì)量問題也越來(lái)越多,如混凝土樁基承臺(tái)裂縫就是一個(gè)常見的混凝土裂縫問題?;炷恋牧芽p因其種類多,影響因素多,故而不易進(jìn)行成因分析,進(jìn)而采取相應(yīng)的防止措施,因此也就很難界定混凝土裂縫形成的責(zé)任主體是施工、設(shè)計(jì)還是混凝土供應(yīng)商了。本文就遇到的實(shí)際樁基承臺(tái)裂縫問題,進(jìn)行了一些研究和分析。

      1 工程實(shí)例

      1.1 工程概況

      擬建場(chǎng)地西靠常德洞庭大道,北接二輕路,東為劉家坪路。擬建建筑由5棟住宅(其中 1#、2#、4#棟均31層,3#棟 6層,5#棟18層)帶一層地下室組成。地下室底板板面最低標(biāo)高黃海高程為26.2m,抗浮水位標(biāo)高為29.5m。

      1.2 工程設(shè)計(jì)

      本工程地基基礎(chǔ)等級(jí)為甲級(jí),基礎(chǔ)采用長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁,主樓采用直徑φ900、φ800兩種直徑,純地下室采用φ600的抗拔樁,樁長(zhǎng)約17m,樁端持力層為圓礫層。主樓承臺(tái)為大體積混凝土樁基承臺(tái),最大承臺(tái)尺寸為12.6m×11.5m,底板、樁身及承臺(tái)均采用C35混凝土澆筑。地下室抗?jié)B等級(jí)為P8。

      1.3 工程施工

      其中4#棟承臺(tái)及底板于2014年10月底施工完畢,2015年8月主體驗(yàn)收,該地下室底板及樁基承臺(tái)采用泵送商品混凝土,施工日平均氣溫在18℃左右,混凝土配比符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求,出廠合格證和質(zhì)量證明書等資料均齊全,各組混凝土試塊也滿足規(guī)范要求。4#棟與1#、2#棟等均采用的同一廠家的混凝土,由多家施工隊(duì)伍同步施工,當(dāng)4#棟上部結(jié)構(gòu)施工至10層時(shí),其中3個(gè)較大的樁基承臺(tái)沿承臺(tái)周邊開始出現(xiàn)細(xì)微裂縫,裂縫長(zhǎng)度15~50mm不等,裂縫寬約1~1.5mm,表現(xiàn)為承臺(tái)與地下室底板相分離,能明顯看出樁基承臺(tái)的輪廓線。施工過程中4#棟每3層觀測(cè)1次沉降,單次沉降量、累計(jì)沉降量和平均沉降量均滿足規(guī)范要求。

      2 混凝土底板樁基承臺(tái)裂縫的主要影響因素

      混凝土的裂縫種類繁多,影響裂縫的因素可能是一種也可能是多種。本工程地下室11550m2,主樓承臺(tái)為大體積混凝土樁基承臺(tái),承臺(tái)厚達(dá)2.5m,整個(gè)地下室范圍僅4#棟在施工過程中出現(xiàn)了多條細(xì)微裂縫,且裂縫沿樁基承臺(tái)周邊分布。針對(duì)本工程多棟單體僅4#棟部分承臺(tái)出現(xiàn)裂縫的情況,排除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混凝土配合比等影響因素,且4#棟僅施工至10層就出現(xiàn)了混凝土裂縫,沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示正常,未超出規(guī)范要求,也排除了外荷載的影響。因此本文將從大體積混凝土澆筑、混凝土的保溫和保濕養(yǎng)護(hù)等方面進(jìn)行一些分析和研究[1]。

      3 大體積混凝土底板樁基承臺(tái)裂縫的成因分析

      大體積混凝土的裂縫主要有溫度裂縫、收縮裂縫和安定性裂縫等。裂縫產(chǎn)生的原因有水泥水化熱、約束條件、外界氣溫變化、混凝土的收縮變形、混凝土澆筑施工技術(shù)質(zhì)量等。

      3.1 水泥水化熱是大體積混凝土裂縫形成的主要因素

      大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般要求一次性整體澆筑。澆筑后,水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量,這是大體積混凝土內(nèi)部熱量的主要來(lái)源。由于混凝土體積大,樁基承臺(tái)斷面較厚,聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā),故引起混凝土內(nèi)部溫度急驟升高,而混凝土的表面卻能較快的散熱,故形成了較大的溫度差,從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。一般在澆筑后的3d左右混凝土內(nèi)部出現(xiàn)最高溫度,且隨著混凝土齡期的增長(zhǎng),其強(qiáng)度也相應(yīng)提高,對(duì)混凝土內(nèi)部降溫收縮變形的約束越來(lái)越強(qiáng),溫度應(yīng)力也隨之變強(qiáng),當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗溫度應(yīng)力時(shí),即產(chǎn)生溫度裂縫[2]。

      3.2 受內(nèi)外約束條件及溫差的影響

      約束條件一般可以概括為外約束和內(nèi)約束兩類。其中外約束是指,澆搗過程遭遇暴雨或是保濕措施不到位的問題,進(jìn)而導(dǎo)致構(gòu)件溫度突然下降,增加了結(jié)構(gòu)內(nèi)外部的溫差。內(nèi)約束是指,過渡的入模溫度,將導(dǎo)致樁基承臺(tái)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與表層,即表層與氣溫環(huán)境溫差過大。

      3.3 混凝土內(nèi)粗骨料沉降產(chǎn)生裂縫

      由于粗骨料的密度較大,因此,初凝前處于緩慢下沉狀態(tài),這就導(dǎo)致其會(huì)與膠凝體產(chǎn)生位移。此過程,一旦受到鋼筋網(wǎng)物的約束,就會(huì)產(chǎn)生順筋裂紋,進(jìn)而使混凝土中的高水灰比突出[3]。

      4 混凝土裂縫控制措施

      4.1 水泥水化熱影響控制

      對(duì)于因水泥水化熱不穩(wěn)定所造成的裂縫病害,應(yīng)從材料、配比以及養(yǎng)護(hù)措施控制入手,來(lái)提高地下室混凝土底板樁基承臺(tái)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[4]。具體來(lái)說(shuō),為最大限度的規(guī)避混凝土結(jié)構(gòu)裂縫病害,實(shí)際施工階段,應(yīng)采用完善措施進(jìn)行配比設(shè)計(jì)。如,采用水化熱度較低的礦渣硅酸水泥,即通過檢驗(yàn)來(lái)控制其施工過程可能帶來(lái)的溫度變化影響。此外,還應(yīng)選擇含泥程度不高的天然砂,以作為細(xì)骨料。如此,在進(jìn)行混凝土的配比設(shè)計(jì)階段,不僅能夠保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,還能降低水泥的使用量。值得注意的是,在攪拌混凝土材料時(shí),設(shè)計(jì)人員應(yīng)控制好水泥量,并在混凝土中放入一定量的減水劑來(lái)提高其作用于施工實(shí)踐的安全穩(wěn)定性。

      攪拌運(yùn)輸過程中的大體積混凝土攪拌作業(yè),應(yīng)以均勻攪拌方式,來(lái)對(duì)時(shí)間與原材料的使用效果進(jìn)行控制。此外,為保證攪拌作業(yè)的連續(xù)性,應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土樁基承臺(tái)結(jié)構(gòu)的坍落度。此外,為在運(yùn)輸期間規(guī)避混凝土離析現(xiàn)象的出現(xiàn),應(yīng)盡可能縮短運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間,并在施工使用大體積混凝土前進(jìn)行一次攪拌,以提高水泥施工的均勻性。值得注意的是,對(duì)于入模作業(yè)混凝土的自由傾落高度達(dá)到了2m,施工技術(shù)人員應(yīng)采用串筒進(jìn)行下料作業(yè),以規(guī)避離析問題的發(fā)生。

      澆筑大體積混凝土的施工過程,施工技術(shù)人員應(yīng)采用分層澆筑方式進(jìn)行作業(yè),并根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行分層控制。此外,振搗作業(yè)過程,應(yīng)深入上層混凝土環(huán)境5cm以上,并配合快插慢拔的操作。在對(duì)振搗點(diǎn)進(jìn)行振搗作業(yè)時(shí),應(yīng)將時(shí)間控制在20~30s范圍內(nèi),直至混凝土表面無(wú)氣泡現(xiàn)象。如此,停止振搗作業(yè)后投入澆筑施工使用,就能滿足結(jié)構(gòu)基本的性能質(zhì)量要求。

      混凝土澆筑完畢后養(yǎng)護(hù)施工,應(yīng)在滿足大體積混凝土施工溫度與硬度效果要求下,采用科學(xué)有效的養(yǎng)護(hù)措施。具體來(lái)說(shuō),就是在澆筑工作結(jié)束后的12h內(nèi)對(duì)大體積混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)。此外,還應(yīng)盡可能采用蓄水覆蓋方式。對(duì)于混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間,應(yīng)結(jié)合混凝土實(shí)際作用硬度來(lái)進(jìn)行確定。

      4.2 溫控措施運(yùn)用控制

      4.2.1 溫控措施

      由于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度會(huì)受到粗集料的影響,因此,溫控措施應(yīng)用人員應(yīng)將其作為重點(diǎn)工作對(duì)象。如,夏季高溫施工環(huán)境,施工技術(shù)人員應(yīng)采用篷布對(duì)建筑材料進(jìn)行覆蓋,以避免其因溫度過高而出現(xiàn)施工與材料使用效果下降的問題。此外,還應(yīng)用草帶蓋住混凝土的輸送泵,并用灑水方式對(duì)其進(jìn)行降溫,以降低混凝土結(jié)構(gòu)的表面溫度。值得注意的是,篷布還應(yīng)作用于混凝土的運(yùn)輸過程,以避免其受陽(yáng)光直射的影響而降低結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量。

      4.2.2 溫控監(jiān)測(cè)

      要想保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工的溫控措施應(yīng)用效果,應(yīng)按照從下自上的順序進(jìn)行監(jiān)督控制。具體來(lái)說(shuō),在進(jìn)行平面溫測(cè)時(shí),應(yīng)將每個(gè)測(cè)點(diǎn)間的距離控制在5m范圍,以提高溫測(cè)工作開展的質(zhì)量與準(zhǔn)確性。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度監(jiān)測(cè),應(yīng)采用預(yù)留孔洞的方式,來(lái)使監(jiān)測(cè)點(diǎn)能夠布設(shè)于其中。在應(yīng)用測(cè)量?jī)x器設(shè)備進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí),如半導(dǎo)體液晶顯示溫度計(jì),應(yīng)時(shí)刻觀察混凝土的溫度變化情況。如,施工階段,混凝土的溫度升高狀態(tài)導(dǎo)致溫差大于23℃,應(yīng)通過降低混凝土的覆蓋程度來(lái)降低溫差。當(dāng)混凝土處于降溫狀態(tài),且混凝土的溫度大于25℃時(shí),則應(yīng)對(duì)其進(jìn)行增溫處理,即通過保溫措施,來(lái)提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓能力。

      4.2.3 施工階段控制

      混凝土的施工作業(yè)階段,應(yīng)通過調(diào)整砂率與減水劑的摻入來(lái)將塌落度控制在科學(xué)合理的范圍內(nèi)。此過程,溫控措施應(yīng)用人員不能隨意添加水分來(lái)控制塌落度。此外,在施工作業(yè)前期,應(yīng)對(duì)機(jī)具、物料以及其他相關(guān)設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)備,以使分層澆筑作業(yè)不會(huì)出現(xiàn)泌水層的問題。對(duì)于分層澆筑混凝土的作業(yè),應(yīng)控制好時(shí)間間隔,并將上層混凝土的表面溫度降至大氣平均溫度,最終實(shí)現(xiàn)降低作用溫度的目標(biāo)。

      5 結(jié)語(yǔ)

      綜上所述,設(shè)計(jì)在混凝土抗裂方面未給出太多的措施,主要依靠施工中的控制。在施工過程中,混凝土的內(nèi)外溫度發(fā)展都在允許范圍之內(nèi)。要想實(shí)現(xiàn)大體積混凝土的溫度控制,首先要有優(yōu)質(zhì)的原材料和合理的混凝土配合比作基礎(chǔ),然后還要有正確的施工方案、合理的施工組織和有效的溫控方案做保證。事實(shí)證明,在大體積混凝土澆筑過程中,只有從原材料、施工、管理等各種方面采取措施,盡量減少水化熱聚集引起的裂縫,同時(shí)做好溫度測(cè)控措施,從而保證混凝土施工質(zhì)量。故而,相關(guān)建設(shè)者應(yīng)將上述分析內(nèi)容與科研結(jié)果更多地作用于不同施工環(huán)境的地下室承臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)作業(yè),以達(dá)到工程項(xiàng)目建設(shè)使用的預(yù)期。

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