地下室砼墙体结构开裂的防治

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong601
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
   摘要:地下室混凝土裂缝是工程中常见的质量问题之一,不仅影响了建筑物的正常使用,还给有关各方带来直接或间接的损失。文章以工程实例分析早期混凝土开裂机理的基础上,对地下室墙体早期混凝土开裂性能进行研究,并提出了预防、控制早期混凝土裂缝的措施。
  关键词:地下室墙体;混凝土裂缝;性能研究
  Abstract: the basement concrete cracking is common in engineering quality problem, one of the buildings not only affects the normal use of, return to all the parties concerned bring direct or indirect losses. Based on the analysis on the actual case early concrete cracking mechanism, on the basis of the basement wall concrete cracking performance early research, and puts forward the prevention and control of early measures for concrete cracks.
  Key words: the basement wall; Concrete crack; Performance study
  
  
  中图分类号:TU37文献标识码:A 文章编号:
  近年来,随着我国建筑工程规模的扩大化和结构的复杂化,混凝土裂缝成为困扰工程施工的一个重要质量问题,尤其是地下室墙体早期混凝土的开裂将近90%。因此,在施工过程中有必要深入研究早期混凝土开裂的机理,并探讨地下室墙体早期混凝土开裂性能,找出原因所在,提出预防的措施。
  一、工程概况
  昆明市呈贡新区“天润康园”商住小区D、J、H及G幢、S9、S10幢商铺组成,住宅工程均有地下一层,建筑面积57000㎡,D幢地下1层地下室为长79m,宽34m的长方形箱体,地下室一层外墙施工高度3.6m,墙厚35cm,配置竖筋16@180(双层),水平筋14@180(双层),砼设计强度为C30,抗渗标号为P8,采用泵送施工,水泥用量为335kg/m3,设计坍落度12-16cm,四周墙体总长226m,一次连续浇灌,未设伸缩缝与后浇带。
  浇灌后的第3天开始拆模,并持续浇水养护7d,第4天发现竖向裂缝,至21天时检查发现沿墙体四周多条自下而上的竖向裂缝,裂缝宽约0.2mm。
  二、 砼开裂原因分析
  (一)早期混凝土开裂的机理
  1)混凝土的收缩因时间、条件等不同能够分为塑性、自生、碳化、干燥收缩。
  混凝土本身的性质决定了收缩难以避免,在混凝土浇筑后会产生剧烈的水化反应,出现泌水现象和升温现象、水分蒸发现象,从而产生初凝期间的凝缩,此时的收缩属于塑性收缩,其机理是由于水分蒸发导致毛细孔隙水减少,从而形成毛细水拉力使混凝土收缩,一般在4-8h内产生,多表面为表面龟裂,塑性收缩引起的混凝土体积变化通常在2%以内,由于其不抗避免且影响较小,通常可以忽略不计;自生收缩是混凝土硬化阶段受化学作用影响产生的收缩,主要是水泥的进一步水化反应造成的,与外界湿度条件无关,如果缺乏水分补给便会产生自生收缩;碳化收缩是由二氧化碳与水泥的化学反应引起的,通常只在特定条件下予以考虑;干燥收缩是混凝土内部水分减少产生的紧缩,持续于混凝土浇筑后的各个阶段,有的工程甚至可以持续几十年。
  2)混凝土的温差主要是混凝土内部受水化热影响与表面产生的温度差异,水泥在水化过程中不仅会产生水化硅酸钙、氢氧化钙等物质,还会放出大量热量。早期混凝土主要受浇筑温度、水化热、散热温降三方面影响,如果混凝土浇筑温度高、水化热大、断面厚且导热系数低,便会导致内部温度骤升,最高能超过80℃,然而其表面温度只略高于环境温度,从而导致内外出现很大的温差。混凝土的温差包括内外温差与前后温差两个方面,温差大则拉应力大,如果超过抗拉强度便会导致混凝土开裂,而抗拉强度在混凝土凝结过程中是动态变化的。
  3)混凝土的约束,在实际工程中混凝土会受到环境的约束,约束的形式能够分为内外两种,外约束指的是混凝土受外部环境的约束,例如墙体受基础约束,约束按程度可以分为全约束、无约束和弹性约束,全约束指的是嵌固体受到的完全约束,无约束指的是完全不受外部环境的抑制作用,实际工程中主要是有变形和应力的弹性约束。内约束是物体内部的相互约束作用,例如温度分布不均匀或是配筋导致的约束。地下水墙体混凝土不仅受到配筋、温差的内约束,还受到基础的外约束,当约束的拉应力超过抗拉强度时便会导致混凝土开裂。
  4)外力作用引起墙体裂缝,地下室墙体所受外力主要有三个方面:一是地基基础产生不均匀沉降,造成墙体的梁板结构裂缝;二是墙两侧模板未同时拆除,先拆一边,未拆的一边模板支撑给新浇砼墙一个侧向压力,若模板支撑较紧,则砼墙产生裂缝;三是墙外侧填土过早,填土使墙外侧向内侧挤压,早期砼强度低,极易产生裂缝。
  由于混凝土不是弹性材料,在早期更是有着塑性变形能力和徐变能力,能够有效避免早期开裂,然而随着时间的变化混凝土抗拉强度、徐变能力、内外温差等都会发生变化,当应力超过抗拉强度时便会导致混凝土开裂。
  (二)地下室墙体早期混凝土开裂性能的研究
  在天润康园高层住宅工程施工过程中,由于前期施工幢号出现了地下室外墙开裂,后面的施工中我们主要从结构长高比和环境两个方面入手,研究其对地下室墙体早期混凝土开裂性能的影响。
  1.结构长高比
  地下室施工为4-5月份,气温为22-25℃,C35混凝土,砼弹性模量取每平米3.5×1010N,浇筑温度为20℃,4天后拆模,墙体高为3.6m、厚取0.35m、长宽取61.8×22m、基础底板厚取0.5m。
  首先,对温度场进行分析。混凝土浇筑后,经历了升温、降温到最后随外部温度变化的阶段,整个过程的墙体表面与横断面有相同的横断面,沿长宽方向墙体相同水平面的温度也大致相同,沿厚度方向墙体两侧温度相同、中央温度最高,沿高度方向墙体底部温度最高、顶部温度最低。在升温阶段,温度提升很快,尤其是墙体中央升温最快,墙体顶部中央在浇筑2天后达到33.9℃,墙体底部中央在浇筑2.7天后达到37.3℃,表面与中央同步温差在1.6℃左右;在降温阶段,墙体顶部降温较快,拆模后降温加快,7天内平均每天降温2.1℃,10天后降温开始缓慢、均匀下降;15天后,墙体与环境温度几乎一致,开始随着环境温度而变化。
  其次,对应力场进行分析。早期混凝土的应力变化经历了从压应力提高、降低到產生拉应力的过程。最初,墙体受水化热影响出现膨胀形变,压应力快速提高,随着温度的降低和收缩,压应力迅速降低,最终产生拉应力并开始增长,拆模后提升速度更快。选取墙体长度方向距拐角分别为2.4m、7.4m、15.4m的三个界面进行分析,发现在拆模后,弹性模量的增长是应力增长的一个主要原因,墙体拐角处的拉应力变化较大,沿长度方向中段比端部的应力大,沿厚度方向中段比端部的应力小。由此可知,由于墙体厚度较小,受基础底板的约束作用很大,当早期混凝土的应力与大体积混凝土存在较大区别,由于墙体面积较大,易受温湿度等影响,砼初期抗拉强度很低,水平拉应力超过砼抗拉强度时,便会出现竖向裂缝,因此这种现象会经常发生,拆模后的养护极为重要。
  再次,对不同长高比进行研究。由于实际施工中墙体高度较为固定,而长度可以借助设置控制缝来调整,因此需要研究不同长高比对混凝土温度收缩应力的影响。高度不变,取长度分别为16.8m、24.8m、45.8m,经过计算得知:温度场受结构长高比的影响很小,而应力场受结构长高比影响很大,对同一高度而言,应力与长高比正相关,但应力差与长高比负相关,长宽比对温度、应力都不会产生影响。
  最后,结合上面的分析可知:在昆明春季4-5月份施工,浇筑温度控制在20℃时,拆模3天的早期温度应力与抗拉强度接近,5天后温度应力比抗拉强度高,需要采取温度控制措施;薄壁大面积结构的温差中,内外温差通常低于2℃,而前后温度较大,拆模后的降温是变形的重要原因;应力场受结构长高比影响较大而不受长宽比影响,温度场不受长高比和长宽比的影响。
  2.环境
  第一,分析拆模降温对收缩应力的影响。在H幢地下室墙体浇筑后,突遇下雨降温情况,拆除模板后环境温度降到12℃,根据温度场分析得知:在拆模降温后墙体降温明显,比基本情况下的降温更加明显。根据应力场分析得知:在拆除模板后,受温度骤降影响,拉应力大幅度增加,各部位增长的拉应力大体一致,而拉应力增长速率要远远高于基本工况,浇筑5天后,测得距拐角2.4m处墙体底部外侧拉应力在1.8MPa左右,比基本工程下提高0.7MPa左右,十分接近2.0MPa的抗拉强度。考虑到气温变化等因素的不均匀,地下室墙体在拆模1天内便极易出现表面裂缝,浇筑7天后多个部位的拉应力都高出抗拉强度,可能在7天内出现贯穿性裂缝,必须采取有效的养护措施。
  第二,分析湿草席养护对收缩应力的影响。假定草席湿度能够确保墙体不会干燥收缩,使用湿草席对墙体进行14天养护,其它条件一致。根据温度场分析得知:温度场与基本情况几乎一致,不同的是降温曲线更为平缓,在浇筑20天后墙体温度才逐渐接近环境温度,拆模1天内中部外側降温在3.3℃左右,远低于基本情况下的8.9℃,墙体平均每天降温1.6℃。根据应力场分析得知:湿养护下的拉应力得到有效控制,增长较为缓慢,均小于抗拉强度,墙体开裂的可能性较低,证明养护对预防地下室墙体早期混凝土开裂具有重要的作用。
  三、裂缝的预防措施
  根据墙体裂缝产生的机理,裂缝的控制主要从结构设计、混凝土配合比优化、施工三方面来考虑。
  (一)设计方面 提高钢筋混凝土抗拉能力
  混凝土的抗裂能力取决于混凝土的极限拉伸值,根据有关资料,混凝土的极限拉伸值与配筋有关。《混凝土外加剂应用技术规范》(gb50119-2003)8.4规定墙体水平构造筋的配筋率宜大于0.4%,水平筋的间距宜小于150mm,墙体的中部或顶端300~400mm范围内水平筋的间距宜为50~100mm;墙体与柱子连接部位宜插入1500~2000mm的加强钢筋,其配筋率宜提高10%~15%;在结构开口部位、变截面部位和出入口部位应适量增加附加筋。
  因此,地下室墙体在结构设计时应注意构造配筋的重要性,它对结构抗裂性能的影响很大。“适当”的构造配筋能够提高混凝土的极限拉伸值,对控制混凝土的温度裂缝及收缩裂缝有积极的作用。构造筋的配筋原则应做尽可能采用小直径,小间距设计。
  (二) 采用补偿收缩混凝土
  在普通混凝土掺入膨胀剂后,混凝土产生适度膨胀,在钢筋和邻位约束下,可在钢筋混凝土结构中建立一定的预压应力,这一预压应力大致可抵消混凝土在硬化过程中产生的干缩拉应力、补偿部分水化热引起的温差应力,从而防止或减少结构产生有害裂缝。
  (三)设置膨胀加强带或后浇带
  《混凝土结构设计规范》(gb50010-2002) 9.1中规定地下室墙体伸缩缝的最大间距为30m。伸缩缝虽然是根本解决混凝土收缩裂缝的措施,但由于设置伸缩缝对设计及使用带来许多不便,而且伸缩缝的设置也使地下室的防水难度增大,工程造价提高。大部分建筑地下室都不设伸缩逢,而是采取其他途径解决地下室超长引起的裂缝问题。
  设置后浇带或膨胀加强带是通常做法。设膨胀加强带方式属于“抗”,后浇带或后浇式膨胀加强带方式属于“放”。通过设置后浇带、膨胀加强带可以减少墙体收缩变形,降低收缩应力,达到减少地下室墙体裂缝的产生。
  (四)混凝土配合比优化
  1、控制好石子最大粒径和粗细集料级配
  在满足施工的条件下,尽量选用粒径大一点的石子。并控制好粗细集料级配。
  2、控制粗细集料的含泥量
  砂石料的含泥量必须严格控制,当砂石料含泥量超过规定,不仅增加了混凝土的收缩,同时又降低了混凝土的抗拉强度,容易引起裂缝。
  3、 掺加粉煤灰等矿物掺合料
  由于粉煤灰等矿物掺合料具有一定的活性,不但可以代替部分水泥,还能改善混凝土的粘塑性、可泵性和后期强度,同时可降低水泥水化热温升。
  4、 掺加抗裂纤维
  混凝土加入纤维后,纤维在混凝土呈三维无规则分布,有利于抵消混凝土的塑性收缩。同时无数纤维在混凝土内部形成乱向支撑体系,有效阻碍骨料的离析,使混凝土粘聚性好,从而阻止了由于干缩引起的裂缝的产生。
  (五)施工控制
  1、根据季节变化和施工进度,制定合理的混凝土施工浇筑方案,并对施工队伍进行详细的技术交底。
  2、混凝土浇筑方式采取分层浇筑,每次浇筑厚度不超过500mm,捣平后再浇筑上层,注意上下层混凝土的一体化。同时控制浇筑时混凝土布料的位置,采取从两端向中间分散布料逐步搭接前进的方式,避免集中布料时混凝土由于振捣赶浆在一端或边角处砂浆过度富集,从而引起局部塑性收缩裂纹。
  3、混凝土的入泵坍落度控制在160~180mm内,严禁现场加水。因为混凝土坍落度过大,稍加振捣即出现石子下沉,浆体上浮,容易产生沉降收缩裂缝,同时由于在混凝土拌合物中有多余水量,混凝土硬化后,随着水分的蒸发比较容易出现干燥收缩裂缝。
  4、对浇筑的混凝土进行二次振捣,增加混凝土的密实度。
  5、混凝土养护控制
  混凝土的早期养护,主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两个方面的效果,一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。
  墙体结构为竖向结构,养护较困难,若过早拆模使混凝土降温速率加大,因此在条件允许的情况下,尽量晚拆模板,实行带模养护(一般在3d以上)。拆模后加强浇水养护,使混凝土表面保持湿润,养护时间不少于14d。
  四、结语
  在本工程施工过程中,通过研究后,对地下室墙体从四方面进行了控制,经设计同意,在墙板顶部和腰部设两道暗梁,并适当增设暗柱及墙板钢筋,将墙的竖筋及水平筋间距调整为150,并在施工中使用膨胀砼,注重浇灌分层浇捣,严禁加水,并在砼筑后带模养护6天,拆模后洒水养护,以后几幢的地下室砼质量较前一幢得到了改观。
  参考文献:
  [1]崔雅静.谈谈混凝土裂缝的原因、预防和处理[J].民营科技,2011,(09)
  [2]任景乾,高丽,杨凯锋.地下室混凝土底板施工裂缝的分析及控制[J].黑龙江科技信息,2011,(17)
  [3]杨亮.论混凝土裂缝的预防与控制[J].科技信息,2011,(23)
  注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
其他文献
摘要:我国人口密度较大,土地资源少的发展中国家但社会主义事业的不断壮大,使得人地之间出现的问题也越来越多。在发展过程中我们需要高度重视农村土地出现的问题,结合相应的对策确保耕地占补平衡、完善生产和生活条件,使得每寸土地得到有效的利用。   关键词:农村土地 , 整理 ,问题,对策   Abstract: our population density is bigger, land resource
期刊
摘要:本文通过对地质特征,矿体赋存状态,矿石特征等因素的研究,总结出矿床成因类型为中----低温火山热液型。找矿标志有:矿化露头直接标志、绿帘石化、绿泥石化等近矿围岩蚀变标志、植物标志。  关键词:矿床成因 , 找矿标志 ,找矿远景  Abstract: on the basis of the geological features, state of orebodies occur, ore c
期刊
摘要:我国自改革开放以来,道路交通建设得到了快速发展,对于服务人民生活、拉动我国经济发展等方面起到了举足轻重的作用。但是,仍然滞后于经济建设的需要,而且日益显露。随着近年来我国在道路交通业的资金投入和探索,开始研究国外发达国家的道路交通发展模式和战略,借鉴其成功的演变发展过程,逐渐探索适应我们本国国情的道路交通发展战略。本文先是讲述了我国的交通道路发展情况,并介绍发展过程及出现的问题,并对仍然未解
期刊
摘要:近年来,随着我国经济体制改革的发展,各個行业都实行改制,其中建筑施工行业也不例外,建筑行业也将在激烈的市场中面临优胜劣汰的局面。要想在激烈的市场竞争中获得优势,最根本的是在保证质量的前提下,实施全面的建筑工程项目成本控制与管理,以最少的投入获得最大的产出,创造最大化的经济利润。  关键词:建筑施工项目;成本控制;成本管理责任制  Abstract: in recent years, as C
期刊
【摘要】麦克哈格的《设计结合自然》所总结的理念及规划方法,从问世以来即被奉为经典,尽管近半个世纪以来,很多曾经新颖的论点都已经成为常识,也有很多偏激的观点遭到质疑,但当麦克哈格当初振聋发聩的呼唤言犹在耳,其经典的“千层饼”模式也已经衍生出一系列的后续理论。    【关键词】麦克哈格 景观 千层饼模式划  【 abstract 】 time frame of the design with natu
期刊
摘要:随着市场经济的不断深入发展,特别是我国加入WTO之后,建设市场迎来了更大的机遇和挑战。实行工程量清单计价,不仅是实现与国际通行惯例接轨的重要手段,更是政府加强宏观管理转变职能的有效途径,同时可以更好地营造公开、公平、公正的市场竞争环境。本文主要对工程量清单计价的特性以及主要体现进行了简要分析。  关键词:工程量清单;清单计价;定额计价  Abstract: along with the co
期刊
摘要:现阶段我国的建筑工程技术和管理人员大都素质不高,直接影响了我国建筑行业的长期可持续发展,为此,相关部门应该积极探索提高建筑工程技术与管理专业人才素质的途径和措施。本文对建筑工程技术与管理专业人才培养的目标和方法进行分析论述,以期给相关教育部门改进工作提供一些有益借鉴。  关键词:建筑工程技术;建筑工程管理;人才培养  Abstract: in our country at present s
期刊
摘要:城市的景观代表着一个城市的整体文化以及环境特点,所以建设一个良好的城市景观是城市环境工程的重中之重。烟台地区临海且河流较广,更适合发展水体景观。本文介绍了现今景观的发展特点,以及如何在烟台地区设计好特色的水体景观,为烟台的城市景观进行改进。  关键词:烟台地区;人工;水体景观;设计  Abstract: urban landscape represents a whole culture a
期刊
【摘要】企业的思想政治工作是改造和转化人思想观念的工作,也是决定着企业基层建设的基础,这就说明企业的政工工作者在企业的运营中起着极其重要的作用。  【关键词】企业;政工师;导向;创新  【 abstract 】 enterprise's ideological and political work is the alteration or transformation of the concept
期刊
一、前言  在当前的房地产市场,产品设计和营销策划的关系已越来越紧密,无论是开发商,还是策划公司,都逐渐意识到两者的不可分割性和对项目成功运作的重要性。然而,事实上,仍有不少房地产开发商走着“我行我素”的开发路线,只管自顾自拿地,地拿到了就直接找规划设计单位进行设计,等产品基本成形后,再找家策划公司进行营销策划,然后就开始只等着卖个好价钱,以期待获取高额的投资回报。岂不知,这些没有经过深入市场调研
期刊