混凝土裂縫控制設(shè)計案例分析

張志偉

摘? 要：大體積混凝土一般來說是指是指實心最小橫截面沒有超過1m的此類混凝土構(gòu)件。大體積混凝土具有外表面系數(shù)不大的性質(zhì)，集中釋放水泥的熱量以及混凝土的內(nèi)部溫升也非?？?。所以當(dāng)混凝土的內(nèi)部和外部溫度明顯相差很多，混凝土在內(nèi)外溫度不同的情況下就會發(fā)生形狀的改變，這樣會對建筑物的常規(guī)運轉(zhuǎn)和結(jié)構(gòu)安全造成影響。本文詳細(xì)的講述了大體積混凝土的開裂是因為什么，從相關(guān)的資料，設(shè)計和施工等不同的幾個方面提出了管控措施，還增添了實例進(jìn)行講解。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土施工;裂縫;溫度應(yīng)力;測溫

一.裂縫形成分析概述

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫能夠以下數(shù)種不一樣的類型進(jìn)行分類：由于干燥收縮，彎曲剪切力和其他外部載荷引起的裂縫，溫度裂縫引起的裂縫以及混凝土本身的收縮造成的裂縫。因為水泥使用量大而且大體積混凝土結(jié)構(gòu)截面不小，澆筑后，水泥將釋放非常多的熱量以提高混凝土的溫度。 由于混凝土體積不小且導(dǎo)熱系數(shù)不怎么好，散熱少，導(dǎo)致混凝土水化內(nèi)部的水化熱較難下降溫度而外部的冷卻速度相比較要快。按照熱脹冷縮這個原理，結(jié)構(gòu)自身的束縛是因為建筑體積的溫度和應(yīng)力兩個因素發(fā)生改變導(dǎo)致的。在受拉應(yīng)力比混凝土抗拉強(qiáng)度大的這種情況就會一種情況：裂開縫隙。

因此，有必要從兩個不同的方面對大體積混凝土的開裂進(jìn)行控制。 首先，提高我國混凝土的抗拉強(qiáng)度，讓強(qiáng)度變得很大，至于針對企業(yè)多種不同影響因素所造成的裂縫，就需要進(jìn)行讓它變小，其次把溫度應(yīng)力控制在足夠小的情況，讓它始終比混凝土的拉力小。

二.混凝土裂縫控制設(shè)計案例分析

2.1工程概況

設(shè)該工程總建筑面積26543㎡，地下四層，四周均為城市道路。基礎(chǔ)部分的厚度不超過2000mm，獨立基礎(chǔ)部分的厚度不超過1200mm。 C40S8防水混凝土用于混凝土。底板分為四個結(jié)構(gòu)部分。最大混凝土體積為1500平方米。

大型混凝土項目都是商業(yè)混凝土。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點和混凝土用量的分布，結(jié)合掛車的輸送能力，一般在掛車和汽車泵的配合下完成澆筑。泵管在頂部用架子管加固，并在塔式起重機(jī)上調(diào)平。

由于施工場地不大，施工現(xiàn)場的混凝土罐車不能錯開，停滯時間很長。因此，在混凝土澆筑施工中，需要安排合理的布置，并應(yīng)安排指定人員引導(dǎo)車輛進(jìn)出，以確?；炷翝仓婚g斷。

從建筑原料，配合比，水灰比，可加工性，坍落度，運輸，澆筑，振動，固化到商業(yè)混凝土的施工接縫等步驟，均按施工標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格規(guī)范來進(jìn)行要求操作，以確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。

在混凝土施工過程中，采用散熱，保溫和溫度監(jiān)測等方法控制混凝土的加熱和冷卻速度，以防止底板出現(xiàn)溫度裂縫和強(qiáng)烈的溫度應(yīng)力這種不好的情況。

根據(jù)施工過程和進(jìn)度安排，混凝土澆筑應(yīng)盡可能不打擾人民。在方便的施工和良好的交通條件允許下，相關(guān)行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)和施工人員都應(yīng)及時跟進(jìn)工作，與各方共同協(xié)調(diào)工作。

2.2控制手段

1.混凝土原材料預(yù)控

2.在選擇混凝土原料水泥時，需要各種證書，例如產(chǎn)品認(rèn)證證書，工廠檢查報告，重新檢查報告以及《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》 GB50204-的所有要求。 ..需要2002。用于地板混凝土的水泥強(qiáng)度等級應(yīng)至少為42.5 MPa。同時，由于對耐用性的設(shè)計要求，基底部的最小水泥含量必須大于275 Kg / m3的最大水水泥。該比例不應(yīng)超過0.55，最大氯離子含量不應(yīng)超過0.2%，最大堿含量不應(yīng)超過3.0 Kg / m3。使用了高質(zhì)量的普通波特蘭水泥（P.O42.5），其質(zhì)量必須符合當(dāng)前的國家標(biāo)準(zhǔn)“普通波特蘭水泥”（GB175）。

3.與混凝土混合的粉煤灰等級至少高于2級，其質(zhì)量必須符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)“水泥和混凝土中使用的粉煤灰” GB1596-2005的相關(guān)規(guī)定?；旌衔锏暮啃枰ㄟ^實驗確定，并且該含量優(yōu)選小于20%。

4.建議使用具有高抗壓強(qiáng)度的粗骨料。粒徑范圍為5至40毫米，最大粒徑應(yīng)為泵送過程中輸送管直徑的1/4。對于所有要求，根據(jù)當(dāng)前國家標(biāo)準(zhǔn)“普通混凝土”，“碎石或小卵石的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗方法”（JGJ53），石頭的泥漿含量不得超過1%。

5.最好使用中型粗砂，其他要求必須滿足當(dāng)前國家標(biāo)準(zhǔn)“普通混凝土砂的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗方法”（JGJ52）的標(biāo)準(zhǔn)。

6.最好將混凝土與飲用水混合，以符合當(dāng)前國家標(biāo)準(zhǔn)“混凝土攪拌水”（JGJ63）的要求。

7.延遲復(fù)合高性能減水劑的添加延長了水化熱的釋放時間，減少了水泥的用量，降低了混凝土的峰值溫度，減緩了峰值的出現(xiàn)。

8.同時，需要添加經(jīng)UEA建設(shè)部批準(zhǔn)的混凝土膨松劑。同時，制造商需要提供技術(shù)質(zhì)量保證。添加劑的劑量也需要由設(shè)計單位和制造商的技術(shù)人員協(xié)商確定。，并且應(yīng)親自指導(dǎo)制造商的技術(shù)人員。建造。

2.3 大體積混凝土裂縫預(yù)控計算

為了使目標(biāo)溫度保持在可控范圍內(nèi)，有必要計算大體積混凝土的溫度。建筑溫度的計算方法如下：

混凝土攪拌比（攪拌站提供的28天混凝土強(qiáng)度等級滿足圖紙要求C40S8）：水泥：293Kg / m3;沙土：728Kg / m3;石材：1027Kg / m3;水：175Kg / m3;

添加劑高效膨松劑：13.1Kg / m3;膨松劑：26Kg / m3;

粉煤灰：50Kg / m3高爐礦渣粉：50Kg / m3

溫度：18°C混凝土入口溫度：20°C

由于地下第二部分的澆筑面積最大，混凝土用量最大，因此在第二部分中進(jìn)行計算：初始維護(hù)方法：在下面鋪一層塑料布并進(jìn)行絕緣頂部還有一個兩層的草編袋用于維護(hù)。

（1）最大絕熱溫升：Th=mc×Q/c×ρ×（1-e-mt）=47.2℃

（2）混凝土中心計算溫度：T1（t） =Tj+Th×ξ（t）=50.7℃

（3）混凝土表面溫度：T2（t） =Tq+4×h’（H-h’）〔T1（t）-Tq〕/H2=42.4℃

（4）混凝土的平均溫度：Tm（t）=（T1（t）+ T2（t））/2 = 46.5℃。通過計算混凝土×表面溫度與中心溫度之差：50.7-42.4 = 8.3℃，該標(biāo)準(zhǔn)由所需代碼指定。

（5）應(yīng)力：σ= E（t））×α×ΔT×S（t）×R /1-ν= 1.497N / mm2 <ft = 1.80N / mm2

（6）安全系數(shù)：K = ft /σmax= 1.80 / 1.497 =1.20≥1.15安全儲備符合規(guī)范中指定的標(biāo)準(zhǔn)。在混凝土施工階段，根據(jù)施工過程中的氣溫和混凝土侵入溫度及時進(jìn)行測算和控制計算，整個施工過程都在可控范圍內(nèi)。

2.4 混凝土運輸量的計算

放置混凝土?xí)r，層厚度范圍為400毫米至500毫米。要開始下部混凝土層的初始設(shè)置，需要澆筑上部混凝土層。按一層厚度計算，混凝土澆筑厚度為0.5 m。根據(jù)基礎(chǔ)板，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)計算基礎(chǔ)板第二段的最大混凝土澆筑量，根據(jù)位置的混凝土最大厚度不超過2400mm;

當(dāng)每層分別澆筑時，每層的最大混凝土用量為：

37.2×5×2.4 = 446.4立方米;

考慮到外加劑的調(diào)整，混凝土的初始凝固時間不應(yīng)少于8小時。由于道路運輸時間和人為因素等多種原因，需要以5小時為單位進(jìn)行計算。必須滿足最小運輸量;446.4 / 5 = 89.28立方米/小時

計算的實際排量：

HBT80型混凝土泵的理想最大輸出為80m3，因為項目的實際條件（例如混凝土的可使用性，坍落度和天氣變化）將極大地影響混凝土泵的實際輸出。計算如下：

Q1 = Qmax×α1×η= 80×0.85×0.7 = 47.6m3;

施工中使用了兩個混凝土泵。在這種情況下，泵送力為95.2 m3> 89.28m3;

因此，選擇兩臺HBT80混凝土泵即可滿足施工要求。同時，為了避免發(fā)生事故，有必要在現(xiàn)場安裝備用的HBT80混凝土泵或汽車泵。

計算所需的混凝土運輸車輛的數(shù)量：

N1 = Q1 /（60V1）×（60×L1 / S0 + T1）= 15.8單位;

因此，至少需要32輛運輸卡車來澆筑這部分混凝土，以確?；炷恋墓?yīng)。澆筑和振搗要求：

在每個流段連續(xù)澆筑混凝土，必要時應(yīng)盡可能縮短。上部混凝土要求在初始凝固下部混凝土之前先澆注混凝土。

澆筑混凝土?xí)r，目的是避免混凝土分離。從料斗和泵管中排出混凝土?xí)r，其自由澆筑高度應(yīng)小于2m。當(dāng)超過時，需要使用串聯(lián)缸或溜槽從排出口掉下。澆筑層之間的自由傾角高度不能大于1.5m，澆筑混凝土?xí)r不能與模板直接碰撞。

澆筑混凝土?xí)r，需要指定人員觀察模板，并注意模板，托架，鋼筋，預(yù)埋件，預(yù)留孔和鋼保護(hù)層的狀況。當(dāng)發(fā)生變形和位移時，應(yīng)立即終止?jié)仓?，并?yīng)在初始凝固之前對澆筑的混凝土進(jìn)行修補和完善。

選擇30或50個插入式振動器時，應(yīng)將它們快速插入并緩慢拉出。插入點呈梅花狀分布，應(yīng)按順序進(jìn)行，不能忘記。移動距離應(yīng)小于振動棒作用半徑的1.5倍。振動時，混凝土表面應(yīng)有漂浮的泥漿，不得有氣泡或下沉。使用快速插入和緩慢拉動分層振動的振動方法。振動上層時，插入5厘米的下一層混凝土，以使兩層之間的接縫消失。

混凝土澆筑采用漿液分層分段澆筑的方法，使底板的一側(cè)振動，并逐步向前推進(jìn)。臺階的長度應(yīng)小于5000mm，分層推鑄件的厚度應(yīng)在400mm至500mm之間，并且應(yīng)同時振動和壓實。首先從水槽底部倒水，比水槽模板下方的開口高50-100mm，然后倒入平板。泵送的混凝土流會自動生成一個坡度，該坡度需要在1：5左右。當(dāng)坑底的混凝土尚未開始凝固時，將其倒在坑的側(cè)面。在澆注坑側(cè)面時，應(yīng)將物料均勻地布置在坑側(cè)面附近，以防止混凝土一側(cè)的擠壓改變模板或鋼筋在坑側(cè)面上的位置。

混凝土的初始凝固時間應(yīng)超過8h（已在商業(yè)混凝土供應(yīng)合同中確定），并且在下部混凝土尚未開始凝固時，需要在1h內(nèi)澆筑上部混凝土。

混凝土澆筑的方向遵循先建造深底板然后建造淺基礎(chǔ)的方法?；炷翝仓^程中會產(chǎn)生滲出，使混凝土表面的水泥砂漿層容易過厚，導(dǎo)致混凝土各部位強(qiáng)度不一致，導(dǎo)致收縮裂縫。在澆筑階段需要進(jìn)行準(zhǔn)時處理。在施工過程中，滲水會從鋼筋與澆筑后區(qū)域的模板之間的縫隙流到澆筑后區(qū)域的區(qū)域。出血水應(yīng)沿澆筑后的傳送帶排入收集井，并需要將其排出。

坑附近的防水導(dǎo)壁的混凝土需要用工具鏟入模板，并且泵管不能直接排到外面。泵車的進(jìn)給速度需要根據(jù)建筑工作表面所需的速度進(jìn)行更改。另外，必須控制澆筑混凝土的溫度以盡可能降低最大溫升。

每個泵至少需要2個振動器。輸送到基坑的混凝土需要及時振動和壓實，并且禁止泄漏或過度振動。

混凝土澆筑高度的控制采用拉線的方法。墊子表面用4米長的刮刀壓平，并用木制的刮刀壓平。當(dāng)混凝土尚未開始凝固時，應(yīng)大力刷洗表面層，并且紋理應(yīng)均勻且筆直。

結(jié)論

受施工階段多個方面都會影響施工質(zhì)量，全部階段的工作需要員工們仔細(xì)研討研究和積極主動的配合，結(jié)合影響質(zhì)量的原因，做到先前準(zhǔn)備，事中控制和事后解決。 需要控制舉措，加強(qiáng)前期控制以提升管理人員的綜合素質(zhì)來適應(yīng)不斷變化的建筑市場。

參考文獻(xiàn)

[1]王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制〔M〕.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[2]建筑施工手冊（第四版）〔M〕.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[3]劉秉京.混凝土技術(shù)〔M〕.北京：人民交通出版社，2004.

[4]朱伯芳.大體積混凝土的溫度應(yīng)力與溫度控制〔M〕.北京：中國電力出版社，1999

注：

[1]江昔平.大體積混凝土溫度裂縫控制機(jī)理與應(yīng)用方法研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2013.

[2]齊亞麗.大體積混凝土溫度裂縫控制研究[D].吉林建筑大學(xué)，2018.

[3]劉琦.高層建筑大體積混凝土溫度裂縫控制研究[D].安徽理工大學(xué)，2018.

[4]劉洋.大體積混凝土溫度裂縫控制機(jī)理及有限元仿真分析[D].安徽理工大學(xué)，2014.

[5]劉杏紅，周創(chuàng)兵，常曉林，周偉.考慮非線性徐變的混凝土溫度裂縫擴(kuò)展過程模擬[J].巖土力學(xué)，2010，31（06）：1995-2000+2005.

[6]劉杏紅，周創(chuàng)兵，常曉林，周偉.大體積混凝土溫度裂縫擴(kuò)展過程模擬[J].巖土力學(xué)，2010，31（08）：2666-2670+2676.

[7]王天驕.大體積混凝土溫度裂縫控制的研究[D].吉林大學(xué)，2019.

[8]周峰.基于某明挖法湖底隧道工程的大體積混凝土溫度裂縫研究[D].南昌大學(xué)，2015.

[9]吳建輝，周雙喜.基于COMSOL有限元模擬大體積混凝土溫度裂縫研究[J].珠江水運，2018（24）：80-82.

[10]吳峰.混凝土溫度裂縫仿真系統(tǒng)研究[D].河海大學(xué)，2005.

[11]胡碩.大體積混凝土溫度裂縫控制[D].西安建筑科技大學(xué)，2005.

[12]曹萬林，劉文超，葉天翔，閆慧清，賈旺.循環(huán)水控制厚大基礎(chǔ)混凝土溫度裂縫試驗研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報，2016，25（01）：97-102.

[13]劉喚.大體積混凝土溫度裂縫的仿真分析及其控制[D].河北工程大學(xué)，2013.

[14]江昔平，王社良，段述信，孫燁.超大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生機(jī)理分析與抗裂控制新對策[J].混凝土，2007（12）：98-102.