CN110965655A - 一种超长混凝土施工裂缝控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超长混凝土施工裂缝控制方法，属于建筑施工技术领域，包括优化混凝土配比、采用高性能纤维复合膨胀剂、留设后浇带以及施加预应力，以此控制混凝土裂缝的产生；优化混凝土配比包括优化细骨料和粗骨料选型，提高粉煤灰掺量并掺加减水剂和外加剂；采用高性能纤维复合膨胀剂用于补偿收缩应力；留设后浇带用于减少混凝土硬化过程中的收缩力；施加预应力用于抵消混凝土拉应力，通过增加预应力筋抵消混凝土在干缩或冷缩时产生的拉应力使混凝土延迟开裂或不开裂。本发明可以有效减少超长混凝土裂缝的产生，改善混凝土的内在质量品质，降低维护费用。

Description

一种超长混凝土施工裂缝控制方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体地说是一种超长混凝土施工裂缝控制方法。

背景技术

近年来随着社会经济和建筑业的发展，我国大中城市中出现了大量的大型公共建筑，此类建筑通常具有平面超长超宽和单层面积大的特点，由于混凝土结构超长,且一般不采用伸缩缝等永久性缝，而超长混凝土结构受外界气温变化的影响和混凝土的收缩变形影响,极易引起混凝土结构开裂,影响工程质量。大型公共建筑中，超长超宽混凝土结构不断增多，而超长混凝土结构易开裂的问题始终未能很好的解决，一般结构越长,温度及收缩变形越大,约束内力越大,往往引起结构开裂,影响正常使用，必须通过采取合理的设计及施工措施以达到裂缝控制的目的。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种超长混凝土施工裂缝控制方法，可以有效减少超长混凝土裂缝的产生，改善混凝土的内在质量品质，降低维护费用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种超长混凝土施工裂缝控制方法，包括优化混凝土配比、采用高性能纤维复合膨胀剂、留设后浇带以及施加预应力，从而控制混凝土裂缝的产生；

优化混凝土配比包括优化细骨料和粗骨料选型，提高粉煤灰掺量并掺加减水剂和外加剂；

高性能纤维复合膨胀剂用于补偿收缩应力；

留设后浇带用于减少混凝土硬化过程中的收缩力；

施加预应力用于抵消混凝土拉应力，通过增加预应力筋抵消混凝土在干缩或冷缩时产生的拉应力使混凝土延迟开裂或不开裂。

混凝土中产生裂缝的原因有多种，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格，模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内外温度相差过大，在表面及内部引起拉应力。此外受到基础或老混凝上的约束，也会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，就会出现裂缝。根据国内外的调查资料，属于由变形变化(温度、湿度、地基变形)引起的约占80％以上。在超长混凝土工程施上中，主要是由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，从而导致混凝土裂缝的产生。

本方法通过在混凝土结构中增加预应力筋和添加抗裂纤维(高性能纤维复合膨胀剂)，可以抵抗混凝土后期收缩和温度变形产生的拉应力，避免受力裂缝的产生，同时通过优化混凝土原材料及配合比设计，设置膨胀加强带，采取适当施工工艺和养护措施等进一步控制裂缝的产生，可以有效解决结构的抗裂问题。

水泥的品种、用量、骨料的种类、级配，混凝土的水灰比、养护方式、养护条件等各方面因素都对混凝土收缩有影响，对于大体积混凝土，这部分影响尤为明显；

严格地讲，混凝土收缩受到约束时才会开裂，失水和降温是引起混凝土体积收缩的最常见原因，通过掺加高性能纤维复合膨胀剂，能够补偿混凝土在硬化过程中产生温差和干缩的拉应力，有效防混凝土的维系裂缝的产生和发展；

为减少混凝土硬化过程中的收缩应力，留后浇带；

通过施加预应力，可以在混凝土构件中产生预压应力，由于钢筋和混凝土有基本相同的温度膨胀系数，因此，这种预压应力不会因温度的变化而改变或消失，这种预压应力可以抵消混凝土在干缩或冷缩时产生的拉应力，使混凝土延迟开裂，甚至不开裂。

优选的，超长混凝土的基础底板选用混凝土的强度等级在C30～C35范围内。基础底板的厚度较大，使用的混凝土强度等级不宜过高，因为高标号的混凝土硬化过程中水化热高，收缩大，容易引起裂缝，故在C30～C35的范围内选用。

优选的，优化混凝土配比中，细骨料选用细度模数2.30～2.90的中砂，砂率在41％～45％之间，在满足可泵性的前提下，尽量降低砂率，坍落度在满足泵送条件下尽量选用小值，减少收缩变形，砂含泥量在2％以下；粗骨料选粒径为5～31.5mm连续级配、干湿变形小的石灰岩碎石。

严格控制粗细骨料的含泥量。

优选的，使用粉煤灰代替部分水泥，提高粉煤灰用量，减少水泥用量，粉煤灰掺量根据施工需求进行计算配比；掺加缓凝减水剂，减少水泥用量。

加强与混凝土供应单位的沟通，要求拌站在配合比设计中，优先采用水化热低的品种，适量减少水泥用量，提高粉煤灰掺量，掺加合适的减水剂、外加剂，减小水化热；在保证混凝土强度的前提下，使用合适的缓凝减水剂，减少水泥用量，延缓水泥水化放热速率，以减少水化热；掺加粉煤灰，替代部分水泥，能在保证混凝土强度的前提下，有效地减小水化热，延迟峰温出现的时间。

优选的，对于地下室超长混凝土的地下室外墙、筏板基础、地下室顶板混凝土均掺加8％～10％的高性能限位符合膨胀剂；后浇带内混凝土等级提高一级，內掺12％的高性能纤维复合膨胀剂，可以在结构中建立一定量的预压应力，从而补偿混凝土在硬化过程中产生温差和干缩的拉应力，能够有效防混凝土的维系裂缝的产生和发展。

优选的，后浇带宽度为0.8m～1.0m，间距30m～40m，一般情况钢筋贯通不切断，一般两个月后采用比原混凝土高一等级无收缩混凝土浇灌密实。后浇带应通过整个横截面，分开全部墙、梁和楼板。后浇带应选择在结构受力影响较小的部位曲折通过，不要在一个平面内，以免全部钢筋都在一个部位搭接。

进一步的，在留设后浇带时，对于有防水要求的部位，在收缩应力最大的地方设置加强带，带宽2m，带之间增加15％～20％的水平构造钢筋，带的两侧分别架设密孔铁丝网，并用立筋加固，防止混凝土流入加强带；

施工时先浇筑带外微膨胀混凝土，浇到加强带时改用大膨胀剂混凝土，该处混凝土强度等级比两侧混凝土高0.5Mpa，如此连续浇筑。

优选的，施加预应力时对于地下室超长混凝土的地下室基础底板采用无粘结预应力筋布置，对于地下室顶板采用缓粘结预应力筋布置。

优选的，混凝土浇筑时合理振捣，混凝土浇筑后进行湿养护，并进行散热，且控制混凝土构件中心与外表面的最大温差不高于25℃，并控制降温速度。

近年来，商品混凝土在工程中广泛使用，但商品混凝土的坍落度较大，粘聚性较差，易离析泌水。对此种混凝土少振或不振，不能排除拌合物中含有的空气，达不到密实的效果；对混凝土过振后，将水泥浆、砂浆、粗骨料按从下到上分布，其收缩比是3∶2∶1，这样混凝土表面的水泥浆在下层砂浆和石子的约束下是极易产生收缩变形裂缝的，合理振捣，就是要排除混凝土中的空气，同时使混凝土中的各层粗骨料能在混凝土的各层中均匀分布。

混凝土浇筑后内部处于升温阶段要适时进行湿养护，若有条件该阶段应适当散热，一方面可以降低混凝土温升峰值，又可防止影响后期强度，在降温阶段混凝土处于收缩状态拉应力可能出现。

除保湿养护外，同时要注意保温，控制水化热的升温，混凝土构件中心与外表面的最大温差应不高于25℃，并控制降温速度。

干缩湿胀是混凝土的特性，在大风、干燥和高温的天气条件下，又因混凝土表面密实度较差，表面水极易蒸发，表面失水过快造成混凝土表面产生收缩变形裂缝。所以，在前期(至少7d)进行充分的保湿养护，其塑性收缩变形裂缝是可以避免的，并促使混凝土抗拉强度及早生成，抵抗随后由于各种因素产生的混凝土拉应力，进而较好地防止混凝土裂缝的产生。

优选的，分多个区进行测温，每个区布置4个测温点，测温点放置测量砼底部、中部和上表面处，且厚度方向测温点间距不大于600mm。

对于大体积混凝土施工，重要的一点就是控制混凝土内部的温升。为掌握大体积砼温升和温降的变化规律，保证对砼养护和砼裂缝的控制，分多个区进行测温，每个区布置4个测温点，测温点放置测量砼底部(筏板底面上50mm处)、中部和上表面温度(筏板顶面下50mm处)，且厚度方向测温点间距不大于600mm，通过这些监测结果及时反馈了现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况，以及所采用的施工技术措施的效果，为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。

本发明的一种超长混凝土施工裂缝控制方法与现有技术相比，具有以下有益效果：

通过采用预应力技术结合后浇带设置以及添加抗裂纤维等方法，对超长混凝土结构的整体性和耐久性起到了非常重要作用，极大地减少了超长混凝土裂缝的产生，改善了混凝土的内在质量品质；

该施工方法对超长混凝土结构的整体性和耐久性起到了非常重要作用，极大地减少了超长混凝土裂缝的产生，有效改善了混凝土的内在质量品质，降低了维护费用，为类似工程提供成功经验。

附图说明

图1是实施例地下室基础底板无粘结预应力筋布置图；

图2是实施例地下室顶板缓粘结预应力筋布置布置图。

其中，1、A展厅，2、会议中心，3、中央大厅，4、D展厅。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

一种超长混凝土施工裂缝控制方法，包括优化混凝土配比、采用高性能纤维复合膨胀剂、留设后浇带以及施加预应力，从而控制混凝土裂缝的产生。优化混凝土配比包括优化细骨料和粗骨料选型，提高粉煤灰掺量并掺加减水剂和外加剂；高性能纤维复合膨胀剂用于补偿收缩应力；留设后浇带用于减少混凝土硬化过程中的收缩力；施加预应力用于抵消混凝土拉应力，通过增加预应力筋抵消混凝土在干缩或冷缩时产生的拉应力使混凝土延迟开裂或不开裂。

下面以石家庄国际展览中心的具体施工为例对本方法进行详细的说明：

石家庄国际展览中心位于石家庄市正定新区，项目占地64.4万平米，总建筑面积35.9万平米，是大型综合性多功能会展中心，也是石家庄市标志建筑，该工程地下结构B区长663米，南北宽133.2米，标准展厅地下结构长180.60m，宽153.50m,虽然该工程结构超长，但考虑到结构整体性要求，整个地下室未设置任何永久性结构缝。本工程结构超长超宽，变截面部位易产生应力集中，鉴于本工程的复杂性和技术难度，采用了优化混凝土配比和后浇带设置，增加预应力，添加抗裂纤维等综合抗裂措施，来控制结构有害裂缝的产生。

1、优化混凝土配比。

由于水泥的品种、用量、骨料的种类、级配，混凝土的水灰比、养护方式、养护条件等各方面因素都对混凝土收缩有影响，对于大体积混凝土，这部分影响尤为明显。基础底板的厚度较大，使用的混凝土强度等级不宜过高，宜在C30～C35的范围内选用，因为高标号的混凝土硬化过程中水化热高，收缩大，容易引起裂缝，具体配置如下：

(1)、加强与混凝土供应单位的沟通，要求拌站在配合比设计中，优先采用水化热低的品种，适量减少水泥用量，提高粉煤灰掺量，掺加合适的减水剂、外加剂，减小水化热。

(2)、细骨料选用细度模数2.30～2.90左右的中砂，砂率在41％～45％之间，在满足可泵性的前提下，尽量降低砂率，坍落度在满足泵送条件下尽量选用小值，减少收缩变形，砂含泥量控制在2％以下。严格控制粗细骨料的含泥量。粗骨料选用粒径为5～31.5mm连续级配、干湿变形小的石灰岩碎石。

(3)、在保证混凝土强度的前提下，使用合适的缓凝减水剂，减少水泥用量，延缓水泥水化放热速率，以减少水化热。

(4)、掺加粉煤灰，替代部分水泥，能在保证混凝土强度的前提下，有效地减小水化热，延迟峰温出现的时间。

2、采用高性能纤维复合膨胀剂补偿收缩应力。

严格地讲，混凝土收缩受到约束时才会开裂，而失水和降温是引起混凝土体积收缩的最常见原因。在地下室外墙、筏板基础、地下室顶板混凝土内均掺加约8％～10％的高性能纤维复合膨胀剂。后浇带内混凝土等级提高一级，内掺约12％的高性能纤维复合膨胀剂，可以在结构中建立一定量的预压应力，从而补偿混凝土在硬化过程中产生温差和干缩的拉应力，能够有效防混凝土的维系裂缝的产生和发展。

3、合理设置后浇带和加强带。

为减少混凝土硬化过程中的收缩应力，宜留后浇带。后浇带宽度为0.8m～1.0m，间距30m～40m左右，一般情况钢筋贯通不切断。一般两个月以后采用比原混凝土高一等级的无收缩混凝土浇灌密实(仅用于温度后浇带，不用于沉降后浇带)。后浇带应通过整个横截面，分开全部墙、梁和楼板。后浇带应选择在结构受力影响较小的部位曲折通过，不要在一个平面内，以免全部钢筋都在一个部位搭接。

同时对于有防水要求的部位，在收缩应力最大的地方设置加强带，带宽2m，带之间适当增加15％～20％的水平构造钢筋，带的两侧分别架设密孔铁丝网，并用立筋(8@200)加固，防止混凝土流入加强带。施工时先浇筑带外微膨胀混凝土(掺10％～12％UEA)，浇到加强带时改用大膨胀剂混凝土(掺14％～15％UEA)，该处混凝土强度等级比两侧混凝土高0.5MPa。如此连续浇筑。

4、施加预应力抵消混凝土拉应力。

通过施加预应力，可以在混凝土构件中产生预压应力。由于钢筋和混凝土有基本相同的温度膨胀系数，因此，这种预压应力不会因温度的变化而改变或消失。这种预压应力可以抵消混凝土在干缩或冷缩时产生的拉应力，使混凝土延迟开裂，甚至不开裂。石家庄国际展览中心在地下室底板、侧墙及顶板中选用了后张法缓粘结预应力技术与无粘结预应力技术，采选用1X7—15.2Φs15.2高强度低松弛预应力筋,其预应力分布范围、类型、束型如图1和图2所示，阴影线条代表预应力筋方向。图1是地下室基础底板无粘结预应力筋布置图，图2是地下室顶板缓粘结预应力筋布置布置图，

5、采取适当的养护及施工工艺。

近年来，商品混凝土在工程中广泛使用，但商品混凝土的坍落度较大，粘聚性较差，易离析泌水。对此种混凝土少振或不振，不能排除拌合物中含有的空气，达不到密实的效果；对混凝土过振后，将水泥浆、砂浆、粗骨料按从下到上分布，其收缩比是3∶2∶1，这样混凝土表面的水泥浆在下层砂浆和石子的约束下是极易产生收缩变形裂缝的。合理振捣，就是要排除混凝土中的空气，同时使混凝土中的各层粗骨料能在混凝土的各层中均匀分布。混凝土浇筑后内部处于升温阶段要适时进行湿养护，若有条件该阶段应适当散热。一方面可以降低混凝土温升峰值，又可防止影响后期强度，在降温阶段混凝土处于收缩状态拉应力可能出现。除保湿养护外，同时要注意保温，控制水化热的升温，混凝土构件中心与外表面的最大温差不高于25℃，并控制降温速度。干缩湿胀是混凝土的特性，在大风、干燥和高温的天气条件下，又因混凝土表面密实度较差，表面水极易蒸发，表面失水过快造成混凝土表面产生收缩变形裂缝。所以，在前期(至少7d)进行了充分的保湿养护，其塑性收缩变形裂缝是可以避免的，并促使混凝土抗拉强度及早生成，抵抗随后由于各种因素产生的混凝土拉应力，进而较好地防止混凝土裂缝的产生。

6、加强混凝土测温。

对于大体积混凝土施工，重要的一点就是控制混凝土内部的温升。为掌握大体积砼温升和温降的变化规律，保证对砼养护和砼裂缝的控制，在地下室共分了33个区进行测温，每个区布置4个测温点，测温点放置测量砼底部(筏板底面上50mm处)、中部和上表面温度(筏板顶面下50mm处)，且厚度方向测温点间距不大于600mm，通过这些监测结果及时反馈了现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况，以及所采用的施工技术措施的效果，为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。

该工程采用的超长结构无缝施工综合抗裂技术，对超长混凝土结构的整体性和耐久性起到了非常重要作用，极大地减少了超长混凝土裂缝的产生，有效改善了混凝土的内在质量品质，降低了维护费用，

此外，对超长混凝土结构，设计时应因地制宜，区别对待。对不同地区的环境温度、材料、施工条件、建筑物不同的使用功能、平面布置、立面体形等，应有不同的处理措施。如何综合应用这些措施，应通过设计实践和分析计算，逐步积累经验。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (10)

1.一种超长混凝土施工裂缝控制方法，其特征在于包括优化混凝土配比、采用高性能纤维复合膨胀剂、留设后浇带以及施加预应力，以此来控制混凝土裂缝的产生；

优化混凝土配比包括优化细骨料和粗骨料选型，提高粉煤灰掺量并掺加减水剂和外加剂；

采用高性能纤维复合膨胀剂用于补偿收缩应力；

留设后浇带用于减少混凝土硬化过程中的收缩力；

施加预应力用于抵消混凝土拉应力，通过增加预应力筋抵消混凝土在干缩或冷缩时产生的拉应力使混凝土延迟开裂或不开裂。

2.根据权利要求1所述的一种超长混凝土施工裂缝控制方法，其特征在于超长混凝土的基础底板选用混凝土的强度等级在C30～C35范围内。

3.根据权利要求1或2所述的一种超长混凝土施工裂缝控制方法，其特征在于优化混凝土配比中，细骨料选用细度模数2.30～2.90的中砂，砂率在41％～45％之间，砂含泥量在2％以下；粗骨料选粒径为5～31.5mm连续级配、干湿变形小的石灰岩碎石。

4.根据权利要求3所述的一种超长混凝土施工裂缝控制方法，其特征在于使用粉煤灰代替部分水泥，提高粉煤灰用量，减少水泥用量；掺加缓凝减水剂，减少水泥用量。

5.根据权利要求1所述的一种超长混凝土施工裂缝控制方法，其特征在于对于地下室超长混凝土的地下室外墙、筏板基础、地下室顶板混凝土均掺加8％～10％的高性能限位符合膨胀剂；后浇带内混凝土等级提高一级，內掺12％的高性能纤维复合膨胀剂。

6.根据权利要求1所述的一种超长混凝土施工裂缝控制方法，其特征在于后浇带宽度为0.8m～1.0m，间距30m～40m，两个月后采用比原混凝土高一等级无收缩混凝土浇灌密实。

7.根据权利要求1或6所述的一种超长混凝土施工裂缝控制方法，其特征在于在留设后浇带时，对于有防水要求的部位，在收缩应力最大的地方设置加强带，带宽2m，带之间增加15％～20％的水平构造钢筋，带的两侧分别架设密孔铁丝网并加固，防止混凝土流入加强带；

施工时先浇筑带外微膨胀混凝土，浇到加强带时改用大膨胀剂混凝土，该处混凝土强度等级比两侧混凝土高0.5Mpa，如此连续浇筑。

8.根据权利要求1所述的一种超长混凝土施工裂缝控制方法，其特征在于施加预应力时对于地下室超长混凝土的地下室基础底板采用无粘结预应力筋布置，对于地下室顶板采用缓粘结预应力筋布置。

9.根据权利要求1所述的一种超长混凝土施工裂缝控制方法，其特征在于混凝土浇筑后进行湿养护，并进行散热，且控制混凝土构件中心与外表面的最大温差不高于25℃，并控制降温速度。

10.根据权利要求1或9所述的一种超长混凝土施工裂缝控制方法，其特征在于分多个区进行测温，每个区布置4个测温点，测温点放置测量砼底部、中部和上表面处，且厚度方向测温点间距不大于600mm。

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