防止與減輕超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)溫度收縮裂縫的設(shè)計(jì)建議_工程管理

1、防止與減輕超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)溫度收縮裂縫的設(shè)計(jì)建議 依據(jù)詳細(xì)工程設(shè)計(jì)實(shí)踐和體會(huì),注意結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì),簡(jiǎn)要分析了溫度收縮裂縫的基本特點(diǎn),重點(diǎn)介紹了對(duì)超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)如何有效設(shè)置后澆帶及其它一些掌握和反抗溫度收縮應(yīng)力的詳細(xì)設(shè)計(jì)措施?？晒┰O(shè)計(jì)人員借鑒參考。1、前言建筑工程中,混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫較為普遍,裂縫的類型也許多,但按成因基本可歸結(jié)為由外荷和變形引起的兩大類裂縫。其中由混凝土收縮和溫度變形引起的收縮裂縫和溫度裂縫以及由這兩種變形共同引起的溫度收縮裂縫則是蘭州地區(qū)實(shí)際工程中最常見的裂縫。隨著建筑向大型化和多功能進(jìn)展,超長(zhǎng)(即超過溫度伸縮縫間距)高層或大柱網(wǎng)建筑不斷消失,混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高,施工中泵送混凝

2、土工藝的應(yīng)用,使超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)易消失的溫度收縮裂縫有漸漸增多的趨勢(shì)。雖然這類裂縫屬非結(jié)構(gòu)性裂縫,一般不致影響構(gòu)件承載力和結(jié)構(gòu)平安,但卻會(huì)影響結(jié)構(gòu)的耐久性和整體性。同時(shí)也會(huì)給使用者感官和心理上造成不良影響。另外由于我國(guó)幅員寬闊,不同地區(qū)氣候環(huán)境、溫濕度差異很大,現(xiàn)行規(guī)范對(duì)防止和減輕溫度收縮裂縫的設(shè)計(jì)措施制定的較為原則和局限。因此不少設(shè)計(jì)人員較重視強(qiáng)度設(shè)計(jì),而不太仔細(xì)考慮抗裂的構(gòu)造措施。這樣一旦消失裂縫不僅影響工程質(zhì)量,同時(shí)在進(jìn)入住房商品化,質(zhì)量糾紛日趨增多的今日也不利于愛護(hù)自己。基于以上緣由,筆者感到有必要結(jié)合蘭州地區(qū)溫差大,氣候干燥這一地區(qū)特點(diǎn),依據(jù)多年的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐和體會(huì),對(duì)防止和減輕超長(zhǎng)混

3、凝土結(jié)構(gòu)溫度收縮裂縫的設(shè)計(jì)措施提出一些建議,供設(shè)計(jì)人員參考并能有所啟發(fā)。2、溫度收縮裂縫的基本特點(diǎn)混凝土在結(jié)硬的過程中發(fā)生收縮,溫度變化時(shí)會(huì)熱脹冷縮,當(dāng)這兩種變形受到約束后,在結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力,這兩種應(yīng)力分別超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)導(dǎo)致混凝土開裂而形成收縮裂縫或溫度裂縫。超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)中較多見的是在收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力共同作用下所產(chǎn)生的溫度收縮裂縫。要分析溫度收縮裂縫的基本特點(diǎn),首先應(yīng)把握收縮和溫度變形的一些基本概念。2.1收縮變形的特性及影響因素:一般混凝土最終收縮應(yīng)變約35×10-4,其特點(diǎn)是早期收縮快,半年可完成第一年收縮量的8090%,一年后仍進(jìn)展但已不明顯。

4、其影響因素主要有混凝土強(qiáng)度等級(jí),水泥品種,水灰比,坍落度,養(yǎng)護(hù)(保溫,保濕)和體表比。2.2溫度變形的特性及影響因素:混凝土溫度線脹系數(shù)一般為1.0×10-5/C°,其變形隨溫差而變化,一般發(fā)生在混凝土結(jié)硬始終到房屋使用期間。其影響因素有季節(jié)溫差,內(nèi)外溫差和日照溫差。2.3溫度收縮裂縫的基本特點(diǎn):該裂縫由收縮和溫度變形共同產(chǎn)生,其分布一般為收縮和溫度兩種裂縫的組合,隨環(huán)境濕度和溫度而變化,隨時(shí)間而進(jìn)展,裂縫的開裂和危害程度往往較單一的收縮或溫度裂縫嚴(yán)峻。依據(jù)詳細(xì)工程裂縫消失的時(shí)間、進(jìn)展與變化、以及分布、外形、尺寸等特征。一般可分為以收縮變形為主或以溫度變形為主,實(shí)際工程中較

5、常見的是以收縮變形為主的溫度收縮裂縫,一般發(fā)生在混凝土澆筑后一年內(nèi),但多見半月至數(shù)月之內(nèi)。主要影響的部位及構(gòu)件是底層和頂部數(shù)層梁板構(gòu)件以及基礎(chǔ)梁、挑檐、欄板等外露構(gòu)件。梁板裂縫呈現(xiàn)不同分布和特征,梁縫一般垂直于縱向,分布在兩側(cè)面,兩頭細(xì)、中間寬、棗核形。裂縫為表面,深進(jìn)或貫穿。單向板縫等間距平行于短邊。雙向板縫較重于單向板縫,兩個(gè)方向板縫縱橫交叉,不規(guī)章,縫多為貫穿,板面縫一般寬于板底縫。3、防止和減輕超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)溫度收縮裂縫的設(shè)計(jì)建議3.1設(shè)置后澆帶以及掌握和反抗溫度收縮應(yīng)力的措施3.1.1有效設(shè)置后澆帶后澆帶是列入高規(guī)中的一種目前設(shè)計(jì)人員常采納的方法,它利用了混凝土早期收縮量大的特性,其

6、設(shè)計(jì)思路是“以放為主”。主要作用是釋放早期混凝土收縮應(yīng)力,減小以收縮為主的變形。高規(guī)雖然對(duì)后澆帶的間距、寬度、鋼筋處理、澆筑時(shí)間有較明確要求,不少資料對(duì)此也有所介紹。但是結(jié)合多年來(lái)對(duì)蘭州地區(qū)幾個(gè)較大型超長(zhǎng)工程的設(shè)計(jì)實(shí)踐,深感對(duì)后澆帶的做法必需予以重視。如設(shè)計(jì)施工處理不好,不僅起不到予期的效果,還會(huì)留下結(jié)構(gòu)隱患。因此就后澆帶的詳細(xì)做法提出以下建議和看法:間距:高規(guī)規(guī)定為30m40m.建議詳細(xì)工程應(yīng)結(jié)合建筑物長(zhǎng)度、氣候環(huán)境特點(diǎn)綜合考慮,一般應(yīng)掌握在30m左右。位置: 小跨梁開間或受力較小的部位,一般可在梁跨三分之一處。平面布置時(shí)要留意梁的布置宜平行于后澆帶以免梁截?cái)嗵唷Ｒ曉敿?xì)狀況可沿平面曲折通過

7、。寬度:高規(guī)規(guī)定8001000mm.建議預(yù)留的寬度要考慮滿意鋼筋錯(cuò)開搭接要求。可允許大于1000mm.鋼筋:目前對(duì)后澆帶內(nèi)梁縱向鋼筋處理有兩種做法。第一種:梁板鋼筋均斷開后搭接(高規(guī)要求),但由于梁鋼筋搭、焊接處理困難,質(zhì)量不易保證,易給結(jié)構(gòu)造成隱患。其次種:板鋼筋斷開,梁鋼筋直通不斷。目前工程采納較多,但由于截?cái)嗔狠^多時(shí),鋼筋全部不斷會(huì)約束混凝土收縮,達(dá)不到予期效果。建議:梁上部鋼筋,腰筋及板墻鋼筋斷后錯(cuò)開搭接或必要時(shí)先搭后補(bǔ)焊。梁下部鋼筋不斷,可適當(dāng)加大配筋。這樣即可大大減小梁鋼筋全部不斷對(duì)混凝土收縮形成的約束,又可避開梁鋼筋全部斷后造成的鋼筋搭、焊接困難,這種處理方法筆者自93年以來(lái)已在

8、一些工程中較好的進(jìn)行了使用。澆筑時(shí)間:高規(guī)要求,宜在兩個(gè)月后且澆筑時(shí)的溫度宜低于主體混凝土澆筑時(shí)的溫度。由于混凝土早期收縮量大,相對(duì)一年的收縮量,半月約占3040%;1個(gè)月約占4555%;2個(gè)月約占6575%;半年約占8090%,故應(yīng)按規(guī)范執(zhí)行,一般應(yīng)保證兩個(gè)月后澆筑。后澆混凝土:采納無(wú)收縮或微膨脹混凝土,強(qiáng)度較主體混凝土提高C5級(jí)。設(shè)計(jì)時(shí)要特殊交待以下請(qǐng)施工單位留意的問題:后澆帶兩側(cè)宜設(shè)鋼筋網(wǎng)片,防止主體混凝土流入后澆帶。后澆帶混凝土澆筑前應(yīng)清理鑿毛,澆筑時(shí)振搗密實(shí),細(xì)心養(yǎng)護(hù)。后澆帶兩側(cè)支撐保證穩(wěn)定牢靠,后澆帶混凝土達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)方可拆除。3.1.2、針對(duì)性地實(shí)行掌握和反抗溫度收縮應(yīng)力的措施加

9、強(qiáng)屋面保溫隔熱措施,采納高效保溫材料,嚴(yán)格滿意建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。屋面板、外廊板,陽(yáng)臺(tái)板等外露室外現(xiàn)澆板(含施工期間主體暴露時(shí)間較長(zhǎng)的室內(nèi)現(xiàn)澆板)以及板跨大于4m且采納泵送混凝土的雙向連續(xù)板等溫度收縮應(yīng)力較大的板,均應(yīng)在板面(即板的受壓區(qū))配置不小于6200雙向鋼筋網(wǎng)片,或支座鋼筋隔一全跨貫穿,但間距不宜大于200mm,每一方向配筋率不宜小于0.1%.以上板在有受力鋼筋處,實(shí)配鋼筋尚應(yīng)考慮溫度收縮應(yīng)力影響予以適當(dāng)增大?？蚣芰杭叭楷F(xiàn)澆梁凡高度600者(外露梁高度500)均設(shè)置不小于212腰筋。腰筋宜細(xì)而密,間距不應(yīng)大于200mm,每側(cè)腰筋配筋率不宜小于0.1%.檐口板,外露欄板應(yīng)雙面雙向配筋,上

10、下端頭各配210溫度反抗筋,并每隔1520m設(shè)置一道20mm溫度伸縮縫。掌握現(xiàn)澆板混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜大于C35.后澆帶列入高層規(guī)程后已在大量工程中廣泛使用。前已述及,其主要作用是減小混凝土早期以收縮為主的變形。因此,超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)溫度收縮裂縫的預(yù)防不能僅靠設(shè)置后澆帶來(lái)解決,必需實(shí)行上述“放”“防”“抗”相結(jié)合的綜合措施。筆者已在蘭州和西非熱帶地區(qū)一些較大型的超長(zhǎng)建筑中,依據(jù)詳細(xì)工程各自的特點(diǎn)多次采納了上述綜合措施。實(shí)踐證明比較有效。故認(rèn)為,防止和減輕蘭州地區(qū)超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)溫度收縮裂縫目前仍舊應(yīng)首先或主要采納設(shè)置后澆帶以及掌握和反抗溫度收縮應(yīng)力的綜合措施?？紤]目前混凝土溫度收縮裂縫的趨于增多以及

11、超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能。建議采納上述綜合措施,房屋總長(zhǎng)宜掌握在120m內(nèi)。3.2采納UEA補(bǔ)償收縮混凝土3.2.1方法提出:由于后澆帶延長(zhǎng)工期,鋼筋斷后的搭、焊接和清理鑿毛均給填縫施工帶來(lái)肯定麻煩,處理不好將留下隱患,因此中國(guó)建筑材料科學(xué)討論院游寶坤等人提出了采納UEA加強(qiáng)帶取代后澆帶連續(xù)澆筑超長(zhǎng)建筑的無(wú)縫設(shè)計(jì)施工方法。3.2.2設(shè)計(jì)思路:“以抗為主”的設(shè)計(jì)原則,利用UEA補(bǔ)償收縮混凝土在硬化過程產(chǎn)生的膨脹作用,在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生少量預(yù)壓應(yīng)力用來(lái)補(bǔ)償混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的溫度和收縮拉應(yīng)力,從而防止收縮裂縫或把裂縫掌握在無(wú)害裂縫范圍內(nèi)。3.2.3詳細(xì)做法全部樓板均摻1012%UEA(膨脹率23&#

12、215;10-4)。但每間隔50m設(shè)置一條2m寬膨脹加強(qiáng)帶,帶內(nèi)混凝土摻加1415%UEA(膨脹率46×10-4),兩側(cè)設(shè)密孔鋼絲網(wǎng),防止混凝土流入加強(qiáng)帶,可連續(xù)澆筑100200m的超長(zhǎng)建筑,具文獻(xiàn)介紹,該技術(shù)已在全國(guó)50多個(gè)重大工程中應(yīng)用。由于這種方法,規(guī)范未列入,施工要求嚴(yán),氣候環(huán)境影響大 ,潮濕地區(qū)膨脹可保持,干躁地區(qū)會(huì)存在問題。結(jié)合對(duì)福州機(jī)場(chǎng)航站樓采納UEA混凝土后實(shí)際效果的調(diào)研。建議蘭州地區(qū)應(yīng)慎重采納,若采納可做必要計(jì)算和試驗(yàn),測(cè)得一些技術(shù)數(shù)據(jù),最好在有條件保濕養(yǎng)護(hù)的地下結(jié)構(gòu)中采納。也可考慮在建筑長(zhǎng)度70m以下,設(shè)置后澆帶后影響工期的工程上試用,但對(duì)梁板構(gòu)件仍應(yīng)針對(duì)性地實(shí)行

13、3.1.2中介紹的一些必要的掌握和反抗溫度收縮應(yīng)力的設(shè)計(jì)措施。另外特殊提請(qǐng)施工時(shí)要嚴(yán)格保濕養(yǎng)護(hù)。3.3采納予應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)予應(yīng)力混凝土可增加梁板剛度,梁板中所產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力可抵消由于混凝土溫度變化和收縮產(chǎn)生的軸向拉應(yīng)力,從而達(dá)到擴(kuò)大溫度伸縮縫間距不設(shè)后澆帶的目的。經(jīng)對(duì)珠海機(jī)場(chǎng)調(diào)研了解到:梁板在采納無(wú)粘結(jié)予應(yīng)力混凝土后,平面尺寸84×48m,未設(shè)后澆帶,使用良好。筆者認(rèn)為,當(dāng)為滿意建筑層高要求而采納該技術(shù)時(shí),可考慮在采納必要的掌握和反抗溫度應(yīng)力的詳細(xì)措施后增大溫度伸縮縫的間距,但應(yīng)結(jié)合工程收集資料詳細(xì)分析。4、結(jié)語(yǔ)溫度收縮裂縫是蘭州地區(qū)超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)中較常見且日趨增多的裂縫,由于該裂縫的危害性及規(guī)范的局限性,設(shè)計(jì)人員應(yīng)予以足夠重視。本文從設(shè)計(jì)角度上簡(jiǎn)析了混凝土收縮和溫度變形的特性,影響因素以及溫度收縮裂縫的成因和基本特點(diǎn),以使設(shè)計(jì)人員建立最基本的概念來(lái)針對(duì)性地結(jié)合詳細(xì)工程特點(diǎn)考慮防止和減輕溫度收縮裂縫的詳細(xì)措施?！霸O(shè)置后澆帶以及掌握和反抗溫度收縮應(yīng)力的綜合措施”注意結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì),對(duì)裂縫實(shí)行“放”“防”“抗”相結(jié)合的構(gòu)想。工程實(shí)踐證明,對(duì)防止和減輕超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)溫度收縮裂縫比