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大體積鋼筋混凝土筏基施工論文
東一時區位于朝陽區建國路雙會橋南1號,占地350000m2,總建筑面積450000m2.該項目由加拿大BDCL建筑設計公司擔綱設計,擁有地標性塔樓、小高層板樓、多層板樓等多種建筑形式,自西向東自然形成城市區、過渡區、自然區三個主題區域。目前,由于混凝土結構在建設和使用過程中經常出現不同程度、不同形式的裂縫,而大體積混凝土結構出現裂縫更為普遍。針對結構裂縫在施工中常見且不易控制的問題,本文將結合東一時區1號-6號樓的大體積鋼筋混凝土筏基施工情況,分析了溫度對混凝土裂縫的影響,介紹了大體積鋼筋混凝土結構裂縫控制的施工措施,以期能夠為大家提供一些參考。
東一時區1號-6號樓包含兩棟22層的高層樓、兩棟多層框架樓、部分商業裙樓及地下兩層。總建筑面積150300m2.該工程的基礎為一整體平板式筏基,長185m,寬95m,基礎埋深12.5m.然而,各個區域基礎的厚度各不相同,裙樓處0.8m,A區、C區主樓1.5m,B區主樓2.5m,再通過寬0.8m、1.2m的后澆帶將整體平板式筏基分成6塊。基礎混凝土強度等級為C30、S8自防水混凝土。周圍外墻的施工縫位于筏板上表面200mm處。全部筏基混凝土澆筑量為28000m3,其中B區的混凝土澆筑量為17000m3.
大體積鋼筋混凝土施工裂縫控制
大體積鋼筋混凝土施工的關鍵是控制裂縫的產生,而裂縫控制涉及到施工、設計、環境等多方面因素。首先是控制材料的質量和混凝土配比,而重點是控制施工各階段的溫度。為了驗算由溫差和混凝土收縮所產生的溫度應力,是否超過當時的基礎混凝土的極限抗拉強度,我們進行了防裂的理論計算,以便制定有效防裂措施。假設選取平面尺寸及厚度較大的B2區進行驗算,其短邊長54.78m,厚度2.5m,2.5/54.78=0.048﹤0.2,符合均勻收縮的假定。
1.計算絕熱溫升值及各齡期的降溫溫差:
Tmax=WQ/CV=335×334720/(993.7×2400)=47℃
齡期3d時水化熱最大,其絕熱溫升值:
T3=0.65×Tmax=0.65×47=30.6℃
各齡期混凝土的降溫溫差如下:
T(3-6)=1.41℃;T(6-9)=2.35℃;T(9-12)=4.23℃;
T(12-15)=4.7℃;T(15-18)=4.23℃;T(18-21)=2.8℃;
T(21-24)=1.9℃;T(24-27)=1.41℃;T(27-30)=0.47℃;
2.各齡期混凝土的收縮當量溫差
按照:Ty(t)=εy(t)/α
εy(t)=εy(1-e-0.01t)。M1.M2.…。Mn
計算得:Ty(3-6)=1.35℃;Ty(6-9)=1.31℃;Ty(9-12)=1.37℃;
Ty(12-15)=1.26℃;Ty(15-18)=1.28℃;Ty(18-21)=1.18℃;
Ty(21-24)=1.15℃;Ty(24-27)=2.31℃;Ty(27-30)=1.10℃;
3.各齡期混凝土的綜合溫差
由各齡期的降溫溫差和收縮當量溫差相加而得。如:T(3-6)=1.41+1.35=2.76℃
4.各齡期混凝土彈性模量
按公式E(T)=Ec(1-e-0.09t)計算得:
E(3)=0.26×105(1-e-0.09t)=0.0616×105N/mm2
E(6)=0.108×105N/mm2;E(9)=0.1443×105N/mm2;
E(12)=0.1716×105N/mm2;E(15)=0.1924×105N/mm2;
E(18)=0.2080×105N/mm2;E(21)=0.2210×105N/mm2;
E(24)=0.2370×105N/mm2;E(27)=0.2371×105N/mm2;
E(30)=0.2430×105N/mm2.
5.計算最大溫度應力
綜上所述,混凝土30d齡期抗拉強度為1.75N/mm2,抗拉安全系數為1.76/1.493=l.172﹥1.15,能夠滿足要求,但富余量不大,雖然設計中鋼筋布置較密,且配有抗裂筋,但還是應該采取防裂措施。底板混凝土內部的最高溫度為:3d后的實際溫度30.6℃+混凝土入模溫度30℃=60.6℃;混凝土表面溫度可達到30℃-40℃。基于北京夏季日平均溫度在25℃-28℃,因此這表明混凝土整體澆筑后不會產生表面裂縫。
大體積鋼筋混凝土施工措施
1.混凝土的配制
混凝土選用低熱值的礦渣水泥或普通硅酸鹽425號水泥,用量在356kg/m3以內,摻入10%的粉煤灰,以減少水化熱,增加可泵性。粗骨料要求選用含泥量﹤1%,針片狀顆粒﹤15%的碎石,細骨料為細度模數﹥2.3,含泥量﹤3%的粗中砂,水灰比控制為0.5,坍落度180mm-200mm.另外,按水泥用量的14%摻入UEA膨脹劑,能有效防止龜裂,提高防水性能。摻入0.7%EP-T型緩凝減水劑,對水泥的水化熱有延時、延峰的作用(試驗復試可緩凝18h),大大提高了混凝土結構的抗裂性能。
2.主要施工措施
(1)鋼筋:在墊層上量出頂層及底層筋的位置,按照量線排放鋼筋,頂層和底層鋼筋架立采用架立柱,架立柱由6φ25二級鋼筋作立筋,φ10@200箍筋綁焊構成,間距1500mm.
(2)澆筑:由遠到近、自下而上逐層沿混凝土的流淌方向連續澆筑,在前一層混凝土初凝之前將后一層混凝土澆灌完畢,并沿混凝土推移方向逐段拆卸泵管。
(3)振搗:在出料口布置兩臺振搗棒,解決上部振搗;在流淌坡角處布置兩臺振搗棒,確保混凝土密實。為了防止混凝土集中堆積,應該先振搗出料口處,形成自然流淌坡度;然后全面振搗,振搗時間15s-30s為宜,并以砂漿上浮,石子下沉不出氣泡為止,插捧間距400mm-500mm為宜。
(4)表面處理:泵送混凝土表面水泥砂漿較厚,振搗后用長度3m的刮尺刮平、搓壓、整平、檢查標高,待至初凝階段將一種礦物骨料耐磨損地面材料均勻地撒于表面,用磨光機磨光,使耐磨材料與混凝土形成一個整體,成為高致密性的耐磨地面,滿足地下車庫地面的要求。實踐證明這種地面處理方法,能減少混凝土水分蒸發,防止筏基表面出現沉裂現象,增強抗裂能力,并能在8h內轉入下道工序。
(5)養護:耐磨地面處理完后立即灑水,嚴密覆蓋一層塑料布和一層巖棉被,減少內外溫差。
(6)接縫施工。一方面由于筏板基礎的頂底中有三層水平鋼筋,支設和拆除側面模板相當困難,因此后澆帶采用小網眼鋼板作為側面模板,同時穿過鋼筋固定,澆筑完混凝土后小網眼鋼板也不必取出。小網眼鋼板內貼一層鋼絲窗紗,既減少了漏漿,也增強了豎向抗裂性能。另一方面,外墻施工縫設置兩道止水帶,一道鋼板止水帶置于外墻正中,另一道橡膠止水帶置于外墻外皮處,這樣可有效防止外墻施工縫處滲漏。
(7)測溫:因為底板表面系數大,只能在不同部位代表性地布孔測溫,測溫管采用了φ40鋼管,底部焊上底板,用溫度計測溫,測溫時間間隔為前三天2h一次,此后4h一次,要求密切注意觀測混凝土內部溫度變化。測溫時若發現內外溫差﹥25℃,就需要及時加蓋巖棉被。
(8)為了控制入模溫度在30℃以下,可采用的方法是:
①用巖棉被覆蓋砂石,減少陽光直曬;
②泵管上包裹隔熱材料,并灑水降溫;
③氣溫超過35℃時,攪拌混凝土并加入冰水。
大體積鋼筋混凝土施工體會
東一時區1號-6號樓工程基礎施工完成后,經過一冬一夏的觀察均未發現任何裂縫,總結其原因在于:
①適度的配筋率是抗裂的基本保證;
②加入高效緩凝劑,推遲水化熱峰值的出現,相應地提高該時刻的混凝土抗拉強度;
③鋼筋架林柱將頂層和底層的鋼筋連為整體,后澆帶側面設小網眼鋼板和密目鋼板網作為固定模板,對約束混凝土裂縫能起到一定作用;
④施工中精心組織、嚴格管理,是大體積混凝土筏基抗裂的組織保證。總之,我們相信通過上述措施,可以有效防止混凝土的溫差裂縫和塑性收縮裂紋,保證大體積鋼筋混凝土筏基的工程質量。
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