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【摘 要】 本文通过对钢筋混凝土高层建筑结构裂缝控制意义和裂缝控制的综合技术系统研究,提出从选材、设计、施工等方面进行裂缝控制的技术措施,可适用于大体积砼、大面积砼、高层建筑砼全过程裂缝控制。
【关键词】 钢筋混凝土结构;大体积;高层建筑;裂缝控制
【中图分类号】 TU528.571 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123(2012)03-041-03
1 概述
1.1 由我公司承建的常州市万泽大厦工程地下一层,地上二十八层,总建筑面积约65000平方米,该工程结构体量大,基础为整板大体积砼,核心筒基础厚度达到3.4米,每层建筑面积达到2000~2500平方米,为了该工程砼结构一次成优,我们设立了砼结构的目标:确保砼结构无一裂缝、无一渗漏。
1.2 为此我们调查了以下项目:我公司以前施工的盐城技师学院研发中心楼工程,该工程为框剪16层,建筑面积五万多平方米。在施工过程中,其核心筒剪力墙及楼板面局部出现一些裂纹;泰兴市中丹金色家园22—26#楼工程中,该四幢楼地下室板墙出现很多肉眼可见的裂纹,并且有内外贯通现象,缝宽外侧大于内侧;针对以上裂缝的成因我们进行了系统的分析:钢筋混凝土高层建筑是用不同的材料建造起来的,在内部产生裂缝在所难免,一般情况下,这些裂缝并不引起受力和使用上的问题。由于建筑结构承受荷载(直接作用)或因温度变化、收缩、沉降引起的强迫位移(间接作用),导致这些不连续的细小裂缝贯通并延伸到结构表面,从而导致可见的裂缝(开裂),并对建筑物的耐久性造成影响。
1.3 近年高层建筑的裂缝有增多的趋势,因此,高层建筑的裂缝带有相当大的普遍性。本文归纳了高层钢筋混凝土结构出现裂缝的具体部位,从材料、设计、施工的角度给出了控制裂缝的具体措施,并在本工程施工实践中得到了有论证。
2 高层钢筋混凝土结构容易出现的两种具体形式裂缝
2.1 温度裂缝。一般是由于外界温度变化,使混凝土产生胀缩变形,这种变形即为温度变形。当混凝土构件受到约束时,将在混凝土构件内产生引力,由此产生的混凝土内部的拉应力超过混凝土抗拉强度极限值时,混凝土便产生温度裂缝。
对于一般工业与民用建筑,在夏季受到太阳辐射影响,屋内外将有25~30℃的温差,当屋面保温隔热达不到节能设计标准时,将导致混凝土构件产生温差变形或温度变形差,加之混凝土结构构件有约束存在时,就会导致混凝土出现温差裂缝。由于屋面保温隔热性能不佳产生的温度裂缝,往往具有顶层严重,下层轻微;两端严重,中间轻微;朝阳严重,背阳轻微;且随温度变化而变化的特点。
2.2 水化热裂缝。一般多在大体积混凝土或高强混凝土施工过程中,由于混凝土水化热过高,导致混凝土内部温度与混凝土表面温度以及外部环境温度相差较大,加之有约束的存在,就会产生水化热裂缝。通常情况下,大体积混凝土当混凝土内部与表面温差超过25℃,混凝土表面温度与环境温度超过15℃,最高浇筑温度大于28℃则易出现水化热裂缝。
3 钢筋混凝土高层建筑容易出现裂缝的具体部位
3.1 高层建筑底板裂缝问题。
3.1.1 高层建筑底板厚度一般为2~3m,属于大体积混凝土施工。由于混凝土体积大,底板厚度高,水化热大,因而混凝土的应力也大,容易产生裂缝。规范规定:混凝土内外温差不能超过25℃。为了防止大体积混凝土发生裂缝,必须做好热工计算、现场测温以及蓄热保温、防雨等技术措施,以控制其内外温差不超过25℃和温度陡降不超过10℃;最好在分层浇筑面上增设温度筋,以抵抗混凝土温度应力,防止裂缝。
3.1.2 万泽大厦基础底板为大体积混凝土,该基础核心筒底板最大厚度为3.4米,在基础施工前我们先制定专项大体积基础施工方案,按照热工计算结果:上层钢筋绑扎前在结构面以下20mm处设置Ф12@150双向温度配筋网片,砼浇筑后先覆盖一层薄膜,后铺两层草袋,再用50mm厚的自来水蓄水养护14天;砼浇筑后派专人昼夜对砼进行混凝土体内温差及养护温差的测定,其结果:混凝土体内温差与养护温差,养护温差与外界的环境温差均小于23℃,养护周期完毕后对大体积基础进行逐一检查与验收,未发现任何裂缝,达到了预期的效果,为本工程基础验收一次性验收合格,观感结果较好而奠定了基础。
3.2 外墙板裂缝的问题。钢筋混凝土地下室外墙板裂缝及其原因:
3.2.1 在柱与墙板的阴角处成垂直线形的裂缝;这是由于混凝土在此厚柱与薄板的相交处,截面突变。薄板与厚柱之间的混凝土收缩量不一,而且是双向收缩所致。除加强保养外,建议在此截面突变处,增密抗拉的水平构造配筋。
3.2.2 在外墙板上留有斜形裂缝;这是施工缝处接搓不良或振捣不密实、不均匀所致,要求加强二次振捣,按规范处理好外墙施工缝。
3.2.3 在外墙板底部1米左右以上,每隔1.5~2.0米左右处有垂直形裂缝,其原因是多方面的:①由于每次浇筑的混凝土的长度过长、超过钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距的允许值;②模板与养护问题,外墙板不宜用胶合板的大模板,而应用拼装式的钢模板。③砼体内温差与室外环境温差的影响。
3.2.4 万泽大厦地下室共二层,地下室外墙长达到120米,混凝土墙体厚度为400mm,在施工中我们制定了以下方案:①沿水面外墙钢筋的保护层为50mm,我们在距外墙面15mm处设置了Ф6@150钢筋焊接网片;②外墙砼内掺加了0.9公斤/立方米的抗拉纤维;③砼浇筑采取分层浇筑,每次浇筑下料厚度不大于1.5米,自然流淌,砼振捣上下层之间,层层搭接,确保上层砼振捣时插入下层砼内不少于150mm,且上下层砼浇筑的时间不大于60分钟;④砼外墙浇筑完毕1天后将固定模板的螺丝松动,将模板与砼墙面自然松开,后由专人洒水养护5天,拆除外墙模板,同时墙体砼继续由专人洒水养护7天,确保砼墙面时刻保持湿润。⑤外墙养护完毕,待墙面干燥后,立即进行外墙防水层及保护层的施工,经验收合格后,立即进行室外回填土。 本工程地下室外墙总计达4100m2,现已施工近二年,未发现一外地下室裂缝及渗漏水现象。
3.3 楼面板裂缝问题。高层建筑体量大,每层楼面面积在1000~2000m2以上,属于大面积混凝土,再加上泵送混凝土坍落度需在120~180mm之间,属于大坍落度混凝土。这就很容易造成楼面板的裂缝。
几个高层混凝土结构住宅楼工程概况和裂缝情况见表1,下面对几个工程裂缝问题进行了总结分析,可以发现这几个工程楼板和填充墙裂缝有下列共同的特点:
表1 钢筋混凝土筒体高层住宅楼工程概况和裂缝位置
3.3.1 裂缝位置。楼板裂缝均发生在两外墙相交的楼板的角部、填充墙上或抗震墙与填充墙交界处等;裂缝从一侧外墙边开始,沿着与外墙夹角呈45°延伸至另一侧外墙终止,起始点一般距两外墙角距离最小约0.5m,最大1.5m左右。填充墙裂缝多数在填充墙与抗震墙、楼板相交的部位。
3.3.2 裂缝形态。楼板裂缝沿裂缝长度方向,中间宽,两端窄,最大裂缝宽度均超过0.3mm。沿楼板厚度方向,裂缝上面宽,下面窄,有时只在板面出现,板底未见裂缝。填充墙裂缝在与抗震墙连接处为竖向;在楼板底或梁底时为横向;裂缝贯通墙体厚度。
3.3.3 裂缝数量。大部分楼板的角部有一条裂缝,少数有两条或三条近似平行的裂缝。
3.3.4 裂缝部位。从建筑平面图上看,一般凹南角裂缝严重,其他部位较轻;从建筑立面上看,高层塔楼楼板裂缝几乎每层都有,小高层长方形平面顶上几层裂缝严重,下面楼层较轻或未见开裂现象。大多数裂缝是竣工一年左右出现,住户在进行装修时发现,或入住不久发现。
3.3.5 裂缝原因分析。①大面积混凝土施工。当混凝土浇筑后,其体积要凝缩、干缩和热胀冷缩,混凝土收缩时,板面的混凝土受到板面四周与中间的主梁次梁约束,就在板面隔仓间的最薄弱处的中间部分或混凝土的匀质性最差、泌水分层离析最重处发生直线形、放射形裂缝。②大坍落度混凝土施工。泵送混凝土为了适应泵送高度和坍落度损失的要求,需采用120~180mm的大坍落度。多余的水分游离在混凝土内,使混凝土内留下空隙,增加收缩裂缝。或者遇冻膨胀,使混凝土胀裂。③从裂缝形态、位置、出现时间等情况分析,造成筒体高层住宅楼楼板裂缝的主要原因是外墙温度应力过大,因为上述几幢筒体高层住宅楼外墙均为现浇钢筋混凝土抗震墙,内作保温层,外墙在温度的作用下产生较大的变形,但由于每层楼板与外墙连接,对墙的变形起到约束作用,在两个外墙相交的角部,楼板中产生斜向的主拉应力,经弹性有限元计算分析,主拉应力可达到8.0MPa左右,混凝土抗拉强度较弱,混凝土抗拉强度标准值只有2.95MPa,因此这样大的温度应力再加上混凝土收缩因素,很容易使楼板角部开裂。
3.3.6 我们施工的万泽大厦每层建筑面积在2000~2500m2,在施工中我们从以下几个方面进行主要的技术攻关:①图纸优化:从设计上每隔35米设置800宽的施工后浇带,后浇带处设置上下层铁各设置Ф10@300的加强筋,施工后浇带待砼浇筑60天后方可用高一级的膨胀砼浇筑;砼楼面强度选用低等级为C30砼,内掺0.9公斤/立方米的抗拉纤维;在结构的阴角处设置10根Ф12放射钢筋。②降低砼的坍落度:在砼内掺入泵送剂,将砼的坍落度控制在160~180mm。③加强砼的成品保护,做好砼的养护工作,特别是夏季施工期间,砼浇筑完毕后在砼终凝前在砼表面覆盖一层塑料薄膜;在砼终凝后表面覆盖草帘并由专人洒水养护,养护时间不少于14天,要求确保砼表面时刻保持湿润。④控制楼面现浇板的拆模时间,砼模板配置三套模板,底层砼模板拆除前上层砼必须浇筑完毕,且拆模试块的强度必须达到85%,对于悬挑结构及局部8米以上的跨度的结构面砼达到设计强度的100%后方可拆除。通过以上措施,本工程砼楼面未出现任何裂缝现象。
4 控制钢筋混凝土结构出现裂缝的具体措施
4.1 从混凝土材料方面来讲。
4.1.1 混凝土用水量。试验表明混凝土用水量对塑性收缩和干燥收缩影响很大。混凝土收缩值与其水灰比成正比,水灰比越大,混凝土空隙也越大,其收缩也越大,因此,要严格控制混凝土用水量。
4.1.2 水泥品种、水泥细度和水泥用量。水泥种类不同,按收缩值大小排序为:矿渣水泥>普通硅酸盐水泥>粉煤灰水泥;一般来说,水泥细度越细,混凝土的收缩越大;水泥用量越多,混凝土的收缩越大。因此,应减小粗骨料间的空隙率,在保证同样强度的情况下,减少水泥用量。
4.1.3 粗骨料(石子)的品种和颗粒级配。混凝土收缩主要发生在水与水泥体系之间,但粗骨料的品种和颗粒级配对混凝土的收缩有很大影响。试验资料说明:①采用较大粒径骨料配制的混凝土可使其收缩成倍降低。②粗骨料的用量越多,混凝土的收缩也越小。因此,应该通过合理地选用粗骨料的级配和粒径,在达到同样强度的情况下,可减少水泥用量,对控制混凝土裂缝具有重要意义。
4.1.4 外加剂。在混凝土中掺入适量的减水剂,不仅可以减少单位用水量,还可以减少水泥用量,从而使混凝土的收缩值降低。所以混凝土应选用减水率高、分散性能好,并对混凝土收缩影响较小的外加剂。外加剂减水率不应低于8%。
4.2 高层钢筋混凝土筒体结构的设计来讲。
4.2.1 板中受力钢筋的间距,当板厚≤150mm时,钢筋间距不宜大于200mm;当板厚大于150mm时,钢筋间距不宜大于1.5h,且不宜大于250mm。
4.2.2 在温度、收缩应力较大的现浇板区域内,钢筋间距宜取150~200mm并应在板的未配筋表面布置温度收缩钢筋,并应根据受力情况深入支座锚固或与原有的钢筋搭接,板的上下表面沿纵横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%。
4.2.3 当梁扣除翼缘厚度后,截面高度不宜小于450mm,梁侧应沿高度配置纵向构造钢筋(腰筋)。每侧截面积不应小于翼缘以下梁截面积的0.1%,间距不宜大于200mm。
4.2.4 剪力墙水平及竖向分布钢筋的直径不应小于8mm,间距不应大于300mm。
4.2.5 在混凝土表面配置构造的钢筋网片是控制裂缝的有效手段。在国外,直径细而间距密的焊接网片作为控制裂缝的蒙皮钢筋应用相当普遍。
4.3 从施工的角度来讲。
4.3.1 现场坍落度检测:严格控制混凝土的坍落度和水灰比,并进行现场坍落度检测。
4.3.2 留置块确定混凝土的拆模时间;考虑到施工荷载比设计荷载大,顶板模板的拆模必须在同条件试块强度达100%设计强度时方可拆除。
4.3.3 混凝土养护:对于采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,其浇水养护时间不得少于7d,对掺有缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土,其养护时间不得少于14d。
5 结束语
本文在广泛收集资料和充分调研的基础上,从高层混凝土结构的组成材料方面、设计措施方面、建筑施工等方面分析了筒体钢筋混凝土高层建筑结构裂缝产生的原因和影响现浇混凝土结构裂缝的主要因素,并提出了现浇混凝土结构裂缝控制的具体措施,这些措施具有理论依据,又充分考虑到目前预拌混凝土生产和施工的实际情况,操作性强,在我公司承建的常州市万泽大厦工程的实践中取得了良好的效果,确保了该工程大体积砼基础、超长结构的大面积剪力墙、超长结构的大面积砼楼面无一裂缝现象,4100m2的地下室外墙及9500m2的地下室基础无渗漏水现象,取得了良好的社会及经济效益。
【关键词】 钢筋混凝土结构;大体积;高层建筑;裂缝控制
【中图分类号】 TU528.571 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123(2012)03-041-03
1 概述
1.1 由我公司承建的常州市万泽大厦工程地下一层,地上二十八层,总建筑面积约65000平方米,该工程结构体量大,基础为整板大体积砼,核心筒基础厚度达到3.4米,每层建筑面积达到2000~2500平方米,为了该工程砼结构一次成优,我们设立了砼结构的目标:确保砼结构无一裂缝、无一渗漏。
1.2 为此我们调查了以下项目:我公司以前施工的盐城技师学院研发中心楼工程,该工程为框剪16层,建筑面积五万多平方米。在施工过程中,其核心筒剪力墙及楼板面局部出现一些裂纹;泰兴市中丹金色家园22—26#楼工程中,该四幢楼地下室板墙出现很多肉眼可见的裂纹,并且有内外贯通现象,缝宽外侧大于内侧;针对以上裂缝的成因我们进行了系统的分析:钢筋混凝土高层建筑是用不同的材料建造起来的,在内部产生裂缝在所难免,一般情况下,这些裂缝并不引起受力和使用上的问题。由于建筑结构承受荷载(直接作用)或因温度变化、收缩、沉降引起的强迫位移(间接作用),导致这些不连续的细小裂缝贯通并延伸到结构表面,从而导致可见的裂缝(开裂),并对建筑物的耐久性造成影响。
1.3 近年高层建筑的裂缝有增多的趋势,因此,高层建筑的裂缝带有相当大的普遍性。本文归纳了高层钢筋混凝土结构出现裂缝的具体部位,从材料、设计、施工的角度给出了控制裂缝的具体措施,并在本工程施工实践中得到了有论证。
2 高层钢筋混凝土结构容易出现的两种具体形式裂缝
2.1 温度裂缝。一般是由于外界温度变化,使混凝土产生胀缩变形,这种变形即为温度变形。当混凝土构件受到约束时,将在混凝土构件内产生引力,由此产生的混凝土内部的拉应力超过混凝土抗拉强度极限值时,混凝土便产生温度裂缝。
对于一般工业与民用建筑,在夏季受到太阳辐射影响,屋内外将有25~30℃的温差,当屋面保温隔热达不到节能设计标准时,将导致混凝土构件产生温差变形或温度变形差,加之混凝土结构构件有约束存在时,就会导致混凝土出现温差裂缝。由于屋面保温隔热性能不佳产生的温度裂缝,往往具有顶层严重,下层轻微;两端严重,中间轻微;朝阳严重,背阳轻微;且随温度变化而变化的特点。
2.2 水化热裂缝。一般多在大体积混凝土或高强混凝土施工过程中,由于混凝土水化热过高,导致混凝土内部温度与混凝土表面温度以及外部环境温度相差较大,加之有约束的存在,就会产生水化热裂缝。通常情况下,大体积混凝土当混凝土内部与表面温差超过25℃,混凝土表面温度与环境温度超过15℃,最高浇筑温度大于28℃则易出现水化热裂缝。
3 钢筋混凝土高层建筑容易出现裂缝的具体部位
3.1 高层建筑底板裂缝问题。
3.1.1 高层建筑底板厚度一般为2~3m,属于大体积混凝土施工。由于混凝土体积大,底板厚度高,水化热大,因而混凝土的应力也大,容易产生裂缝。规范规定:混凝土内外温差不能超过25℃。为了防止大体积混凝土发生裂缝,必须做好热工计算、现场测温以及蓄热保温、防雨等技术措施,以控制其内外温差不超过25℃和温度陡降不超过10℃;最好在分层浇筑面上增设温度筋,以抵抗混凝土温度应力,防止裂缝。
3.1.2 万泽大厦基础底板为大体积混凝土,该基础核心筒底板最大厚度为3.4米,在基础施工前我们先制定专项大体积基础施工方案,按照热工计算结果:上层钢筋绑扎前在结构面以下20mm处设置Ф12@150双向温度配筋网片,砼浇筑后先覆盖一层薄膜,后铺两层草袋,再用50mm厚的自来水蓄水养护14天;砼浇筑后派专人昼夜对砼进行混凝土体内温差及养护温差的测定,其结果:混凝土体内温差与养护温差,养护温差与外界的环境温差均小于23℃,养护周期完毕后对大体积基础进行逐一检查与验收,未发现任何裂缝,达到了预期的效果,为本工程基础验收一次性验收合格,观感结果较好而奠定了基础。
3.2 外墙板裂缝的问题。钢筋混凝土地下室外墙板裂缝及其原因:
3.2.1 在柱与墙板的阴角处成垂直线形的裂缝;这是由于混凝土在此厚柱与薄板的相交处,截面突变。薄板与厚柱之间的混凝土收缩量不一,而且是双向收缩所致。除加强保养外,建议在此截面突变处,增密抗拉的水平构造配筋。
3.2.2 在外墙板上留有斜形裂缝;这是施工缝处接搓不良或振捣不密实、不均匀所致,要求加强二次振捣,按规范处理好外墙施工缝。
3.2.3 在外墙板底部1米左右以上,每隔1.5~2.0米左右处有垂直形裂缝,其原因是多方面的:①由于每次浇筑的混凝土的长度过长、超过钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距的允许值;②模板与养护问题,外墙板不宜用胶合板的大模板,而应用拼装式的钢模板。③砼体内温差与室外环境温差的影响。
3.2.4 万泽大厦地下室共二层,地下室外墙长达到120米,混凝土墙体厚度为400mm,在施工中我们制定了以下方案:①沿水面外墙钢筋的保护层为50mm,我们在距外墙面15mm处设置了Ф6@150钢筋焊接网片;②外墙砼内掺加了0.9公斤/立方米的抗拉纤维;③砼浇筑采取分层浇筑,每次浇筑下料厚度不大于1.5米,自然流淌,砼振捣上下层之间,层层搭接,确保上层砼振捣时插入下层砼内不少于150mm,且上下层砼浇筑的时间不大于60分钟;④砼外墙浇筑完毕1天后将固定模板的螺丝松动,将模板与砼墙面自然松开,后由专人洒水养护5天,拆除外墙模板,同时墙体砼继续由专人洒水养护7天,确保砼墙面时刻保持湿润。⑤外墙养护完毕,待墙面干燥后,立即进行外墙防水层及保护层的施工,经验收合格后,立即进行室外回填土。 本工程地下室外墙总计达4100m2,现已施工近二年,未发现一外地下室裂缝及渗漏水现象。
3.3 楼面板裂缝问题。高层建筑体量大,每层楼面面积在1000~2000m2以上,属于大面积混凝土,再加上泵送混凝土坍落度需在120~180mm之间,属于大坍落度混凝土。这就很容易造成楼面板的裂缝。
几个高层混凝土结构住宅楼工程概况和裂缝情况见表1,下面对几个工程裂缝问题进行了总结分析,可以发现这几个工程楼板和填充墙裂缝有下列共同的特点:
表1 钢筋混凝土筒体高层住宅楼工程概况和裂缝位置
3.3.1 裂缝位置。楼板裂缝均发生在两外墙相交的楼板的角部、填充墙上或抗震墙与填充墙交界处等;裂缝从一侧外墙边开始,沿着与外墙夹角呈45°延伸至另一侧外墙终止,起始点一般距两外墙角距离最小约0.5m,最大1.5m左右。填充墙裂缝多数在填充墙与抗震墙、楼板相交的部位。
3.3.2 裂缝形态。楼板裂缝沿裂缝长度方向,中间宽,两端窄,最大裂缝宽度均超过0.3mm。沿楼板厚度方向,裂缝上面宽,下面窄,有时只在板面出现,板底未见裂缝。填充墙裂缝在与抗震墙连接处为竖向;在楼板底或梁底时为横向;裂缝贯通墙体厚度。
3.3.3 裂缝数量。大部分楼板的角部有一条裂缝,少数有两条或三条近似平行的裂缝。
3.3.4 裂缝部位。从建筑平面图上看,一般凹南角裂缝严重,其他部位较轻;从建筑立面上看,高层塔楼楼板裂缝几乎每层都有,小高层长方形平面顶上几层裂缝严重,下面楼层较轻或未见开裂现象。大多数裂缝是竣工一年左右出现,住户在进行装修时发现,或入住不久发现。
3.3.5 裂缝原因分析。①大面积混凝土施工。当混凝土浇筑后,其体积要凝缩、干缩和热胀冷缩,混凝土收缩时,板面的混凝土受到板面四周与中间的主梁次梁约束,就在板面隔仓间的最薄弱处的中间部分或混凝土的匀质性最差、泌水分层离析最重处发生直线形、放射形裂缝。②大坍落度混凝土施工。泵送混凝土为了适应泵送高度和坍落度损失的要求,需采用120~180mm的大坍落度。多余的水分游离在混凝土内,使混凝土内留下空隙,增加收缩裂缝。或者遇冻膨胀,使混凝土胀裂。③从裂缝形态、位置、出现时间等情况分析,造成筒体高层住宅楼楼板裂缝的主要原因是外墙温度应力过大,因为上述几幢筒体高层住宅楼外墙均为现浇钢筋混凝土抗震墙,内作保温层,外墙在温度的作用下产生较大的变形,但由于每层楼板与外墙连接,对墙的变形起到约束作用,在两个外墙相交的角部,楼板中产生斜向的主拉应力,经弹性有限元计算分析,主拉应力可达到8.0MPa左右,混凝土抗拉强度较弱,混凝土抗拉强度标准值只有2.95MPa,因此这样大的温度应力再加上混凝土收缩因素,很容易使楼板角部开裂。
3.3.6 我们施工的万泽大厦每层建筑面积在2000~2500m2,在施工中我们从以下几个方面进行主要的技术攻关:①图纸优化:从设计上每隔35米设置800宽的施工后浇带,后浇带处设置上下层铁各设置Ф10@300的加强筋,施工后浇带待砼浇筑60天后方可用高一级的膨胀砼浇筑;砼楼面强度选用低等级为C30砼,内掺0.9公斤/立方米的抗拉纤维;在结构的阴角处设置10根Ф12放射钢筋。②降低砼的坍落度:在砼内掺入泵送剂,将砼的坍落度控制在160~180mm。③加强砼的成品保护,做好砼的养护工作,特别是夏季施工期间,砼浇筑完毕后在砼终凝前在砼表面覆盖一层塑料薄膜;在砼终凝后表面覆盖草帘并由专人洒水养护,养护时间不少于14天,要求确保砼表面时刻保持湿润。④控制楼面现浇板的拆模时间,砼模板配置三套模板,底层砼模板拆除前上层砼必须浇筑完毕,且拆模试块的强度必须达到85%,对于悬挑结构及局部8米以上的跨度的结构面砼达到设计强度的100%后方可拆除。通过以上措施,本工程砼楼面未出现任何裂缝现象。
4 控制钢筋混凝土结构出现裂缝的具体措施
4.1 从混凝土材料方面来讲。
4.1.1 混凝土用水量。试验表明混凝土用水量对塑性收缩和干燥收缩影响很大。混凝土收缩值与其水灰比成正比,水灰比越大,混凝土空隙也越大,其收缩也越大,因此,要严格控制混凝土用水量。
4.1.2 水泥品种、水泥细度和水泥用量。水泥种类不同,按收缩值大小排序为:矿渣水泥>普通硅酸盐水泥>粉煤灰水泥;一般来说,水泥细度越细,混凝土的收缩越大;水泥用量越多,混凝土的收缩越大。因此,应减小粗骨料间的空隙率,在保证同样强度的情况下,减少水泥用量。
4.1.3 粗骨料(石子)的品种和颗粒级配。混凝土收缩主要发生在水与水泥体系之间,但粗骨料的品种和颗粒级配对混凝土的收缩有很大影响。试验资料说明:①采用较大粒径骨料配制的混凝土可使其收缩成倍降低。②粗骨料的用量越多,混凝土的收缩也越小。因此,应该通过合理地选用粗骨料的级配和粒径,在达到同样强度的情况下,可减少水泥用量,对控制混凝土裂缝具有重要意义。
4.1.4 外加剂。在混凝土中掺入适量的减水剂,不仅可以减少单位用水量,还可以减少水泥用量,从而使混凝土的收缩值降低。所以混凝土应选用减水率高、分散性能好,并对混凝土收缩影响较小的外加剂。外加剂减水率不应低于8%。
4.2 高层钢筋混凝土筒体结构的设计来讲。
4.2.1 板中受力钢筋的间距,当板厚≤150mm时,钢筋间距不宜大于200mm;当板厚大于150mm时,钢筋间距不宜大于1.5h,且不宜大于250mm。
4.2.2 在温度、收缩应力较大的现浇板区域内,钢筋间距宜取150~200mm并应在板的未配筋表面布置温度收缩钢筋,并应根据受力情况深入支座锚固或与原有的钢筋搭接,板的上下表面沿纵横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%。
4.2.3 当梁扣除翼缘厚度后,截面高度不宜小于450mm,梁侧应沿高度配置纵向构造钢筋(腰筋)。每侧截面积不应小于翼缘以下梁截面积的0.1%,间距不宜大于200mm。
4.2.4 剪力墙水平及竖向分布钢筋的直径不应小于8mm,间距不应大于300mm。
4.2.5 在混凝土表面配置构造的钢筋网片是控制裂缝的有效手段。在国外,直径细而间距密的焊接网片作为控制裂缝的蒙皮钢筋应用相当普遍。
4.3 从施工的角度来讲。
4.3.1 现场坍落度检测:严格控制混凝土的坍落度和水灰比,并进行现场坍落度检测。
4.3.2 留置块确定混凝土的拆模时间;考虑到施工荷载比设计荷载大,顶板模板的拆模必须在同条件试块强度达100%设计强度时方可拆除。
4.3.3 混凝土养护:对于采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,其浇水养护时间不得少于7d,对掺有缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土,其养护时间不得少于14d。
5 结束语
本文在广泛收集资料和充分调研的基础上,从高层混凝土结构的组成材料方面、设计措施方面、建筑施工等方面分析了筒体钢筋混凝土高层建筑结构裂缝产生的原因和影响现浇混凝土结构裂缝的主要因素,并提出了现浇混凝土结构裂缝控制的具体措施,这些措施具有理论依据,又充分考虑到目前预拌混凝土生产和施工的实际情况,操作性强,在我公司承建的常州市万泽大厦工程的实践中取得了良好的效果,确保了该工程大体积砼基础、超长结构的大面积剪力墙、超长结构的大面积砼楼面无一裂缝现象,4100m2的地下室外墙及9500m2的地下室基础无渗漏水现象,取得了良好的社会及经济效益。