论文部分内容阅读
【摘 要】近年来地下空间的开发利用逐渐普遍,由于功能要求,地下室往往面积大,体量大,超过设置伸缩缝的最小间距。地下室砼因裂缝导致渗漏水的现象也频频出现,有的甚至影响到建筑物的使用功能和安全。本文通过对地下室砼开裂的原因进行分析，结合工程实践，提出了各种处理措施。
【关键词】地下室；裂缝；控制
1.开裂情况
地下室侧壁开裂的情况比较多,裂缝宽度小于0.5mm、间距1m-4m、长度有的贯通墙壁全高,侧壁两端附近裂缝较少,中部附近较多。裂缝往往在砼浇筑的60d 之内出现, 随着时间的推移裂缝数量增多,部分裂缝加宽。尤其是在进入冬季气温骤变的时候。
2.裂缝原因分析
2.1直接原因
砼结构裂缝产生的原因比较复杂,概括起来有两类原因,一种由外荷载引起的,因结构承载力不足而发生变形,另一种是结构因温差,收缩徐变,不均匀沉降等因素引起。据统计,在工程实践中,由后者(变形荷载)引起的裂缝约占80%-85%,地下室砼裂缝大多数属于后者。
2.2间接原因
边界条件如地基和侧面土对砼构件的变形约束作用, 砼构件的刚度差异,使砼变形不协调。侧壁砼浇捣时地板刚度大,受到地板的刚度约束,早期形成压应力,后期砼温度下降,产生拉应力,当拉应力大于钢筋的抗拉强度时则出现裂缝。
3.控制裂缝的措施
根据《混凝土结构设计规范》,现浇钢筋砼地下室墙壁最大间距为20m(室外)、30m(室内或土中),而又同时说明了对下列情况,如有充分依据和可靠措施,伸缩缝最大间距可适当加大。
(1)砼澆筑采用后浇带分段施工。
(2)采用专门的预应力措施。
(3)采取能减少砼温度变化或砼收缩的措施。
当增大伸缩缝间距时,尚应考虑温度变化和砼收缩对结构的影响。伸缩缝虽然是根本解决砼收缩裂缝的措施,也有许多缺点,主要是造价高,地下室不能连成整体,影响功能,伸缩缝的防水处理比较麻烦,防水效果并不理想,同时近几年来超长砼结构的无缝设计与施工技术不断实践与发展,且有许多成功的工程应用,取得良好的效益。采取的主要措施有以下这点:
3.1补偿收缩砼
即在砼中渗入UEA、HEA 等微膨胀剂。例如用UEA 膨胀剂,以10%-20%等量取代水泥, 拌制成补偿收缩砼, 其限制膨胀率ξ2=0.02%-0.05%,在配筋率μ=0.2%-0.8%下,按公式,可在砼中建立0.2-0.7MPa的预压应力, 从而抵制砼在硬化过程中全部或大部分拉应力, 以砼的膨胀值减去砼的最终收缩值的差值大于或等于砼的极限拉伸即可控制裂缝,从而防止砼收缩裂缝。
3.2膨胀带
由于砼中膨胀剂的膨胀变形不会与砼的早期收缩变形完全补偿,为了实现砼连续浇注无缝施工而设置的补偿收缩砼带,根据一些工程实践,一般超过60m设置膨胀加强带。膨胀带要求设置在砼收缩应力发生最大部位, 一般底板和侧墙长度方向的中间位置。对于超过普通砼伸缩缝设置问距的超长砼结构,要进行连续无缝施工可设置多条膨胀加强带。
作用:①膨胀加强带砼的设计强度常比相邻的砼设计强度提高5MPa-10MPa,从而提高膨胀加强带砼的抗拉强度,防止砼在此部位开裂。②膨胀带内砼的膨胀剂应比带外其它砼掺量高一点, 产生较大膨胀而两侧砼的膨胀率较小,形成中部大两边小的膨胀区,从而补偿相应的收缩曲线,使任意长度可以不设伸缩缝。
做法:膨胀加强带宽2m-3m,带的两侧布置中5mm的密孔钢丝网,将带内砼和带外砼分开,为的是不让砼中石子通过,钢丝网垂直布置在上下层(或内外层)钢筋之间,网两端分别绑扎在钢筋上。膨胀带内增设10%水平温度加强钢筋。与膨胀带方向垂直布置, 两端伸出膨胀带2m 各与上下层(内外层)钢筋固定,配筋直径减小,间距加密。由于设置膨胀带主要是为了避免砼早期收缩变形, 故膨胀带的保留时问可为10d~15d,这比传统后浇带缩短30d 的工期。满足工程连续无缝设计施工的要求。
3.3后浇带
后浇带和膨胀加强带一样作为砼早期短时期释放约束力的一种技术措施,已有很大的改进并广泛使用。后浇带的设计做法也各不相同。尤其是带内钢筋是否断开,有的不但钢筋连续,还做加强筋连接。带的宽度具体多少为宜各不相同,笔者认为:
(1)尽量减少穿越后浇带钢筋的总量, 以尽可能释放砼的收缩应力。对于楼板内钢筋和侧壁,由于焊接或搭接施工比较方便均应作断开处理。由于梁钢筋连接焊接等施工比较困难,可以留一部分连续钢筋,尽量切断梁腹纵向钢筋和梁顶纵筋截断,保留梁底钢筋连续贯通。
(2)后浇带宽度内钢筋抗拉刚度EAs 远比后浇带两侧砼的抗拉刚度EA 小,拉伸变形将主要由后浇带宽度范围内的钢筋提供,对于钢筋全部截断的后浇带,理论上宽度仅有100mm 就可以了,为施工方便常取800mm~1000mm,但对于钢筋连续的后浇带,尽可能增大后浇带的宽度。
(3)后浇带保留时间为42d~60d,一般为60d,这样早期温差和砼收缩完成30%-50%。
(4)材料:用高一等级的微膨胀砼封闭,并进行不少于15d的砼养护。
(5)位置:设在梁墙内力较小位置,后浇带间距为30m~40m。后浇带可做成企口式,在浇砼前,必须凿毛清理干净。
3.4提高钢筋砼的抗拉能力
砼的抗裂能力取决于砼的极限拉伸值,根据有关资料:混凝土的极限拉伸值与配筋有关。固此, 砼应考虑增加抗变形钢筋, 即增强对砼由于长期干缩和气温度化引起的热胀冷缩的抗变形能力。对于侧壁,增加水平温度筋,在砼面层起强化作用。在墙柱连接处设水平附加筋,附加筋的长度为1500mm-2000mm,配筋率提高10%~15%。钢筋在保持总面积不变的情况下,根据直径小,钢筋布置间距密的方式选择钢筋,能减少裂缝的最大宽度。同时也要考虑砼易于振捣密实。《砼规》规定:地下室等与土体直接接触的砼构件最大裂缝宽度允许值为0.2mm。当裂缝宽度为0.1mm~0.2mm,水进入砼与水泥产生反应,砼具有自愈能力。裂缝若控制在0.1mm 以内时,则所配钢筋数量增多而不经济。侧壁受底板和顶板的约束,砼胀缩不一致,可在墙体中部设一道水平暗梁抵抗拉力,水平构造筋放在竖筋的外侧,有利于控制墙体裂缝的发生。
3.5施工措施
(1)优化砼配合比设计: 通过试验优选合适的外加剂和掺合料,适当降低水灰比和减少水泥用量, 选用水化热低的矿渣硅酸盐水泥,选用优质粉煤灰,砂和石含泥量要小,级配良好。
(2)砼应严格振捣密实,提高砼密实度。
(3)落实好砼浇筑后的养护措施,尽量做好保湿保温养护,既可使砼初期获得更高的强度,。还可减少砼的温度应力与收缩应力,养护时问在14d 以上。
(4)降低室外温差的影响。夏季施工时应尽量避免在烈日下浇筑楼板砼。降低砼的人模温度。地板垫层上干铺油毡作滑动层。地下室四周土要及时回填,且应分层夯实,既加强地下室顶板作为上部结构的嵌固部位,又可尽快避免室外温度变化对侧壁的影响。
【参考文献】
［１］GB50010－2002混凝土结构设计规范[s].中国建筑工业出版社,2002.
［２］王铁梦.工程结构裂缝控制[M].中国建筑工业出版社,1997.
【关键词】地下室；裂缝；控制
1.开裂情况
地下室侧壁开裂的情况比较多,裂缝宽度小于0.5mm、间距1m-4m、长度有的贯通墙壁全高,侧壁两端附近裂缝较少,中部附近较多。裂缝往往在砼浇筑的60d 之内出现, 随着时间的推移裂缝数量增多,部分裂缝加宽。尤其是在进入冬季气温骤变的时候。
2.裂缝原因分析
2.1直接原因
砼结构裂缝产生的原因比较复杂,概括起来有两类原因,一种由外荷载引起的,因结构承载力不足而发生变形,另一种是结构因温差,收缩徐变,不均匀沉降等因素引起。据统计,在工程实践中,由后者(变形荷载)引起的裂缝约占80%-85%,地下室砼裂缝大多数属于后者。
2.2间接原因
边界条件如地基和侧面土对砼构件的变形约束作用, 砼构件的刚度差异,使砼变形不协调。侧壁砼浇捣时地板刚度大,受到地板的刚度约束,早期形成压应力,后期砼温度下降,产生拉应力,当拉应力大于钢筋的抗拉强度时则出现裂缝。
3.控制裂缝的措施
根据《混凝土结构设计规范》,现浇钢筋砼地下室墙壁最大间距为20m(室外)、30m(室内或土中),而又同时说明了对下列情况,如有充分依据和可靠措施,伸缩缝最大间距可适当加大。
(1)砼澆筑采用后浇带分段施工。
(2)采用专门的预应力措施。
(3)采取能减少砼温度变化或砼收缩的措施。
当增大伸缩缝间距时,尚应考虑温度变化和砼收缩对结构的影响。伸缩缝虽然是根本解决砼收缩裂缝的措施,也有许多缺点,主要是造价高,地下室不能连成整体,影响功能,伸缩缝的防水处理比较麻烦,防水效果并不理想,同时近几年来超长砼结构的无缝设计与施工技术不断实践与发展,且有许多成功的工程应用,取得良好的效益。采取的主要措施有以下这点:
3.1补偿收缩砼
即在砼中渗入UEA、HEA 等微膨胀剂。例如用UEA 膨胀剂,以10%-20%等量取代水泥, 拌制成补偿收缩砼, 其限制膨胀率ξ2=0.02%-0.05%,在配筋率μ=0.2%-0.8%下,按公式,可在砼中建立0.2-0.7MPa的预压应力, 从而抵制砼在硬化过程中全部或大部分拉应力, 以砼的膨胀值减去砼的最终收缩值的差值大于或等于砼的极限拉伸即可控制裂缝,从而防止砼收缩裂缝。
3.2膨胀带
由于砼中膨胀剂的膨胀变形不会与砼的早期收缩变形完全补偿,为了实现砼连续浇注无缝施工而设置的补偿收缩砼带,根据一些工程实践,一般超过60m设置膨胀加强带。膨胀带要求设置在砼收缩应力发生最大部位, 一般底板和侧墙长度方向的中间位置。对于超过普通砼伸缩缝设置问距的超长砼结构,要进行连续无缝施工可设置多条膨胀加强带。
作用:①膨胀加强带砼的设计强度常比相邻的砼设计强度提高5MPa-10MPa,从而提高膨胀加强带砼的抗拉强度,防止砼在此部位开裂。②膨胀带内砼的膨胀剂应比带外其它砼掺量高一点, 产生较大膨胀而两侧砼的膨胀率较小,形成中部大两边小的膨胀区,从而补偿相应的收缩曲线,使任意长度可以不设伸缩缝。
做法:膨胀加强带宽2m-3m,带的两侧布置中5mm的密孔钢丝网,将带内砼和带外砼分开,为的是不让砼中石子通过,钢丝网垂直布置在上下层(或内外层)钢筋之间,网两端分别绑扎在钢筋上。膨胀带内增设10%水平温度加强钢筋。与膨胀带方向垂直布置, 两端伸出膨胀带2m 各与上下层(内外层)钢筋固定,配筋直径减小,间距加密。由于设置膨胀带主要是为了避免砼早期收缩变形, 故膨胀带的保留时问可为10d~15d,这比传统后浇带缩短30d 的工期。满足工程连续无缝设计施工的要求。
3.3后浇带
后浇带和膨胀加强带一样作为砼早期短时期释放约束力的一种技术措施,已有很大的改进并广泛使用。后浇带的设计做法也各不相同。尤其是带内钢筋是否断开,有的不但钢筋连续,还做加强筋连接。带的宽度具体多少为宜各不相同,笔者认为:
(1)尽量减少穿越后浇带钢筋的总量, 以尽可能释放砼的收缩应力。对于楼板内钢筋和侧壁,由于焊接或搭接施工比较方便均应作断开处理。由于梁钢筋连接焊接等施工比较困难,可以留一部分连续钢筋,尽量切断梁腹纵向钢筋和梁顶纵筋截断,保留梁底钢筋连续贯通。
(2)后浇带宽度内钢筋抗拉刚度EAs 远比后浇带两侧砼的抗拉刚度EA 小,拉伸变形将主要由后浇带宽度范围内的钢筋提供,对于钢筋全部截断的后浇带,理论上宽度仅有100mm 就可以了,为施工方便常取800mm~1000mm,但对于钢筋连续的后浇带,尽可能增大后浇带的宽度。
(3)后浇带保留时间为42d~60d,一般为60d,这样早期温差和砼收缩完成30%-50%。
(4)材料:用高一等级的微膨胀砼封闭,并进行不少于15d的砼养护。
(5)位置:设在梁墙内力较小位置,后浇带间距为30m~40m。后浇带可做成企口式,在浇砼前,必须凿毛清理干净。
3.4提高钢筋砼的抗拉能力
砼的抗裂能力取决于砼的极限拉伸值,根据有关资料:混凝土的极限拉伸值与配筋有关。固此, 砼应考虑增加抗变形钢筋, 即增强对砼由于长期干缩和气温度化引起的热胀冷缩的抗变形能力。对于侧壁,增加水平温度筋,在砼面层起强化作用。在墙柱连接处设水平附加筋,附加筋的长度为1500mm-2000mm,配筋率提高10%~15%。钢筋在保持总面积不变的情况下,根据直径小,钢筋布置间距密的方式选择钢筋,能减少裂缝的最大宽度。同时也要考虑砼易于振捣密实。《砼规》规定:地下室等与土体直接接触的砼构件最大裂缝宽度允许值为0.2mm。当裂缝宽度为0.1mm~0.2mm,水进入砼与水泥产生反应,砼具有自愈能力。裂缝若控制在0.1mm 以内时,则所配钢筋数量增多而不经济。侧壁受底板和顶板的约束,砼胀缩不一致,可在墙体中部设一道水平暗梁抵抗拉力,水平构造筋放在竖筋的外侧,有利于控制墙体裂缝的发生。
3.5施工措施
(1)优化砼配合比设计: 通过试验优选合适的外加剂和掺合料,适当降低水灰比和减少水泥用量, 选用水化热低的矿渣硅酸盐水泥,选用优质粉煤灰,砂和石含泥量要小,级配良好。
(2)砼应严格振捣密实,提高砼密实度。
(3)落实好砼浇筑后的养护措施,尽量做好保湿保温养护,既可使砼初期获得更高的强度,。还可减少砼的温度应力与收缩应力,养护时问在14d 以上。
(4)降低室外温差的影响。夏季施工时应尽量避免在烈日下浇筑楼板砼。降低砼的人模温度。地板垫层上干铺油毡作滑动层。地下室四周土要及时回填,且应分层夯实,既加强地下室顶板作为上部结构的嵌固部位,又可尽快避免室外温度变化对侧壁的影响。
【参考文献】
［１］GB50010－2002混凝土结构设计规范[s].中国建筑工业出版社,2002.
［２］王铁梦.工程结构裂缝控制[M].中国建筑工业出版社,1997.