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大型地下室混凝土长墙裂缝控制技术 |
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时间日期：2009-5-4 已被阅读次：[7072] |
广东省六建集团有限公司 李奇逊 陈景辉 李子农 重庆大学 王伯成
1 混凝土长墙结构裂缝产生的机理
非荷载裂缝（本文不讨论荷载裂缝，仅讨论非荷载裂缝）是混凝土施工期间由混凝土水化热或混凝土失水收缩引起体积变化，其变形受到约束而产生约束应力，当约束应力大于混凝土的抗拉强度时就出现裂缝。防治这类常在混凝土长墙结构中出现的非荷载裂缝，是混凝土长墙施工的关键。
大型地下室混凝土长墙结构受到地基“嵌固”阻力的约束，由于墙体长度大，混凝土长墙也受到墙体自身的相互约束影响；同时，由于混凝土水化热引起的混凝土温度、内外温差，在不同部位存在差异，也都会成为结构不同程度的自身约束，这类混凝土长墙结构裂缝的控制难度比单纯的混凝土结构、混凝土墙体更难。
2 混凝土长墙结构裂缝的控制策略
混凝土结构裂缝防治的基本原则是“抗”和“放”有机结合。“抗”是指通过提高混凝土性能，合理的配筋和结构构造处理等措施来提高结构的抗裂能力；“放”是通过降低结构的约束和自约束等程度，从而达到减少或释放约束应力的目的。“抗”和“放”原则的妥善应用对结构裂缝的防治有明显效果。
2.1 混凝土原材料的选择
混凝土不但要满足强度和抗渗等级的要求，还必须满足施工现场对混凝土施工性能的要求，在混凝土的运输、浇筑以及成型过程中不离析，易于操作，具有良好的工作性能，有助于混凝土裂缝的防治。
①水泥
选用的水泥应具有质量稳定、水化热低、含碱量低、活性好、标准稠度用水量小，有较好的富余强度，泌水性小，收缩较小的水泥。
②掺合料
混凝土中的掺合料不但起到分散、填充作用，改善混凝土的施工性能，尤为重要的是掺合料还参与水泥的水化作用，对混凝土的强度发展、密实度、抗渗性能都有较大贡献。
③骨料
粗骨料应选用石质坚固、连续级配好、粒形好、没有碱骨料活性的碎石，细骨料选用没有碱骨料活性的中粗砂，骨料均应严格控制含泥量、有机杂物含量等。
④外加剂
最常用的外加剂是减水剂，能使混凝土的塌落度增大，不泌水，不离析，有合适的凝结时间，能降低混凝土的单位用水量，改善混凝土中毛细孔的数量、结构和分布状况，提高混凝土的耐久性。
在混凝土中添加聚丙烯纤维, 能抑制裂缝或裂纹的出现，阻止基体中原生缺陷或微裂纹的进一步扩展，一定程度地增强混凝土的抗裂能力，预防混土产生早期热裂缝。
2.2 混凝土配合比的设计与优化
在原材料及混凝土配合比确定后，应采用适当试验或方法，优选出适宜于多变截面底板大体积混凝土和混凝土长墙的配合比，从材料和配合比上防治裂缝。
2.3 混凝土的浇筑与养护
在规定的施工段内连续浇筑，不能产生施工冷缝；合理设置若干个后浇带；控制好预拌混凝土的质量，保证混凝土性能的同一性；根据浇筑条件及环境变化，及时调整配合比及用水量和外加剂；将泵送混凝土的输送管用湿麻袋覆盖；进行温度监测，进行保湿蓄热养护。
竖向墙柱结构必须分层下料、分层振捣；控制浇筑速度，避免在长墙上出现砂浆积聚的薄弱部位；同时对洞口及截面部位要在模板外进行二次振捣；竖向结构浇筑后要及时用“小水慢淋”的方式保湿养护，防止产生收缩裂缝。
3混凝土长墙裂缝控制工程实例
3.1 工程特点
佛山市中医院医疗综合大楼（以下简称“医疗大楼”）地下室混凝土长墙东西长152.264m、南北长107.464m的不规则平面，总长432.181m。其中负二层高3.9m，负一层高3.6m，壁厚400mm，混凝土强度等级C35、S8和C35、S12，外墙受到地下室多截面大体积混凝土底板、地下室夹层楼板的约束，长墙的长度也约束其自身受力。因此，防止这类地下室混凝土长墙非荷载裂缝的发生更困难。
3.2 裂缝控制技术
以混凝土结构裂缝防治的“抗”和“放” 基本原则为理论基础，控制地下室混凝土长墙的原材料选择、混凝土配合比的设计与优化、混凝土的浇筑与养护等关键技术，取得了良好防裂效果。
①选用旋窑生产的质量良好的湖南韶峰水泥、优质的珠海电厂Ⅱ级粉煤灰、北江中砂和番禺花岗岩二级配碎石。
②通过正交试验优化配合比，选出地下室混凝土长墙的配合比。
③后浇带的设置
除了对应于地下室底板后浇带位置设置有长墙后浇带外，并另外增设了7条长墙后浇带，将长墙划分为13个混凝土墙体浇筑单元，发挥了混凝土防治裂缝的“放”作用。
④墙体结构优化
施工过程中，建议设计院将原设计的长墙水平筋更改为布置在竖向受力筋的外侧，而且采用为Ф12@110的细而密的配筋方式。在一定程度上抑制了混凝土长墙的收缩变形，相当于发挥了混凝土“抗”的效果。
⑤长墙浇筑和养护
严格控制浇筑和拆模时间，采用“小水慢淋”的养护措施，使混凝土处于潮湿状态，减少混凝土的干缩，墙面顶部采用麻袋覆盖养护。
⑥"三段式"对拉螺杆
长墙采用的"三段式"对拉螺杆，拆模方便，没有常见的翘、拔问题，不需要对长墙敲凿和氧割出墙面的螺杆，不会因损伤处的应力集中诱发裂缝。3.3 实施效果
医疗大楼地下室混凝土长墙施工，在没有采取预应力等特殊措施和掺加抗裂纤维等特殊材料的情况下，通过采取最优配合比、首次使用“三段式”对拉螺杆，控制浇筑和养护方法等措施，成功浇筑了地下室混凝土长墙，未出现肉眼可见裂缝，达到了裂缝的控制效果。
4 混凝土长墙裂缝控制技术的推广应用前景
①应用普通混凝土高性能化技术，采用优质原材料，正交法试验配制出适合工程特点和裂缝防治的混凝土，对保证施工质量、提高混凝土性能、防治裂缝起到了重要作用。这一系列的混凝土长墙结构裂缝控制技术，具有施工操作简便、裂缝控制效果明显的特点，易于在同类长墙工程中推广应用。
②首次使用的“三段式”对拉螺杆，具有构造简单、操作方便、支模效果明显等特点。安装模板时利用对拉螺杆有顶有拉的作用，保证拆模时对拉螺栓的端杆很容易退出，在混凝土表面形成凹下的圆孔，从而不需要对混凝土板面敲凿、用氧气切割钢筋，很好地保证了混凝土的外观质量。从而避免了因模板对拉螺杆导致产生裂缝的可能，具有在国内工程施工中推广应用的优势，也为提高国内混凝土浇筑质量和裂缝防治的研究提供了参考。
③采用多条后浇带的“化整为零”方法，“细而密的水平配筋＋水平配筋外置”措施，约束混凝土的收缩变形程度，缓和了肉眼可见裂缝的出现，为混凝土长墙裂缝防治方面积累了难得的成功经验。
参考文献：
1、王铁梦，工程结构裂缝控制，中国建筑工业出版社，1997.
2、赵志缙，高层建筑施工手册[M]，第2版，上海，同济大学出版社，1997.439－449
3、谢尊渊，建筑施工[M]，第3版，北京，中国建筑工业出版社，2000.326－330
4、王铁梦，工程结构裂缝控制的综合方法[J]，施工技术，2000.(5)5－9
5、JGJ55－2000，普通混凝土配合比设计规程[S]，北京，中国建筑工业出版社，2000.
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