在高气温环境中的钢筋混凝土结构施工和质量控制的探讨
2016-04-22 21:52:54 点击：
炎热高气温环境中钢筋混凝土结构的施工, 因降温收缩与热胀而产生结构的早期贯穿性断裂缝及早期表面裂缝。后者虽属非结构性裂缝, 但混凝土收缩时表面开裂处截面削弱而产生应力集中, 促使混凝土收缩裂缝开展, 构件刚度降低, 影响其耐久性。
1 控制结构早期开裂
1. 1 改善结构构件的构造与配筋
在梁柱相交处,当柱刚度大大超过梁刚度时,因柱的约束,梁混凝土收缩受限而易开裂。在梁端沿截面高度增加水平构造钢筋并锚入柱中, 以约束混凝土塑性变形, 分担其内应力, 提高极限拉伸变形值。
在柱和剪力墙相交处,两者截面与配筋率不同,易出现应力集中而开裂,此处沿竖向应追加水平构造钢筋并锚入柱中。剪力墙预留洞口两上角应力集中易开裂, 应增加补强钢筋。
同一根钢筋上应尽量减少焊接接头, 电渣压力焊每个接头要坚持四周焊满、均匀且凸出钢筋表面高度至少4 mm。
1. 2 改进混凝土配合比,降低水化热
高气温环境中水泥早期水化温升更高, 故混凝土配合比应考虑: (1) 采用低水泥用量,增加辅助性胶凝材料粉煤灰。因常用普通硅酸盐水泥主要成分为硅酸三钙及铝酸三钙,与水化合后,水化热高且硬化初期释放出。混凝土强度等级越高则水泥用量越大,水化温升显著, 降温期易引起激烈温度收缩变形。高性能和普通混凝土构件大掺量粉煤灰后( Ⅱ级) 不仅降低温升, 有效控制早期开裂, 还因硬化阶段粉煤灰与水泥析出的氢氧化钙发生火山灰反应生成难以容于水的水化硅酸钙和水化铝酸钙凝胶, 细化孔隙和堵塞毛隙孔,故改善混凝土和易性,提高抗渗、可泵、抗蚀性及后期强度。而大量掺粉煤灰后可削减混凝土早期水化热峰值,降低内部温升,减少收缩,提高抗裂性。(2) 采用低水胶比. 可减少毛细孔,提高混凝土致密性,降低内部温升。(3) 不得减小粗骨料最大粒径, 否则, 用水量及水泥量增加, 水化热及早期温升加大。(4) 控制砂石含泥量, 粗骨料小于1 % , 粗中砂小于3 % , 以减少混凝土收缩变形。
1. 3 混凝土保护层厚度
现浇混凝土板保护层厚度太薄或用不稳定形状与大小不一的石块做垫块, 均会使混凝土失去对钢筋的保护,钢筋锈蚀体积增大, 将混凝土胀裂, 形成沿受力筋长度方向的纵向锈蚀裂缝。某工程全框架二层局部范围的混凝土板碳化开裂后的混凝土保护层实测的最小值为7 mm ,现行规范规定为15 mm。
1. 4 合理预留施工缝位置
高气温环境中混凝土构件的表面温差及昼夜温差引起的开裂,新老混凝土收缩不同引起的开裂,均易在结构薄弱部位的施工缝处出现。因此应避免在刚度,截面,配筋率, 混凝土强度等级和结构内力突变的节点处留置施工缝。柱与剪力墙的混凝土强度等级不同时, 后者应改为与前者一致。两者一起分层浇捣, 每层循环浇捣时间不大于2 h 。
结构内力转换的屋面变坡处, 屋面与屋面交接处,不得留置施工缝。梁与柱节点处, 当柱混凝土强度等级远远大于梁混凝土强度等级时, 两者的水泥用量、水胶比、砂率、坍落度均不相同,因此收缩差异易导致在交界处开裂。为此, 柱混凝土强度等级不变时, 要调整水泥、粗骨科、砂率、粉煤灰、外加剂、水胶比、坍落度等各项指标。同时, 避免在框架横梁梁端剪力最大处留置施工缝。这就要求在框架横梁底标高处的柱混凝土浇捣后停顿1～1. 5 h 待其初步沉实后,再继续浇捣至越过框架横梁梁端2 倍截面高度处, 以避免出现沉缩开裂。这样可减少梁端负钢筋, 有利节点内钢筋的排放。
1. 5 控制膨胀加强带开裂,实现超长结构混凝土无
缝施工膨胀加强带内采用配筋率大于0. 5 % ,间距150mm ,直径较小其两端锚入带外板中的配筋, 可提高混凝土极限拉伸变形值及分散收缩应力。膨胀加强带两侧接茬处的施工缝处理不仅要凿除浮浆及松动石子,而且还要清理干净充分湿润,铺上20 mm 厚1∶2 水泥砂浆(砂浆中掺10 %的UEA 膨胀剂) 。掺UEA 膨胀剂的补偿收缩混凝土的坍落度损失较大,必须在现场实施检测。购有中国建材院作技术依靠的厂家的UEA 膨胀剂,确保质量。子排、端子号等。CM 系统设置了可选项、默认项、提示项等,以便于数据录入。添加电缆实际长度时,只要在提示对话框中输入相应电缆敷设清册代码,就可弹出该电缆原有信息, 在实际长度栏中输入数据即可。
2 结论
非侵蚀环境中的工业与民用建筑钢筋混凝土结构构件在使用荷载作用下允许带裂缝工作, 开裂后构件截面受拉区普通混凝土退出工作, 钢筋与普通混凝土没有相应的应变值。但这并不意味着在炎热高气温环境中施工时允许结构构件早期开裂, 恰恰相反,必须坚持分析普通或高性能混凝土硬化初期中本身的变形和外界的约束条件, 通过前述多道防线减轻混凝土的收缩程度,控制早期裂缝展开。
1 控制结构早期开裂
1. 1 改善结构构件的构造与配筋
在梁柱相交处,当柱刚度大大超过梁刚度时,因柱的约束,梁混凝土收缩受限而易开裂。在梁端沿截面高度增加水平构造钢筋并锚入柱中, 以约束混凝土塑性变形, 分担其内应力, 提高极限拉伸变形值。
在柱和剪力墙相交处,两者截面与配筋率不同,易出现应力集中而开裂,此处沿竖向应追加水平构造钢筋并锚入柱中。剪力墙预留洞口两上角应力集中易开裂, 应增加补强钢筋。
同一根钢筋上应尽量减少焊接接头, 电渣压力焊每个接头要坚持四周焊满、均匀且凸出钢筋表面高度至少4 mm。
1. 2 改进混凝土配合比,降低水化热
高气温环境中水泥早期水化温升更高, 故混凝土配合比应考虑: (1) 采用低水泥用量,增加辅助性胶凝材料粉煤灰。因常用普通硅酸盐水泥主要成分为硅酸三钙及铝酸三钙,与水化合后,水化热高且硬化初期释放出。混凝土强度等级越高则水泥用量越大,水化温升显著, 降温期易引起激烈温度收缩变形。高性能和普通混凝土构件大掺量粉煤灰后( Ⅱ级) 不仅降低温升, 有效控制早期开裂, 还因硬化阶段粉煤灰与水泥析出的氢氧化钙发生火山灰反应生成难以容于水的水化硅酸钙和水化铝酸钙凝胶, 细化孔隙和堵塞毛隙孔,故改善混凝土和易性,提高抗渗、可泵、抗蚀性及后期强度。而大量掺粉煤灰后可削减混凝土早期水化热峰值,降低内部温升,减少收缩,提高抗裂性。(2) 采用低水胶比. 可减少毛细孔,提高混凝土致密性,降低内部温升。(3) 不得减小粗骨料最大粒径, 否则, 用水量及水泥量增加, 水化热及早期温升加大。(4) 控制砂石含泥量, 粗骨料小于1 % , 粗中砂小于3 % , 以减少混凝土收缩变形。
1. 3 混凝土保护层厚度
现浇混凝土板保护层厚度太薄或用不稳定形状与大小不一的石块做垫块, 均会使混凝土失去对钢筋的保护,钢筋锈蚀体积增大, 将混凝土胀裂, 形成沿受力筋长度方向的纵向锈蚀裂缝。某工程全框架二层局部范围的混凝土板碳化开裂后的混凝土保护层实测的最小值为7 mm ,现行规范规定为15 mm。
1. 4 合理预留施工缝位置
高气温环境中混凝土构件的表面温差及昼夜温差引起的开裂,新老混凝土收缩不同引起的开裂,均易在结构薄弱部位的施工缝处出现。因此应避免在刚度,截面,配筋率, 混凝土强度等级和结构内力突变的节点处留置施工缝。柱与剪力墙的混凝土强度等级不同时, 后者应改为与前者一致。两者一起分层浇捣, 每层循环浇捣时间不大于2 h 。
结构内力转换的屋面变坡处, 屋面与屋面交接处,不得留置施工缝。梁与柱节点处, 当柱混凝土强度等级远远大于梁混凝土强度等级时, 两者的水泥用量、水胶比、砂率、坍落度均不相同,因此收缩差异易导致在交界处开裂。为此, 柱混凝土强度等级不变时, 要调整水泥、粗骨科、砂率、粉煤灰、外加剂、水胶比、坍落度等各项指标。同时, 避免在框架横梁梁端剪力最大处留置施工缝。这就要求在框架横梁底标高处的柱混凝土浇捣后停顿1～1. 5 h 待其初步沉实后,再继续浇捣至越过框架横梁梁端2 倍截面高度处, 以避免出现沉缩开裂。这样可减少梁端负钢筋, 有利节点内钢筋的排放。
1. 5 控制膨胀加强带开裂,实现超长结构混凝土无
缝施工膨胀加强带内采用配筋率大于0. 5 % ,间距150mm ,直径较小其两端锚入带外板中的配筋, 可提高混凝土极限拉伸变形值及分散收缩应力。膨胀加强带两侧接茬处的施工缝处理不仅要凿除浮浆及松动石子,而且还要清理干净充分湿润,铺上20 mm 厚1∶2 水泥砂浆(砂浆中掺10 %的UEA 膨胀剂) 。掺UEA 膨胀剂的补偿收缩混凝土的坍落度损失较大,必须在现场实施检测。购有中国建材院作技术依靠的厂家的UEA 膨胀剂,确保质量。子排、端子号等。CM 系统设置了可选项、默认项、提示项等,以便于数据录入。添加电缆实际长度时,只要在提示对话框中输入相应电缆敷设清册代码,就可弹出该电缆原有信息, 在实际长度栏中输入数据即可。
2 结论
非侵蚀环境中的工业与民用建筑钢筋混凝土结构构件在使用荷载作用下允许带裂缝工作, 开裂后构件截面受拉区普通混凝土退出工作, 钢筋与普通混凝土没有相应的应变值。但这并不意味着在炎热高气温环境中施工时允许结构构件早期开裂, 恰恰相反,必须坚持分析普通或高性能混凝土硬化初期中本身的变形和外界的约束条件, 通过前述多道防线减轻混凝土的收缩程度,控制早期裂缝展开。
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