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超长预应力混凝土结构属于混凝土结构体系,同样承受各类静、动力荷载。
一、超长混凝土结构特点
超长混凝土结构其特殊之处在于结构平面尺度过大,导致混凝土的热膨胀、收缩、徐变等效应放大,从而影响结构受力形态和使用性能,突出表现在工程实践中建筑物的梁、板等楼盖体系构件因温差、收缩产生非荷载作用的受拉开裂现象。
二、超长混凝土结构施工要点
预拌混凝土所用的水泥、水、骨料、外加剂等必须符合规范及本方案有关规定,检查出厂合格证或试验报告是否符合质量要求,且不定期派人去搅拌站抽查。
设专人检测混凝土出罐坍落度,混凝土坍落度损失值控制在±20mm的范围内。
在浇筑混凝土时,工人要挂牌操作,严格控制下料的厚度,一次下料不能过厚,每层下料厚度控制在500mm以内,按顺序振捣,以防少振或漏振。保证浇筑出的混凝土面光滑、密实,不会出现蜂窝。对于墙、柱根部及易发生质量通病部位的振捣要派专人监督控制质量,在浇筑墙、柱根部前,要先接浆,底部浇筑混凝土分层薄一些,增加振捣密实度。
浇筑前质检员要对各个部位的混凝土垫块或塑料保护卡进行检查,防止出现垫块或塑料保护卡位移、漏放,钢筋紧贴模板造成漏筋。
支设模板前要及时涂刷脱模剂并严格控制拆模时间,拆模不要过早,防止构件表面混凝土易粘附在模板上造成麻面脱皮。具体拆模时间应依照同条件试块的试验结果确定,。
柱接头、门窗洞口等特殊部位的模板要具有足够的刚度,且支设此部位模板时要严格控制端面尺寸,以保证梁柱连结处、门窗洞口处的端面尺寸。
模板穿墙螺栓要紧固可靠,浇筑时防止混凝土冲击洞口模板,在浇筑洞口两侧混凝土时两侧浇筑振捣要对称、均匀,防止洞口移位变形,同时应注意在洞下口模板上应留设出气孔,使浇筑混凝土后滞留在模板内的空气顺利排出。
基本项目。混凝土应振捣密实,不得有蜂窝、孔洞、露筋、缝隙、夹渣等缺陷。
三、超长混凝土结构裂缝控制
混凝土结构具有抗压强度高,抗拉强度低的特点(抗拉强度是抗压强度的1/10~1/20,且随着混凝土强度等级的提高,比值有所降低)。超大超长混凝土体量大、结构受力复杂、局部荷载大、混凝土强度高,极易产生裂缝。
1、超长混凝土结构裂缝分类
1).微观裂缝
指那些用肉眼看不见的裂缝,主要有3种:(1)骨料与水泥粘合面上的裂缝;(2)水泥石中自身的裂缝,成为水泥石裂缝;(3)骨料本身的裂缝,称之为骨料裂缝。微观裂缝在混凝土结构中的分布式不规则、不贯通的。
(2).宏观裂缝
肉眼看得见的裂缝是宏观裂缝,。宏观裂缝是微观裂缝扩展而来的。产生原因有:(1)外荷载引起的,(2)结构次应力引起的裂缝,这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降引起的,当变形收到约束时产生应力,当次应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。
为有效控制混凝土结构有害裂缝的出现,需从设计、选材、施工工艺、成品保护等方面考虑,采用综合抗裂技术。
通常情况下,结构越长,温度及收缩变形就越大,约束内力就会增大,往往引起结构开裂。当裂缝宽度比较大时,不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且还会锈蚀钢筋,碳化混凝土,缩短材料的寿命,进而影响建筑物的承载能力。因此,超长混凝土结构的裂缝成为其施工质量的重要问题。
2、超长混凝土结构裂缝控制汇总
设置后浇带:将结构分成若干部分,后浇带采用比相应结构部位高一级的为膨胀混凝土浇筑,在其相邻构件浇筑不少于2个月后进行封闭,并控制封带时的温度。
设置加强带:加强带采用较高膨胀混凝土,普通区采用较低膨胀混凝土。采用加强带的施工要求:以后浇带划分的每个区均一次连续浇完,加强带两侧预设钢筋网以隔离混凝土,先浇筑带外低膨胀混凝土,浇至加强带时改用加高膨胀混凝土。微膨胀混凝土采用添加微膨胀混凝土添加剂。添加剂品种与用量由混凝土试配比确定。
配置构造纵向钢筋。楼板中配置双层双向通长钢筋。通长框架梁及次梁中也配置通长钢筋。加强楼板开大洞处梁腰筋构造。
采用纤维混凝土:基础底板、地下一层顶板、屋面板和地下室挡土墙采用纤维混凝土,混凝土内掺加聚丙烯纤维。
加强保温隔热措施。如屋面选择保温隔热材料,填充墙体选择聚苯板作为外墙保温材料等。
要求施工单位对大体积或超长混凝土工程应采取降低混凝土水化温度升高的有效施工措施,如对原材料、混凝土配合比以及混凝土的浇筑、混凝土结构的养护要制订严格的施工措施。混凝土浇筑完毕后,在混凝土凝结后即进行妥善的保温、保湿养护,如覆盖、洒水、喷雾或用薄膜保湿等。对大体积混凝土,可先用一层塑料薄膜保湿,然后再铺二层草帘保温。在施工技术方案中,应制订好入模混凝土温度控制、浇筑后的混凝土温度控制、养护及拆除模板后的养护等措施,并组织实施。为充分了解混凝土水化热的高低,应进行水化热测定,为养护和保温措施提供有效的依据。
四、超长混凝土结构裂缝预防措施
预防大体积混凝土构件或者超出混凝土构件出现裂缝主要应从2个条件控制,一方面是在浇筑过程中对温度进行控制,改善混凝土浇筑条件,减少温度对混凝土构件产生应力,另一方面从提升混凝土抗裂水平方面入手,添加抗裂剂,对混凝土自身性能进行改良。
1、提升混凝土抗裂水平
(1)水泥标号的选用与计量标准:由于水泥矿物成分的差异,各个强度等级的水泥水化热度差异也不同,要在源头上降低水泥水化造成的温度差,一方面要选用水泥活性和强度等级较大的品种,另一方面,降低单方水泥的剂量,即降低裂缝发生的条件。
(2)使用混合材料:通过添加粉煤灰等混合材料既能减低水泥的使用量,可以使水泥水化热产生的温度降低,或者推迟水化热度的发生,加入混合材料,不仅能降低温差,还能提升混凝土的和易性,还能降低成本,对施工成本控制也有好的促进作用。
(3)掺外加剂:宜采用缓凝型高效减水剂,以达到降低水泥用量、降低水化升温、推迟了水化热峰值出现的时间、提高混凝土和易性等目的。
(4) 掺用抗裂剂:TB-CSA的掺入不仅能补偿混凝土的收缩,而且能降低10~15%左右的水化热,更重要的是能降低混凝土的综合温差,使混凝土内部温度与环境温度控制在25°C以内,避免混凝土由于温差过大产生裂缝。
(5) 使用混凝土抗裂纤维:混凝土的塑性开裂主要发生在混凝土硬化之前,特别是混凝土浇筑后4~5h内,此阶段由于水分的蒸发转移,而引起混凝土内部塑性裂缝的产生。混凝土中掺入抗裂纤维后,由于纤维分布均匀,起到类似网状作用,延缓或阻止早期混凝土塑性裂缝的发生和发展,极大地减少收缩裂缝,有效抑制贯通裂缝的产生。
2、合理进行温度控制
混凝土允许的内外温差与混凝土材料的抗拉强度有关。如混凝土质量好,抗拉强度高,就能抵抗较大的温度应力。通过大量工程的实践和理论研究,当混凝土结构内外温差控制在25C以下时,混凝土一般不会因温度应力过大而使结构物产生初期的混凝土裂纹,所以在这时一定要对混凝土内外温差进行干预与控制,大体积混凝土的温度干预与控制。
(1)混凝土浇入模板时进行温度控制,混凝土进入模板的温度由原材料的自身温度决定,当气温过高时,可以通过添加冷却水来进行降低骨料、水泥的温度,浇筑作业时也应该选择气温较低的夜晚来进行施工。
(2)混凝土浇筑时温度峰值的控制:若施工条件许可的情况下,可在混凝土浇筑内部埋上冷却水管,利用冷却水带走浇筑时产生的大量热量,降低浇筑时水泥水化热量的发生,这样的技术材料便宜操作灵活,还能控制内外温度的差异,可以在施工过程中大量推广。
(3)在混凝土养护过程中进行温度控制:对于大体积混凝土的裂纹发生,尤其混凝土表面的裂纹的形成,形成原因主要是温度差异过大。如何降低大体积混凝土浇筑过程中的温差过大问题,一般可以采取混凝土表层降温的措施,促使混凝土内部与外部温度的相近。最常见的温度控制材料有草帘、塑料薄膜、锯末沙土等,这些材料使用时要均匀铺装在混凝土表面,同时要注意混凝土构件周边的保温。