外灘地下空間混凝土裂縫綜合控制技術(shù)研究

　　引言：近代科學(xué)研究和大量的混凝土工程實(shí)踐證明，在混凝土工程中裂縫問題是不可避免的。只要采取有效的措施，還是能夠把危害程度控制在一定范圍之內(nèi)，使結(jié)構(gòu)盡可能不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，避免有害裂縫的出現(xiàn)，從而確保工程質(zhì)量。

　　一、工程概況

　　中山東二路地下空間開發(fā)工程是外灘綜合改造工程的一部分，是上海市重點(diǎn)工程，位于外灘十六鋪地區(qū)，中山東二路上，北臨擬建人民路越江隧道，東接十六鋪水上旅游中心，西側(cè)擬建外灘交通樞紐。本工程為地下三層空間，其中地下一層為外灘通道，地下二、三層為地下空間開發(fā)。

　　該工程總體長度245.85m，結(jié)構(gòu)寬度52.85m，基坑挖深14.5m，設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用600mm地下連續(xù)墻，地墻深度為29m。坑底結(jié)構(gòu)底板厚度為1000mm，設(shè)1400×1600mm底縱梁；側(cè)墻厚度為400mm；下中板厚300mm，縱橫向框架梁為1000mm×700mm；上中板厚度在通道結(jié)構(gòu)處為500mm，并設(shè)置縱橫向700mm×1100mm框架梁，上中板其余為800mm厚，并設(shè)置縱橫向1000mm×1600mm框架梁。主體混凝土采用C35P8配合比。地板、下中板、上中板分別分8次澆搗，側(cè)墻也按照底板的劃分段澆搗，最長一塊側(cè)墻跨度為32米。

　　二、技術(shù)難點(diǎn)

　?。?）夏季施工，溫度高，室外極端氣溫達(dá)60℃；混凝土運(yùn)送距離遠(yuǎn)，而工地地處市中心，交通擁堵，運(yùn)送時(shí)間長，坍落度損失相當(dāng)大，導(dǎo)致出廠混凝土坍落度大；現(xiàn)場(chǎng)混凝土表面失水快，易形成收縮裂縫。

　?。?）底板厚度為1000mm，體積大，水化熱積聚在混凝土內(nèi)部難以釋放，混凝土內(nèi)部溫度明顯升高，而表面散熱較快，形成較大的內(nèi)外溫差，從而容易產(chǎn)生溫度裂縫。

　?。?）側(cè)墻跨度最大為32米，已偏離施工規(guī)范允許的跨度，容易產(chǎn)生收縮裂縫。

　?。?）設(shè)計(jì)混凝土為C35P8HEA纖維混凝土，除底板能夠進(jìn)行水養(yǎng)護(hù)外，中板及側(cè)墻都不能進(jìn)行有效養(yǎng)護(hù)，不僅不能使HEA微膨脹性能得到有效發(fā)揮，還吸收水分，使混凝土失水產(chǎn)生裂縫。

　　三、為控制裂縫采取的技術(shù)措施

　?。?）與項(xiàng)目部溝通，盡量在夜間施工，既避讓了交通擁堵高峰，又避免了在氣溫最高時(shí)施工，大大減少了混凝土從出廠到現(xiàn)場(chǎng)時(shí)的坍落度損失，同時(shí)，我廠嚴(yán)格控制單方混凝土用水量，工作性的調(diào)節(jié)采用調(diào)節(jié)外加劑摻量的方法，從而最大限度的減少失水收縮裂縫的產(chǎn)生。

　?。?）原材料的選擇

　　水泥：盡量選用早期低水化熱水泥，但由于材料和生產(chǎn)方面的限制，無法單獨(dú)采購，我以控制水泥筆表面積的方法來控制水泥早期水化速度，選用比表面積≤350cm2/g的水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量比≤28%普通硅酸鹽水泥。

　　骨料：選擇5-25mm新紀(jì)元的石子，要求石子針片狀少，超規(guī)少，顆粒級(jí)配符合曲線要求，特別控制粘土和石粉等雜質(zhì)含量。

　　砂應(yīng)選擇含泥量低、形狀和級(jí)配良好、細(xì)度模數(shù)在中砂范圍內(nèi)的黃砂。不宜選用細(xì)砂和粗砂，因?yàn)榧?xì)砂需要較多的膠結(jié)料來包裹，相對(duì)減少了富余漿體量，而粗砂保水性差，容易發(fā)生泌水現(xiàn)象。砂率是影響混凝土拌和物流動(dòng)性的一個(gè)主要因素。適宜的砂率可以減少粗集　　外加劑及摻和料：我廠采用聚羧酸外加劑，既增加混凝土的流動(dòng)性，減少坍落度經(jīng)時(shí)損失，又可以大幅度降低用水量，從而大大降低水泥水量，另外，增大礦粉和粉煤灰的摻量，從而最大限度地降低水泥用量，均起到減少水化熱的產(chǎn)生，降低溫差裂縫和水化收縮裂縫的作用。

　?。?）針對(duì)側(cè)墻跨度大，養(yǎng)護(hù)條件難保證的特點(diǎn)，我們與施工單位多次溝通，施工方同意調(diào)整混凝土中不摻加HEA微膨脹劑，同時(shí)降低鋼筋規(guī)格，增大布筋密度，延長拆模時(shí)間的措施來減少裂縫的出現(xiàn)。

　?。?）配合比的確定

　　經(jīng)過多次分析研究和試驗(yàn)，分別確定幾個(gè)不同部位的配合比。

　　A、底板C35P8：底板采用雙摻（即外摻HEA微膨脹劑和纖維），同時(shí)提高粉煤灰和礦粉的摻量，摻和料占到了膠凝材料總量的48%,水膠比為0.43。

　　B、中板及頂板C35：采用只摻加纖維，同時(shí)適當(dāng)降低摻和料摻加比例的措施，摻和料占膠凝材料總量的38%，水膠比為0.44。

　　C、側(cè)墻C35P8：不摻加HEA微膨脹劑和纖維，與底板基準(zhǔn)配比同，只是摻和料占膠凝材料總量的38%，水膠比為0.43。

　?。?）加強(qiáng)生產(chǎn)、運(yùn)輸過程控制

　　安排試驗(yàn)室人員隨時(shí)監(jiān)控砂石含水率，及時(shí)根據(jù)砂石的實(shí)際含水率調(diào)整配合比，確?；炷凉ぷ餍苑霞夹g(shù)要求，原材料稱量精度滿足要求，嚴(yán)格執(zhí)行既定配合比。增加混凝土出廠檢驗(yàn)頻次，提高坍落度抽檢頻率，派試驗(yàn)室人員到施工現(xiàn)場(chǎng)，隨時(shí)反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)情況，保證混凝土質(zhì)量符合要求。

　　要求駕駛員在拌車裝料前必須反轉(zhuǎn)出拌車內(nèi)的積水，在運(yùn)輸過程中，必須始終保持拌筒的低速旋轉(zhuǎn)，任何時(shí)侯不得在拌車內(nèi)加水。

　　為滿足工地要求120±30mm的坍落度，要考慮坍落度經(jīng)時(shí)損失，根據(jù)天氣狀況適當(dāng)放大或縮小混凝土出廠坍落度。

　　攪拌車在卸料前，要求高速運(yùn)作一分鐘，確保進(jìn)入泵車受料斗的混凝土質(zhì)量均勻。

　?。?）控制混凝土澆灌溫度，盡量降低混凝土最高溫升，減少內(nèi)外溫差，減少冷量損失?？稍诒密囕斔凸苌细采w一層草袋，經(jīng)常噴灑冷水，減少混凝土泵送過程中吸收太陽輻射。

　　在混凝土施工前做好充分準(zhǔn)備，對(duì)模板、鋼筋綁扎等工作準(zhǔn)備到位并有專人檢查?；炷练謮K施工，對(duì)混凝土布料方向、分層厚度、間隔時(shí)間、振搗、表面處理及混凝土泌水的排除等方面進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)督。振搗混凝土?xí)r“快插慢拔”，防止混凝土發(fā)生分成，離析現(xiàn)象。

　　（7）養(yǎng)護(hù)

　　在盡量減少混凝土內(nèi)部溫升的前提下，大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)是一項(xiàng)關(guān)鍵的工作。養(yǎng)護(hù)主要是保持適宜的溫度和濕度條件，保溫的目的有兩個(gè)：其一是減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，減少混凝土表面的溫度梯度，防止表面裂縫產(chǎn)生；其二是延長散熱時(shí)間，充分發(fā)揮混凝土強(qiáng)度的潛力和材料松弛特性，使平均總溫差對(duì)混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度，防止產(chǎn)生貫穿性裂縫。潮濕養(yǎng)護(hù)的作用是：首先剛澆灌不久的混凝土，尚處于凝固硬化階段，水化速度較快，適宜的潮濕環(huán)境可防止混凝土表面的脫水而產(chǎn)生干縮裂縫；其次是混凝土在保溫及潮濕條件下可使水泥的水化作用順利進(jìn)行，提高混凝土極限拉伸和抗拉強(qiáng)度。

　　外灘地下開發(fā)工程，對(duì)底板、內(nèi)襯墻、頂板等結(jié)構(gòu)采取了不同的養(yǎng)護(hù)措施。

　　底板在混凝土表面用木蟹抹平后，立即用一層塑料薄膜和麻袋覆蓋，進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，并派專人澆水。

　　內(nèi)襯墻：對(duì)樓面結(jié)構(gòu)所有洞口覆蓋彩條布進(jìn)行臨時(shí)封堵，以防止結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)穿堂風(fēng)；混凝土澆搗前，在內(nèi)襯墻內(nèi)模板外懸掛一層草包，并用鉛絲與模板綁扎牢固；內(nèi)襯墻模板拆除后，即噴涂一度高效混凝土養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

　　頂板防水混凝土養(yǎng)護(hù)：混凝土終凝后，立即覆蓋麻袋，并定時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)，時(shí)間不少于2周。

　　四、工程小結(jié)

　　外灘地下空間開發(fā)工程施工已基本結(jié)束，經(jīng)過我廠和施工方的共同努力和密切配合，主體的8塊底板及中、頂板、側(cè)墻均未出現(xiàn)有害裂縫，同時(shí)最大限度上避免和控制了微裂縫的數(shù)量和寬度，為上海市重點(diǎn)工程交出了較圓滿的答卷，得到了施工方的好評(píng)，同時(shí)，為我廠在以后的混凝土供應(yīng)提供了技術(shù)儲(chǔ)備和寶貴經(jīng)驗(yàn)，為增強(qiáng)企業(yè)的綜合實(shí)力和競(jìng)爭(zhēng)力打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。