建筑结构裂缝控制技术及混凝土膨胀剂应用.docx

建筑构造裂渗控制技术与混凝土膨胀剂应用技术前言裂缝控制的含义:通过设计、材料、施工的技术措施，控制有害裂缝U勺出现。混凝土最大裂缝控制原则：无侵蚀介质，无防渗规定，0.3mm轻微侵蚀,无防渗规定，0.2mm严重侵蚀，有防渗规定，0.1mm现实状况：构造的超大化、复杂化，使裂缝出现儿率增长；ISO水泥原则的实行，部分水泥厂的水泥细度提高，对构造的裂缝控制不利;高效减水剂的影响常常被忽视。建筑构造产生裂缝的原因及其对策建筑构造产生裂缝的重要原因：荷载裂缝，几率20%；变形裂缝，几率80%：荷载裂缝、构造不均匀沉降和气候温差引起的裂缝可由构造设计师处理。混凝土的变形裂缝由材料、施工和技术人员处理。混凝土收缩裂缝产生的原因化学减缩:IOog水泥+33ml水，减缩值79ml;混凝土C=300kgm3,减缩值2127Um3；干燥收缩：IoOg水泥浆体，可蒸发水分约6ml：混凝土C=300kgm3,可蒸发水分约18ml；水泥砂浆干缩值约0.1-0.2%；水泥混凝土180天自由干缩值约0.04-0.06%；自收缩油于自干燥作用引起的混凝土的自身体积收缩;OPC:Sf<100（微应变）HPCWB=0.4,Sf>100（微应变）WB=0.3,Sf>200（微应变）WB=0.2,Sf>300（微应变）温差收缩：水泥水化热，300350kJkg;混凝土的绝热温升40-55；T=10C,=1×10-5C,冷缩值ST=Ta1×10-4:T<25,则ST=22.5104徐变：拉徐变：能缓和混凝土内部应力，有助于抗裂；压徐变：预应力损失，不利于抗裂。混凝土后期膨胀产生裂缝的原因水泥中游离CaO过高，Ca(OH)2体积膨胀，fCaO1.0%水泥中MgO过高，Mg(OH)2体积膨胀，MgO4.5% 水泥和外加剂的碱含量过高，与集料中的活性硅等发生碱集料反应，重要工程，R2O<3kgm3 延迟钙矶石的生成； 有害离子，如C、SO42-、Mg2+等侵入混凝土内部，导致钢筋锈蚀或形成钙砒石膨胀破坏。混凝土的重要变形自由收缩，相向变形，不裂限制收缩，背向变形，开裂自山膨胀，背向变形，开裂限制膨胀，相向变形，不裂现拌碎SC=68cm,自由收缩值Sd=4-6×10-4泵送碎SC=I618cm,自由收缩值Sd=6-8×10-4掺减水剂碎与基准碎收缩比£135%(见图1)0.25%木钙减水剂球收缩比%Oooo 3 2 10 0.7%尊系减水剂n5%氨基磺酸减J水剂72860120(d)龄期：01 X树螺学曲皿图1掺与不掺减水剂的龄收缩比图2混凝土收缩变形过程在我国钢筋混凝土裂缝控制指南中，提出应采用防、放、抗的综合措施，设计、材料和施工相结合裂缝控制措施，其中对混凝土材料选择和配合比，除到达设计的强度、抗渗等级外，还应具有抵御裂缝的功能。在中国工程院土木水利与建筑学部编制的混凝土构造耐久性设计与施工指南中指出：混凝土构造的耐久性设计应对混凝土原材料的选用与混凝土水胶比等重要的配合比参数提出详细规定，使混凝土具有良好的抗侵入性，体积稳定性和抗裂性。碎中的抗裂材料混凝土抗裂措施表1措施原理掺量增长成本碳纤维增强抗拉，分散应力集中片材60-100元/m2钢纤维增强韧性，分散应力集中60-100kgm3100-120TU/m3聚丙烯纤维减少塑性变形，分散应力集中0.7-1.0kg/m350-60元/m3减缩剂减少表面张力，减少干缩C34%50-60元/m3膨胀剂产生少许予压应力，赔偿收缩替代C812%35-45元/m3掺膨胀剂的作用：1 .由于钙矶石产生体积膨胀，在限制条件下可在碎构造中建立0.20.7mpa予压应力，改善了碎的应力状态，提高抗裂性。() i图2掺与不掺膨胀剂的碎的长度变化2.由于钙矶石具填充、堵塞毛细孔缝作用，改善了碎的孔构造，减少总孔隙率，提高磴抗渗性能。抗裂综合措施：普遍应用工程：掺入细磨掺合料一粉煤灰、矿渣粉、减水剂地下工程：掺入细磨掺合料、膨胀剂、减水剂特殊工程：掺入细磨掺合料、膨胀剂、纤维、减水剂我国碎膨胀剂开发近况23年来，合计销量约400万吨，平均掺量40kg/m3,折合赔偿收缩碎约1亿m3,UEA占70%。应用于地卜工程的构造自防水，无缝施工和大体积睑，占80%.存在问题：应用技术未跟上，产品质量不够稳定，非技术问题干扰，怎样评价膨胀剂在碎工程中的应用。怎样选用膨胀剂重要功能：赔偿碎硬化过程中的干缩和冷缩，减免有害裂缝，温度裂缝，由构造设计处理。选用原则：混凝土膨胀剂建材行业原则JC476-2023碱含量00.75%水中7d限制膨胀率20.025%掺量412%(北京市规定08%)赔偿收缩碎配合比设计1 .膨胀剂是内掺还是外掺？碎外加剂应用技术规范GB501192023规定：膨胀剂掺量是按等量取代胶凝材料的内掺法：当基准碎水泥用量为C0,膨胀剂掺量为K时，膨胀剂E=CoXK(kg/m3),水泥C=CO-E(kg/m3)当基准睑中掺入粉煤灰等细掺料(FAO)时，则膨胀剂分别取代水泥和细掺料，即：膨胀剂E=(C0+FA0)K(kg/m3)细掺料F=FA0(1-K)(kg/m3)水泥C=Co(I-K)(kg/m3)地下工程防水技术规范GB501082023规定，水泥一定量CN300kg/m3,如掺入粉煤灰时，C>280kg/m32 .赔偿收缩碎的第一特性-限制膨胀率2吴中伟院士赔偿收缩碎的理论：限制膨胀赔偿限制收缩自由收缩一不裂;相向变形睑变形：限制收缩一开裂;背向变形自由膨胀一开裂背向变形限制膨胀一不裂相向变形碎不裂条件：2-SmSk（用负值）£2一砂限制膨胀率（）Sm一也限制收缩率（）Sm=（ST+Sd）RSK一碎极限拉伸值（%）限制膨胀率测定：10010030Omn1,钢筋IommJlOo一自应力值c=ES2(0.2-0.7mpa)GB501192023规定：掺膨胀剂砂水中14d,20.015%不一样构造部位碎2与膨胀剂掺量表2构造部位限制膨胀率()一般膨胀剂高效膨胀剂底板、顶板0.015-0.02010-117-8边墙0.025-0.03511-12910膨胀加强带、后浇带0.035-0.04513-1411-123 .膨胀剂掺量与强度关系由于1-7d膨胀作用，7d强度下降10%左右，是正常现象，限制强度比自由强度提高1020%,28d强度上升，持平。大膨胀碎，试件3d拆模，标养25d抗压强度比AK)五超哂出除膨胀剂掺量(%)图3膨胀剂掺量与膨胀强度的关系4 .膨胀剂掺量故意或无意少掺是个大误区原因：1.不作险限制膨胀率试验，存在盲目性：5 .施工管理不善，计量不精确，掺量随意性：6 .利益驱动，为节省成本，故意少掺：7 .有的厂把膨胀剂“神化”，一掺就灵，误导顾客 一般型膨胀剂：原则掺量为12%,外观粉红色； 高效型膨胀剂：原则掺量为8%,外观灰白色； 碎中膨胀剂掺量6%,达不到赔偿收缩作用。有关复合膨胀剂它是用膨胀剂和化学外加剂复合而成的，具有减水、缓凝、早强、膨胀和防水等多功能。已从JC4762023原则中删掉，原因(1)产品检查复杂，性能指标有矛盾；(2)与水泥适应性问题，坍落度变化。市场销售：抗裂防水剂，或抗裂增强剂，多功能膨胀剂。设计中注意问题1 .设计上可推荐膨胀剂品牌，但不应指定掺量。合理阐明是："采用掺膨胀剂H勺赔偿收缩险，强度等级、抗渗标号、碎水中Ud限制膨胀率不小于0015%（或者根据不一样构造部位提出更高口勺膨胀率），参照表2。2 .裂缝控制与构造筋有关。采用细而密配筋原则墙体：水平筋间距a150mm,配筋率0.5%左右，中部Im范围内a100mm,形成道“暗梁”，墙柱连接处，增长10%附加筋。3 .对于设计强度等级C50C60墙体，收缩应力大。提议设计采用掺膨胀剂和聚丙烯纤维复合的抗裂险。4 .赔偿收缩碎的后浇缝间距可延长至60m,面积2023250Om2。超过60m,可用2m宽的膨胀加强带替代后浇带，采用无缝设计措施。施工中注意问题1 .按配合比拌制碎，保证膨胀剂掺量；2 .拌制时间：比一般碎合适延长，商品磴10秒；3 .磴布料，震捣、抹压（原浆收面）按施工规范：4 .重视养护，保温保湿养护14&5 .边墙碎浇完后，顶部设水管喷淋，35d拆模板，保湿养护1014d；6 .边墙C40以上碎，收缩应力大，也许出现某些纵向裂缝，但大多为宽度不不小于0.2mm的表面裂缝,个别有贯穿。图4膨胀碎墙体图5 一般碎墙体7 .裂缝修补原则：<02mm表面裂缝，不用修补>0.2mm非贯穿裂缝，开缝用膨胀砂浆修补>0.2mm贯穿裂缝，化学灌浆修补8 .役工程维护：地下室尽快回填土，楼层尽快作围护墙体，屋面尽快作防水保温层。赔偿收缩碎应用技术成果1 .构造自防水技术我国构造自防水技术发展表3年代自防水技术技术特性1950-1960集料持续级配防水险集料级配获得最小空隙率1960-1970富砂浆一般防水碎提高水泥用量和砂率1970-1980外加剂防水碎掺入防水剂，减少孔隙率1980赔偿收缩碎掺入膨胀剂，抗裂防渗地卜.室底板，赔偿收缩碎构造自防水，可取消外防水：但边墙迎水面宜作一道聚合物水泥防水涂料。1992年，UEA赔偿收缩碎防水工法列入国家级工法(YJGF2292)。2 .赔偿收缩碎无缝设计施工新技术一般险，30-40m设一道后浇缝，等4050d收缩后填缝。膨胀险，以膨胀加强带取代后浇缝，可实现无缝施工。图6UEA碎取消后浇缝原理图,铁丝网图7间歇式膨胀加强带图8后浇式膨胀加强带赔偿收缩碎超长钢筋碎构造无缝设计与施工措施专利号9311732.6。3 .大体积碎构造裂渗控制技术三掺措施：粉煤灰或矿渣粉、膨胀剂、缓凝高效减水剂。稳定后表面有周期性变化规定湿养时间图9冷缩和干缩InJ联合赔偿1一险散热冷缩变形和气温变化引起H勺冷缩曲线2符合冷缩和干缩赔偿的最终变形曲线ST一最大冷缩D-最终变形原理：（£2S2+cr）-ST=0,或*P,不裂膨胀变形,62=1104=110-5C,则赔偿温度T=£2/a=10,一般碎T250C,膨胀磴ATS3O-35°C°经典工程实例北京现代商城（1991年）设计：北京市建筑设计院构造：地下二层90×90m地上711层地卜二地上无缝施工UEA碎量15200m3图3现代商城膨胀加强带位置（2）深圳华为科研中心（2023年）设计：香港王董国际企业构造：地下一层、地上五栋塔楼底板444243m,厚度500TOoOC30P8ZY碎量96370m3图中一为伸缩缝=为膨胀加强带照片1华为科研中心基础分缝图深圳华为科研中心底板施工构造：地下三层12万m2构造自防水，无缝施ZC30P12(3)珠海拱北口岸广场(1998年)设计：珠海市建筑设计院平面24819OmUEA粒量12万m3图5底板膨胀带布置图照片3珠海拱北口岸广场（4）深圳华润中心（一期）工程（2023年）深圳华润中心（一期）工程由华润（深圳）有限企业投资兴建，广东省建筑设计研究院设计，华润建筑有限企业深圳分企业总包。该工程总占地面积36000m2,总建筑面积23万m2,其中地下室总建筑面积71491m20华润中心一期工程分为中区和北区。中区万象城建筑面积15万m2,底板196121m,板厚600800mm,地下二层：北区华润大厦建筑面积23万m2,底板10583m,板厚800mm,局部承台厚度6200mm,地下三层。地下室外墙厚度600-70Omm不等，钢筋混凝土构造。混凝土设计标号：底板C35P12；侧壁C40P12。mono该工程使用掺ZYI内赔偿收缩混凝十.55000m3,以膨胀加强带（临时后浇带）将北辨别为6块、中辨别为12块，滞后14天封闭。取消原设计的底板外防水，其使用效果深受顾客好评。图6机场底板分缝示意图福州长乐国际机场航站楼(1996)设计：中南建筑设计院构造：航站楼地下室34848m两翼长各长252m和432m地下、地下上楼板无缝施工底板构造自防水C30P10UEA砂6.8万M3一沉降缝一加强带(6)苏州工业园商业街F城(2023)图7 F城底板分缝示意图设计：中铁工建筑设计院构造：地下一层,193134mC40、P8,梁板筏基构造自防水，无缝施工ZY碎3万多m3(7)武汉销品茂商城(2023年)构造：地下一层，地上五层底板288×126m,厚800C30P8险UEA碎5.2万m3构造自防水，地下、地上无缝施工图8武汉销品茂商城分缝布置图(8)武汉国际会展中心(1999年)设计：中南建筑设计院构造：广场，地F二层161153m主楼，地下一层23782m防水总面积47400m2构造防水，无缝施工UEA砂量3.6万m3图9武汉国际会展中心底板分缝图照片3武汉国际会展中心（9）东莞虎门步行街地下室（2023年）设计院：广州轻工业设计院构造：地下一层，232×68m,为抵御水的浮力，底板厚度由本来的60Omm改为1200mm,混凝土设计标号C35P8o该工程地处海边，地下水位高，整个工程“漂”于水上，被形象地称为“航空母舰工该工程地下室底板、外墙使用掺高性能混凝土膨胀剂（ZY）的赔偿收缩混凝土30000m3做超长构造裂缝控制与构造自防水，其使用效果深受工地各方好评。结语建筑构造裂缝控制是个系统工程，怎样处理，有不一样学派，不一样技术路线，应互相渗透，取长补短，不应互相排斥，根据实际状况采用综合措施。吴中伟院士的赔偿收缩碎理论是对的的，遵照碎外加剂应用技术规范GB501192023之规定，对的使用膨胀剂，不停提高赔偿收缩碎的应用技术水平，应是构造裂渗控制的有效措施。