超长地下室温度收缩裂缝控制措施

江苏建筑　２０１６年增刊（总第１７９期）　超长地下室温度收缩裂缝控制措施　李波　（南京国资投资置业有限公司，江苏南京２１００００）　［摘　要】　介绍温度收缩裂缝产生的机理，从设计和施工两方面，总结温度收缩裂缝的控制措施，验证超长地下室不设伸　缩缝是可行的。　［关键词１超长；地下室；温度收缩；裂缝　［中图分类号］ＴＵ９３［文献标识码】Ａ［３￣］１００５—６２７０（２０１６）Ｓ０—００４３—０２　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｃｒａｃｋ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　Ｓｕｐｅｒ－ｌｏｎｇ　Ｂａｓｅｍｅｎｔ　ＬＩ　Ｂｏ　（Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｓｔａｔｅ　ｏｗｎｅｄ　Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　Ｒｅａｌ　Ｅｓｔａｔｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｊｉａｎｇｓｕ　２１００００　Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ　ｃｒａｃｋ；Ｉｔ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ　ｃｒａｃｋ　ｆｒｏｍ　ｔｗｏ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｖｅｒｉｉｆｅｓ　ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｕｐｅｒ－ｌｏｎｇ　ｂａｓｅｍｅｎｔ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｊｏｉｎｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒ－ｌｏｎｇ；ｂａｓｅｍｅｎｔ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ；ｃｒａｃｋ　Ｏ　前言　在地下．土体对结构起到保温保湿作用．受季节温差和日照　温差影响很小　混凝土在硬化过程中由于化学作用、水分蒸发、碳化等　近年来．大底盘钢筋混凝土超长地下室越来越多，其长　度远远超过规范【１】规定的伸缩缝最大间距３０ｍ．考虑到地下　空间的利用、地下室交通线路的流畅、伸缩缝处容易漏水、　管道设备安装等因素．要求结构设计时尽可能不设永久性　原因会发生收缩变形。一般混凝土最终收缩应变为ｆ３～５）ｘ　１Ｏ一其特点是早期收缩快．半个月收缩量约占第一年收缩量　３Ｏ％　４０％：半年可完成第一年收缩量的８Ｏ％　９０％。１年内基　本完成收缩变形　混凝土构件收缩过程中受到较大的约束．　将产生很大的拉应力．当拉应力超过此时混凝土的抗拉强　度．就会产生收缩裂缝。　的伸缩缝　这就需要在设计时采取有效措施。消除不设伸缩　缝带来的影响　１　超长地下室裂缝成因　由外部荷载．温度变化、基础不均匀沉降等外在变形因　素．混凝土收缩等内在变形因素共同作用．钢筋混凝土超长　地下室常常会出现裂缝。外部荷载作用．可通过计算手段确　定其产生的应力．通过合理的构件截面和配筋将裂缝宽度　控制在规范允许范围内　基础不均匀沉降可通过合适的基　础形式、持力层来控制沉降差在规范允许范围内　施工期间　２　超长地下室温度收缩裂缝控制原则　从前文分析可以看出超长地下室温度裂缝主要是早期　混凝土内外温差过大和施工期间的季节温差、日照温差引　起的：收缩裂缝发生在混凝土浇筑后１年内。多数出现在半　年内。针对施工期间的特点，从设计、施工两方面采取“抗”　可设置沉降后浇带来消除不均匀沉降的影响　温度变化和　与“放”相结合的技术措施，有效控制温度收缩裂缝。　无特殊使用和工艺要求的超长地下室允许带裂缝工　混凝土收缩引起的裂缝。由于影响因素多．难以定量计算，　成为超长地下室设计和施工的重点难点　混凝土浇筑后．在硬化过程中．水泥水化产生一定的热　作　荷载和各种变形因素作用效应组合并考虑长期作用影　响计算的最大裂缝宽度不大于规范规定的最大裂缝宽度限　值．可以认为结构是安全的。因此。超长地下室裂缝控制原　则是“限裂而非抗裂”．是限制裂缝开展宽度在规范允许的　量．引起混凝土内部温度升高，由于散热不均产生内外温差，　靠近表面区域形成较大的温度梯度而引起表面拉应力　进　入降温阶段．表面降温速度比内部快。表面冷缩比内部快从　而引起表面拉应力　当混凝土的抗拉强度不足以抵抗表面　拉应力时将出现温度裂缝　施工期间，季节温差、日照温差、寒潮等极端天气．也会　最大裂缝宽度内　［收稿日￣１２０１６．０９．２１　【作者简介】李波，南京国资投资置业有限公司，高级工程师。　产生温度应力导致裂缝出现。正常使用阶段．由于地下室埋　３控制温度收缩裂缝的设计措施　３．１温度应力计算　超长地下室温度应力计算可以采用通用有限元软件．　进行线性或非线性弹性分析计算．常用的软件有ＡＮＳＹＳ、　ＭＡＲＣ、ＳＡＰ等等：也可以采用ＰＫＰＭ—ＰＭＳＡＰ、ＹＪＫ等结构计　算软件进行温度应力弹性计算。使用这些软件计算结果是　否合理．关键在于单元的选取、模型的建立及参数取值能否　准确反映混凝土温度效应的作用。也可以采用文献曲温度收　缩应力的计算公式进行简化计算。　温度应力计算时．可以把混凝土的收缩量换算成相当　的温度降低值．称为当量温差．然后与结构所受温差作用进　行综合计算。收缩当量温差的计算式为：　一，－、　△　（ｔ）＝业　（１）　式中：ｅ（ｔ）一一任意时间收缩应变；　０【一一线膨胀系数　通过温度应力计算．确定温度应力大的区域和部位。配置　温度筋或采用其他加强措施．合理布置后浇带和膨胀加强带。　３．２低强度高性能补偿收缩混凝土　混凝土强度等级越高．其收缩量越大，因此除主楼竖向　承重构件外．超长地下室构件混凝土强度等级不宜超过Ｃ４０。　超长地下室混凝土还应具备以下性能：（１）低收缩率，　极限收缩率宜低于０．０３％；（２）低水化热和较低的出盘温度，　夏季２５℃　３０￣Ｃ，冬季８ｑｃ～１２℃；（３）适宜的坍落度和凝结时　间．坍落度１２ｃｍ～１４ｃｍ。　超长地下室混凝土添加微膨胀剂．补偿收缩混凝土其　性能应满足水中１４ｄ限制膨胀率＞１．５ｘ１０￣．水中１４ｄ、空气中　２８ｄ限制干缩率＜３．０ｘｌ０　。　添加适量的抗裂纤维．能有效抑制混凝土表面温度收　缩裂缝的出现　３．３后浇带和膨胀加强带　后浇带设置是目前超长地下室减小施工期间温度和收　缩应力的主要措施之一　后浇带分为温度后浇带和沉降后　浇带．沉降后浇带既用于解决相邻建筑差异沉降引起的构　件内力与裂缝．也用来减小温度和收缩应力。后浇带间距不　宜大于４０ｍ．后浇带宽度０．８ｍ　１．０ｍ。　设置后浇带是一种“以放为主”的设计方法．地下室设　置过多的后浇带。给施工增加难度，延长工期。可采用膨胀　加强带取代部分后浇带．做到“抗”与“放”相结合。膨胀加强　带宽度宜２ｍ．膨胀加强带范围内与带宽平行的配筋增加　２０％左右。设置膨胀加强带时．后浇带间距可放宽到６０ｍ，２　条后浇带之间设置１条膨胀加强带　后浇带和膨胀加强带采用高一强度等级的补偿收缩混　凝土．其性能应满足水中１４ｄ限制膨胀率＞２．５ｘ１０￣，水中　１４ｄ、空气中２８ｄ限制干缩率＜３．０ｘｌ０一。　３．４配置温度筋　配筋对混凝土极限拉伸是否有影响．在学术界是一个　江苏建筑　２０１６年增刊（总第１７９期）　有争议的问题。但共同观点是钢筋能起到控制裂缝扩展，减　小裂缝宽度的作用。如进行适当配筋．钢筋将约束混凝土的　塑性变形．从而分担混凝土的内应力，推迟混凝土裂缝的出　现．从这个角度讲配筋亦即提高了混凝土极限拉伸。而且．　配温度筋符合超长地下室“限裂而非抗裂”的裂缝控制原　则。因此，在超长地下室结构中配置一定量的温度钢筋，是　一个可行的控制措施　根据温度应力计算结果．在应力大宜开裂部位配置一　定量的温度钢筋。超长地下室底板配筋宜“细而密”。单面配　筋率不宜小于０．２％．间距不大于１５０ｍｍ。底板厚度超过２ｍ　时．在板厚中间增设双向温度筋。　超长地下室侧墙水平钢筋适当提高配筋率．水平分布　钢筋配筋率不宜小于０．５％．钢筋直径不小于１２ｍｍ．间距不　大于１５０ｍｍ。在墙柱并连处。变截面处，侧墙转角处，设置水　平加强筋．做法见图１。　箍；嚣￡臻　一¨　龌路：　ｉ；　一Ｂ　图ｌ侧墙水平加强做法　４控制温度收缩裂缝的施工措施　４．１优化混凝土配合比　对于超长地下室．通过合理调整混凝土的配合比，在保　证混凝土强度的条件下减小水化热从而降低收缩变形是很　有效的措施：（１）选用中低水化热、低收缩的水泥品种；（２）　最大限度控制水泥用量，宜不超过３００ｋ￣ｍ２，掺加粉煤灰替　代部分水泥，掺量为１０％～３０％；（３）尽量不用中、小粒径的粗　骨料：（４）细骨料选用天然或机制中粗砂，级配良好。　４．２控制温差　控制混凝土凝固期温差是解决超长地下室温度收缩裂　缝的关键措施　降低混凝土入模温度．可以降低混凝土内部　最高温度．混凝土入模温度不宜高于３０℃。特别是夏季施　工．首先要降低原材料的温度从而控制混凝土出厂温度，其　次运输过程中要有降温措施．浇筑时可用草袋或麻袋包裹　混凝土输送管道．并浇水降温。　大体积混凝土底板浇筑时采用分层施工．分层厚度小于　５００ｍｍ。保温养护阶段．混凝土浇筑体内部最高温度与表层　最低温度之差不宜超过２５℃．内部降温速率不宜大于ｌ℃，ｄ一　３℃，ｄ。如温差和降温速率超过控制标准，应及时调整保温养　护措施　因而有必要对厚度超过６００ｍｍ的大体积混凝土底板　进行内外温度监测．混凝土浇筑成型初期．每２ｈ４ｈ测温１次，　持续到降温过程中温差峰值出现，此后逐渐延长测温时间。　４．３混凝土养护　养护期间保湿和保温应兼顾考虑。要综合考虑水化热　Ｉ下转第４７页）　江苏建筑　２－３方案３　２０１６年增刊（总第１７９期）　宽度不大．但水压较大，变形不稳定的变形缝。　Ｊ　Ｊ　．　∥　鸯　侧墙　顶板　（１）材料准备：速凝堵漏灵、膨胀止水胶。　（２）施工流程：铣槽一初步堵漏一填膨胀止水胶一二次　堵漏　　ｊ△　＊ｌ＼　／　＼胀管加蛔　（３）铣槽及初步堵漏。由于要填膨胀止水胶，而止水胶　外必须保持一定的封闭厚度．故要放大槽深，在变形缝处铣　１２０ｍｍ　１５０ｍｍ深槽，用堵漏灵初次封堵渗漏同方案１。　（４）填膨胀止水胶。渗漏封堵后，填塞约４０ｒａｍ厚膨胀止　水胶．２４ｈ后．用堵漏灵将膨胀止水胶密封在槽内，见图１０。　（５）做地面、侧墙、顶部引流及装饰系统。做法同方案１。　方案３费用适中，操作也较方案２简单，适用性较广。　３结语　图１０填膨胀止水胶施工　无论何种封堵的做法。导水、排水是储备手段，最后一道防　线。根据上述方法处理的变形缝．可以很好地满足使用要求。　如果地下导管穿过人防混凝土结构进入集水井．应采　・用结构胶填塞导管四周，并在管道口套丝，需要时，采用高　强膨胀水泥浆注浆封堵管道，并用闷头封闭管１：３。　＋一＋一＋一＋　（上接第４４页）　温升、施工季节、模板等因素，根据温差控制的需要。适时变　换养护方法。夏季施工，缩短带模养护时间；春秋季施工，白　配筋适当加强．底板双向配筋适当提高配筋率．板底板　面钢筋配筋率均不小于０Ｉ３％．侧墙水平分布钢筋配筋率　０．５％一１．０％。　天保湿夜间保温；冬季施工，前期以保温为主；拆模后不宜　直接向混凝土表面浇水．改用喷雾，或覆盖保护膜后洒水。　５工程实例　塔楼周围设置沉降后浇带．塔楼外设置一定数量的温　度后浇带　南京某商业项目．地上３栋２９层塔楼成倒品字形，１、２层　地下室施工合理安排进度．优化混凝土配合比．养护到　位，混凝土凝固期内部和表面温差控制在允许范围内。　由于设计合理、采取施工技术措施得当，项目竣工有一　年多．地下室未出现一条缝宽超过规范允许值的裂缝．未出　为大底盘商业．地下２层为１０个防护单元的人防地下室．地　上建筑面积８．３万ｍ２，地下室建筑面积３万ｍ２。地下室长　１８５ｍ．最宽处９５ｍ．平面见图２。　现贯穿的裂缝以及渗漏水现象。地下室设计和施工达到预　期．上文提出的温度收缩裂缝设计和施工控制措施是可行　的和有效的　６结语　基于“限裂而非抗裂”的裂缝控制原则．采取合适的技　术措施控制温度收缩裂缝．钢筋混凝土超长地下室不设永　久性的伸缩缝是可以的。　图２地下室墙柱平面图　本项目地下室超长．未设置伸缩缝　地下室平面不规　则，３个塔楼成倒品字形以及２０多个人防口部、人防单元混　凝土隔墙．对施工期间混凝土温度收缩变形产生很大的约　参考文献　［１混凝土结构设计规范：１］ＧＢ　５００１０－２０１０　Ｉｓ］．北京：中国建　筑工业出版社．２０１１．　【２】王铁梦．工程结构裂缝控制【Ｍ】．北京：中国建筑工业出　版社．１９９７．　束刚度．加剧温度应力。　采用ＰＫＰＭ—ＰＭＳＡＰ软件．对地下室各构件节点施加温　差工况，考虑收缩徐变，进行温度应力计算。和其他工况组　合计算配筋．地下室梁板柱设计时已考虑温度应力，配置一　定量的温度钢筋　【３】朱伯芳．大体积混凝土温度应力与温度控制【Ｍ］．北京：　中国电力出版社．１９９９　【４】陆少连．超长地下室混凝土结构裂缝控制设计卟建筑　结构，２００１，３１（５）：３３－３５．　采用ＡＮＳＹＳ软件对地下室侧墙、底板温度收缩模拟计　算，对温度应力大的部位配置温度筋。　除塔楼框架柱、剪力墙外，地下室顶板、底板、侧墙混凝　【５］石光明．超长地下室混凝土墙体的裂缝控制ＩＪ］．施工技　术，２００１，３０（５）：５—７．　土强度等级为Ｃ３５。地下室混凝土采用补偿收缩混凝土．采　用低水化热的水泥配置，掺加膨胀剂、抗裂纤维、减水剂等。　【６】范重，曹爽，刘涛．地下室防水设计若干问题探讨Ⅱ】．建　筑结构，２０１６，４６（６）：１－１１．