砼箱涵墙体裂缝的分析与预防
xycd47124
xycd47124 Lv.8
2015年07月17日 23:18:00
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一、工程概况 长飞南路位于武汉市东湖新技术开发区,现状已形成22米宽沥青砼快车道。本次实施的排水工程包括雨水管、污水管、关凤大道西侧箱涵排水走廊、道路工程等。 关凤大道西侧箱涵排水走廊是一条2—5000×2200毫米的雨水箱涵,长620米,建设在现状明渠之上,汇集三环线以北关东地区、新武黄公路以北沿线地 区自北向南排入现状明渠后汇入汤孙湖,本次箱涵底版为C25钢筋、墙身为C25素砼结构,底板厚50cm,墙厚40cm,按设计要求沉降缝按不大于25米 留置一条。

一、工程概况

长飞南路位于武汉市东湖新技术开发区,现状已形成22米宽沥青砼快车道。本次实施的排水工程包括雨水管、污水管、关凤大道西侧箱涵排水走廊、道路工程等。

关凤大道西侧箱涵排水走廊是一条2—5000×2200毫米的雨水箱涵,长620米,建设在现状明渠之上,汇集三环线以北关东地区、新武黄公路以北沿线地 区自北向南排入现状明渠后汇入汤孙湖,本次箱涵底版为C25钢筋、墙身为C25素砼结构,底板厚50cm,墙厚40cm,按设计要求沉降缝按不大于25米 留置一条。

二、裂缝情况

根据现场情况,我们先行组织0+000—0+100段施工,由于是直线段,按25米留置一条施工缝,均分为四段进行施工,本段箱涵是2月18日开始浇筑砼,到2月20日在段墙体中间平压孔处出现贯通裂缝。

三、裂缝产生原因分析

箱涵底板是 C25钢筋砼底板,下面是10cm厚的碎石垫层,而且地基处于原状土上,因此不均匀沉降产生的裂缝的可能性不大,从裂缝产生的情况看,应属温度收缩应力和砼干缩变形应力引起。

1、砼的收缩变形

从砼学原理得知,砼在空气中凝结时将产生体积收缩,其中包括水泥水化物凝胶体自身的体积收缩(凝缩)和砼因失水而产生的收缩(干缩)。当外界湿度不变时,这种收缩早期发展快,以后逐渐减慢,最后趋于某一数值。整个过程可以延续到两年以上。

2、砼的温度和湿度变形

结构在正常使用过程中,已经硬结的砼由于温度和湿度的变化,还会产生体积变化,即“热胀冷缩”和“湿胀干缩”,这虽然是两种不同的物理效应,但给结构带来 的影响是相同的,当湿度和温度变化引起的变形受到约束时,就会产生应力,如果不采取措施就可能导致结构开裂,甚至破坏。

3、当结构或构件的收缩受到约束而不能自由发展时,就会使结构或构件产生收缩内力和开裂,细长构件和薄壁结构对此尤为敏感。

4、工程中常用的砼条形基础、钢筋砼挡土墙、矩形水池池壁、箱涵等往往长度大,截面尺寸或厚度小,而下面的地基或相连的池底等将对这些部件沿长度方向的变 形起比较明显的约束作用,当砼养护差,而在设计中又未设置必要的变形缝时或变形缝留置过长时,就有可能在拆模后不久即沿长度方向每隔一定距离出现一条竖向 裂缝,裂缝通常是上宽下窄,此即收缩裂缝。

五、预防裂缝的主要措施

根据裂缝产生原因分析,预防裂缝产生的主要措施为

1.短伸缩缝间距。根据伸缩缝计算公式:

2006411162246971.jpg



其中H —板厚或墙高的计算厚度或计算高度为2米


L —底板的全长取100米

Cx —反映地基对结构约束程度的系数取1.

α—砼和钢筋砼的线膨胀系数取1.×10-5

Ec —底板砼的弹性模量C25取2.8×104N/mm2

T —结构相对地基的综合温差,包括水化热温差、气温差和收缩当量温差,当截面厚度<50cm时不考虑水化热影响。

T=TY(T)+T2+T3

TY(T)— 收缩当量温差,由收缩相对变形求得;

T2 — 水化热引起的温差(厚度小,可以不考虑)

T3 — 气温差

一般施工条件下:T=15+20=35℃

εP —砼极限变形值

砼的极限拉伸为εPa=1×10-4

考虑到砼徐变为弹性变形的1倍,总拉伸εP=2εPa=2×10-4

则

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2.减少水泥用量


调整砼的配合比,改用强度等级高的水泥,以减少水泥用量,并且减少坍落度。

3.加强养护

本工程的砼墙体设计为T型,养护人员有时只把麻袋覆盖在帽子上,下面墙体并未覆盖到。所以施工前一定要对养护人员进行技术交底,砼墙体应全面积覆盖,定人定时洒水保湿,防止水分快速蒸发,使养护期间砼表面始终保持湿润状态。

4.延长模板拆除时间

墙体达到一定强度后要及时回填,实践证明,土和水是砼的最佳养护介质。迟迟不回填的暴露工程裂缝最多。

5.适当的配筋可以减少裂缝的出现。

因为钢筋不会产生明显徐变,也不会因外部介质湿度变化而产生收缩或膨胀,所以结构中的钢筋会对其周围砼的徐变和收缩产生阻遏作用,从而使钢筋砼构件的徐变和收缩比素砼构件小。因此适当的配筋可以减少徐变收缩的不利影响。

6.采用补偿收缩砼。在砼中加入微膨胀剂,使砼收缩得到部分自行补偿,以降低收缩应力。

在后续箱涵施工中,严格按照不大于17米留置伸缩缝,并且在砼拌和、浇筑、养护等各个环节严格按照操作规程进行施工。拆模时间由原来的24h延长到 48h,并加强了对墙体养护工作,特别是对早期养护的重视。现在整个箱涵已全部完工,并于5月28日顺利通过了由业主方组织、设计院、质检站、监理等有关 方面参加的阶段性验收。

六、一点体会

1.与块体基础相比,薄壁结构具有两个特点:1)墙体受到砼基础的极大约束,这种约束力往往远大于地基对基础的约束,而且约束难以改善。2)墙体竖向养护困难,且暴露于大气中,干缩、冷缩较大,温度高。由于以上两点易因收缩应力而裂缝,其控制难度亦甚于块体基础。

2.薄壁结构砼通常采用分次浇筑的施工方法,如先浇筑底板,后浇筑池壁,这种结构的裂缝通常发生在池壁部位,很少出现在底板。这是因为:1)底板多埋置于 地下,受温差影响较小,养护容易,干缩、冷缩相对较小,而池壁多暴露在大气中,干缩、冷缩相对较大。2)底板对池壁的约束系数也较大,约束系数随底板材料 的刚度与墙壁刚度之比值的增加而成比例增加,而底板的刚度往往远大于池壁的刚度。因此,该约束系数往往远大于地基对底板的约束系数,从而产生相对较大的收 缩应力。

3 .通常认为在砼浇筑早期易因约束应力产生表面裂缝,在浇筑后期(15天、1个月、3个月、甚至数年)易产生异常裂缝。但若没有良好的保温和保湿措施,温(湿)降过快,应力来不及松弛,同样会因表面裂缝的向里发展而产生贯穿性裂缝,尤其是对薄壁结构。


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