大体积砼裂缝高级论文

1、北京市高级专业技术资格评审申报论文 第-17-页申报论文（高 级）题目 无粘结预应力和WRA在超长超大结构中抵抗裂缝的作用单 位：北京东兴建设有限责任公司姓 名：课题方向： 2007 年 8 月 2 日摘 要稻香村食品加工厂工程横向总长 60.45M 纵向总长85M,属超长超大结构，如何抵抗混凝土结构早期温度裂缝和长期徐变引起结构变形，是该楼设计和施工双控的关键.该楼在施工过程中，采用了无粘结预应力和掺加WRA外加剂，成功的控制了温度裂缝和长期徐变，竣工近两年来，未发现结构裂缝.关键词： 无粘结预应力，WRA、温度裂缝目 录摘 要.绪 论 .1一、工程施工实例.31、工程概况.32、施工准备.

2、33、使用的材料和拟投入的设备.44、无粘结预应力施工.4结 论.13参考文献.16附 录.17-17-绪 论在钢筋砼结构领域，存在着一个相当普遍的质量问题就是结构的裂缝问题。由于结构在外荷载作用下的破坏和倒塌都是从裂缝扩展开始的，因此人们对裂缝隙往往产生一种建筑破坏的恐惧感。混凝土是粗集料、细集料、水泥、石、水和气体所组成的非均质堆聚结构，在成型后随温度、湿度等环境条件的影响会形成肉眼看不到的微裂缝。由于混凝土的组成材料和微观构造不同以及受环境影响的不同，混凝土产生裂缝的原因很复杂。钢筋砼结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度却是可以控制的，有害与无害的界限由结构的使用功能决定，裂缝控制的主要

3、方法是通过设计、施工、材料等方面综合技术措施将裂缝控制在无害范围内的。目前，许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm。当结构所处的环境正常，保护层厚度满足设计要求，无侵蚀介质，钢筋混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm；在湿气及土中为0.3mm；在海水及干湿交替中为0.15mm。     水泥水化过程中产生大量的热量，每克水泥放出50.2J的热量，如果以水泥用量350550kg/m3来计算，每m3混凝土将放出1750027500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升高，通常在浇筑温度的基础上升高35左右。对大体积混凝土施工时应对其内部温度进行跟踪测定，因

4、为水泥水化热在13天可放出热量的50%，由于热量的传递、积存，混凝土内部的最高温度大约发生在浇筑后35天，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，所以混凝土中心温度低，形成温度梯形，产生温度变形和温度应力。当这种温度应力超过混凝土的内外约束力（包括混凝土抗拉强度）时，就会产生裂缝。这种裂缝一般出现在混泥土浇筑后的35天，初期出现的裂缝很细，随着时间的推移而继续扩大，甚至达到贯穿的情况。因此如何控制温度裂缝和抵抗长期徐变，对提高房屋耐久性有着重要意义.一、工程施工实例 1、工程概况北京稻香村1#厂房工程位于北京市昌平区被七家镇， 2004年5月20日开工。2005年4月30日竣工，1#厂房工程为全现

5、浇框架剪力墙结构，采用筏板基础，地下室外墙250mm,内墙200mm,柱距纵向10m,共8跨，最东端柱距纵向5m一跨，纵向总长85m,横向柱距9.5m,共5跨，中间一跨12.5m,横向总长60.45m,基础底板厚度50cm,基础顶板厚度20cm,首层与顶层顶板厚度均为11cm,由于基础底板超长，且板厚相对较厚，设计在基础底板部分进行了超长无缝设计，即在基础底板及外墙上设加强带,横、纵、横向各两道，加强带宽900，高度同底板、墙体厚度，加强带采用WRA补偿混凝土，实现连续浇注，无缝施工。基础顶板及首层、二层顶板除采用加强带外，并采用无粘结预应力构造筋解决超长温度应力及收缩应力。工程预应力筋采用F

6、s15.2高强1860级国家标准低松弛预应力钢绞线，其标准强度fptk=1860N/mm2，预应力筋张拉控制应力scon=1302N/mm2。张拉端采用夹片式锚具，固定端采用挤压式锚具2、施工准备（1）预应力部分的图纸、技术资料（2）张拉设备用电源（380V、15A），操作平台利用原有的脚手架，宽在1m左右，并有必要的安全防护措施，平台面低于预应力筋平面至少20cm，张拉工人有足够摆放机具及张拉操作空间。（3）预应力架立筋加工的普通钢筋材料。（4）施工现场预应力材料的装卸和垂直运输及其临时堆放的场地。（5）在模板的制作和安装时应根据预应力施工组织设计的要求进行，以满足预应力施工工艺的要求。（6

7、）根据预应力施工方案进行预应力筋张拉后张拉端的混凝土封堵。（7）张拉前提供张拉部位混凝土强度报告单。3、使用的材料和拟投入的设备北京建筑工程研究院研制开发的B&S、BUPC高效预应力成套体系及其产品。（1）、预应力筋预应力筋采用Fs15.2高强1860级国家标准预应力钢绞线，其标准强度fyk=1860N/mm2，钢绞线尺寸及性能钢绞线结构钢绞线公称直径mm强度级别(N/mm2)截面面积mm2整根钢绞线的最大负荷kN屈服负荷kN伸长率%无粘结塑料皮厚度mm1*7F15.21860139982592203508-12（2）、锚具张拉端及固定端均采用了北京市建筑工程研究院的BUPC 、B&a

8、mp;S体系；预应力锚具采用北京市建筑工程研究院生产的B&S锚固体系中的系列锚具，该体系锚具是类锚具。张拉端为单孔夹片式锚具，由锚具、锚板、螺旋筋组成。固定端采用单束挤压锚，由挤压锚具、锚板、螺旋筋组成。（3）、张拉设备张拉设备采用北京市建筑工程研究院生产的配套张拉产品。单根无粘结预应力筋张拉，采用YCN-25型前卡千斤顶，配套手提式超高压小油泵；张拉最大张拉力为250kN。4、无粘结预应力施工41 预应力施工流程图411无粘结预应力梁施工流程图支梁底模铺设骨架钢筋焊控制点高度架立筋铺放预应力筋支侧模、端模铺设楼板钢筋节点安装隐检验收浇注砼砼达到张拉强度张拉预应力筋预应力筋端部处理无粘

9、结筋工厂定长下料固定端挤压锚组装运至现场并垂直运输至铺放部位4.1.2无粘结预应力板施工流程图 支板底模铺设板底钢筋铺设预应力筋马凳铺放预应力筋铺设楼板上铁支端模节点安装隐检验收浇筑砼砼达到张拉强度张拉预应力筋预应力筋端部处理无粘结筋工厂定长下料固定端挤压锚组装运至现场并垂直运输至铺放部位4.2无粘结预应力施工工艺421无粘结预应力筋制作及存放无粘结预应力筋按照施工图纸，进行下料和组装后直接运到工地现场。无粘结筋应按施工图上结构尺寸和数量，考虑预应力筋的曲线长度、张拉设备及不同形式的组装要求，每根预应力筋的每个张拉端预留出不小于50cm的张拉长度进行下料。预应力筋下料应用砂轮切割机切割，严禁使

10、用电焊和气焊。根据“无粘结预应力混凝土结构技术规程”（JGJ/T92-93）第3.1.3条的规定，本工程中无粘结预应力筋长度均不超过25m，采用一端张拉的施工方案。对一端锚固、一端张拉的预应力筋要逐根进行组装。当无粘结预应力筋、锚具及配件运到工地，铺放使用前，应将其妥善保存放在干燥平整的地方，夏季施工时无粘结预应力筋在施工工地堆放时应尽量避免夏日阳光的暴晒，施工时应堆放在阴凉处，实在无法解决时可采用塑料布遮盖的方法。下边要有垫木，避免材料锈蚀，锚具、配件要存在室内，运输、存放时都要尽量避免预应力筋外皮破损。422 无粘结预应力筋铺放铺筋前的准备工作（1）、准备端模预应力板端模须采用木模，若施工

11、工艺有特殊要求也可采用其它模板。根据预应力筋的平、剖面位置在端模上打孔，孔径2530mm。（2）预应力筋架立筋制作预先在生产基地制作架立筋。高度按施工翻样图的预应力筋矢高控制点高度。（3）支板底模和端模要求梁板端模就位后其圆孔应与预应力张拉端伸出位置相对应。（4）预应力筋铺放预应力筋铺放按其铺放的三个主要步骤详细说明：1）节点安装根据建筑立面要求，可采用两种不同的张拉端节点组装方法。根据端模板上打孔位置，按附图所示安装凹出混凝土表面的张拉端节点。穴模张拉端示意图外露张拉端示意图锚固端挤压锚示意图结点安装要求：A、要求预应力筋伸出承压板长度（预留张拉长度）25cm。B、将木端模固定好。C、螺旋筋

12、应固定在张拉端及锚固端的承压板后面，圈数不得少于34圈。D、各部位之间不应有缝隙。E、预应力筋必须与承压板面垂直，其在承压板后应有不小于30cm的直线段。2）安放架立筋按照施工图纸中预应力筋矢高的要求，将编号的架立筋安放就位并固定（绑扎或点焊）。为保证预应力钢筋的矢高准确、曲线顺滑，要求板中每隔1.2m左右设置一个架立筋。3）铺放预应力筋无粘结预应力筋应按施工图纸的要求进行铺放，铺放过程中其平面位置及剖面位置应定位准确。剖面位置是根据施工图所要求的预应力筋曲线剖面位置，对其需支架立筋处和该位置处预应力筋重心线距板底的高度进行调整，并将预应力筋和架立筋绑扎牢固。4）预应力筋的铺放顺序预应力筋为双

13、向布置，铺筋时应保证预应力筋的设计矢高，且避免施工中的混乱。铺设预应力筋前还要特别注意与非预应力筋的铺设走向位置协调配合一致。预应力筋的铺放顺序及位置应与普通钢筋的铺放顺序与位置相协调；为了充分发挥预应力筋的作用，使跨中预应力筋的高度尽量低。5）预应力筋铺放原则及注意事项a 运到工地的预应力筋均带有编号标牌，预应力筋的铺放要与施工图所示的编号相对应。b 为保证预应力筋的矢高位置，要求先铺预应力筋，后铺水、电线道等。c 张拉端的承压板需有可靠固定，严防震捣混凝土时移动，并须保持张拉作用线与承压板垂直（绑扎时应保持预应力筋与锚杯轴线重合）d 预应力筋的位置宜保持顺直，承压板面必须与张拉作用线垂直，

14、节点组装件安装牢固，不得留有间隙。e 在预应力筋的张拉端和锚固端各装上一个螺旋筋，要求螺旋筋要紧靠承压板和锚板，或按设计要求放置钢筋网片。f 无粘结筋外包塑料皮有无破损，若有要用胶带缠补好。7) 从预应力筋开始铺设直到混凝土浇筑，避免在预应力筋周围使用电焊，以防预应力筋通电造成强度降低。43 混凝土的浇筑及振捣预应力筋铺放完成后，应由施工单位、质量检查部门、监理进行隐检验收，确认合格后，方可浇注混凝土。浇注混凝土时应认真振捣，保证混凝土的密实。尤其是承压板、锚板周围的混凝土严禁漏振，不得有蜂窝或孔洞，保证密实。振捣时，应避免踏压碰撞预应力筋、支撑马凳以及端部预埋部件。在混凝土浇注之后（浇筑后1

15、2天），应及时拆除端模，清理穴模。44 预应力筋张拉441 预应力筋张拉前标定张拉机具张拉机具采用北京市建筑工程研究院研制的YCN系列25吨前卡内置式千斤顶和配套油泵。根据设计和预应力工艺要求的实际张拉力对泵顶进行标定，绘出标定曲线。实际使用时，由此标定曲线上找到控制张拉力值相对应的值，并将其打在相应的泵顶标牌上，以方便操作和查验。标定曲线在张拉资料中给出。442 预应力筋理论伸长值计算计算公式：Lp=pe ×Lp/Ep 式中：Lp 预应力理论伸长值 pe预应力第一批损失后，预应力筋有效应力的平均值。 Ep 预应力筋的弹性模量。 Lp 预应力筋在混凝土构件的埋入长度。 计算结果应在张

16、拉记录表中给出。443 张拉控制应力及张拉顺序根据设计要求的预应力筋张拉控制应力取值，实际张拉力根据实际状况进行3%的超张拉。则单束预应力筋张拉力为188kN。混凝土达到设计要求的强度(80%)后方可进行预应力筋张拉，并应根据上部荷载的施加情况分阶段张拉，具体张拉时间按土建施工进度要求进行。张拉时的混凝土强度应有书面试压强度报告单。预应力筋张拉根据平面图依次顺序进行。单端筋，一端张拉。双端筋，先张拉一端，再补拉另一端。每束预应力筋张拉完后，应立即测量校对伸长值。如发现异常，应暂停张拉，待查明原因，并采取措施后，再继续张拉。张拉工艺流程量测预应力筋初始长度安装锚具装千斤顶张拉应力1.03con（

17、持荷2min）锁定锚具退出千斤顶量测预应力筋终结长度校核预应力筋伸长值 (持荷2min的目的是为了减少应力松弛损失，应力松弛损失是指钢材在常温高应力下由于塑性变形而使应力随时间的延续降低的现象，这种现象在张拉的头几分钟内发展的特别快，往后趋于缓慢，如果超长拉3%con，再回到con，则减少50%以上的应力松弛损失)4.4.4张拉操作要点（1）穿筋：将预应力筋从千斤顶的前端穿入，直至千斤顶的顶压器顶住锚具为止。如果需用斜垫片或变角器，则先将其穿入，再穿千斤顶。（2）张拉：油泵启动供油正常后，开始加压，当压力达到2.5MPa时，停止加压。调整千斤顶的位置，继续加压，直至达到设计要求的张拉力。当千斤

18、顶行程满足不了所需伸长值时，中途可停止张拉，作临时锚固，倒回千斤顶行程，再进行第二次张拉。张拉时，要控制给油速度，给油时间不应低于0.5min。（3）测量记录张拉前逐根测量外露无粘结筋的长度，依次记录，作为张拉前的原始长度。张拉后再次测量无粘结筋的外露长度，减去张拉前测量的长度，所得之差即为实际伸长值，用以校核计算伸长值。445张拉质量控制方法和要求：（1）采用张拉时张拉力按标定的数值进行，用伸长值进行校核，即张拉质量采用应力应变双控方法。根据有关规范张拉实际伸长值不应超过理论伸长值的106%，不小应于理论伸长值的94。（2）认真检查张拉端清理情况，不能夹带杂物张拉。（3）锚具要检验合格，使用

19、前逐个进行检查，严禁使用锈蚀锚具。（4）张拉严格按照操作规程进行，控制给油速度，给油时间不应低于0.5min。（5）无粘结筋应与承压板保持垂直，否则，应加斜垫片进行调整。（6）千斤顶安装位置应与无粘结筋在同一轴线上，并与承压板保持垂直，否则，应采用变角器进行张拉。（7）实测伸长值与计算伸长值比较低6或高6以上时，应停止张拉，报告工程师进行处理。45 张拉后预应力筋张拉端处理张拉后，应将锚具外露的预应力筋预留不少于30mm长度后将多余部分用机械方法切断，将张拉端清理干净，再用微膨胀混凝土封堵。密封后钢筋不得外露。三、结论1、通过对板实施后张无粘结预应力施工，经过两年的甲方使用，尽管该工程为食品加

20、工厂，里面机器设备很多，动载和静载都很大，产生很多热量，且在屋面设有13台室外冷凝机，屋面由于冷凝机动载影响，局部重新翻做，结构上未发现裂缝， （1）由于混凝土致密，水、气不会渗入内部，但当裂缝开展到一定宽度，且裂缝深度到达保护层时，水、气就会沿着裂缝逐步渗透到达钢筋，引起钢筋腐蚀、生锈，铁锈是一种铁的化合物(氧化铁)，其体积膨胀4倍，在混凝土内部引起内应力，导致混凝土进一步开裂，并使预应力钢筋与混凝土的握裹力降低，从而影响顶板承载能力。 （2）需要指出的是，混凝土结构中钢筋的腐蚀主要是电化学腐蚀，其腐蚀速度(程度)与钢筋所处环境的碱度(pH值)有关，pH值越高，越能保护钢筋不被腐蚀。当结构混

21、凝土有裂缝时，水进入到钢筋引起氧化，钢筋锈蚀，气进入裂缝引起混凝土碳酸化，降低pH值，加深钢筋腐蚀，而且这种腐蚀当有C1-和SO42-离子存在时会加剧。 （3）研究表明，结构混凝土的裂缝只有达到一定宽度时，水、气才能渗入，引起钢筋腐蚀。规范规定，钢筋混凝土结构的裂缝允许宽度为01 03mm(视不同介质环境)，预应力混凝土结构甚至不允许出现裂缝，其目的都是为了保证钢筋不锈蚀。这说明，如何控制砼早期温度裂缝，对结构耐久性，安全性起着重要作用。2、防止混凝土开裂的措施 （1）、给结构设加强带或后浇带，稻香村食品加工厂工程按加强带的位置将基础、结构分为三段，结构分为三段后，每段长度仍然属于超长不设缝结

22、构，由于超长不设缝结构施工的难度大，而且容易产生混凝土收缩裂缝。为避免收缩裂缝，在加强带中添加WRA,WRA抗裂防水剂是一种高性能防水产品，是为适应商品泵送混凝土的需要，并满足不同功能要求，不同气候条件，不同施工要求，不同强度等级而开发的抗裂防水剂。WRA混凝土具有适度的膨胀性能和较小的后期收缩落差；良好的密实性和抗渗性能；耐久性好，不存在碱集料反应及钢筋锈蚀；抗冻融性能好。 WRA抗裂防水剂具有适度的微膨胀性能，在内掺水泥与掺合料（粉煤灰）重8%.由于掺加WRA，该工程实现了连续浇注，无缝施工。由于掺加了WRA，结构顶板加强带处未发现裂缝，与其相连接的普通砼接茬处，也未发现裂缝，这证明WRA

23、在防治早期和后期砼裂缝，效果很好。由此联想到，施工后浇带，在工程施工过程中采用在每段内设若干后浇带，将结构分成长度合适的数块，以防止混凝土因早期收缩而开裂。在超常结构施工中，后浇带设置可以防止混凝土因温度变化而开裂。（2）、无粘结筋在连续多跨的结构中正常使用时，预应力筋主要可起到抗裂、控制挠度等作用在抵制混凝土长期的徐变产生的裂缝中发挥着重要作用。大大提高了结构的耐久性。(3)从力学角度，为防止横向裂缝，除了根据可能出现的最大荷载，合理配置预应力钢筋外，还应加强端部箍筋和处螺旋筋的配置。箍筋和螺旋筋的设置有利于防止端部和中部裂缝，(4)预应力工程只有在结构达到一定强度后，才能发挥作用，因此，在浇筑混凝土前，对控制裂缝较严格的各种工程，应适当掺加一些外加剂，例如WRA等.（5） 低松弛：材料在长期保持拉应力时，出现应力逐渐缓慢下降的现象为应力松弛。通过特殊加工可以改善这种特性，为使预应力能够更长时间发挥作用，如何降低低松弛损失，显得至关重要。a、在预应力张拉初期，张拉荷载达到张拉值时，不要使千斤顶立刻回油，应持荷2min中以上。b、采用 具有较高的破断强度 较高的屈服强度 耐疲劳耐腐蚀 在较高温度下仍有良好的性能 的低松驰预应力钢绞线c、通过特殊加工可以改善这种特性.参考文献 2