混凝土裂缝控制技术施工应用

摘要：新庄污水处理厂工程位于贵阳市乌当区东风镇麦穰村沙鱼沟，紧邻南明河，该工程总规划用地面积约101000m2，本期污水处理规模为24万m3/d，远期为40万m3/d。本期施工内容包括污水提升泵房、曝气沉砂池、改良AAO生化池、二沉池、高效沉淀池、接触毒池及其余配套工程有变配电间、污泥脱水间、综合楼工程，室外道路景观绿化工程。工程主要结构形式为钢筋混凝土结构。关键词：混凝土；裂缝控制；施工应用其中最大的生化池结构尺寸为143m×95.9m×8.8m，共分隔为4组生产线，生化池底板面表高为993.25，池顶标高为1002.05，生化池混凝土方量约23000m3，主要构件尺寸详见表1。

混凝土：混凝土拟采用商品混凝土。本工程池体混凝土抗渗要求高故采用商品混凝土，并按设计要求在混凝土中加入抗裂纤维剂。混凝土工程量为55000m3，由于池体混凝土有着严格的裂缝要求，因此对混凝土采取了一系列措施，主要是控制裂缝的设计措施、防治材料的措施、混凝土的养护和措施结构缝的设置，以有效控制裂缝的产生。1控制裂缝的设计措施本工程混凝土结构严格按照《混凝土结构设计规范》（GB50010）要求进行设计，采取一系列设计措施，对梁板柱和墙的裂缝进行有效控制。2板裂缝的控制（1）板中受力钢筋间距：当板厚h≤150mm时，不大于200mm：当板厚﹥150mm时，不大于1.5h，且不大于250mm。（2）在现浇简支板的支座部位，配适量的负弯筋板面钢筋，以避免支座约束可能产生的负弯矩裂缝。周边支承的的现浇混凝土嵌固板，其支座负弯矩的钢筋向跨内延伸的长度能覆盖负弯矩区域并满足钢筋锚固要求。跨中的正弯矩钢筋全部深入支座；沿长边方向布置足够的横向构造钢筋。（3）处于温度-收缩力较大区域的混凝土连续板，其板底伸入支座正弯矩钢筋的锚固长度在5d的基础上适当增加。（4）当现浇板的受力钢筋与梁平行时沿梁长度方向配置间距不大于200mm且与梁垂直的上部构造筋，其直径不小于8mm，且单位长度内的总截面面积不小于板中单位宽度内受力钢筋1/3。该构造钢筋伸入板内的长度从梁边算起，每边不小于板计算跨度的1/4。（5）对于支承结构整体浇筑或与混凝土墙整体浇筑的混凝土板，在板边上部设置垂直于板边的不小于直径8mm，间距200mm的构造钢筋，其截面面积不小于跨中相方向纵向钢筋截面面积的1/3。该钢筋自梁边或墙边伸入板内的长度，在单向板中不小于板计算跨度1/4，在双向板中不小于板短跨方向计算跨度1/5.（6）嵌固在砌体墙内的现浇混凝土板，其上部与板边垂直的构造钢筋伸入板内长度与板短边跨度1/7。在两边嵌固与墙内板角部分，配置双向上部构造筋，该钢筋伸入墙内长度从墙边算起不小于板短边跨度1/4。沿板的受力方向配置的上部构造钢筋，其截面面积不小于该方向跨中受力钢筋截面面积1/3；沿非受力方向配置的上部构造筋，可根据经验适当减少。（7）现浇混凝土板的角部的上部构造钢筋可沿两个垂直方向布置，也可按45°方向斜向布置，按投影面积计算配筋面积。当柱角或墙的阳角突出到板内且尺寸较大时，板边上部构造钢筋伸入板内的长度从柱边或者墙边算起，且按受拉钢筋锚固在梁内、墙内或柱内。（8）单向板沿垂直方向布置分布钢筋，单位长度上分布钢筋的截面面积不小于单位宽度受力钢筋截面面积15%，且不小于该方向板截面面积的0.15%；分布钢筋的间距不大于250mm，直径不小于6mm，对集中荷载较大情况，分布钢筋面积宜适当增加，其间距不大于200mm。（9）对温度、收缩力较大的现浇混凝土板，在周边支承梁、墙中心处设置控制缝。在浇筑混凝土后插入铁片或塑料片、木条（初凝后取走），引导混凝土裂缝在梁、墙轴线部位出现，减小板内约束力（变）的积聚，而控制缝则在以后浇筑混凝土加以掩饰。（10）在温度、收缩力较大的现浇板区域内，钢筋间距取为150～200mm，并在板的未配筋表面布置温度收缩钢筋。板的上、下表面沿纵、横两个方向的配筋率均不小于0.1%，对屋面板等部位，还适当增加配筋率。（11）基础筏板当厚度大于2m时，除在板的顶面、底面布置纵横钢筋外，尚在板厚方向设置与板面平行的构造钢筋网片，其间距不超过1m，直径不小于12mm，纵横方向的钢筋间距不大于200mm。3梁、柱的裂缝控制（1）当在梁的负弯矩区切断钢筋时，如V＞0.7ftbho且断点仍在负弯矩区内，支座截面负弯矩纵向受拉钢筋，延伸至按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面以外的延伸长度ld2不小于1.3ho，且不小于20d处截断；且从该钢筋强度充分利用截面伸出的延长长度ldl不小于1.2la+1.7ho。（2）在钢筋混凝土悬臂梁中，设置不少于两根上部钢筋伸至悬臂梁外端，并向下弯折不小于12d。其余钢筋不在梁的上部截断，而按规范要求弯折45°或者60°，并按规范要求在梁的下部锚固，锚固长度不小于10d。（3）当梁端实际收到部分约束但按简支计算时，在支座区上部设置纵向构造钢筋，其截面面积不小于梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积1/4，且不少于两根。该纵向构造钢筋自支座边缘向跨内伸出的长度不小于0.2lO，lO为该跨计算跨度。（4）当梁腹板高度hw≥450mm时，在梁的两个侧面沿高度配置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋（不包括梁上、下部受力钢筋和架立钢筋）的截面面积不小于腹板截面面积bhw的0.1%，且间距不大于200mm。（5）当梁、柱纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度大于40mm时，对保护层采取有效的防裂构造措施（如配置构造钢筋网片）。4墙的裂缝控制（1）钢筋混凝土的水平和竖向分布钢筋的配筋率sh（sh=Ash/bsv，sv为水平分布筋间距）和sv（sv=Asv/bsh，sh为竖向分布钢筋间距）不小于0.2%。剪力墙中温度、收缩力较大的部位，水平钢筋的配筋率适当提高。钢筋混凝土剪力墙水平及竖向分布筋直径不小于8mm，间距不大于300mm。（2）地下室纵向墙体中，考虑适当增加水平方向构造钢筋。（3）厚度大于160mm的剪力墙配置双排分布钢筋网；厚度不大于160mm的剪力墙在其重要部位配置双排分布钢筋网。双排分布钢筋网沿墙的两个侧面布置，且采用拉筋连系。拉筋直径不小于6mm，间距不大于700mm；对于剪力墙重要部位适当增加拉筋的数量。（4）剪力墙洞口上、下两边水平纵向钢筋除满足洞口连梁正截面承载能力要求外，尚设置不小于2根直径不小于12mm的钢筋。钢筋截面面积分别不小于洞口截断的水平分布筋总截面面积一半。纵向钢筋自洞口边伸入墙内的长度不小于规范规定的受拉钢筋锚固长度。（5）剪力墙洞口连梁沿全长配置箍筋，箍筋直径不小于6mm，间距不大于150mm。在顶层洞口连梁纵向钢筋伸入墙内锚固长度范围内，设置间距不大于150mm的箍筋，箍筋直径与该连梁跨内箍筋直径相同。同时门窗洞边的竖向钢筋按受拉钢筋锚固在顶层连梁高度范围内。5防治的材料措施本工程为了达到对混凝土结构裂缝控制的要求，对混凝土材料进行了严格控制，并在实验室进行了一系列试验，根据抗裂性试验和评价方法进行原料的选择和配合比的设计，对混凝土裂缝进行了有效的控制。6混凝土配合比主要参数选择①水泥用量：在满足混凝土强度要求情况下，尽量降低水泥用量。普通强度等级的混凝土水泥用量为150～459kg/m3，高强度混凝土中水泥及掺合料总量不大于50kg/m3。②水胶比水胶比适当，除采取特殊措施下，宜为0.4～0.55。③砂率：在满足混凝土工作性的前提下，宜降低砂率。特别是流动性和大流动性混凝土，适当控制砂率，以防止因混凝土拌合物离析而使抗裂性能劣化。④掺合料：混凝土中宜加入水泥用量20%以上的Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰。当需掺入磨细矿渣时，宜与粉煤灰双掺。⑤坍落度：在满足施工要求的条件下，宜采用较小的混凝土坍落度，以防止混凝土离析和泌水导致混凝土表面产生裂缝。7抗裂混凝土配合比优化设计方法抗裂混凝土配合比优化设计在强度配合比设计的基础上进行，使混凝土在保证强度要求的同时具有良好的和易性和抗裂性。8混凝土运输、泵送、浇筑质量控制（1）运输根据运输路程、混凝土配合比、初凝时间、浇筑要求等，混凝土搅拌站配备足够数量混凝土搅拌车，容量为8～10m3/车，同时安排材料员负责与混凝土搅拌站的车辆调度员对接，通过车载GPS定位系统对混凝土运输车辆跟踪，现场至少保证一辆混凝土罐车待命，杜绝等料或混凝土罐车现场积压现象，保证混凝土浇筑连续进行，避免等料导致混凝土浇筑出现施工冷裂缝或混凝土罐车积压引起混凝土坍落度损失而影响混凝土性能。（2）混凝土泵送设备在混凝土施工时，现场正常配备两台固定式混凝土输送泵，在基础施工时，由于混凝土一次性浇筑数量大，最高时同时使用四台混凝土输送泵送料，此外合理地选择泵机型，充分发挥设备性能，由于泵送高度大，泵送压力随之增大，混凝土泵管承受的侧压力也在增大，因此需使用高压泵管。合理选择泵送方式，结构标高较低时，采用低压泵送或者移动汽车泵方式，低压泵送状态下，泵送频率高，速度快，液压系统峰值压力高，但能解决上部结构混凝土量大、混凝土泵送时间长的问题。结构标高较高时，混凝土泵送时，应调整次数调节以降低泵送频率，经过多次调整可成功地解决结构标高混凝土的泵送问题。（3）浇筑质量控制混凝土浇筑前对钢筋须严格验收，对于有锈的钢筋要除锈后方可浇筑，避免钢筋锈胀引起混凝土爆裂。浇筑前对模板提前浇水湿润，避免混凝土入模后水分被模板吸收，由于模板的湿胀导致混凝土裂缝的产生。对于模板内烟盒、塑料瓶盖等杂物要及时清除，避免杂物混入混凝土中，伸缩系数与混凝土不一致而形成裂缝。采用泵送浇筑，合理布置泵管线路。混凝土振捣方面，采用高频插入式振动棒进行振捣，振动棒插点要均匀，采用插入交错式的次序，移动距离不得超过振动棒作用半径的1.5倍。振动棒不漏振也不过振，振捣时间以混凝土泛浆为宜，并辅以附着式平板振动器侧振法来振实，从而改善混凝土拌合物的性能，以保证混凝土振捣密实性，减少混凝土因振捣不充分导致的后期沉实裂缝及水分蒸发引起的收缩裂缝。对于电梯井等部位大体积混凝土采用斜面分层，循序渐进，一次浇筑完成。由于本工程地下室为抗渗混凝土，抗渗混凝土要求水灰比较小，而泵送混凝土要求有较大的坍落度，解决好抗渗性和可泵性对坍落度的不同需求对保证混凝土的抗渗性、耐久性意义重大，为此在施工操作上我们采取如下控制措施：①首先认真控制配合比，在施工过程中，根据实际情况及时与商品混凝土厂联系予以调整。②把好原材料关，通过采用掺和料减少水泥用量，水泥应选择活性高（不低于57MPa）需水量小的品种，砂子的细度也影响混凝土的强度，外加剂选择坍落度损失及可泵性方面都很优良的泵送剂，砂、石等原材料严格按要求选用。混凝土浇筑时定人、定位，要求振捣密实，不漏振、不过振，专人护模，不得跑模。（4）混凝土成型前施工质量控制对于楼面混凝土，除采用插入式振动器振捣外，为保证楼面混凝土密实度，楼面混凝土在找平前用平板振动器进行振捣。振捣结束后混凝土初凝前，及时安排专业且责任心强的瓦工进行找平及初次抹压，为保证抹压效率及抹压力度的准确一致，采用燃油磨光机套大铁盘进行抹压，边角部位人工抹压配合。初次抹压完成后，必须安排专人值守，把握好二次抹压时间。二次抹压时间掌握很重要，混凝土经初次抹压后表面有少量水分未蒸发，随着水分的慢慢挥发，表面容易形成不规则的干缩裂纹，通过二次抹压可有效减少和避免表面裂纹的出现，二次抹压时间初凝后终凝前（以脚踩上去刚好不粘脚为宜），抹压时采用磨光机叶轮片进行精磨。混凝土二次抹压项目部安排专职质检员进行跟踪管理、跟班指导。9养护措施按照有关规定和规范对混凝土养护，能够对控制裂缝的产生起到一定的作用，本工程在混凝土养护方面有着严格的要求。10冬季混凝土的保温保湿措施本工程地下室底板，在内外筒处基础承台处，属大体积混凝土，混凝土表面采用覆盖一层塑料薄膜，