某工程基礎(chǔ)底板取消部分后澆帶的施工技術(shù)
1 工程概況 北京西單北大街西側(cè)商業(yè)區(qū)8號(hào)地住宅及交通廣場工程(簡稱西西8號(hào)地工程)位于西單繁華商業(yè)地帶。結(jié)構(gòu)采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為8度，地上17層(局部2層、8層)，地下3層，總建筑面積約63000m2。工程±0.00相當(dāng)于絕對標(biāo)高42.40m，底板厚2m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，抗?jié)B等級(jí)S8，原設(shè)計(jì)有4條后澆帶，平面、剖面如圖1所示。2 工程中的技術(shù)難點(diǎn)及解決辦法 根據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙，4條后澆帶寬均為1000mm。鋼筋連續(xù)，要求從基礎(chǔ)底板往上貫通地下及地上結(jié)構(gòu)，遇梁斷梁、遇墻斷墻、遇板斷板。后澆帶的留置對于解決溫度收縮應(yīng)力和差異沉降對結(jié)構(gòu)的影響有較大作用。但是后澆帶的留置將影響施工進(jìn)度且因?yàn)榈装寤炷僚c底板后澆帶混凝土澆筑時(shí)間間隔數(shù)月，新老混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度很難保證。容易在新老混凝土的連接處產(chǎn)生裂縫，引起漏水，給施工帶來諸多不便。因此在施工前對工程中能否取消全部或部分后澆帶作為技術(shù)課題進(jìn)行了認(rèn)真的研究和探討。經(jīng)過理論計(jì)算和科學(xué)分析，我們決定取消以解決溫度收縮應(yīng)力為主控的A、B、C三條后澆帶，以解決差異沉降為主控的后澆帶D保留，對取消部分后澆帶后的底板添加防裂型FS-H微膨脹防水劑作為有條件技術(shù)補(bǔ)償。
圖1 工程平面、剖面示意
(a)-底板平面；(b)-1-1剖面；(c)-2-2剖面2.1 裂縫產(chǎn)生原因
工程實(shí)踐可知，大體積底板混凝土的水平應(yīng)力是裂縫產(chǎn)生的主要控制應(yīng)力。此水平應(yīng)力可由混凝土應(yīng)力理論中溫度收縮應(yīng)力基本公式σxmax=-EaT.計(jì)算得出。當(dāng)應(yīng)力為拉力時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生開裂，此應(yīng)力與溫差、收縮差及線膨脹系數(shù)成正比，為線性比例關(guān)系。并且與底板絕對尺寸長度有關(guān)，長度增加，應(yīng)力增加，但不是線性關(guān)系。相關(guān)資料表明，其溫度應(yīng)力在長度方面的中部最大，當(dāng)應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，第一條裂縫在此處產(chǎn)生。第一條裂縫產(chǎn)生后，應(yīng)力進(jìn)行重分布，其最大值由于結(jié)構(gòu)長度減少一半而減小，如果該值仍然超過混凝土抗拉強(qiáng)度，則形成第二批裂縫，如圖2所示。2.2 防裂原理
根據(jù)王鐵夢《工程結(jié)構(gòu)裂縫控制》書中提出的混凝土裂縫間隔計(jì)算公式： 從公式中可見，|aT|-εp越小，即|aT|越接近于εp，趨于相等時(shí)，則裂縫間距趨于無窮大。即無需設(shè)置伸縮縫。要達(dá)到這些條件，這就需要降低溫差或混凝土收縮。因此，設(shè)法減小混凝土的收縮，使aT<εp，添加防裂型FS-H微膨脹防水劑的補(bǔ)償收縮混凝土則能實(shí)現(xiàn)裂縫間距趨大。達(dá)到控制裂縫產(chǎn)生的目的。圖2 應(yīng)力及裂縫發(fā)展示意
(a)-主應(yīng)力分布；(b)-一次開裂；(c)-二次開裂 在混凝土中添加FS防水型外加劑，且在最容易出現(xiàn)裂縫(即原后澆帶處)設(shè)置增加FS外加劑摻量的膨脹帶。使混凝土成為補(bǔ)償收縮混凝土。FS外加劑與水泥中的一些水化產(chǎn)物，通過化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生結(jié)晶。這種結(jié)晶物質(zhì)生成過程中，使宏觀產(chǎn)物凝固不斷膨脹(膨脹率約3.5×10-4)。由于混凝土中的鋼筋及鄰位等因素限制了膨脹。使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生0.2～0.7MPa左右的壓應(yīng)力。抵消了部分混凝土收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，以達(dá)到減小最大拉應(yīng)力控制裂縫的目的。作用機(jī)理如圖3所示。
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