深圳地铁某站顶板混凝土裂缝处理简析 .docx

工程建筑学相关资料ENGINEERING ARCHITECTURE RELATED INFORMATION 工程建筑学相关资料 ENGINEERING ARCHITECTURE RELATED INFORMATION PAGE PAGE 1 深圳地铁某站顶板混凝土裂缝处理简析  摘　要:针对深圳地铁某站主体结构混凝土顶板裂缝，通过具体观察、描述，从顶板结构、混凝土材料组成及混凝土施工工艺等方面，分析混凝土顶板裂缝产生的原因。阐明了混凝土配方中水泥用量高，水灰比低，使混凝土内部发热量大，自身体积变形大。在结构约束条件下，产生较大的温度应力和收缩应力。当过早拆模时，极易超过混凝土抗拉强度，而产生裂缝。另外因气温骤降导致的裂缝扩张现象，则是由于热胀冷缩性能而产生的。工程施工中采取了一些防裂措施，起到了作用，在后续施工中，基本遏止了裂缝的产生。关键词:顶板混凝土;裂缝;大体积混凝土;温度应力 1 工程概况　　 深圳地铁一期工程某站全长222.5m，地下双层双跨(局部三跨)钢筋混凝土框架结构，外包总宽度18.7m，顶板混凝土设计厚800mm，侧墙混凝土设计厚400mm，顶板、侧墙与围护桩采用钢筋接驳器连成一体，顶板断面结构见图1。顶板混凝土浇筑采用泵送商品混凝土，施工时间为2002年10月份至2003年1月份，东西方向各分10段组织施工，每段长8~12m。在拆除东十段、西九、东九段顶板底部模板后，即发现顶板靠侧墙的倒角部位出现横向(南北向)裂缝，每一段顶板裂缝1~3处，每处长1.5~3.0m，且为上下贯通裂缝，西十段拆模后未见裂缝。经几次分析和采取设止裂钢筋网和延长拆模时间等预防措施，在后几段顶板施工中，有效的控制了混凝土裂缝的发生。2 裂缝观察纪实2.1 裂缝的发生及分布　　 顶板裂缝分布见图2所示。初始4个浇筑段为西十、东十、西九、东九段，混凝土浇筑时间、拆模时间和发现裂缝时间记录见表1。　　 初始裂缝发生部位均在侧墙顶板增厚倒角处，每段浇筑段裂缝1~3条，间距2米多，共有13条。初始长1.5~3m，大致左右对称，有渗水，很少滴水，后西八段增加2条。2.2 裂缝发展变化特点　　 初始裂缝早期均有少许延长，但也有个别裂缝几天后愈合。2002年12月10日前后一次气温骤降，西九段一对称缝向板中扩展。同年，12月27日前后又一次较大的气温骤降，有三段的裂缝向板中扩展。2003年1月11日以后，气温回升，低温时扩展的裂缝消失，裂缝分布回复初始状态。其中，东十右侧裂缝消失。西十曾在低温期出现的裂缝消失低气温裂缝扩展形象见图3。3 裂缝原因分析　　 混凝土是一种脆性材料，其拉压比约为1∶10。在板梁结构系中，通常是受拉破坏。当混凝土构件受到的拉应力大于混凝土龄期抗拉强度，或构件受到的拉伸变形大于混凝土龄期的极限拉伸值时，就产生裂缝。如果混凝土构件处于自由的均匀胀缩状态，不受约束，则不产生拉应力，也就不发生开裂。但实际工程结构总是处于某种约束状态，约束越强，则约束拉应力越大。下面就深圳地铁某站顶板裂缝进行具体分析。3.1 结构　　 该站为地下双层双跨(局部三跨)现浇钢筋混凝土框架结构，主体结构顶、中、底板与围护结构(密排挖孔桩)刚接(用钢筋接驳器连接)。板梁纵长222.5m，不设后浇带，不设变形缝。底板底纵梁和顶板顶纵梁断面尺寸较大，有“大体积混凝土”特征。为检验是否有温度应力存在，在东一浇筑段底板、底纵梁混凝土浇筑过程中，布设了混凝土内部中心温升测试点，测孔深度大致到达板断面中心和梁板相接坛厚断面中心。测试点布置图和混凝土内部温度变化过程图见图4和图5所示。　　 混凝土表面温度24°C时，底板B点最高温度为54°C，则有54°C-24°C=30°C，大于设计给定的允许温差25°C。底纵梁坛厚断面中心最高温度，A点为70°C、C点为65°C，与混凝土表面温度24°C之差分别是46°C和41°C，远大于允许温差25°C。因此，可能产生较大的温度应力，有发生温度裂缝的可能性。　　 顶板、顶纵梁结构断面形式与上述相仿，但上下表面散热条件较好，内部温升可能比底部小。但顶板倒角增厚处与侧墙连成一体，外侧紧靠围护结构和原土体，不散热，所以倒角部位混凝土内部温升相对较高。有较大的内外温差，会产生较大的温度应力。3.2 混凝土及原材料3.2.1 混凝土配合比　　 板梁混凝土设计强度等级为C30，抗渗等级S8，典型配合比见表2所示。商品混凝土，坍落度一般为170~190mm，采用混凝土泵施工。顶板顶梁混凝土施工现场取样39组，作拉压试验，平均强度36.95MPa。现场取样作抗渗试验，均达到S8。因此，该配合比满足设计要求。　　 但是，考察混凝土的抗裂性，根据一些研究[3][2][4]成果获知，该配合比的水泥用