裂缝控制技术论文范文

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第1篇

广东奥林匹克体育场是九运会的主会场，设固定观众座位8万席，总建筑面积达14．56万m2，规模巨大，造型新颖，质量标准高，施工难度大，工期短，由广东建工集团总承包施工，本工程(包括场外环境及附属结构)高性能混凝土用量达13万m3。本工程面积巨大的环状结构看台楼层采用现浇混凝土结构，由于其特殊功能要求，花瓣形看台面积达4．25万m。，属超大面积钢筋混凝土结构。看台下各楼层面积分别为：首层3．79万m。，2层2．84万m2，3层1．52万m。，4层1．4万nfl。，5层1．24万m2。看台楼层沿径向设计有6道永久性伸缩缝，其间距超长，约为90m。地下室底板面积近2．5万m。，浇筑混凝土量达1．87万m3，虽然其厚度仅为600mm，但分布其中的众多大承台和底板合在一起浇筑施工，合并后的最大厚度达1．7m，亦属大体积混凝土施工。底板设计有7条后浇带，分为8大块，最大一块面积达4100m。，底板宽约36m，长约120m，底板后浇带间距超长。超长、超大面积及大体积混凝土是本工程结构的重要特色之一，其裂缝控制也就成为工程施工的重点与难点。

2采用高性能混凝土施工技术

本工程混凝土最大输送距离达300m，最大输送高度为60m，为满足泵送混凝土和体育场复杂特殊造型的施工要求，我们大量采用了高性能混凝土施工技术。在体育场北区配置了l台意大利进口的大型现代化搅拌站，产量为90m’／h；南区配置了自动上料和自动称量系统的混凝土搅拌站2座，产量为30~50m3／h。针对本工程的需要，配制高性能混凝土时为了优选原材料和配合比，我们应用“双掺”技术，除提高混凝土的可泵性外，还有意识地预先通过试验确定低收缩率的混凝土配合比，同时减少水泥用量，降低混凝土的水化热和改善其收缩性能。

2．1优选原材料

选用优质的原材料，如底板施工中采用连续级配骨料，增大混凝土的密实度。严格控制混凝土出机和人泵坍落度，随不同施工阶段的设计要求与天气变化情况跟踪调整配合比，详见表1。

2．2采用“双掺技术

在本工程施工中，地下室底板使用KFDN-SP8外加剂，看台楼层等混凝土结构根据具体情况，选用HPM一2高效缓凝减水剂、FE—C2外加剂等，这些高效外加剂具有高减水率和良好的保塑性能。掺外加剂混凝土与基准混凝土的减水效应比较如图1所示。

根据本工程的具体情况，我们分别选用黄埔电厂、广州发电厂等的I级或Ⅱ级粉煤灰，采用粉煤灰这种活性的水硬性材料代替部分水泥，补充泵送混凝土中的细骨料，提高混凝土的抗渗性、耐久性和流动性，并改善其可泵性和降低水化热，从而提高混凝土的后期强度。

2．3配合比选择

混凝土的配合比决定了混凝土的强度、抗渗性、和易性、坍落度、水泥用量、水化热大小、初凝和终凝时间以及混凝土收缩率等性能指标。根据结构的不同特点和设计要求、气候条件，掺人粉煤灰的影响以及施工现场的生产管理状况，采用不同技术指标，由实验室试配确定。

(1)地下室底板施工阶段根据现场条件，对底板混凝土提出以下指标：①坍落度12—14cm；②初凝时间6—8h；③掺加高效减水剂，超量掺加I级粉煤灰，减少水泥用量，降低水化热；④通过试验选定收缩率较小的配合比。为了确保混凝土具有高性能，我们提前对混凝土配合比进行了大量反复多次的试验，取得十几组试配数据，测试了不同配合比混凝土的收缩率及收缩与龄期的关系，并采用钢环试验方法测试混凝土的长期收缩情况。测定混凝土收缩率后，有意识地模拟浇筑一块混凝土试件进行试验，测试其温度变化和收缩率，确定了表2的配合比，其收缩率为0．12％0，且在14d后基本上不再收缩。实践证明，本配合比是成功的，用I级粉煤灰代替部分水泥，大大减少了水泥用量和降低了水化热，在确定了收缩率较小的配比后，据此收缩率确定底板分块的最大长度为45m，相邻块之间混凝土浇筑的时间间隔为14d。

(2)看台楼层选择不同的水泥和多种外加剂进行配合比试验研究，对外加剂的适应性进行对比试验，得出针对不同阶段和不同施工部位的优化配合比。北区采用深圳产FE—C2外加剂掺量为1．6％，黄埔电厂的Ⅱ级粉煤灰掺量为22％，既满足了混凝土的强度要求，又具有良好的可泵性和经济性。南区采用HPM一2高效缓凝减水剂和黄埔电厂的Ⅱ级粉煤灰得出的配合比，即：水泥：混合材：砂：石：水：外加剂=l：0．23：2．17：3．20：0．53：0．016，水泥、砂、石、水、粉煤灰、外加剂用量分别为332，722，1063，176，77，5．28~m3，水胶比0．44％，含砂率40．4％，坍落度145mm，质量密度2370kg／／m3，初凝n,-Jl''''~q5—8h，终凝时间8—10h。

3合理增加施工缝数量以改善约束条件在超大面积现浇底板、看台和楼层中，通过合理增加施工缝数量，降低了约束应力，减少了混凝土收缩，取得良好的效果。

第2篇

关键词：大体积砼承台裂缝控制温度应力施工技术措施

1引言

白果渡嘉陵江大桥是国道212线四川武胜至重庆合川高速公路横跨嘉陵江的一座特大桥，全桥长1433米，主桥为（130+230+130）m预应力砼连续刚构，单箱单室，下部结构为16根24米长Ф230cm的群桩基础，上接大体积分离式承台。单幅承台结构尺寸为18.7mx10.2mx5m，单幅承台砼方量为953.7m3，一次浇注完成。

2简述

2.1温度应力的主要成因：

2.1.1大体积砼在硬化期间，水泥水化后释放大量的热量，使砼中心区域温度升高，而砼表面和边界由于受气温影响温度较低，从而在断面上形成较大的温差，使砼的内部产生压应力，表面产生拉应力（称为内部约束应力）。

2.1.2当砼的水化热发展到3～7d达到温度最高点，由于散热逐渐产生降温产生收缩，且由于水分的散失，使收缩加剧，这种收缩在受到基岩等约束后产生拉应力（称为外部约束应力）。

2.2温度应力在承台砼内的分布如下图所示：

综上所述，在承台大体积砼施工前，必须进行砼的温度变化，应力变化的估算，以确定养护措施、分层厚度、浇筑温度等施工措施，并以此来指导施工。

3C30承台大体积砼砼裂缝控制的施工计算

3.1相关资料：

3.1.1配合比

水泥：粉煤灰：砂子：碎石：水：NNO-Ⅱ减水剂

369：50：677：1148：176：3.66

1：0.136：1.835：3.111：0.48：1%

3.1.2材料：

水泥：腾辉F.032.5级水泥

碎石：草街连续级配碎石（5~31.5mm）

混合中砂：机制砂40%，渠河细砂60%

粉煤灰：硌黄华能电厂Ⅱ级粉煤灰

外加剂：达华NNO-Ⅱ型缓凝减水剂

3.1.3气象资料

相对湿度80~82%；年平均气温17.5~17.6℃，最高气温40.5℃，夏热期（5~9月份）平均气温20℃。

3.1.4采用自动配料机送料，装载机加料，拌和站集中拌和，混凝土泵输送砼至模内。

3.2砼最高水化热温度及3d、7d的水化热绝热温度

C=369kg/m3；粉煤灰32.5水泥：水化热Q7d=257J/kg，Q28d=222J/kg（腾辉水泥厂提供的数据）；c=0.96J/kg.k；ρ=2400kg/m3。

3.2.1砼最高水化热绝热温升

Tmax=CQ/cρ=(366*257)/(0.96*2400)=40.83℃

3.2.23d的绝热温升

T（3）=40.83*(1-e-0.3*3)=24.23℃

ΔT（3）=24.23-0=24.23℃

3.2.37d的绝热温升

T（7）=40.83*(1-e-0.3*7)=35.83℃

ΔT（7）=35.83-24.23=11.6℃

(4)15d的绝热温升

T（15）=40.83*(1-e-0.3*15)=40.38℃

T（15）=40.38-35.83=4.55℃

3.3砼各龄期收缩变形值计算

εy（t）=εy0（1-e-0.01t）*M1*M2*…*M10

查表得：M1=1.10，M2=1.0，M3=1.0，M4=1.21，M5=1.2，M6=1.11(1d)、1.09(3d)、1.0(7d)、0.93(15d)，M7=0.7，M8=1.4，M9=1.0，M10=0.895

则有：M1M2M3M4M5M7M8M9M10

=1.10*1.0*1.0*1.21*1.2*0.7*1.4*1.0*0.895=1.401

3.3.13d收缩变形值

εy（3）=εy0*（1-e-0..03）*1.401*M6

=3.24*10-4*（1-e-0..03）*1.401*1.09=0.146*10-4

3.3.27d收缩变形值

εy（7）=εy0*（1-e-0..07）*1.401*M6

=3.24*10-4*（1-e-0..07）*1.401*1.0=0.307*10-4

3.3.315d收缩变形值

εy（15）=εy0*（1-e-0.15）*1.401*M6

=3.24*10-4*（1-e-0..15）*1.401*0.93=0.588*10-4

3.4砼收缩变形换算成当量温差

3.4.13d

T（y）（3）=-εy（3）/α=(-0.146*10-4)/(1.0*10-5)=-1.46℃

3.4.27d

T（y）（7）=-εy（7）/α=(-0.307*10-4)/(1.0*10-5)=-3.07℃

3.4.315d

T（y）（15）=-εy（15）/α=(-0.588*10-4)/(1.0*10-5)=-5.88℃

3.5各龄期砼模量计算E（t）=Ec*（1-e-0..09t）

3.5.13d龄期

E（3）=3.0*104*（1-e-0..09*3）

=7.1*103N/mm2

3.5.27d龄期

E（7）=3.0*104*（1-e-0..09*7）

=1.40*104N/mm2

3.5.315d龄期

E（15）=3.0*104*（1-e-0..09*15）

=2.22*104N/mm2

3.6砼的温度收缩应力计算

砼强度换算f（n）=f（28）*lgn/lg28，砼抗拉强度ft=0.23*f2/3cu对于C30砼f（28）=15N/mm2

3d龄期:f（3）=f（28）*lg3/lg28=15*lg3/lg28=8.76N/mm2

ft=0.23f2/3(3)=0.23*4.952/3=0.668N/mm2

7d龄期:f（7）=f（28）*lg7/lg28=15*lg7/lg28=8.76N/mm2

ft=0.23f2/3(7)=0.23*8.762/3=0.98N/mm2

由于在七月份浇注承台砼，气温较高，假设入模温度To=30℃，Th=25℃

3.6.13d龄期H（t）=0.57,R=0.35,V=0.15

ΔT=To+2/3T(t)+Ty(t)-Th=30+2/3*24.23+1.46-25=22.61℃

σ=-(7.1*103*10*10-6*22.61*0.57*0.35)/(1-0.15)

=0.377N/mm2＜(0.668/1.15)=0.581N/mm2可

3.6.27d龄期H（t）=0.502,R=0.35,V=0.15

ΔT=30+2/3*35.83+3.07-25=31.96℃

σ=-(1.4*104*10*10-6*31.96*0.502*0.35)/(1-0.15)

=0.93N/mm2＜0.98N/mm2

抗裂安全系数：K=0.98/0.93=1.05<1.15

4裂缝控制的施工技术措施

通过以上分析可知，承台基础在露天养护期间，7d龄期时，抗裂安全系数K值稍小于1.15，此时砼有可能出现裂缝，因此，在设计配合比、砼施工过程及养护期间应采取一定措施，以减小砼表面与内部温差值，使得砼表面与砼内部温差小于25℃，σ/（1.15）＜ft，则可控制裂缝的不出现。采取如下措施：

4.1采用双掺技术，掺入粉煤灰和NNO-II型缓凝减水剂，粉煤灰掺入采用超量代换法，减水剂的缓凝时间15个小时（通过实验室测定结果表明），延缓砼的初凝时间，延缓砼水化热峰值的出现。

4.2通过技术性能比较，石灰岩碎石的线膨胀系数较小，弹模低，极限拉伸值大，据相关资料表明，在相同温差下，温度应力可减小50%，能提高砼的抗拉强度，因此，选用石灰岩碎石作为粗骨料；控制骨料（砂、石）的含泥量，以减小砼的收缩，提高极限拉伸。

4.3严格控制砼的入模温度在30℃左右。选择在傍晚开始浇注承台砼，对粗骨料进行喷水和护盖；施工现场设置遮阳设施，搭设彩条布棚，避免阳光直晒；在水箱中加入冰块，降低拌和水的温度；在基坑内设一大功率的鼓风机进行通风散热。

4.4埋设6层冷却管，每层冷却管配一潜水泵，在第一批开始砼初凝时由专人负责往冷却管内注入凉水降温，冷却水流速应大于15L/min，冷却水采用嘉陵江水，持续养生7天。通过冷却排水，带走砼体内的热量，许多工程实践表明，此方法可使大体积砼体内的温度降低3~4摄氏度。

4.5浇注砼时，采用薄层浇注，控制砼在浇注过程中均匀上升，避免砼拌和物堆积过大高差，砼的分层厚度控制在20~30cm。

4.6设10台插入式振捣器，加强振捣，以期获得密实的砼，提高密实度和抗拉强度，浇注后，及时排除表面积水，进行二次抹面，防止早期收缩裂缝的出现。

4.7砼浇注后，搭设遮阳布棚，避免阳光曝晒承台表面。

4.8砼浇注后，砼表面用土工布覆盖保温，并洒水养生，使砼缓慢降温、缓慢干燥，减少砼内外温差。

4.9砼浇筑后，每2小时量测冷却管出口的水温和砼表面温度，若温差大于20℃时，及时调整养护措施，如加快冷却水的流通速度等措施，以控制温差小于25℃。

5温度监测

承台砼入模温度为30℃～34℃，1.5d后中心温度最高达50℃，温升达20℃，3d后中心温度达57℃～60℃，温升27℃～30℃，经过10～12d降温阶段后，中心温度基本稳定。

承台中心与侧面中心温度的最大温差为10℃，与承台表面的最大温差为17℃左右，因此，在养护阶段必须做好承台表面的保温措施，延缓承台表面的降温速度，减小温差。

第3篇

关键词：水稳； 裂缝； 控制； 措施

中图分类号：TV698.2+31 文献标识码：A 文章编号：

引言

水泥稳定碎石基层是将一定级配的集料与水泥和水一起拌和后， 在最佳含水量状态下碾压成型，经过养生达到一定强度的路面基层结构，此基层是一种半刚性结构。水泥稳定基层容易产生裂缝是影响沥青混凝土面层破坏的关键因素。若不及时处理， 雨水从裂缝内向下渗透，沥青混凝土和基层裂缝缝隙处充满自由水，在车辆荷载反复冲击下，就会使沥青混凝土中粘附在碎石表面的沥青剥离， 基层的细集料形成泥浆被挤压出路面，沥青混凝土路面出现坑洞、碎裂、松散，造成沥青混凝土路面早期破损，影响其使用寿命。基层裂缝的危害较为常见，直接影响到了路面行车的速度和安全。

一、项目概述

某南方高速公路项目水稳基层板块在温度梯度应力和施工车荷的疲劳作用下使裂纹发展为裂缝，严重时加宽变长且相互连通，并由底、基层逐渐反射到沥青面层，造成路面破坏。据施工现场收集的数据统计，每段铺筑一定时期以后都发现不同程度的开裂现象。裂缝多分布于基层两侧各3~5m的范围内，主要为横向裂纹，其间距为40~50m左右，裂缝顶面宽，底面细小；施工碾压振动过强造成板块表面出现微裂纹的地段易出现裂缝；同时，施工时出现粗集料窝的部位易出现放射性裂缝；再经施工重车磨耗而出现车槽的地点也易出现开裂现象。

二、裂缝产生的原因分析

施工作业安排不连续，水稳基层铺筑后长期暴露于空气中，未进行沥青层施工。而南方项目，水稳基层施工基本在高温季节，据随机测定：日照强烈时，水稳表面最高温度为41℃，而室内温度30℃(板底温度与室内基本接近)。将板作为一单向板(长宽比大于1.5 )来研究，其在温度梯度应力的作用下将导致顶面承受弯拉应力；另一方面，板体顶面为自由面，而底面因受到下承层的摩阻作用，其线性变形受到约束，即高温时板顶受拉而板底受压。两者共同作用的结果为裂纹由上而下，裂纹渐小。

板体白天承受温度梯度应力，而晚上底、顶面温度接近，均为21℃，即板体在温度梯度应力的疲劳作用下产生疲劳破坏与每次发现裂纹都在施工以后一定时期相符。因此，施工后的水稳碎石经检验合格后应尽早洒布透层或施工封层。

从路线方向看，可将其视为单向板(长宽比大于1. 5) ，其热胀冷缩将造成水稳层横向开裂，裂纹将从路肩边缘最薄弱处展开。当应力释放后板块处于稳定状态，裂纹不再发展。

半刚性板块强度越高，表明其抗变形的能力越低，即板块抗弯拉应力的能力越小。施工时因表面含水量不够而采用洒水碾压提浆的方法虽能提高表面平整度，但同时也在板块表面形成了一薄层高标号砂浆硬壳，其在高温下失水过快易形成风干裂纹。同时在温度梯度应力的作用下，将更易出现拉应力裂纹。

粗级料窝存在的部位，因其粒料间无粘接力而无法整体受力，其所在板块在温度梯度应力的作用下，应力会集中在该薄弱处。同时因其相对于板块来看相似于一个点，其应力释放有向四周发散的趋势。另外，在养护时，因该位置具有透水性而易使养护用水进人板底土层中使其出现过湿土而使其承载能力降低。该板块在车荷的作用下会加剧先前出现的放射性裂纹，从而出现裂缝。

三、水泥稳定碎石基层收缩裂缝的控制

（1）严格控制路基施工质量。为避免荷载型结构性破坏裂缝，施工中要严格控制路基填筑时各层压实度和填筑速度， 特别是三背回填位置、路基加宽结合部位、填挖交界处、半挖半填处、软基地段、填高差异较大的断面等的压实及沉降，都应采取措施加以控制，避免路面完工后产生不均匀沉降而引起路面开裂。路基填筑完工后，应预留一段沉降期，以便路基处于稳定状态。

（2）碎石加工时在破碎机、出料位置加设吸尘器， 清除各级碎石中0.075mm以下石粉的含量，同时在冷拌机上增加电子磅以确保各料斗的出料流量精确，达到混合料的级配曲线接近中值的目的；并严格控制级配料中水泥的用量。

水泥稳定碎石在施工中对粒料的级配要求非常高，尤其0.5mm以下细土的含量。集料的合成级配中小于0.075mm的颗粒含量控制为0~5%。水泥稳定碎石有一共性，在其他条件相同的情况下，混合料中小于0.075mm的颗粒含量越多，水泥稳定碎石的整体收缩能力也越大。因此， 限制收缩的最首要的措施是除去集料中的粉尘含量。这样，本身可以减轻裂缝，同时又为其它减轻裂缝的措施创造了充分的条件。

在施工中通过增加分级料料斗及加设电子磅的方法将碎石的级配控制在规范规定范围的中值附近，可以提高稳定料碾压后的密实度，既增大了板块的整体强度，也可以减小结构层内自由水的存在空间及含量，减少了裂纹出现的概率。

水泥稳定碎石压实后， 其间水泥与水间的水化作用以及由此而形成水泥石的过程会释放出大量的热量，使水稳层快速失水，产生体积收缩。稳定碎石产生收缩的主要部分为水泥石的结硬收缩。过多的水泥用量，将急剧增大失水量及产生过多的水泥石，结硬出现的体积收缩也会大大增加。但水泥用量增加，也会增加板体的整体刚度，从而降低其抗弯拉应力。因此，严格控制混合料中水泥的用量可达到控制干缩应变的目的。

（3）选用适宜的施工工艺，减少或消除微裂纹的出现机率。首先，在摊铺时应选派有施工经验的路面工跟踪检查，发现粗级料窝及时换以级配合格的稳定料，使成型后的板块不出现薄弱部位，且达到封水的目的。其次，选用适宜的碾压机具，以利压实，达到不过振、收滚平顺、无裂痕的目的。据施工总结，发现如下配置为最佳组合：一台12T的双钢轮压路机完成初压及最后终压光面，YZ22t振动压路机完成强振碾压。由此达到控制路面发生的微裂纹的目的。完工后立即封闭交通，养生期内严禁一切车辆通行，养生结束后，及时进行沥青面层施工，同时控制施工车辆的行驶，避免因行车造成开裂。

（4）严格控制水泥稳定层施工碾压时的含水量。水泥与各种粒料和水经拌和、压实后， 水泥和混合料内部发生水化作用，混合料的含水量会不断减少，从而会引起水稳粒料产生体积收缩。水泥混合料的最低水灰比约为0.26~0.2 9。过小的用量不能保证水泥完全水化，其在养护水、雨水的作用下会继续水化，由此会破坏已硬化的混凝土使抗裂能力降低；过大的用水量会增大水泥水化初期骨粒料的水膜厚度，影响稳定料的强度。据统计，含水量增大l % (大于最佳含水量后) 对干缩应变增大裂纹比水泥增加1%的影响大2~3倍。因此，施工应严格控制碾压时的含水量接近最佳含水量，用于控制干缩应变的目的。

（5）水泥稳定层碾压完成后，并采用覆盖土工布洒水再加盖塑料薄膜的方式及时进行养生，保护混合料的含水量不受损失，更不能让其曝晒变干开裂。半刚性基层材料的缺点是抗变形能力低，在温度或湿度变化时易产生收缩开裂。它的收缩分为温缩与干缩两种：对于含土较多的材料以干缩为主，对于含集料较多的材料以温缩为主。干缩主要发生在完工后初期阶段。当基层上铺筑沥青面层以后，基层的含水量一般变化不大，此时收缩转化为以温缩为主：对应裂缝起始于表面，逐渐向下延伸； 反射裂缝起始于底面并逐渐向上穿透直到表面。这两种裂缝都是由温度引起的，行车荷载仅在裂缝形成的后期发挥促进作用。国内外不同地区的实践都已证明，水泥稳定层施工后，如不及时养生而让其曝晒，其或迟或早都会产生干缩裂缝。因此充分了解水泥稳定层的缩裂特性，在施工中保持适宜的温度和湿度对于减轻裂缝的产生还是至关重要的。建议采用复合养生膜覆盖后洒水保湿的方法养生。

（6）施工沥青面层前对水稳层裂缝进行仔细排查，对于横向长度大于5m，且间距小于10m 的干缩或温缩横向裂缝须返工处理，对于横向长度大于5m，且间距大于10m 的干缩或温缩横向裂缝使用玻纤隔栅或土工布处理。处理方法：首先对裂缝两侧各1m 范围进行清扫、吹尘和清洗，清扫后，凿开合适1cm 宽度和2cm 深度的沟缝，用森林灭火器吹除裂缝内灰尘，然后向裂缝内灌AH-70 热沥青，最后将土工布或玻纤隔栅平铺在裂缝二侧各1m 或0.75m 范围内，用铁钉等固定。对于土工布，应用小型压路机碾压。

（7）水泥稳定基层最迟在检验合格后，应立即施工封层或应力吸收层。为确保水稳基层的含水量不受损失以及板块不受温度梯度应力的疲劳作用，在保湿养生至检验合格后，应立即施工封层或应力吸收层， 既可对水稳层实施最终保护，又可保证上层沥青混合料与水稳基层间有良好的粘结。

四、结语

总之，采用水泥稳定碎石基层符合我国的半刚性路面“强基薄面”的结构特点，并且应用范围广泛。要彻底解决水泥稳定碎石基层裂缝可能相当困难，但用完善施工工艺和施工方法来提高施工质量和采用新材料、新工艺来减少裂缝的措施应该会相当有效，技术也更合理。

参考文献