关键词:滑模施工;裂缝分析;预控措施
1988年以来,北京城建集团已在近30万m2的建筑中采用了液压滑模施工工艺,该工艺对一些筒体结构或超高层建筑物有施工速度快、整体性好等特点,但滑升过程中墙体常产生孔隙、裂缝,轻者影响工程质量、进度;重者影响结构的受力条件及使用寿命。本文在观察十几栋工程基础上,分析墙体产生孔隙和裂缝的机理、形式、部位及原因,提出改进和预控措施。
1裂缝及孔隙产生机理
浇入模板内的混凝土属流变体,在一定温度下初凝前其应变是随墙体混凝土内应力、变形模量动态变化的,可用一个函数关系表示:ε=f(e′,σ,t) (1)式中ε为墙体混凝土应变值,f为
函数关系,e′为混凝土变形模量,σ为混凝土内应力,t为混凝土入模时间。由现场试验可测出ε值随σ及t的相关性,然后用回归分析法得出关系式:ε=f(σ,t) (2)式中因e′在某一时间增量δt内可近似为常量,则根据极值原理:
令
2f′
σ=0
f′
t=0
(3)
f
σ2=a
2f′
tσ=b
2f
t2=c
当b2-ac<0且a=2fσ2<0时,
(2)式有极大值εmax,即在某一时刻t混凝土有一个最大抗变形能力。一旦任意时刻对应的ε大于εmax时就导致墙体开裂。一般认为,混凝土开裂归根到底是摩阻力过大,但笔者认为用极限抗拉应变εmax解释更直观。
2现场观察及试验
由上述分析可知,入模后的混凝土应变能力变化是有规律的。开始时随时间延长而提高,到某一时刻抗应变能力达到极限,然后随着时间延长而减小,最后达到凝固。实践中用手指压墙面靠手感观察也有3种不同情况。
(1)有指印并有2~4mm压凹痕迹时,滑升墙体容易开裂;
(2)有指印但无明显压凹痕迹时,滑升墙体不易开裂;
(3)几乎看不到指印时,滑升墙体容易开裂。这一实际观察结果表明:理论上的
某一时刻,混凝土抗应变能力最大;实际是在某一时间段内都比较大,在这一时间段内滑升墙体就不会开裂,即称为最佳滑升时间段。针对这一情况,对c30混凝土(矿渣水泥)在不同温度下的滑升时间进行了试验,见表1所示。在不同温度下,最佳滑升时间内对应的混凝土强度一般为0.15~ 0.6mpa,与技术规范规定的混凝土出模强度控制在0.2~0.4mpa基本一致。
3裂缝产生的部位及形式
经现场观察,发现在模板提升瞬间即有表面裂缝产生,有的在千斤顶回油时又重新闭合;而不能闭合者则形成永久裂缝,多产生在门窗洞口角缘处、两侧和墙体阴阳角、水电穿管处,且多为水平缝。
4裂缝产生的原因及分析
4.1操作平台系统
(1)操作平台作用在墙上的恒载及活载分布不对称、不均匀。
(2)平台搭设不合理,使模板体系自身受力条件不平衡。
4.2钢筋工程
(1)竖向主筋与支承杆相互挤靠,钢筋过密。
(2)水平向排距间s形钢筋加工不到位,使钢筋紧压模板。
(3)水平筋设计时接头太多,对混凝土流变振捣不利。
(4)门窗洞口钢筋配置不合理。
4.3混凝土工程
(1)高层滑模中层与层间的混凝土坍落度相差太大。
(2)混凝土砂率过小(32%~35%),和易性差。
(3)振捣不均匀、不密实,有重复振捣现象。
(4)施工缝处新旧混凝土结合不牢,上下两层混凝土浇筑时间间隔太长,超过1.5 h以上。
4.4模板工程
(1)周转数次后的钢模板局部刚度降低、变形严重。
(2)支模后有倒锥现象。
(3)模板表面混凝土清理、刷油不及时。
4.5液压提升系统
(1)油路布置方案不佳,最短最长路径给油时差较大,压力传递损失不匀。
(2)千斤顶卡头工作性能差,有失卡下滑现象。
(3)在洞口部位的千斤顶支承杆有失稳现象。
5改进及预控措施
5.1操作平台系统
(1)编制施工方案时应充分考虑
表1不同温度下的滑升时间
5.2钢筋工程
(1)当支承杆与竖向主筋紧靠时,依等效原则可适当用支承杆代主筋。
(2)保证水平向s形筋加工到位,两端均弯180°的钩筋。
(3)对于厚度小于200 mm的墙体,无论水平还是竖向钢筋应尽量少搭接而采用焊接。
(4)水平方向钢筋在门窗洞口处,端部u型钢筋应采用10d焊接。
(5)各种洞口边缘的箍筋用大间距大直径筋代替。
5.3混凝土工程
(1)严格控制现场搅拌或商品混凝土质量,保证混凝土性能的连续性。
(2)适当加大砂率(40%~43%),以提高混凝土和易性。
(3)每次按逆向浇筑混凝土,应尽量避免中间间断。超过1.5 h后要做表面处理。
5.4模板工程
(1)对发现扭曲、凹凸严重的模板应撤换或做加强刚度处理。
(2)试滑前严格检查把关,杜绝倒锥现象。现场实践表明,对于外模为1.2m高、内模为0.9m高的滑升体系,夏季下口宜比上口大0.5~0.8cm,冬季下口宜比上口大0.1~0.5cm。
5.5液压提升系统
(1)在施工组织设计中,按最优化理论,在考虑油路管径、长度、数量诸因素条件下,找出能使不同部位达到给油时差最小的串并联管路布置方案。
(2)位于1.5m×1.5m以上洞口空滑部位的支承杆应在水平方向加固,
以防压杆失稳。
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