地下车站强约束叠合墙内衬现浇混凝土结构裂缝控制方法技术

本发明专利技术涉及一种地下车站强约束叠合墙内衬现浇混凝土结构裂缝控制方法，对叠合墙内衬混凝土关键影响因素进行开裂风险评估，计算不同因素对开裂风险系数的定量影响；优化设计内衬C35P8混凝土配合比，在开裂风险较高部位埋设温度与变形传感器；浇筑前对接茬面混凝土进行清水浸泡，高温施工，控制入模温度低于26℃，混凝土浇筑完成芯部温度升至最高峰值，开始明显下降时拆除模板，拆模后表面与顶部立即粘贴与覆盖保温保湿养护布；养护结束后对表面裂缝情况进行观察与统计。本发明专利技术方法降低了叠合墙内衬的开裂风险，有效控制与预防叠合墙内衬易开裂的技术问题，保障了施工质量。

Crack control method of cast-in-place concrete structure with strong restraint composite wall lining in underground station

The invention relates to a crack control method for the cast-in-place concrete structure of the inner lining of the strong restraint composite wall of the underground station, which carries out the crack risk assessment for the key influencing factors of the inner lining concrete of the composite wall, calculates the quantitative influence of different factors on the crack risk coefficient, optimizes the design of the mixture ratio of the inner lining c35p8 concrete, buries the temperature and deformation sensors in the parts with high crack risk, and butts before pouring The concrete on the stubble surface shall be soaked in clear water and constructed at high temperature. The temperature of the concrete core shall be controlled to be lower than 26 \u2103. After the concrete pouring, the core temperature shall rise to the highest peak value, and the formwork shall be removed when it starts to decline obviously. After the formwork is removed, the surface and the top shall be pasted and covered with heat preservation and moisture preservation curing cloth immediately. After the maintenance, the surface cracks shall be observed and counted. The method reduces the cracking risk of the laminated wall inner lining, effectively controls and prevents the technical problems that the laminated wall inner lining is easy to crack, and ensures the construction quality.

【技术实现步骤摘要】
地下车站强约束叠合墙内衬现浇混凝土结构裂缝控制方法
本专利技术涉及混凝土结构裂缝控制方法，具体涉及地下车站强约束叠合墙内衬现浇混凝土结构裂缝控制方法。
技术介绍
近年来，随着城市轨道交通工程建设步伐的加快，地下车站主体侧墙的开裂引起渗漏水现象愈来愈引发人们的关注，成为地铁建设中一项顽疾，应对地铁混凝土开裂渗漏需在建设期及服役期反复投入巨大的人力与物力堵漏维修，直接造成经济与社会资源的极大浪费，地铁混凝土开裂后加大了结构渗透性，增加有害介质侵蚀的机会，对混凝土的长期服役耐久性造成很大影响，直接影响地铁车站的使用安全与寿命周期。据有关研究表明：对于C30强度以上等级的现代混凝土，未发生开裂时，其渗透系数完全满足刚性防水要求的抗渗等级，而一旦出现开裂，渗透系数呈数量级大幅增加，影响混凝土的耐久性。从目前车站主体侧墙开裂渗漏现象来看，施工期混凝土收缩变形造成的开裂占裂缝总量的80％以上，且常有一些间距规整、贯穿性危害裂缝，因此混凝土收缩裂缝控制成为关注的关键。地下车站受地下水位的影响，防水要求等级为一级，特别是对于类似上海等南方高地下水位的城市，车站主体侧墙普遍采用叠合墙结构，通过对地连墙的凿毛与处理，将围护结构与内衬结合成整体，两墙合一结构不设柔性防水层，一旦开裂后快速渗漏的风险剧增。地铁车站主体叠合墙内衬属于超长薄壁结构，采用分段浇筑施工法，每段浇筑长度20～30m，厚度为0.4m～0.6m，设计强度为C35P8，采用现浇混凝土施工，后浇筑内衬结构混凝土的收缩变形同时受到底板与地连墙的强制约束，开裂风险尤为突出，目前地下车站工程建设过程中普遍存在工期紧张的问题，在控裂方面能采取施工与养护措施有限，更直接造成严重的开裂渗漏现象。叠合墙内衬混凝土结构施工早期裂缝产生的表现形式大多是沿着墙体高度的纵向方向，每隔数米一道，且多数为贯穿性危害裂缝，发生时间一般为拆模后不久至数十天内陆续出现，温度收缩与自收缩的叠加成为早期裂缝产生的重要因素。强约束下叠合墙内衬结构约束大，受力复杂，开裂敏感性高，裂缝控制技术难度加大，混凝土的抗裂性能受材料、环境、结构形式、施工等多种因素交互作用，共同影响，叠合墙内衬混凝土裂缝控制是非常复杂的系统工程，尽管我国在大体积混凝土裂缝控制方面已有大量的工程实践，比如设置后浇筑带，膨胀剂的使用，控制入模温度等，且有专门的标准与计算方法，但计算结果与实际偏差较大，目前还缺乏对强约束叠合墙内衬墙水化热温升，混凝土收缩应力等的定量研究与分析，这会造成抗裂构造设计，施工工艺等方法的选择不合理，且施工中单靠工艺的优化改进无法获得满意的控裂效果，一直成为困扰地铁工程建设的难题，迄今为止，还缺乏系统成套技术对强约束叠合墙内衬裂缝进行有效解决。与试验室标准条件，单一因素不同，实际混凝土处于温度、湿度、外界约束多因素耦合交互的环境中，在GB50496计算基础上引入水化度概念，结合叠合墙内衬结构特点，实现具有不同时间依赖性的性能发展规律模拟，转变为标准条件下性能演变规律分析，在叠合墙内衬混凝土抗裂性专项设计的基础上进一步从低温升抗裂混凝土制备与浇筑，施工工艺的优化改进及实体结构监测反馈进行精准控制，有效降低内衬混凝土开裂风险，抑制收缩裂缝产生与发展。
技术实现思路
针对现有技术无法有效解决强约束叠合墙内衬混凝土裂缝问题，本专利技术提供一种地下车站强约束叠合墙内衬现浇混凝土结构裂缝控制方法，可有效降低内衬混凝土的开裂风险，抑制收缩裂缝的产生与发展。为了实现上述目的，本专利技术提供一种地下车站强约束叠合墙内衬现浇混凝土结构裂缝控制方法，主要包括以下步骤：(1)对叠合墙内衬混凝土关键影响因素进行开裂风险评估，计算不同因素对开裂风险系数的定量影响，其特征在于所述的叠合墙内衬开裂风险系数主要通过以下过程求得：(a)、依据C35P8混凝土理论配合比计算混凝土龄期ta的绝热温升值Ta(ta)：其中，αmax是胶凝材料的最大水化程度，当amax大于1时取1，ta是绝热温升测试龄期(d)，Ta(ta)是混凝土龄期ta时的绝热温升(℃)，W是每立方米胶凝材料用量(kg/m3)，Q是胶凝材料放热总量(kJ/kg)，Q(t)是t时刻胶凝材料放热量(kJ/kg)，C是混凝土的比热(kJ/(kg·℃))，ρ是混凝土的重力密度(kg/m3)，m是经验系数(d-1)，w/b是混凝土水胶比，PSL、PFA—矿粉、粉煤灰的掺量。(b)、根据叠合墙内衬相关参数设定边界条件并计算温度场，其中，λ是混凝土导热系数(w·m-1·K-1)，qa是水化放热速率，ta,eq是实际工程中时间t相对于绝热温升测试过程中的等效龄期，Ta0是绝热温升测试时的入模温度，Eα是混凝土中胶凝材料水化反应活化能(J·mol-1)，T(t)是某时刻混凝土的实际温度。(c)、计算关于水化程度为α(t)的混凝土力学性能fM[α(t)](抗拉强度或弹性模量)其中，fM∞为力学性能的平均值，a—指数常数，无试验数据，弹性模量可取0.5，抗拉强度可取1.0，α0—初始水化程度，无试验数据时，可取0.15～0.20(d)、计算混凝土温度变形εTεT＝βT·ΔT其中，βT是线膨胀系数(℃-1)，△T是温差(℃)，(e)、计算早期混凝土的自收缩变形，εasεas＝f(t)εas∞＝f[α(t)]εas28，式中，εas是自收缩变形，εas28是28d自收缩变形，无试验数据，可取εas28＝(10fck-200)10-6，fck是抗压强度设计值，f(t)是时间相关函数，无试验数据时，可取f(α(t))＝1-exp(-0.2t0.5)，f(α(t))是水化程度相关函数；(f)、采取有限元法进行，考虑徐变的影响，用有限元增量求解混凝土应力的整体平衡方程计算收缩应力，其中，所述的整体平衡方程为：[k]{Δδ}＝{ΔF}{ΔFC}{ΔFT}{ΔFG}，相应的应力增量为：其中，[k]是刚度矩阵，{△δ}是节点位移增量阵列，{△F}是节点荷载增量阵列，{△Fc}是混凝土徐变引起的节点荷载增量，{△FT}是混凝土温度变形引起的节点荷载增量，{△FG}是混凝土自生收缩变形引起的节点荷载增量，—等效弹性矩阵，Δεn—应变增量，ηn—徐变应变增量，—温度应变增量，—自生收缩应变增量，(g)、通过应力增量累加得到收缩应力，某一时刻的收缩应力等于该时刻之前(包含该时刻)所有计算步的应力增量结果累积之和。(h)、计算开裂风险系数，开裂风险系数等于收缩应力除以抗拉强度。(2)根据步骤(1)开裂风险评估结果，优化设计内衬C35P8混凝土配合比，制备出低温升抗裂混凝土材料。(3)在叠合墙内衬结构中部、1/4部位中心与表面布置温度与应变测试传感器。(4)根据步骤(1)开裂风险评估结果，如是高温施工，在原材料控温基础上，混凝土拌合时加入质量分数20～50％的碎冰屑取代部分拌和用水，控制入模温度低于26℃。当入模温度无法满足控温要求，且不超35℃时，应在墙体厚度中部布设单层冷却水管。(5)清水浸泡墙体底部接茬混凝土不少于10d，按照步骤(2)制备的低温升抗裂混凝土向叠合墙内衬结构中分层灌注，如墙体中布置有冷却水管，混凝土即将覆盖时进行通水冷却。(6)根据步骤(3)中温度监测结果，调整冷却水管工艺参数，中心温度达到峰值后12h内拆除模板，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地下车站强约束叠合墙内衬现浇混凝土结构裂缝控制方法，包括以下步骤：(1)对叠合墙内衬混凝土关键影响因素进行开裂风险评估，计算不同因素对开裂风险系数的定量影响，其特征在于所述的叠合墙内衬开裂风险系数主要通过以下过程求得：(a)、依据C35P8混凝土理论配合比计算混凝土龄期ta的绝热温升值Ta(ta)：

【技术特征摘要】
1.一种地下车站强约束叠合墙内衬现浇混凝土结构裂缝控制方法，包括以下步骤：(1)对叠合墙内衬混凝土关键影响因素进行开裂风险评估，计算不同因素对开裂风险系数的定量影响，其特征在于所述的叠合墙内衬开裂风险系数主要通过以下过程求得：(a)、依据C35P8混凝土理论配合比计算混凝土龄期ta的绝热温升值Ta(ta)：其中，αmax是胶凝材料的最大水化程度，当amax大于1时取1，ta是绝热温升测试龄期(d)，Ta(ta)是混凝土龄期ta时的绝热温升(℃)，W是每立方米胶凝材料用量(kg/m3)，Q是胶凝材料放热总量(kJ/kg)，Q(t)是t时刻胶凝材料放热量(kJ/kg)，C是混凝土的比热(kJ/(kg·℃))，ρ是混凝土的重力密度(kg/m3)，m是经验系数(d-1)，w/b是混凝土水胶比，PSL、PFA—矿粉、粉煤灰的掺量，(b)、根据叠合墙内衬相关参数设定边界条件并计算温度场，其中，λ是混凝土导热系数(w·m-1·K-1)，qa是水化放热速率，ta,eq是实际工程中时间t相对于绝热温升测试过程中的等效龄期，Ta0是绝热温升测试时的入模温度，Eα是混凝土中胶凝材料水化反应活化能(J·mol-1)，T(t)是某时刻混凝土的实际温度。(c)、计算关于水化程度为α(t)的混凝土力学性能fM[α(t)]：其中，fM∞为力学性能的平均值，a—指数常数，无试验数据，弹性模量可取0.5，抗拉强度可取1.0，α0—初始水化程度，无试验数据时，可取0.15～0.20，(d)、计算混凝土温度变形εTεT＝βT·ΔT其中，βT是线膨胀系数(℃-1)，△T是温差(℃)，(e)、计算早期混凝土的自收缩变形，εasεas＝f(t)εas∞＝f[α(t)]εas28，式中，εas是自收缩变形，εas28是28d自收缩变形，无试验数据时，可取εas28＝(10fck-200)10-6，fck是抗压强度设计值，f(t)是时间相关函数，无试验数据时，可取f(α(t))＝1-exp(-0.2t0.5)，f(α(t))是水化程度相关函数；(f)、采取有限元法进行，考虑徐变的影响，用有限元增量求解混凝土应力的整体平衡方程计算收缩应力，其中，所述的整体平衡方程为：[k]{Δδ}＝{ΔF}{ΔFC}{ΔFT}{ΔFG}，相应的应力增量为：其中，[k]是刚度矩阵，{△δ}是节点位移增量阵列，{△F}是节点荷载增量阵列，{△Fc}是混凝土徐变引起的节点荷载增量，{△FT}是混凝土温度变形引起的节点荷载增量，{△FG}是混凝土自生收缩变形引起的节点荷载增量，—等效弹性矩阵，Δεn—应变增量，ηn—徐变应变增量，—温度应变增量，—自生收缩应变增量，(g)、通过应力增量累加得到收缩应力，某一时刻的收缩应力等于该时刻及之前所有计算步的应力增量结果累积之和。(h)、计算开裂风险系数，开裂风险系数等于收缩应力除以抗拉强度。(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欢欢，徐文，陶利，董欢，杨路，徐亚玲，徐海涛，袁俊发，施艇，周时强，张坚，王育江，姚婷，郑诚，黄超，何拥军，陈辉，徐同磊，朱伟峰，余芪敏，李华，张士山，谢彪，陈冠良，韦坤，
申请(专利权)人：上海城建物资有限公司，江苏苏博特新材料股份有限公司，上海公路桥梁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31