中一条一米宽的临时缝穿过楼梯遇到一点麻烦,施工单位给予顺利的解决。
经过两个半月填充普通混凝土,没有掺任何抗裂膨胀剂和抗裂纤维,在工期十分紧张的条件下,施工质量优良,大会堂经过半个多世纪的使用,虽然当时用的混凝土的强度等级只有200#也就是现在的C20,结构没有出现断裂问题,主体结构安全可靠,似乎中低强度的混凝土具有良好的韧性和后期强度,施工质量优良,变异性较低(在国庆工程中为了冬季施工掺了一些氯盐引起裂缝做过修补),均质性较好,半个世纪后,有的专家看了人民大会堂结构,认为“再用一百年没问题”。所以后来我们在大量的超长大体积混凝土均采用C20-C30,并利用后期强度,取得了控制裂缝的圆满成功(例如宝钢和上海上千万立方米超长大体积混凝土,几乎大部分都采用普通混凝土C25-C35强度等级,长江三峡大坝,主要混凝土C15—C20利用后期强度,满足了生产和设计要求,耐久性很好。自从1978年,从宝钢到全国许多超长大体积混凝土重点工程都采用中低强度,优质普通混凝土,裂缝轻微,防水性能好,宝钢30多年一贯采用混凝土本体防水,地下空间满足高度自动化生产要求。
降低混凝土强度,降低混凝土水泥用量,几乎1 :1到1:0.7的降低二氧化碳的排放量,对环保和绿色混凝土要求十分重要。工程设计经常希望提高强度的方向值得深思,目前国内外许多工程,同等强度的每立方米混凝土水泥用量差别百余公斤并不罕见,我国现行的国家规范见下表:
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永久性变形缝的设置是把结构分成若干独立结构体,钢筋完全断开,使得弯矩、剪力、拉力等于零,中间以橡胶止水带防水连接,降低超长结构的约束应力,是以放为主设计原则。
多年的实践经验证明,这种已放为主的永久性变形缝内部橡胶止水带和混凝土难以密实结合,并不耐久,俗称十缝九漏。
根据人民大会堂的经验,在毛主席纪念堂大体积混凝土桩筏基础8层钢筋
1.0m厚现场温控实况采用4条1米宽后浇带
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当时作为一个年轻人,能配合建设单位为人民大会堂和其它超长工程做一些有现实意义的工作,感到十分欣慰(详见国庆工程办公室科学技术工作委员会-工作简报第23期),这是我一生中从事超长结构无缝施工研究的第一个工程实践。这恰好说明“机遇是留给有准备的人”那句铭言。后来我又参与了首都体育馆,军博等其它国庆工程伸缩缝问题的讨论,提供了一些建议,参考应用。工程实例引导我从有缝到无缝的研究理念及研究方向。
纪念堂工程的总结,后浇带法主要困难是清理垃圾和封闭时间过长(45-60天)。中国最早1979开始大规模泵送大体积商品混凝土是从宝钢开始的,混凝土控制裂缝的技术难度增加了,工程规模越来越大,多年来,地下超长无缝大体积混凝土箱基迅速发展,从长度100m,200m,500m,最终达到1300m(冶金建筑领域)同时国内许多重点工程包括一些国防工程和核电站等工程裂缝现象层出不穷,催生了许多新型抗裂材料和技术,掺合料及外加剂,但从我的处理裂缝实践来看,有不少材料经不起实践的考验,一些理论和实验室实验以及一些小规模的模型试验,都无法反映工程实际条件,许多新材料研发者没有注意到从小规模实验和施工到大规模施工和应用的变化规律,我根据多年处理裂缝和宝钢三十五年的实践经验,提出“普通混凝土好好打”的希望,不掺任何特种掺合料和外加剂,超长大体积混凝土中外掺材料的种类越少越好,施工方法越简单越好,最简单的方法往往是最有效的方法。材料研发不要脱离结构应用,结构设计也不要脱离材料和施工。将裂缝的研究作为变形缝研究切入点 问题有更高的综合性
1963年中国土木工程学会在上海第一次全国裂缝会议上,按常规判断楼板和女儿墙斜裂缝为差异沉降引起的,经过大量的观察,我认为是误判,实际是
收缩与温度应力引起,并且与结构长度无关,与是否留伸缩缝无关,解释了一些所谓的“反常”现象,原来反常是正常现象,特别最常见的混凝土板状结构的龟裂,主要与收缩和双向约束有关。
双向约束混凝土板式结构收缩的龟裂
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美国某工程车库顶板收缩应力引起的龟裂 2006
我当时争取各种可能机会到重点工程和生产现场进行裂缝现象和变形缝(伸缩缝、沉降缝、抗震缝)关系的研究,裂缝分析与处理结果对变形缝的研究十分重要,我决定把裂缝的研究作为变形缝研究的切入点,这样的决定就把专题研究的广度大大增加了。从祖国的东北严寒地区,西北干旱地区,大江南北湿热地区,鞍钢,武钢。包钢,太钢,攀钢到宝钢等,从冶金工业到核工业交通水运工程等从地下空间开发,从铜陵有色金属矿山到两淮和山西煤矿矿井,桥梁,地铁隧道到地上框架结构,某些国防工程,哪里有重大裂缝事故就主动去第一线配合施工单位分析,解决和处理工程裂缝问题。最多去的地方还是上海,北京,武汉,深圳两广和云贵,四川,香港等地区和国外一些重点工程。辽南地震,我是抢险救灾组组员,对地震力引起的裂缝,特别是交叉剪力裂缝和砖混结构进行了研究。
上海德国中心220*80m,5条后浇带掺膨胀剂14%,混凝土掺12%,裂缝1380m。 2010年6月24日 深圳某工程后浇带开裂渗漏 Cracks on the post-pouring belt with expansion agent 后浇带宽度1.4m、长90m,分六次浇筑前三次混凝土为C30P8,每隔2-2.5m一条裂缝,其后施工单位以为混凝土强度不够而改为C35P8掺膨胀剂(ZY型8%),结果裂缝更多,每隔1-1.5m一条贯穿裂缝。(后浇带封闭时间60d) 9
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地基变形引起的裂缝
我国大三线二期工程基地正处于大滑坡地带,勘探出三个滑动面,数十万方土体已发生缓慢移动(每天约3—4mm),有两种意见:一种是滑坡后在进行建设,采用“放”的原则,但工期不允许,我和施工紧密配合,考察滑坡体周围裂缝发展状况,滑坡的核心要素是水,当地正值旱季,离雨季还有5个月,此期间抢建3排大口径混凝土抗滑桩,用工字钢配筋,增加抗滑力,就有可能把滑坡抗住,用“抗”的原则取代“放”的原则,与设计施工配合,取得圆满成功。地基变形引起混凝土结构裂缝很宽10-50mm,待地基稳定后,采取化灌处理(见上图),我在研究滑坡前,地面裂缝的规律,有可能为预报滑坡做贡献,结合当地水文地质条件和裂缝状态,采用抗与放的原则进行处理。除了混凝土的温度收缩变形,进一步发现地基变形是引起工程结构的另一大原因,包括滑坡和地震以及质量力(地基动态变形),统称为变形效应,有它自己的独特规律,与荷载效应同等重要,不应视为次要问题。
作者在四川攀枝花大滑坡现场观测滑动面的相对位移和滑坡上砖混结构裂缝(1987.10)
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