混凝土的開(kāi)裂問(wèn)題
1.
混凝土的開(kāi)裂問(wèn)題
1.
混凝土開(kāi)裂的危害
剛性防水與結(jié)構(gòu)同壽命
裂縫的存在使得水、氧氣、二氧化碳、氯離子和酸性離子更
容易滲入混凝土中,一方面造成混凝土材料性能劣化,另一方面
加劇鋼筋銹蝕,引起混凝土強(qiáng)度和剛度降低。
貫穿裂縫造成滲漏等問(wèn)題,危害構(gòu)筑物耐久性和使用功能,
增加建設(shè)及使用期成本。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定地下車(chē)站主
體結(jié)構(gòu)為一級(jí)防水設(shè)計(jì),且不得滲水。
住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的工程建設(shè)規(guī)范《建筑和市政工程防
水通用規(guī)范》(征求意見(jiàn)稿)規(guī)定地下工程防水設(shè)計(jì)工作年限不
應(yīng)低于工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作年限。
需要通過(guò)抑制混凝土收縮開(kāi)裂,實(shí)現(xiàn)剛性防水與結(jié)構(gòu)同壽命。
混凝土開(kāi)裂較為普遍
現(xiàn)代混凝土施工性能好、強(qiáng)度高,但收縮開(kāi)裂問(wèn)題突出。
80%以上開(kāi)裂由收縮導(dǎo)致,地下墻體普遍存在收縮裂縫。
2.
混凝土裂縫控制解決方案
集20余年研究成果,針對(duì)混凝土收縮開(kāi)裂,蘇博特能提供包括技術(shù)咨詢(xún)、功能材料及其應(yīng)用技術(shù)的成套解決方案,經(jīng)濟(jì)、高效的控制各類(lèi)工
程的混凝土開(kāi)裂,防止?jié)B漏,延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)壽命,降低全壽命周期成本,為客戶(hù)在混凝土工程建造和運(yùn)營(yíng)階段均帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。成套解決方案
p 混凝土開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)估
針對(duì)不同的工況條件及客戶(hù)需求,提供包括抗裂混凝土
配合比設(shè)計(jì)、施工工藝措施制訂等在內(nèi)的專(zhuān)業(yè)化技術(shù)服
務(wù)。
針對(duì)實(shí)際工況,結(jié)合客戶(hù)需求,提供混凝土開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)
估與抗裂性設(shè)計(jì)服務(wù)。p 高效抗裂功能材料
p 收縮裂縫精準(zhǔn)控制技術(shù)體系
根據(jù)工程需求提供高效的抗裂功能材料及其應(yīng)用技術(shù)。
蘇博特混凝土裂縫控制研究團(tuán)隊(duì)
20余年來(lái)一直致力于混凝土裂縫控制
的基礎(chǔ)研究、產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)推廣與
工程應(yīng)用,形成了自混凝土澆筑成型
起的分階段、全過(guò)程裂縫控制技術(shù),
實(shí)現(xiàn)收縮開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)可計(jì)算、抗裂性能
可設(shè)計(jì)、收縮開(kāi)裂可控制,先后多次
獲得包括國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)等在內(nèi)的國(guó)
家、省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì),成果成功應(yīng)用于市
政軌道交通、橋梁、隧道、水電、鐵
路、核電等工程。
應(yīng)
力
σt時(shí)間
抗
拉
強(qiáng)
度
ft開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)識(shí)別
×降低應(yīng)力
ftσt 調(diào)控前
η≤0.7
σt 調(diào)控后
0 0
3.
結(jié)合國(guó)家“973”計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金等重大課題,建立混凝土“水化-溫度-濕度-約束”多場(chǎng)耦合收縮開(kāi)裂模
型,解決材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)抗裂性無(wú)法對(duì)應(yīng)的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)從材料到結(jié)構(gòu)層次的混凝土收縮開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)量化預(yù)測(cè)。針對(duì)結(jié)構(gòu)形式、環(huán)境特征、材料組
成的多樣性和復(fù)雜性,開(kāi)發(fā)了抗裂性仿真計(jì)算軟件與系統(tǒng)平臺(tái),可進(jìn)行結(jié)構(gòu)混凝土抗裂性專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)。
寫(xiě)入《江蘇省高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》、《城市
軌道交通工程地下現(xiàn)澆混凝土抗裂設(shè)計(jì)與施工指南》、
《明挖現(xiàn)澆隧道混凝土收縮裂縫控制指南》,為100余項(xiàng)重
大工程建設(shè)提供技術(shù)支持。設(shè)計(jì)方法
混凝土開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)估
4.
抗裂功能材料
雙重調(diào)控技術(shù)
溫度歷程與膨脹歷程協(xié)同調(diào)控。一方面調(diào)控混凝土水泥水化放熱歷程,削弱結(jié)構(gòu)混凝土溫升,降低溫度開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn);另一方面通過(guò)高效
膨脹材料分階段、全過(guò)程補(bǔ)償混凝土的收縮。
技術(shù)效果
? 有效降低結(jié)構(gòu)混凝土溫升;
? 與傳統(tǒng)膨脹材料相比,雙重調(diào)控材料在溫升、溫降階段均能產(chǎn)生更大的膨脹。
早期膨脹組分
特制CaO
水化熱調(diào)控組分
低活性MgO
中期膨脹組分
后期膨脹組分
高活性MgO
膨 多元復(fù)合抗裂材料
脹
補(bǔ)
償
收
縮
技
術(shù)
放
熱
速
率/(W/g)誘
導(dǎo)
期
加速期 減速期
穩(wěn)定
反應(yīng)期
調(diào)控效果
時(shí)間/d
快速溶解期
5.
國(guó)內(nèi)首條鎂質(zhì)膨脹劑專(zhuān)用懸浮窯
技術(shù)優(yōu)勢(shì)
? 20余年的研發(fā)和技術(shù)積累,混凝土抗裂產(chǎn)品、技術(shù)獲授權(quán)專(zhuān)利超過(guò)180件;
? 主/參編多項(xiàng)混凝土抗裂產(chǎn)品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn):主編《混凝土用鈣鎂復(fù)合膨脹劑》、《混凝土水化溫升抑制劑》、《混凝土塑性階段水分蒸發(fā)抑
制劑》、《混凝土高吸水性樹(shù)脂內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑》,參編《混凝土膨脹劑》、《混凝土用氧化鎂膨脹劑》等;
? 除了提供符合標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,還能針對(duì)結(jié)構(gòu)開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)和客戶(hù)需求的不同,提供不同品類(lèi)的定制化產(chǎn)品。
6.
抗裂功能材料
根據(jù)不同工程特點(diǎn)及客戶(hù)需求,蘇博特能提供鈣類(lèi)膨脹劑、鎂質(zhì)膨脹劑、混凝土水化溫升抑制劑、溫控膨脹抗裂劑等多種高性能抗裂產(chǎn)品。
? 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23439《混凝土膨脹劑》I型品;
? 標(biāo)準(zhǔn)品。HME?-Ⅲ 低堿型混凝土膨脹劑
HME? HME?-Ⅰ 混凝土用氧化鎂膨脹劑 -Ⅱ 高效混凝土氧化鎂復(fù)合膨脹劑
HME?-Ⅳ 混凝土高效膨脹劑
HME?-Ⅴ混凝土(溫控、防滲)高效抗裂劑
? 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23439《混凝土膨脹劑》 Ⅱ型品;
? 標(biāo)準(zhǔn)品。
? 先進(jìn)的懸浮煅燒工藝,活性反應(yīng)時(shí)間波動(dòng)?。?/p>
? 滿(mǎn)足CBMF 19-2017 《混凝土用氧化鎂膨脹劑》;
? 滿(mǎn)足DL/T 5296-2013《水工混凝土摻用氧化鎂技術(shù)規(guī)范》。
? 團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CECS 10082-2020 I/II型品;
? 膨脹歷程可調(diào)、可控 ;
? 可定制。
? 同時(shí)具有降低混凝土結(jié)構(gòu)溫升及收縮補(bǔ)償功能,適用于如現(xiàn)
澆隧道,橋梁等高開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)構(gòu);
? 降低超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、大體積混凝土開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)30%-50%;
? 全定制。
SBT?-TRI 混凝土水化溫升抑制劑
? 有效降低水泥水化速率,降低混凝土結(jié)構(gòu)溫升,減少溫降收
縮,降低溫度開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn);
? 適用于具有溫控需求的結(jié)構(gòu);
? 可定制。
HME?-DX101 混凝土抗裂防滲材料 HME?-DX201 混凝土抗裂防滲材料
? 地下工程底板結(jié)構(gòu)專(zhuān)用;
? 可定制。
? 地下結(jié)構(gòu)側(cè)墻和頂板專(zhuān)用;
? 可定制。
7.
養(yǎng)護(hù)材料及技術(shù)
水分蒸發(fā)抑制技術(shù)
在混凝土表面自組裝形成致密的單分子膜,減少塑性階段混
凝土表面水分蒸發(fā),降低塑性開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。
混凝土
泌水層
Ereducer?-101塑性混凝土高效水分蒸
發(fā)抑制劑
? 降低水分蒸發(fā)速率75%以上;
? 降低塑性收縮50%以上。
塑性階段 硬化階段
自黏式保溫保濕養(yǎng)護(hù)產(chǎn)品及技術(shù)
? 有效降低混凝土與環(huán)境的熱交換速率,以及混凝土表面水分散
失;
? 散熱系數(shù)可調(diào)(50~200kJ/(m2·d·℃)),根據(jù)不同工程特點(diǎn)及
需求,可實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)溫降速率、里表溫差可調(diào);
? 開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)降低超過(guò)10%;
? 可重復(fù)使用。
保濕材料飽水 密封緊密貼合
技術(shù)特點(diǎn)及效果
8.
典型工程案列-城市地下空間
? 城市地下空間一般為板墻結(jié)構(gòu),斷面厚度通常在0.3~1.0m之間,
但分塊澆筑面積或分段澆筑長(zhǎng)度較大,開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)高。
? 蘇博特成套抗裂技術(shù)方案成功應(yīng)用于江蘇大劇院、江蘇廣電城
2期、南京祿口國(guó)際機(jī)場(chǎng)2期、南京南站、南京華新城、蘇州太
湖新城地下空間、蘇州工業(yè)園區(qū)污水處理廠及重慶天和國(guó)際商
業(yè)中心等大型工業(yè)和民用地下結(jié)構(gòu),有效的解決了地下結(jié)構(gòu)混
凝土的早期開(kāi)裂問(wèn)題。應(yīng)用概況
9.
典型工程案列-城市軌道交通
? 調(diào)研結(jié)果顯示:城市軌道交通地下車(chē)站側(cè)墻開(kāi)裂占總裂縫的
80%以上,基本為豎向、間距規(guī)整的貫穿裂縫,易漏難修,分
段超過(guò)15m,裂縫出現(xiàn)的幾率達(dá)96%,施工氣溫越高,開(kāi)裂現(xiàn)
象越嚴(yán)重。
? 軌道交通地下側(cè)墻一般有疊合墻和復(fù)合墻兩種結(jié)構(gòu)形式;疊合
墻開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)高于復(fù)合墻。
? 應(yīng)用于上海軌道交通14號(hào)線(xiàn)真新新村站、15號(hào)線(xiàn)長(zhǎng)風(fēng)公園站。
車(chē)站采用疊合墻體系,地連墻厚度0.8m,內(nèi)襯墻厚度0.4m和
0.6m,主體結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C35P8。
? 應(yīng)用于徐州軌道交通2號(hào)線(xiàn)市政府站,主體結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)
度等級(jí)C35P8,車(chē)站采用復(fù)合墻結(jié)構(gòu)。
工程概況
? 混凝土抗裂性專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì);
? 低溫升、高抗裂混凝土設(shè)計(jì)、制備與應(yīng)用;
? 施工工藝優(yōu)化(分段長(zhǎng)度、模板選擇、拆模時(shí)間);
? 徐州軌道交通:各結(jié)構(gòu)部位均未發(fā)現(xiàn)貫穿性收縮裂縫,實(shí)現(xiàn)全
站混凝土高性能化,通過(guò)專(zhuān)家鑒定,樹(shù)立行業(yè)標(biāo)桿;
? 上海軌道交通:同條件對(duì)比誘導(dǎo)縫等技術(shù)方案,本方案抗裂效
果最好,裂縫數(shù)量減少超過(guò)90%,改變了超長(zhǎng)、強(qiáng)約束墻體普
遍開(kāi)裂的現(xiàn)狀,實(shí)現(xiàn)了防水與結(jié)構(gòu)同壽命。方案措施及技術(shù)效果
地
連
墻
內(nèi)
襯
墻
疊合墻底板
土
層
外
包
防
水
復(fù)合墻底
板
地
連
墻
內(nèi)
襯
墻
土
層
總體國(guó)際先進(jìn),部分國(guó)
際領(lǐng)先
完全避免貫穿性裂縫出現(xiàn)
(數(shù)據(jù)來(lái)源:上海隧道股份公司對(duì)比實(shí)測(cè)報(bào)告)
標(biāo)19段
22.4m標(biāo)20段
18.7m標(biāo)21段
20.4m標(biāo)22段
30.2m標(biāo)23段
23.9m東端頭井
21.8m誘導(dǎo)縫 基準(zhǔn)
7處滲漏 11處滲漏 8處滲漏
誘導(dǎo)縫
無(wú)滲漏 無(wú)滲漏
10.
典型工程案列-大型橋梁工程
? 大型橋梁工程混凝土強(qiáng)度等級(jí)一般不低于C40,主塔等可高達(dá)
C60,屬典型中高強(qiáng)大體積混凝土結(jié)構(gòu),混凝土自收縮與溫度
收縮疊加,且內(nèi)外約束強(qiáng),開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)高。
? 滬通長(zhǎng)江大橋是世界首座千米級(jí)(主跨1092m)公鐵兩用大型
斜拉橋,主塔為高330米C60鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),塔柱壁厚超過(guò)
1.5m,最厚處達(dá)4.2m,單塔方量超過(guò)6萬(wàn)方(不含塔座)。工程概況
? 混凝土抗裂性專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì);
? 低溫升、高抗裂混凝土設(shè)計(jì)、制備與應(yīng)用;
? 入模溫度控制+冷卻水管布設(shè)+外保溫;
? 雙重調(diào)控技術(shù)有效降低了結(jié)構(gòu)溫升,全過(guò)程補(bǔ)償了混凝土收縮;
? 塔柱實(shí)體結(jié)構(gòu)混凝土裂縫數(shù)量平均降低率近80%,可以做到少
裂,甚至部分節(jié)段不裂。方案措施及技術(shù)效果
11.
典型工程案列-明挖現(xiàn)澆隧道
? 太湖隧道全長(zhǎng)約10.79 km,是江蘇省交通工程重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目—
—蘇錫常南部高速公路工程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),建成后將成為國(guó)內(nèi)最
長(zhǎng)的湖底隧道。隧道主體采用圍堰明挖法施工,其中暗埋段為
兩孔一管廊結(jié)構(gòu)形式,頂板厚1.2~1.4 m,側(cè)墻、底板厚1.3~1.5 m,混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40P8。工程概況
? 混凝土抗裂性專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì);
? 低溫升、高抗裂混凝土設(shè)計(jì)、制備與應(yīng)用;
? 不同季節(jié)、不同部位差異化的控溫措施;
? 雙重調(diào)控技術(shù)有效的降低了結(jié)構(gòu)溫升并分階段、全過(guò)程補(bǔ)償了
混凝土收縮;
? 太湖隧道工程主體結(jié)構(gòu)混凝土澆筑已完成超過(guò)50%,并在部分
區(qū)段實(shí)現(xiàn)回水。觀測(cè)結(jié)果表明,主體結(jié)構(gòu)未見(jiàn)貫穿性裂縫及其
引起的滲漏現(xiàn)象。
方案措施及技術(shù)效果
保溫保濕養(yǎng)護(hù)
蔡朝陽(yáng) 攝
12.
典型工程案列-特殊結(jié)構(gòu)
? 山東省腫瘤醫(yī)院質(zhì)子治療中心是中國(guó)大陸首座真正意義上投入
臨床應(yīng)用的質(zhì)子醫(yī)院。出于輻射防護(hù)的需求,整個(gè)質(zhì)子治療區(qū)
混凝土墻體、頂板等結(jié)構(gòu)厚度達(dá)到1.5~4.6m,為減少施工縫,
混凝土分段澆筑長(zhǎng)度大,內(nèi)外約束強(qiáng),混凝土開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)極高。
采用蘇博特成套抗裂技術(shù),首次制備了低溫升、高抗裂磁體礦
重混凝土(表觀密度超過(guò)3800kg/m3),目前在已完成的澆筑區(qū)
域中,重混凝土墻體表面表觀致密、均勻、平整,且未出現(xiàn)開(kāi)
裂。
? 蘇博特成套抗裂技術(shù)還成功應(yīng)用于江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中
心試驗(yàn)基地反力墻,東南大學(xué)振動(dòng)臺(tái)設(shè)備基礎(chǔ)工程等結(jié)構(gòu)形式
復(fù)雜、抗裂性要求高的特殊大體積混凝土工程,有效抑制了混
凝土收縮開(kāi)裂。
應(yīng)用概況
13.
其它代表性應(yīng)用
時(shí)間 項(xiàng)目名稱(chēng) 來(lái)源
2017-2021 高抗裂預(yù)拌混凝土關(guān)鍵材料及制備技術(shù) 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(十三五)
2012-2014 MgO膨脹劑和低收縮高鎂水泥的制備及其在大型水電工程中的應(yīng)用 國(guó)家科技支撐計(jì)劃(十二五)
2013-2016 基于多場(chǎng)耦合作用的混凝土早期變形與裂縫控制 國(guó)家杰出青年基金
2015-2019 嚴(yán)酷環(huán)境下混凝土材料與結(jié)構(gòu)長(zhǎng)壽命的基礎(chǔ)研究 973課題
2010-2012 材料復(fù)合新技術(shù)基礎(chǔ)-水泥基復(fù)合材料抗裂機(jī)理與應(yīng)用基礎(chǔ)研究 973課題
2017-2020 太湖隧道混凝土結(jié)構(gòu)抗裂及防水成套技術(shù)研究 江蘇省交通工程建設(shè)局
2018-2021 深中通道工程大體積砼裂縫控制關(guān)鍵技術(shù)研究 深中通道管理中心
2017-2020 拉林鐵路重點(diǎn)橋隧工程建造關(guān)鍵技術(shù)研究 中國(guó)鐵路青藏集團(tuán)有限公司
2018-2019 滬通長(zhǎng)江大橋主塔墩結(jié)構(gòu)混凝土裂縫控制關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用 中國(guó)鐵路總公司
2009-2012 外摻MgO微膨脹混凝土技術(shù)研究 中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)
代表性科研項(xiàng)目
p 水分蒸發(fā)抑制技術(shù)應(yīng)用于蘭新第二雙線(xiàn)高速鐵路新疆段全線(xiàn),解決了高溫、大風(fēng)等極端環(huán)
境下混凝土塑性開(kāi)裂、結(jié)殼和起皮等問(wèn)題。
p 無(wú)收縮混凝土技術(shù)用于川藏鐵路拉林段藏木特大橋、馬灘紅水河特大橋、平羅高速大小井
特大橋、荔玉高速平南三橋、南京青奧雙塔等工程,有效的抑制鋼管混凝土拱橋大直徑鋼
管內(nèi)混凝土脫粘、脫空問(wèn)題。p 其它代表性工程
南京地鐵 青島地鐵
武漢地鐵 無(wú)錫地鐵
常州地鐵 南通地鐵
寧波地鐵 武漢管廊
徐州管廊 蘇州管廊
平羅高速平塘特大橋
六景郁江特大橋
武漢新河大橋
深中通道
渭武高速
瀑布溝水電站
烏東德水電站
向家壩水電站
白鶴灘水電站
鄭州至徐州客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)
沈陽(yáng)至丹東客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)
盤(pán)營(yíng)高速鐵路
商合杭高速鐵路
昌贛高速鐵路
…………
14.