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1、 1超长钢筋砼结构无缝施工技术【摘要】介绍了无锡会展中心一期超长钢筋砼结构无缝施工的设计和施工技术【关键词】超长超宽 钢筋砼结构 后浇带 加强带 设计 施工1前言：无锡市会展中心一期展厅工程位于无锡市华庄镇太湖新城，由地下车库、设备用房及地上一、二层展厅组成。本工程南北长 308 米，东西宽 105 米，地下室深 10.7 米,上部层高 12 米,梁跨度最大18 米、最高 2 米。地下室底板、外墙混凝土强度等级为 C35， 顶板为 C40，抗渗等级为 S6，0.000 设置了后张预应力温度筋;原设计南北方向设置了两条后浇带，东西方向设置了七条后浇带，将整个结构分成了 24 块，后浇带总长度达到
2、 5000 多米;本工程跨度大，梁柱截面大，配筋密，后浇带的施工成本很大，后浇带处的施工质量控制难度很大，后期清理更是困难；本工程国家定额工期790 天，现中标工期为 210 天，后浇带封闭前此跨模板不能拆除，将要严重影响后续工序的施工连续性，对工程工期造成较大的影响。2、无缝施工方案的确定本工程结构尺寸超长超宽，为解决混凝土收缩引起裂缝，原设计采用留设后浇带方法，将整个底板用后浇带分成24 块，采用普通混凝土先将后浇带以外部分浇注完成，待 42 天后再用膨胀混凝土将后浇带填充封闭。这种施工方法工艺繁琐，对混凝土的整体性不利，同时，施工周期长，综合成本高，弊端很多：影响工程质量、进度；后浇带不
3、回填，地下室降水就不能停止，增加大量的降水费用；后浇带封闭前该跨模板支撑不得拆除，增加模板费用；增加预应力施工锚具和张拉次数,影响后续施工工序;地下结构后浇带处要设置止水钢板或止水条，后浇带封闭前要花费大量的时间和人工清理；后浇带处钢筋长期暴露，易锈蚀，需防锈保护，增加了大量施工成本； 2根据国内多个工程的实践，采用补偿收缩混凝土施工是提高混凝土自身的抗裂防渗性能的有效方法，其原理是通过设置膨胀加强带方法（取消后浇带） ，利用专门设计的不同膨胀性能的混凝土对整体结构不同的部位、不同的收缩进行有效补偿，施工时可连续或间歇浇注，达到连续、无缝施工的目的。 （具有沉降功能的后浇带不能取消）通过利用膨
4、胀剂配制补偿收缩混凝土，采取“超长结构钢筋混凝土无缝设计施工技术”方法应用于本工程，达到结构无缝（少缝） 、连续施工的目的，使得工程综合造价降低、合同工期得到保证。无缝设计是相对的，根据工程结构具体情况，可无缝或少缝。这里的缝指的是释放收缩应力的后浇带或永久伸缩缝，不包括沉降缝。其设计思路是抗放兼施，以抗为主。即用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土作为结构材料，其在水化硬化过程中产生膨胀作用，该膨胀由于受到钢筋和邻位的约束，能在结构中建立一定的预压应力 c，由此来抵抗收缩变形时产生的拉应力，防止混凝土开裂。膨胀混凝土用于超长结构无缝抗裂施工，其限制膨胀率( 2)的设定至为重要。 2偏小，则补偿收缩能力不
5、足，无缝施工难以实现； 2过大，对混凝土强度有明显影响。由于底板、墙板、顶板、楼板及膨胀加强带的结构不同，所处环境不一样，其收缩大小也有所不同，因此，其各部位的混凝土须分别配制；根据国内多个工程实践经验，地下室底板混凝土的膨胀率一般应控制在1.52/万、墙板、顶板控制在 22.5/万，膨胀加强带膨胀率控制在 2.53/万左右，上部楼板同地下室顶板。由于膨胀剂的大量掺入对砼的强度有一定的影响，加强带的膨胀剂掺量最大，故将加强带内砼标号提高一级，以达到硬化后不影响整体强度的目的；另加强带处应力最大，还需增配一定数量的钢筋加强。在施工过程中，底板部分混凝土可连续浇注，浇注到膨胀加强带时换成膨胀加强带
6、专用混凝土浇注，然后再用底板混凝土继续浇注。墙板、顶板、楼板由于结构较薄，受环境影响较大，因此将此处膨胀加强带浇注时间延长 37 天。由于施工工艺原因，可进行间歇施工，即每次停止施工时，应停留在膨胀加强带之前，下次浇注时先将膨胀加强带浇注完成再对其他部位浇注。也可将 3整个部位浇注完一次性浇注膨胀加强带混凝土，不受时间限制（墙板、顶板、楼板除外） 。3. 钢筋混凝土抗裂计算分析3.1 补偿收缩混凝土结构自防水计算分析根据我国著名的水泥混凝土专家，中国工程院院士吴中伟教授关于膨胀混凝土的基本理论和观点，防止混凝土开裂，有如下判据： 2- St y (t)S K 式中 2混凝土的限制膨胀率；St
7、混凝土的冷缩率； y (t) 混凝土在任意时间的收缩率；SK 混凝土的极限延伸率。若满足上述判据，就不必设伸缩缝；若不满足上述判据，则混凝土就会开裂，为避免开裂，不满足时必须设伸缩缝。根据试验底板混凝土中膨胀剂的掺量为 8%时，砼限制膨胀率变化曲线 90天后趋于稳定，砼水中 90 天限制膨胀率为 2=3.510-4；故可以认为掺 8%的膨胀剂后，标养状态下砼的永久限制膨胀率为 2=3.510-4；剪力墙和顶板混凝土混凝土掺量为 10%，根据实验室实验结果，补偿收缩混凝土限制膨胀率稳定在 3=3.810-4。3.1.1 混凝土综合温差的计算T=T0+T1+T2T0施工时天气平均温差；T1由水泥水
8、化热引起的温差；T2混凝土收缩当量温差；施工时天气平均温差 T0的计算本工程位于无锡市，取当地施工时的温度变化在 515之间，故：施工时天气平均温差：T0=（155）/2=5.0 由水泥水化热引起的温差 T1的计算 4本工程混凝土标号为 C35，由大马巷砼站试配确定配合比，混凝土配比中，胶凝材料为 405 kg/m3，则 PO42.5 水泥 345kg/m3，粉煤灰 60 kg/m3，膨胀剂的掺量底板为 8%，即掺 32kg/m3，顶板和剪力墙 SY-G 掺量为 10%，即掺 40/m 3,则由水泥水化热引起的混凝土绝热最高温升按下式计算：Tmax=(W1Q1+W2Q2+W3Q3)/(RhC)
9、 （1）式中：Tmax绝热温升（） ，是指在基础四周无任何散热条件、无任何热损耗的条件下，水泥与水化合后产生的反应热（水化热）全部转化为温升后的最高温度；W1单位水泥用量 kg/m3；W2单位 SY-G 膨胀剂用量 kg/m3；W3单位粉煤灰用量 kg/m3；Q1水泥水化热，P.O 42.5 水泥取 350kJ/kg；Q2SY-G 膨胀剂水化热，取 246kJ/kg；Q3粉煤灰水化热，取 150kJ/kg；Rh混凝土的容重，实际是 2400 kg/m3；C 混凝土的比热，取 0.96kJ/kg。Tmax=(345350+60246+32150)/(24000.96)=61Tmax=(34535
10、0+60246+40150)/(24000.96)=61.4两者升温基本接近，忽略钢筋混凝土底板沿长度和宽度方面的散热，只考虑沿上下表面一维散热，散热影响系数约为 0.60，则由水泥水化热引起的温升值：T1=610.60 =36.5混凝土收缩当量温差 T2的计算混凝土随着多余水分的蒸发必将引起体积的收缩，其收缩量甚大，机理比较复杂，随着许多具体条件的差异而变化，根据国内外统计资料，可用下列指数函数表达式进行收缩值的计算。即按下式计算混凝土干燥收缩值：混凝土 15天最大收缩值 y (t)按下(2)式计算: y (t)= 0y (1-e-0.01t)m1m2m10 （2）式中：y (t)任意时间的
11、收缩（mm/mm） ； 5t由浇灌时至计算时，以天为单位的时间值； 0y标准状态下最终收缩值（mm/mm） ，取 3.2410-4m1、m 2、m 3、 m10、为各种非标准态的修正系数，其水泥浆量，取 1.20；环境温度，取 0.54；水泥细度 4900 孔，取 1.35，其它系数取1.0y (t)=0yM1M2M3M10（1-e -0.01t）=3.2410-41.01.200.541.35（1-e -0.0115）=2.8310-4（ 1-e-0.0115）=2.8310-4（1-0.86）=0.39710-4混凝土内的水分蒸发引起体积收缩，这种收缩过程总是由表及里，逐步发展的。由于湿度不均匀，收缩变形也随之不均匀，基础的平均收缩变形助长了温度变形引起的应力，可能导致混凝土开裂，因此在温度应力计算中必须把收缩这个因素考虑进去。为了计算方便，把收缩换算成“收缩当量温差” 。就是说收缩产生的变形，相当于引起同样变形所需要的温度。由此可得：混凝土 15d的收缩当量温差为：T2=y (t)/=0.39710-4/110-5= 3.9混凝土综合温差：T=T0+T1+T2=5.0+36.5+3.9=45.43.1.2 混凝土最大冷缩值计算混凝土结构在升温时内部产生压应力，而降温过程中产生拉应力，由于混凝土受到钢筋和基础的约束，取约束系数 R
