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1、超长钢筋混凝土结构无缝设计-施工实例 随着建筑业的迅猛发展，经常会遇到超长钢筋混凝土结构中无缝设计和施工的问题，本文以实例与同行探讨，力求解决混凝土由于热胀冷缩、干燥收缩产生变形使得混凝土结构产生裂缝的问题。 一、概况 超长钢筋凝土结构无缝设计与施工技术被应用在徐州卷烟厂6000kg/h片烟制丝线技改工程上(以下简称该工程)，该工程占地面积16800m2，建筑面积42400m2，厂房结构二层，局部六层，其中有4600m2地下室，长93m，宽3045m不等。地下室地面标高6.0m。底板混凝土设计标号C30/S8，地下室墙板混凝土设计标号C40/S8。 由于地下室超长，因此项目部组成攻关小组，对超
2、长钢筋混凝土结构无缝设计施工进行了攻关，详细编制了无缝设计施工方案，并对方案进行了评审论证，由于方案切实可行，措施得力，地下室施工完成后，整个地下室无任何裂缝，防水效果很好，取得了良好的经济效益和社会效益。 二、无缝设计方案 1、基本原理 无缝设计的思路是“抗放兼施，以抗为主”，其膨胀加强带所建立的预压应力，与混凝土抵抗收缩变形所产生的拉应力能达到补偿平衡，这是无缝设计的关键。 该工程地下室长93m，宽45m，属于超长钢筋混凝土结构，按规范要求设置后浇带，不仅整体防水效果差，而且施工十分麻烦，工期长。为实现该工程的连续浇筑，保证结构的整体性，消除渗漏隐患，快速施工，确保基坑支护结构安全；经几方
3、论证，采用补偿收缩混土无缝设计施工新技术，取消后浇带，设置加强带。基本原理是：根据收缩应力的分布，用相应的膨胀应力予以补偿。在收缩应力较大的部位掺加膨胀剂做成膨胀加强带，其它部位拌制微膨混凝土从而取消后浇带，实现连续浇捣。 2、加强带设置位置 由于该工程地下室底板和地下室墙板混凝土等级不一致，施工中按规范要求设置水平施工缝(钢板止水带)，底板、墙板和顶板共分三次浇筑完成，共设置两道加强带。见以下示意图： 3、膨胀加强带构造措施 加强带沿轴线方向共设置二道(包括底板、墙板、顶板)，宽度2m，在加强带的两侧架设密孔钢丝网，网孔5mm，以防止带外混凝土流入加强带，带内增加水平构造钢筋8100，钢筋规
4、格同原设计的配筋，加强带混凝土强度等级比两侧混凝土提高一级，采用了C35、C45混凝土，施工中，先浇一侧带外混凝土，浇到加强带时，改用膨胀混凝土，由A轴向H轴连续浇捣。 4、微膨混凝土的设计 膨胀混凝土用于超长结构无缝施工，其限制膨胀率设计和设定非常重要，膨胀率偏小，则补偿收缩能力不足，无缝施工难以实现，膨胀率过大，对混凝土强度有明显的影响。微膨混凝土的设计，主要是在混凝土的配比中掺入适量的外加剂、添加剂，使得混凝土在凝固过程中产生水化热和凝固后的干燥收缩，即热胀冷缩所产生的变形压缩到最低的一种构思，在整个混凝土配比的设计中，工程项目部与徐州海荧搅拌中心在选择水泥品种、外加剂、添加剂等方面进行
5、了细致的研究和分析，最终研制出适合本工程的微膨混凝土。属技术专利，本文不作阐述。三、地下室无缝施工方案 超长混凝土结构无缝施工是一项先进的施工技术，须做好浇筑前的各项准备工作，充分考虑浇筑过程中可能出现的问题，做好混凝土浇筑完成后的养护工作。重点是组织落实、措施落实。 1、组织落实 浇筑混凝土前，根据各工种的技术要求实施全员技术交底。施工组织、施工管理是浇筑混凝土的关键。浇筑底板混凝土时正值夏季施工，气温30左右，由于采用商品混凝土，对混凝土的拌制、运输、泵送、浇筑、养护全过程有极高的要求，为此，现场建立了组织保障机构，以项目经理为首，项目工程师、质检员、施工队长、调度员混凝土搅拌中心、业主代
6、表、监理代表组成的现场领导小组，指挥调度、协调混凝土浇筑工作。现场施工班组、混凝土搅拌中心分成三班作业，并各预备一个班组待命，采用无线、有线电话通讯联系，确保了浇筑工作的顺利实施。 2、措施落实 (1)原材料的质量。 施工前，对砂、石、掺合剂、水泥等外加剂原材料均由质检员、工程监理员到搅拌站落实，抽检。 (2)搅拌设备、运输设备、泵车、泵管的选用。 为避免因设备故障造成施工冷缝，开工前对搅拌设备、运输罐车、输送泵、泵管进行全面的检修、保养，及时排除故障和隐患，保证设备完好投入使用，同时配备一定数量的备用设备。 (3)搅拌中心计量设备 外加剂和添加剂的计量采用全进口自动计量设备，膨胀加强带部位混
7、凝土由专用搅拌台拌制，配比准确。 (4)混凝土的浇筑与养护。 A、浇筑混凝土前，模板及钢筋间的所有杂物，必须清理干净。 B、混凝土浇筑要求连续，按施工方案进行，并避免出现冷缝。 C、混凝土的振捣必须密实，不能漏振、欠振，也不能过振。振捣时间控制在15S左右，以混凝土表面的呈现浮浆和不再冒气泡为度。振捣时快插慢拔，振点布置要均匀，在施工缝和预埋件处，加强振捣以免不实，造成渗水通道，振捣时不触及模板、钢筋、止水带、以防止移位变形。 D、混凝土浇筑完成后的养护工作十分重要，是保证混凝土质量的重要措施之一。本工程采用了保温保湿养护法，浇筑完成后及时用塑料薄膜覆盖，草袋保水养护。侧墙由于收缩应力和湿度应
8、力影响较大，选用木模板并充分浇水湿润，由于夏季气温较高，在浇筑侧墙混凝土完成后及时挂草帘子保湿养护，拆模时间控制在第7天，养护时间不少于14天。现场安排了6个小组24h跟踪分班养护，由于措施得力，混凝土浇筑和养护工作做得较好，整个地下室的侧墙无一处麻面、漏浆、开裂。 经混凝土搅拌中心证实和现场试块测试，28天混凝土强度达到了设计要求，平均强度38.7，现场试块与搅拌站试块强度误差在2以内，抗渗指标满足设计要求达到S10。运用此项新技术，混凝土一次浇筑，节省工序时间。 四、无缝设计施工注意事项与要求 1、本工程采用无缝设计施工的前提是后浇带仅是释放收缩应力的伸缩缝，否则沉降地层的后浇带不能取消，
9、因此无缝设计施工应根据结构特点灵活运用。 2、由于地下室侧面墙薄而暴露面积大，立面养护比较困难，且受气温温差影响，所以设置加强带时应以侧面墙为主，加强带的间距控制在3040m为宜，有条件的结构工程上宜将侧面墙与顶板一次浇筑，以增加对侧面墙的约束，共同抵抗收缩应力。 3、国内超长混凝土结构无缝设计施工，采用膨胀混凝土补偿收缩是一致的，都要掺加复合膨胀剂和配制微膨混凝土等，关键是补偿收缩能力要达到均衡。将裂缝控制在无害范围内，即裂缝小于0.1mm。同时，应注意地下室往往要求结构自防水，建议设计将墙体水平构造钢筋的配筋率提高到0.6左右，从构造上提高钢筋混凝土的抗拉强度，使之与补偿收缩混凝土共同发挥
10、作用，以杜绝大面积墙体开裂。福建大剧院工程施工中, 结合超长结构混凝土的具体特点, 采用超长混凝土结构无缝施工技术, 把后浇带改变为膨胀加强带, 有效地控制了超长结构混凝土裂缝开展, 加快了施工进度, 取得了很好的社会效益和经济效益。关键词: 混凝土; 后浇带; 膨胀加强带福建大剧院位于福州市五一广场南侧, 南临规划中的海底路, 西临广达路, 总建筑面积为29 712 m2, 建筑分A、B、C三个分区。其中A区为歌剧院, 建筑面积为22 865 m2, 地下1层, 面积3 200 m2, 地上4层( 局部5层)面积19 665m2; B区为会议厅、多功能厅等, 建筑面积为42 02m2, 地下
11、1层, 面积1 100m2, 地上3层面积3 102m2;C区为多功能剧场及附属设施, 地上3层, 建筑面积2 645m2。本工程为框架剪力墙结构体系, A区长117.5m, 宽74m, 高22.6m, 局部高38m。B区、C区均为长约59m, 宽23m, 高14m。结构安全等级A区、C区为一级, B区为二级, 防水等级一级。混凝土强度等级为地下室底板C30P8, 外墙C40P8, 框架柱、剪力墙C40, 梁板C35。底板厚900mm、800mm、400mm。1 工程设计A区自地下室底板至上部结构标高12.950m, 设计了二横一纵的后浇带, 结构平面划分为6块。B区、C区均设计一条横向后浇带
12、, 后浇带混凝土浇筑时间为两侧混凝土浇筑后两个月, 但由于: ( 1) 本工程结构复杂,施工难度大, 后浇缝的保护、清理与凿毛非常困难; ( 2)设计防水等级为一级, 采用后浇带施工缝增多, 留下渗漏水隐患; ( 3) 施工工期紧, 结构为220 d, 而设计要求后浇带的填缝需待结构两侧混凝土浇筑后2个月方可施工, 影响总工期。鉴于以上原因, 经与设计单位、监理单位协商, 同意后浇带变更为膨胀加强带。依据超长无缝结构技术, 膨胀加强带和后浇膨胀加强带的间距控制在4060m, 总长控制在100150m, 原结构设计图后浇带设计的间距和位置均可满足“无缝设计”膨胀加强带的要求, 膨胀加强带布置为原
13、后浇带的位置, 见图1阴影部分。 2 超长结构无缝设计施工新技术2.1 基本原理HEA膨胀剂, 是以高铝熟料为主要原料生产的具有良好膨胀源的混凝土膨胀剂, 其特点是膨胀能量大,干缩小, 掺入混凝土后能补偿混凝土的收缩, 达到抗渗防裂目的。超长无缝混凝土结构是以HEA补偿收缩混凝土为结构材料, 以加强带取代后浇带连续浇筑的超长钢筋混凝土结构。利用掺HEA的补偿收缩混凝土为结构材料, 在硬化过程中产生膨胀作用, 由于钢筋和邻位约束, 在结构中建立0.20.7MPa的少量预压应力, 通过调整混凝土中HEA掺量可使不同区段获得不同的预压应力, 以此来补偿混凝土在硬化过程中因温差和干缩产生的拉应力, 从
14、而防止裂缝出现, 起到抗渗、防水的作用。使用这种方法可连续浇筑100200 m超长结构。根据抗裂原理, 只要控制混凝土的收缩与膨胀保持一个相对的范围内, 就能做到结构无缝或裂缝控制在规范允许范围内, 满足工程的使用功能。 在应力集中的max膨胀加强带两侧铺设密目钢丝网, 并用立筋加固, 防止混凝土流入加强带, 加强带之间适当增加水平构造钢筋10%15%。施工时, 加强带外用掺8%10%HEA的小膨胀混凝土, 浇筑到加强带时, 用掺12%13%HEA的大膨胀混凝土, 其强度等级比两侧高5MPa。到另一侧时, 又改为浇筑掺8%10%HEA的小膨胀混凝土。如此循环下去, 连续浇筑HEA混凝土, 实现
15、无缝施工。通过HEA的不同掺量, 可使混凝土结构在长度方向获得相应大小的补偿收缩的膨胀应力( 图2) 。2.2 超长无缝结构混凝土的施工 原材料的选择本工程水泥选用较稳定、水化热低的炼石牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥, 以降低水化热。粗骨料选用闽江产破碎河卵石, 级配531.5mm连续级配, 且含泥量、泥块含量、针片状含量、压碎指标符合建筑用粗骨料类质量要求; 细骨料选用洁净的闽江中砂, 连续级配, 细度模数为2.32.5, 含泥量1%; 外加剂选用福建省建筑科学研究院TW- 10A高效泵送剂; 外加剂选用福建省建筑科学研究院HEA高性能膨胀剂; 掺合料选用漳州后石电厂生产的级原状粉煤灰, 其各项指标均符合GB15961991中的级粉煤灰技术标准,降低水化热, 并且使水化热均匀缓慢释放, 减少早期收缩, 增强混凝土后期强度。 地下室底板膨胀加强带施工(1) 混凝土配合比见表1, 2。(2) 混凝土供应或施工力量达到连续作业要求时, 采用图3的施工方法, 若混凝土供应或施工力量达不到连续作业要求时, 采用图4的“间歇式无缝施工法”, 加强带一侧为台阶式。 地下室外墙及剪力墙膨胀加强带施工对于地下室外墙
