混凝土超长结构施工技术方案.docx

混凝土超长结构施工

技术方案

梁板混凝土超长结构施工技术方案

一、工程概况
本工程位于XXXX地区，为框剪结构,采用预应力混凝土管桩承台基础，安全等级二级,使用年限50年。全部为地上结构，共九层。长78600mm，宽14000mm，混凝土强度等级为C30，板厚150~。长向长度超过了规范规定的伸缩缝间距要求，因此，必须采取措施对混凝土的收缩应力进行控制。设计要求取消后浇带，进行超长无缝施工。
后浇带影响工期，且处理不好会留下开裂渗水隐患。经几方沟通和技术交流后，采用中国建筑材料科学研究总院的超长结构无缝施工技术，取消温度后浇带，连续浇筑混凝土。
经与设计单位沟通后，调整了部分钢筋配置。采用小直径小间距配筋，同时拉通部分相对薄弱位置的上层筋。尽量减低温度应力对混凝土产生的拉应力影响。

二、梁板裂缝概述
框架结构的梁板一般来说在温度应力作用下，由于结构本身外部或内部的约束，容易引起拉应力，使结构物产生裂缝。这种裂缝在实际工程中颇为常见，裂缝宽度0.3至数毫米，虽然其危害程度较轻微，一般没有承载力不足的危险，但对于持久强度以及抗渗功能却会带来一定影响，应当尽量加以控制，减少裂缝产生的数量和宽度。
裂缝出现在板上者常为贯穿裂缝，出现在梁上者，常为表面裂缝。板的平面为矩形，则裂缝方向与较长边垂直。如超长工程，则与长边垂直和平行方向均会产生裂缝。
板的裂缝是由降温及收缩引起，当结构周围的气温及湿度变化较大时，梁板都要产生变形――温度变形及收缩变形，从而产生开裂。
梁板的裂缝出现时间一般在7天～3个月，此后趋于稳定。裂缝一般在最冷、最热季节施工时更容易产生。
梁板结构的最大拉应力一般出现在中部，只要使梁板中部的最大拉应力σxmax小于混凝土的抗拉强度，或混凝土中部的最大收缩ε小于混凝土的极限延伸率ep,则混凝土不会开裂。

三、采用膨胀混凝土控制裂缝的基本原则
为控制混凝土的裂缝，传统的方法是采用“放”的原则，最常用的方法是设置“后浇带”或永久伸缩缝。
本工程采用膨胀混凝土解决混凝土的超长施工问题。采用的是“抗”、“放”结合的原则，一是利用钢筋的约束以及膨胀混凝土的微膨胀作用，在混凝土中产生一定的预压应力，来抵消混凝土硬化过程中产生的收缩拉应力，这是“抗”的原则；二是间隔一定的距离设一道“施工缝”，这是“放”的原则，留缝的位置建议设置在原后浇带处。
在混凝土中掺加适量的ZU-CM高性能膨胀剂，通过水泥的化学反应，使混凝土产生适量膨胀，在钢筋混凝土中建立0.2～0.7MPa的预压应力。可大致抵销混凝土收缩时产生的拉应力，防止混凝土开裂。同时，水化反应生成的钙钒石晶体属针状、棒状晶体，填充、切断、堵塞混凝土的毛细孔，使混凝土的抗渗能力也大大提高，抗渗标号可达S12以上，高于本工程设计要求的S8。

四、超长结构无缝施工技术
超长结构无缝施工技术是中国建筑材料科学研究总院的专利技术。在混凝土中掺加适量的膨胀剂或者抗裂防水剂，配制出补偿收缩混凝土，解决超长结构工程的无缝施工问题，并形成了较系统的经验和理论。膨胀剂在常规掺量下，一般可60m不设缝，当超过60m时，方案一：是采用“加强带”解决，带宽2m，以ZU-CM高性能膨胀剂为例，“加强带”内掺10～12％，带两侧掺8％（冬施时提高1～2％）（图1）。带两侧设钢丝网，目的是防止两侧混凝土流入“加强带”内。施工时连续浇筑，浇到加强带时改换配合比。如果不想设加强带，则可采用方案二：采用全部混凝土均提高膨胀剂掺量的方案，一般掺9～11％（冬施时提高1％或者根据工程的特点和难度而定）（图2）。在采取措施的情况下,伸缩缝间距可延长至100m以上。
平均伸缩缝间距计算公式如下：
[L]=1.5
只要使｜aT｜趋向ep，则arcosh®∞,则可实现超长结构的无缝施工。在混凝土中掺入适量的膨胀剂，由于混凝土的膨胀可补偿混凝土的冷缩和干缩，可显著地减少｜aT｜，从而延长伸缩缝的间距。
膨胀应力曲线
ZU-CM10~12%
收缩应力曲线
钢丝网

ZU-CM8％

ZU-CM8％

2m

图1 膨胀加强带取代后浇带的基本做法示意图

膨胀应力曲线
ZU-CM9～11％

施工缝 收缩应力曲线

图2 间歇式连续浇筑基本做法示意图

建议本工程采用方案二。
优点：（1）不留后浇带，减少麻烦，节约工期。（2）避免了“加强带”所带来的绑扎钢丝网麻烦以及更换混凝土配合比所带来的混乱、泵送施工不好操作的缺陷。（3）避免有可能产生的窝工现象。

五、本工程混凝土施工方案
根据本工程的特点和我们以往进行超长结构无缝施工的大量工程经验及理论，并根据设计图纸的配筋情况、施工期间的环境条件和原材料情况，配制的混凝土的限制膨胀率不宜小于2/万，墙体混凝土限制膨胀率不宜低于2.5/万。具体方案如下：
1、原材料的选择
从材料上讲，收缩是混凝土的固有特性，而混凝土是抗拉强度很低的材料，在干缩和温度应力的作用下，易产生收缩裂缝，特别是最近的十余年来，商品泵送混凝土在中国发展迅猛，市区以内的混凝土工程大量采用商品泵送混凝土，混凝土的收缩率有所提高，而钢筋混凝土的极限延伸率只有1～3/万，这使混凝土的开裂问题更加突出。目前部分工程混凝土的裂缝出现时间较以前大幅度提前，在混凝土浇筑完毕后的两周内出现裂缝，严重时，拆模时就已产生裂。如何配制低收缩或者无收缩的混凝土，不仅要选择膨胀率高的外加剂（膨胀剂或者抗裂防水剂），而且水泥、砂、石等原材料都必须进行综合考虑。
由于国家水泥标准中没有收缩这一指标的具体规定和试验方法，因此。收缩小的水泥如何界定，是没有依据的。但从混凝土裂缝控制和混凝土耐久性角度考虑，选用的水泥必须满足以下要求：
达到国标GB175－1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》中各项技术指标要求的强度等级为32.5#和42.5#的普通硅酸盐水泥。
（1）水泥细度
水泥不宜过细，按水泥标准试验方法检验的水泥的比表面积不宜超过350m2/kg。
（2）碱含量
水泥的碱含量小于0.6％。尽量采用低碱水泥。
（3）水泥出厂温度
水泥的出厂温度不宜大于60℃，使用时严禁使用大于60℃的水泥。
鉴于目前水泥普遍较细和早强，所以，必须掺加适量的粉煤灰，粉煤灰的掺量宜15～30％，优先采用一级粉煤灰。
从混凝土裂缝控制考虑，宜采用天然水洗的中、粗砂，连续级配的石子。
2、混凝土配合比设计
本工程梁板混凝土及外墙混凝土强度等级均为C30。
（1）设计混凝土配合比时，按《GB50119混凝土外加剂应用技术规范》的要求，做好混凝土限制膨胀率的测试工作，配制出真正的微膨胀混凝土。基础底板及顶板梁的混凝土限制膨胀率不宜低于2/万,外墙混凝土的限制膨胀率不宜低于2.5/万。
（2）根据试验室试验结果，结合工程的实际要求，本工程的混凝土中膨胀剂的掺量确定如下：
梁板混凝土膨胀剂掺量： 10％。
外墙混凝土膨胀剂掺量： 11％。
掺加方法：膨胀剂掺量％＝。
（3）根据本工程现场的浇筑状况以及上海地区的天气情况，春夏季施工时，混凝土的初凝时间不宜低于10小时（现场）；秋冬季施工时，不易低于8小时。但是终凝不得超过24小时，从而避免混凝土冷缝出现。
（4）控制单方混凝土中胶凝材料总量
选用优质高效减水剂或泵送剂，通过调整泵送剂的掺量和减水率，在保证混凝土强度等级的情况下，尽量降低胶凝材料的总量（水泥、粉煤灰、抗裂防水剂总量），本工程采用P·O 42.5水泥，根据本工程的重要性及微膨胀混凝土的性能综合考虑，建议C30混凝土的胶凝材料总量不宜超过430kg/m3。
3、混凝土浇筑方法
为避免施工时间过长造成混凝土冷缝，建议整个工作面划分为两个流水段进行混凝土的施工，在流水段之间设施工缝，施工缝必须妥善处理。施工缝具体做法如下：在施工缝处继续浇筑混凝土之前，施工缝处的混凝土必须进行凿毛、清除浮粒和杂物、并用水冲刷干净。
施工时，严格控制混凝土的坍落度，混凝土入模坍落度不宜大于200mm。
混凝土浇筑方法必须合理，避免混凝土出现冷缝，从而产生渗水通路。
混凝土的浇筑建议沿纵向采用“一个坡度、薄层浇筑、循序推进、一次到顶”的连续浇筑方法，混凝土自然流淌形成一个斜坡。这种方法能较好地适应泵送工艺，避免泵管的经常拆除冲洗和接长，提高泵送效率，保证及时接缝，避免冷缝的出现。在浇筑混凝土时，在每个浇筑带的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土的卸料点，主要解决上部的振实，第二道布置在混凝土坡角处，确保下部混凝土的密实。为防止混凝土集中堆积，先振捣出料口处混凝土，形成自然流淌坡度，然后全面振捣，并严格控制振捣时间、振捣棒的移动间距和插入深度。
每个浇筑带的宽度应根据现场混凝土的方量、结构物的长、宽及供料情况和泵送工艺等情况预先计算好，避免冷缝的出现。

① ② ③ ④
图3 混凝土浇筑流程图
①、②…… 表示浇筑顺序

六、混凝土施工技术要求
1、原材料计量：
水泥、砂、石、膨胀剂、粉煤灰、水必须经过计量后才能投入搅拌机，计量偏差应符合下列要求（按重量计）：
水泥、膨胀剂、粉煤灰、水： ±1％；砂、石： ±2％
2、混凝土搅拌：
（1）应派专人负责投料，并符合计量要求。
（2）及时测定砂、石的含水量，以便及时调整混凝土拌合用水量，严禁随意增加用水量。
（3）混凝土搅拌时间：用自落式搅拌机比普通混凝土延长30秒以上，用强制式则延长10秒以上。应严格控制搅拌时间，确保混凝土拌合物均匀。
3、混凝土输送：
混凝土从搅拌机卸出后应以最少的转载次数，最短的时间运至浇筑地点。
4、混凝土浇灌前准备
钢筋模板按设计图纸安装，绑扎、安装要牢靠，模板表面涂上脱模剂。模板缝应严密，不得漏浆。模板的支撑必须牢固。
5、混凝土浇灌
（1）在浇筑微膨胀混凝土前，模板及钢筋间的所有杂物必须清理干净，清除有可能存在的积水。
（2）混凝土的浇筑要连续，按施工组织设计方案和混凝土施工规范进行，有效控制布料进程，严格禁止混凝土出现冷缝。
（3）膨胀剂混凝土振捣必须密实，不能漏振、欠振、也不可过振。振捣时间宜为10～30秒，以混凝土开始泛浆和不冒气泡为准。振捣时，快插慢拔，振点布置要均匀。在钢筋密集、施工缝、预埋件处，加强振捣。避免长时间在一处过分振捣。
（4）严格控制混凝土接槎的时间，不得超过混凝土的初凝时间；两层先后浇筑的混凝土处应加强振捣均匀，保证混凝土的均一性。
（5）梁板混凝土成型完，等表面收干后必须用木抹子搓压混凝土表面，以防止混凝土表面出现裂缝（主要是塑性沉降裂缝、和表面快速失水干缩裂缝），抹压共2～3遍，最后一遍搓毛。底板混凝土表面快见白时，应立即进行养护，建议覆盖草帘子保水养护。如果遇到有风天气，混凝土找平后应立即覆盖一层塑料布，防止水分过快散失，不利于膨胀剂作用的发展。
（6）雨天施工，必须有防雨措施。
6、混凝土养护：
微膨胀混凝土的养护是保证质量的最重要的措施之一，一定要派专人负责养护工作。养护期14天。建议：混凝土浇筑完毕，经抹压搓毛后，立即覆盖一层塑料薄膜保水养护，混凝土终凝后，洒水养护（薄膜可拆除），需保证养护期内混凝土表面保持润湿。如是在冬季施工，混凝土浇筑振捣完毕，经刮平后，应立即覆盖一层塑料薄膜，根据浇筑时期天气温度等原因，确定覆盖保温材料厚度。
外墙脱模后，宜立即涂刷养护剂进行养护。
注意：养护工作一定要落实到位。保证养护的有效强度和有效时间，这是确保微膨胀混凝土性能指标以及进行超长无缝施工技术的重要措施之一。
7、混凝土质量检测与控制：
每班检测砂的含水率和混凝土的坍落度不少于2次。
每班检查原材料的称量不少于2次。
按GB50204-2002《混凝土结构工程施工及验收规范》留置抗压强度试块及检验评定。