超长无缝的施工技术.doc

超长无缝施工技术在东莞商业中心三期应用摘要：本文介绍了东莞商业中心三期工程地下室使用补偿收缩混凝土进行超长无缝施工的效果。超长结构混凝土工程，在混凝土中掺入SY-G高性能膨胀剂，以膨胀加强带取代后浇带实现超长结构无缝施工，同时SY-G高性能膨胀剂配制的补偿收缩混凝土，可防止混凝土的开裂。关键词 补偿收缩混凝土 膨胀加强带 连续施工 1工程概况东莞市商业中心三期建设单位是东莞市商业中心发展有限公司，设计单位是深圳市华侨城天华建筑设计有限公司,施工单位是中国建筑第五工程局有限公司。本工程地下室尺寸112m150m,地下室底板(梁、板)及地下室外墙混凝土强度等级为C30，混凝土抗渗等级为S8。本工程原设计在底板上设有多条长短不等的后浇带，如此规模的后浇带施工必然会引起很多问题，比如：后浇缝的留置、清理、支模等工序繁多、时间跨度长,施工成本高,且难以保证混凝土整体质量，处理不好易成为渗漏的隐患。大量工程实践证明，留缝并不能较好地解决混凝土构造物的开裂问题。当前钢筋混凝土结构裂缝普遍存在，应采取合理措施，有效避免混凝土自身体积变形等因素造成的结构开裂，提高构筑物的耐久性，延长使用寿命。根据本工程的实际情况，经过综合比较分析，在本工程地下室施工过程中采用SY-G膨胀抗裂剂配制补偿收缩混凝土，同时采用中国建筑材料科学研究院的补偿收缩混凝土超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工方法专利技术（专利号：ZL93117132.6），即在一定的原则下利用膨胀加强带取代后浇带，在该工程中进行混凝土结构自防水和无缝施工，能有效控制有害裂缝，提高混凝土结构的耐久性，同时加快施工速度，该技术的综合利用可以有效地解决该工程中的以上问题，使总体综合费用大大降低。本工程底板加强带布置如下：2.补偿收缩混凝土防渗抗裂的基本原理 在普通水泥中加入812%SY-G高性能膨胀剂时，拌水后会生成大量膨胀性结晶化合物水化硫铝酸钙（C3A3CaSO432H2O,即钙矾石)使混凝土产生适度的膨胀，膨胀混凝土在钢筋和邻位的约束下，在结构中建立0.20.7MPa的预压应力，这一压应力可抵消在硬化过程中产生的收缩拉应力，或使其小于混凝土的拉伸极限，从而防止混凝土的收缩开裂。用膨胀剂配制的补偿收缩混凝土与普通混凝土最大区别是在养护期间产生一定体积膨胀。混凝土膨胀时受到钢筋或其它限制物对混凝土的限制，钢筋则因混凝土膨胀而伸长，在钢筋中产生拉应力，在混凝土中相应地产生压应力，由于这种压应力能够抵消导致混凝土开裂的全部或部分拉应力，于是就减轻、延迟或避免了混凝土的开裂。由于补偿收缩混凝土在湿养14天期间，7080%的膨胀效能已发挥，其余膨胀在1490天完成，这是随时间发展的微积分膨胀，它不会降低强度，相反，可以补偿因温差引起的冷缩，并使混凝土结构内部不断致密。因其膨胀结束后的收缩率比普通混凝土小3040%，徐变比普通混凝土大1.5倍左右，其应变能力比普通混凝土好，在相同条件下，抗渗标号比普通混凝土提高23倍。在限制条件下，抗冻 、耐磨 、抗硫酸盐 ，抗碳化 与钢筋的握裹力等均优于普通混凝土，抗冻性D300，粘接力比普通混凝土提高2030%。用膨胀剂配制成补偿收缩混凝土在限制状态下（钢筋或邻位限制）产生一定量的限制膨胀率，而这个限制膨胀率在工程应用中非常重要。当限制膨胀率数值大，自应力值高，其补偿收缩防裂的能力就强，反之，其防裂抗渗的能力就弱，因此，限制膨胀率是建筑结构防裂抗渗的重要参数，因为补偿收缩混凝土经过714天的潮湿养护后达到设计的限制膨胀率后，就进入使用状态，依靠达到的限制膨胀率和自应力值，来补偿此后的各种收缩，使结构的收缩应力得到大小适宜的补偿，从而控制裂缝的出现，达到防止开裂，提高抗渗能力的目的。大量的工程应用表明，经过14天左右潮湿养护的限制膨胀率在0.02%0.03%的补偿收缩混凝土是可行的。3. 超长现浇钢筋混凝土结构无缝设计及施工应用技术“超长钢筋混凝土无缝设计施工方法”是中国建筑材料科学研究院90年代中期开发出的一项应用技术，它是利用混凝土膨胀剂的膨胀性能，通过掺量的变化，调整膨胀量，对整体混凝土结构不同部位的收缩进行补偿，即根据工程混凝土的收缩情况，采用膨胀加强带的方法将整体结构分成若干块，然后用具有大膨胀性能的混凝土去填充，应用灵活方便，确保工程的整体性。 “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”。即以掺膨胀抗裂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。必须指出，钢筋或邻位的约束（或限制）对于膨胀混凝土而言是至关重要的因素。膨胀混凝土用于超长结构无缝施工，其限制膨胀（2）设计和设定非常重要。2偏小则补偿收缩能力不足，无缝施工难以实现；2过大，对混凝土强度有明显影响。经大量试验研究与工程实践证明，SY-G替代混凝土中的胶凝材料8-12%，对强度无影响，限制膨胀率适宜，2（2.03.0）104，在配筋率0.2%0.8%的条件下，可在结构中建立0.20.7MPa预压应力，这一预压应力值可以抵消混凝土在硬化过程中因温度和干缩产生的拉应力，从而防止混凝土收缩开裂，或把裂缝控制在无害裂缝范围内（小于0.2mm）。基于这一“抗”的原理，采用SY-G后浇缝的间距延长至60m是安全的，比规范2040m增加一倍左右。这是无缝设计概念中的“少缝”含义，已成功应用于结构设计中。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（StSdCT）SK （1）式中2 限制膨胀率；St 冷缩率；Sd 干缩率；CT 受拉徐变率，徐变CT对补偿收缩防止开裂是有利因素；SK 极限延伸率。满足上述判据，就不必设伸缩缝，否则应设伸缩缝。当不掺SY-G时，规范规定约30m设一道伸缩缝，以避免收缩应力从自由端沿长向积累，引起中段开裂。我国著名的裂缝专家王铁梦教授通过对结构物应力应变分析与计算，求得了平均伸缩缝间距（或裂缝间距），计算公式如下。详见（工程结构裂缝控制一书）L1.5 arcosh|T | /（|T |SK） （2）式中H 底板厚度或侧墙高度（mm）；E 混凝土弹性模量（MPa）；Cx 基础的水平阻力系数Nmm3，配筋混凝土1.01.5Nmm3； 混凝土的线性膨胀系数，取1.0105；T 为综合温差，普通混凝土TT1T2，膨胀混凝土T1T2T3（T1混凝土因水泥 水化热而引起的温升值；T2混凝土的收缩当量温差；T3膨胀混凝土的膨胀当量温差）；T约束体与被约束体的相对自由温差变形（mm）； SK混凝土的极限拉伸值； arcosh双曲余弦函数的反函数。该公式是用极限变形计算伸缩缝间距。这表明王铁梦的裂缝间距计算公式在极限状态下其本质同吴中伟的防止混凝土开裂的判据公式完全一致。由上式可见，温差或收缩很重要，一般总是T大于SK。它们的差距越大，伸缩缝间距越小；差距越小，伸缩缝间距越大。如设法使约束程度下降，即可增大伸缩缝的间距。如CX 0，则L ，即在理论上建筑物任意长度均可取消伸缩缝。这就需要降低温差或减小混凝土收缩，提高混凝土的极限拉伸SK。然而，提高混凝土的SK是十分困难的，只有设法降低混凝土的水化热和收缩，即控制裂缝原则是TSK，这是“抗”的办法。工程实践表明，在混凝土中掺入适量的SY-G，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T，从而延长伸缩缝的间距。4.补偿收缩混凝土在超长结构中的施工技术现代建筑或构筑物越来越多地采用了超长或双向超长结构, 如按传统技术每个工程须留置少则几条多则数十条后浇带, 后浇带一般需经4060 d才能封填,拖延工期, 给施工带来麻烦, 且结构整体( 防水) 性不好。用“膨胀加强带”替代了原来的后浇带, 减少了施工对后浇带处理这一繁琐的环节, 大大地缩短了施工周期, 加快了施工进度, 取得良好的技术经济效益和社会效益。在应力集中的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%SY-G的微膨胀混凝土, 浇筑到加强带时, 用掺10%12%SY-G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%10SY-G的微膨胀混凝土。如此循环下去, 连续浇筑SY-G混凝土, 实现无缝施工。通过SY-G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。如图1:5.补偿收缩混凝土施工要点1.对原材料的要求 （1）水泥 本工程宜采用P.O.42.5级普通硅酸盐水泥。所用水泥应符合通用硅酸盐水泥（GB175-2007）的规定。（2）粉煤灰 应选用二级以上粉煤灰，其技术指标应符合GB1596-2005用于水泥和混凝土中的粉煤灰标准要求。并应尽可能降低其含碳量。（3）粗骨料 本工程采用泵送混凝土，为适应混凝土泵送工艺，先用粒径5-31.5mm碎石，其技术指标应符合JGJ52-2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准，所含泥土不得呈块状或包裹石子表面，吸水率不大于1.5%。（4）细骨料 中砂。所有技术指标应符合JGJ52-2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准要求。（5）膨胀剂 选用武汉三源特种建材有限责任公司生产的“锦源”牌SY-G膨胀抗裂剂，其技术指标应符合JC476-2001混凝土膨胀剂标准要求。（6）外加剂 减水剂。其技术指标应符合GB8076-1997混凝土外加剂标准要求，并应尽可能延长其缓凝时间（初凝10小时左右）。上述全部材料应经检验合格，符合使用要求时方可入场。且材料供应充足，特别是指定的水泥品种有足够的储备量或后续供应有保证。2补偿收缩混凝土配合比设计要求 考虑到气候的特点，根据我们在相关工程的施工实践，补偿收缩混凝土应达到以下技术要求：（1） 混凝土坍落度：入泵坍落度16020mm；（2） 混凝土凝结时间：初凝10-12h，终凝13-15h；（3） 用水量：不宜大于180kg/m3，混凝土水胶比不大于0.50；（4） 根据GB50208-2001地下防水工程质量验收规范要求，粉煤灰掺量不大于胶凝材料总量的20%；3.混凝土的拌制与质量控制施工单位和混凝土搅拌站对使用的输送和计量设备进行检查，确保施工期间的正常使用，进场的原材料进行严格的把关，必须符合国家有关标准，现场加强管理，有明确的生产记录，并对混凝土质量控制要求如下：（1） 各种原材料必须符合有关标准，并检验合格后才能入库。（2） 定期校验计量设备，水泥、粉煤灰、用水量、膨胀剂、减水剂计量误差不得超过1% ，石子不得超过2%。（3） 投料顺序为：砂、石、水泥、膨胀剂、粉煤灰、水，搅拌时间应比普通混凝土延长30 s60 s。（4） 由于砂、石材料的含水率经常变化，因此拌和混凝土应以坍落度为准，施工现场严禁更改配合比所设计的含水量。（5） 现场应按国家有关规定留取混凝土试块。4.混凝土的浇筑与养护浇筑混凝土时分段分层进行，每层浇筑高度应根据结构特点、钢筋疏密决定。一般分层高度为插入式振动器作用部分长度的1.25倍,最大不超过500mm。平板振动器的分层厚度为200mm。补偿收缩自防水混凝土振捣必须密实，不能漏振、欠振、也不可过振。振捣手开动振动棒，握住振捣棒上端的软轴胶管，快速插入混凝土内部，振捣时，振动棒上下略为抽动，振捣时间为20-30秒，但以混凝土面不再出现气泡、不再显著下沉、表面泛浆和表面形成水平面为准。使用插入式振动器应做到快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，按顺序进行，不得遗漏，做到均匀振实。移动间距不大于振动棒作用半径的1.5倍（一般为300-400mm），靠近模板距离不应小于200mm。振捣上一层时应插入下层混凝土面50-100mm，以消除两层间的接缝。平板振动器的移动间距应能保证振动器的平板覆盖已振实部分边缘。底板、顶板混凝土的施工建议沿纵向每区段内采用“一个坡度、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，保证及时接茬，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。施工时不得用振捣棒拖赶混凝土。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，确保浇筑带之间软接茬，严禁出现冷缝。底板浇筑应先远后近，在浇筑中逐渐拆管。底板、顶板混凝土浇筑完毕，在混凝土终凝前必须用木抹刀或铁抹刀搓压混凝土表面，以防止混凝土表面出现裂缝（主要是沉降裂缝、塑性收缩裂缝和表面失水干缩裂缝），抹压共2-3遍。底板、顶板混凝土原浆收面后，应立即进行养护。地下室侧墙浇筑前，或新浇混凝土与下层混凝土结合处（施工缝处，水平施工缝宜留在高出底板表面300mm处），应在底面上均匀浇筑50mm厚与混凝土同标号SY-G水泥砂浆。地下室侧墙混凝土采取斜面分层，阶梯式逐层推进的浇筑方法。每层浇筑厚度控制在500mm左右。墙体混凝土浇筑时，混凝土下料点应分散布置，循环推进，连续进行。避免混凝土自然流淌面过长，混凝土离散性过大，内部收缩应力集中导致开裂。 混凝土的收缩变形主要发生在早期，因此前期的养护工作至关重要。在混凝土初凝前，用木压子抹压表面，以防出现裂缝。其养护时间从混凝土初凝后开始，采用蓄水或盖麻袋浇水，保湿保温养护14 d ，既保证混凝土水化用水又控制混凝土内外温差在25 以内。混凝土的养护是保证混凝土质量的最重要的措施之一，养护期间专人负责，杜绝了出现干燥情况，确保混凝土硬化的顺利进行。6.结语超长无缝混凝土结构是以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超长钢筋混凝土结构的一种工艺。在东莞市商业中心三期地下室的施工过程中，正确的使用了SY-G高性能膨胀剂，有效的控制了混凝土的温度应力，有效实现了结构自防水和超长无缝施工的目的。参考文献 1 YJGF22-92UEA补偿收缩混凝土防水工法 2 GB501192003,混凝土外加及应用技术规范