大體積混凝土，無縫施工

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［論文摘要］本文首先對大體積混凝土進行了解釋，然后分析了整個無縫施工方案中的設計原理，并對建筑施工中的技術進行了改良。  

　　　　 現(xiàn)代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎、大型設備基礎、水利大壩等。它主要的特點就是體積大：混凝土澆注量大于100平方米；長、寬、高任意一邊不小于1米。大體積混凝土水泥水化熱釋放比較集中，內部溫升比較快(http://www.hi138.com/)?；炷羶韧鉁夭钶^大時，會使混凝土產生溫度裂縫。其他因素也會導致大體積混凝土出現(xiàn)裂縫，影響結構安全和正常使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工的質量。   　　 一、大體積混凝土結構裂縫的原因   　　 混凝土結構在建設和使用過程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫，這是一個相當普遍的現(xiàn)象。大體積混凝土結構出現(xiàn)裂縫更普遍。在全國調查的高層建筑地下結構中，底板出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調查總數的20％左右，房屋的外墻混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調查總數的80％左右。所以，混凝土結構的裂縫是建筑工程長期困擾的一個技術難題，一直未能很好地解決(工學/工程建筑論文 http://www.hi138.com/)。   　　 在大體積混凝土工程施上中，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內部溫度和溫度應力劇烈變化，從而導致混凝土發(fā)生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內外溫差及降溫速度，防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫(包括混凝土收縮)是其施工技術的關鍵問題。   　　大體積混凝土結構裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的。各類裂縫產生的主要影響因素有幾種：一是結構型裂縫，由外荷載引起的。二是材料型裂縫，主要由溫度應力和混凝土的收縮引起的。干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發(fā)程度不同而導致變形不同的結果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫，寬度多在0.05~0.2mm之間，大體積混凝土中平面部位多見，較薄的梁板中多沿其短向分布。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。   　　 二、無縫施工方案設計   　　 1.設計機理   　　 根據“混凝土外加劑應用技術規(guī)范”的規(guī)定，產生0.2至0.7MPa以下自應力混凝土為補償收縮混凝土。為了實測出限制膨脹率，實驗室進行了摻加ZY試件的限制膨脹率試驗，試驗證實摻加ZY確實可獲得微膨脹性，摻量的大小對膨脹率的大小是有直接影響的。以摻加ZY膨脹劑的補償收縮混凝土為基本材料，以加強帶取代后澆帶連續(xù)澆筑超長混凝土結構。根據混凝土結構無縫設計的要求，將廣場的底板進行了分塊：后澆帶將整個底板分成4塊，形成4個澆筑單元，塊中又設有膨脹加強帶，將其再分成4塊，整個底板分成了16塊。底板的分塊確定后，墻板與頂板與底板相同的部位留設后澆帶及加強帶，其留設的方法與底板相同。膨脹加強帶寬2米，邊緣每側設密孔鐵絲網用鋼筋加固，防止加強帶外混凝土流入加強帶內?；炷翝仓r先澆帶外混凝土，澆到加強帶時改用摻量ZY膨脹劑混凝土施工。考慮到膨脹作用會使強度降低，膨脹加強帶的混凝土強度等級應該提高，并加大膨脹劑用量，用這樣的方法循環(huán)施工達到超長無縫結構的目的。   　　 2、施工技術措施   　　 建筑施工過程中，在墻板混凝土配合比設計試配，確定設計配合比階段，采取了降低水灰比的措施。底板與墻板同為C30P12，而底板的水灰比為0.47。而墻板的水灰比為0.41，混凝土的坍落度指標底板為18～20厘米，墻板坍落度指標控制在14～16厘米。采取該措施的目的在于減少用水量、降低混凝土的收縮。在混凝土澆筑階段，采用二次振搗的工藝，即在混凝土初凝前進行二次振搗。避免混凝土因沉降收縮而引起的裂縫。這些措施的實施對控制墻體裂縫的出現(xiàn)是非常有必要的。在澆筑過程中其他方面的控制均與底板的控制措施方法相同。按照房屋無縫混凝土的施工方案，房屋頂板的澆筑順序是澆筑完地下一層墻板至房屋頂板梁下口后進行房屋頂板的混凝土澆筑。在頂板的澆筑過程中主要是要控制好早期裂縫的產生，從混凝土收縮裂縫的形成時間看，裂縫往往發(fā)生在混凝土初凝到終凝這段時間內，在施工方案討論過程中，將頂板二次或三次搓平、抹壓，特別是初凝抹壓作為控制早期收縮裂縫的一項重要控制措施，這對于彌合部分早期裂縫是不可缺少的工藝。由于該項工藝在施工中得到了有效的應用，因此對避免頂板發(fā)生早期裂縫起到了很好的作用。   　　 3. 房屋混凝土的養(yǎng)護   　　房屋底板、墻板、頂板全部采用了摻加ZY膨脹劑的混凝土。按照養(yǎng)護制度，在混凝土抹壓后，能上人時即鋪上麻袋片或草席，用水澆濕保養(yǎng)，混凝土硬化3～4小時后，底板與頂板均筑堰蓄水3～5厘米進行養(yǎng)護，墻板采取不間斷淋水保溫，采用這些養(yǎng)護方法不得少于14天，墻板側模的拆除也不少于7天。以上養(yǎng)護措施的實施對房屋應用超長無縫結構的成功起到了非常重要的作用。   　　 三、裂縫的防治措施   　　 1、嚴格控制骨料級配和合泥量   　　選用10.40mm連續(xù)級配碎石(其中10.30mm級配含量65％左右)，細度模數2.80-3.00的中砂(通過0．315n凹篩孔的砂不少于15％，砂率控制在40％-45％)。砂、石含泥量控制在1％以內，并不得混有有機質等雜物，杜絕使用海砂。   　　 2、選擇適當外加劑   　　可根據設計要求，混凝土中摻加一定用量外加劑，如防水劑、膨脹劑、減水劑、緩凝劑等外加劑。外加劑中糖鈣能提高混凝土的和易性，使用水量減少20％左右，水灰比可控制在0.55以下，初凝延長到5h左右。   免費論文下載中心 http://www.hi138.com 　　 3、選擇優(yōu)化配合比   　　選用良好級配的骨料，嚴格控制砂石質量，降低水灰比，并在混凝土中摻加粉煤灰和外加劑等，以降低水泥用量，減少水化熱，以降低混凝土溫升，從而可以降低混凝土所受的拉應力。   　　 4、采用切實可行的施工工藝   　　根據泵送大體積混凝土的特點，采用“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序推進，一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能較好地適應泵送工藝，避免混凝土輸送管道經常拆除、沖洗和接長，從而提高泵送效率，簡化混凝土的泌水處理，保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時間。根據混凝土泵送時自然形成一個坡度的實際情況，在每個澆筑帶的前后布置兩道振動器，第一道布置在混凝土出料口，主要解決上部混凝土的振實；由于底層鋼筋間距較密，第二道布置在混凝土坡腳處，以確保下部混凝土密實。隨著澆筑的推進，振動器也相應跟上，以確保整個高度上混凝土的質量。由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚，故澆筑結束后須在初凝前用鐵滾筒碾壓數遍，打磨壓實，以閉合混凝土的收水裂縫。   　　 5、嚴格控制混凝土入模溫度   　　大體積混凝土最好選在春秋季施工，以降低入模溫度，既是在夏季施工最好采取有效措施降低入模溫度，再者澆筑混凝土時最好不要讓混凝土在太陽下直接爆曬。施工過程中應對碎石灑水降溫，保證水泥庫通風良好，自來水預可先放入地下蓄水池中降溫。   　　 6、改進施工技術   　　施工時加強插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護。由于鋼筋是熱的良導體，易產生大的溫度梯度，這是裂縫產生的一個主要環(huán)節(jié)。同時加強初凝前的抹壓，以消除初期裂縫，并加強早期養(yǎng)護，提高混凝土抗拉強度。   　　 7、加強技術管理   　　加強原材料的檢驗、試驗工作。施工中嚴格按照方案及交底的要求指導施工，明確分工，責任到人。加強計量監(jiān)測工作，定時檢查并做好詳細記錄，認真對待澆筑過程中可能出現(xiàn)的冷縫，并采取措施加以杜絕。在變截面施工前，一定要加強預測，并保證預測的科學性。同時在實施過程中，要切實落實施工方案。   　　 8、加強混凝土澆筑后的養(yǎng)護   　　混凝土澆筑后，應盡快回填土--土是混凝土最好的養(yǎng)護材料之一。目前這是混凝土保溫保濕養(yǎng)護的最有效方法，對預防裂縫是非常有益的。如采用蓄水法保溫養(yǎng)護，在混凝土施工期間可通入冷卻循環(huán)水，以便加快承臺內部熱量的散發(fā)。如采用內散外蓄綜合養(yǎng)護措施，可有效降低混凝土的溫升值，且可大大縮短養(yǎng)護周期，對于超厚大體積混凝土施工尤其適用。   　　 9、加強混凝土的測溫工作   　　為及時掌握混凝土內部溫升與表面溫度的變化值，在承臺內埋沒若干個測溫點，采用L形布置，每個測溫點埋設溫管2根01根管底埋置于承臺混凝土的中心位置，測量混凝土中心的最高溫升，另一根管底距承臺上表面100 mm，測量混凝土的表面溫度，測溫管均露出混凝土表面100 mm。用100的紅色水銀溫度計測溫，以方便讀數。第l-5d每2h測溫1次，第6d后每4h測溫1次，測至溫度穩(wěn)定為止。   　　 四、結束語   　　大體積混凝土采用無縫施工技術已經在多個工程施工中進行了嘗試，經過嚴格按照制定的施工方案進行施工，所有已建或在建工程至今都未發(fā)現(xiàn)裂縫，但作為一項新的技術措施還需要進行不斷的探索、豐富。因此，我們需要緊抓施工環(huán)節(jié)，嚴格施工過程的管理非常重要，只有在施工過程中嚴格控制才能確保工程質量。   　　參考文獻：   　　[1] 《大體積混凝土溫度應力于溫度控制》 朱伯芳中國電力出版社   　　[2] 《建筑物的裂縫控制》 王鐵夢上?？茖W技術出版社   超長混凝土結構加強帶施工新工藝簡述 [提?要] 在超長混凝土結構中， 采用加強帶代替常規(guī)的后澆帶的施工工藝， 可大大提高施工速度。本文通過工程實例介紹了在超長混凝土結構中采用加強帶代替后澆帶的原理和施工 技術要點。 ??[關鍵詞] 超長混凝土結構　加強帶　UEA－E　補償收縮??1.引言 　　在超長、超寬鋼筋混凝土結構施工中，一般每30－40m設一道后澆帶，等40－60天后再后澆膨脹混凝土。這種常規(guī)后澆帶施工，工序繁多，時間跨度長，施工成本高，而且難以保證混凝土整體質量，后澆帶施工縫處常出現(xiàn)開裂、滲漏等質量問題。隨著建筑材料技術的不斷發(fā)展，混凝土超長結構的設計與施工可以利用UEA混凝土外加劑補償收縮的原理，采用膨脹加強帶代替后澆帶，實現(xiàn)超長鋼筋混凝土結構的無縫施工。 　　2.基本原理 　　UEA混凝土膨脹劑是一種新型混凝土外加劑，其主要成分是無機鋁酸鹽和硫酸鹽。水化后生成膨脹結晶體—水化硫鋁酸鈣，這種產物能填充混凝土中的毛細孔、縫，增加混凝土的密實度，提高抗?jié)B性能，并在混凝土內部產生0.2～0.7MPa的預應力，它能抵消或部分抵消由混凝土干縮、蠕變及溫度等引起的拉應力，從而提高混凝土的抗裂性。在混凝土超長結構中，根據混凝土水平法向力σx分布曲線，設想在應力量大地方施加較大的膨脹應力σc，而在兩側施加較小的膨脹應力，全面補償結構的收縮應力，可控制有序裂縫的出現(xiàn)，從而取消后澆帶?；炷两Y構應力圖如圖1所示。 　　3.工程應用實例 　　3.1.工程概況 　　鴻業(yè)豪庭工程位于佛山市禪城區(qū)季華路，為地上30層、兩層地下室的框架剪力墻結構建筑。工程建筑面積約64000m2。工程地下室呈長方形，長119m，寬47m。該工程由廣東啟源建筑工程設計院有限公司負責工程設計。工程基坑采用深層攪拌樁加錨桿噴砼聯(lián)合支護的方式支護，基礎采用高強預應力管樁基礎。底板和壁板混凝土強度為C30，抗?jié)B等級為10MPa。底板厚度一般為600mm，其中高層部分聯(lián)合承臺厚度為1.40m。場地內地下水相對穩(wěn)定水位埋深0.5～1.35m，場地位于市區(qū)內，市政管道設施較多，傍側有同華氣站，燃氣管理公司，鴻業(yè)小學樓群，均在基坑開挖降水影響半徑內，場地內粉細砂在抽水過程中會發(fā)生管涌、流砂等滲透破壞；綜合評價本場地穩(wěn)定性為次穩(wěn)定區(qū)。設計要求地下室超長結構采用加強帶施工工藝，共設置兩道加強帶，寬度為2m。 　　3.2.施工工藝措施 　　3.2.1.混凝土原材料質量控制 　　結構采用加強帶施工工藝，混凝土試配尤其重要，關系到施工的成敗。要求混凝土試配和供應做到以下幾點： 　?。?）底板混凝土UEA－E型膨脹劑摻量為水泥用量的8％，加強帶摻量為水泥用量的10％。 　?。?）混凝土緩凝時間要求8小時，坍落度12±2cm，要求加入的緩凝劑應與UEA－E膨脹劑不得出現(xiàn)發(fā)泡或其它化學反應。 　　（3）要求膨脹劑供應方指導混凝土試配、攪拌站混凝土生產、現(xiàn)場施工的全過程。 　?。?）在保證混凝土等級的前提下，摻加適量的粉煤灰，減少水泥用量，降低水灰比，減少水化熱。選用級配良好的骨料，嚴格控制砂、石子的含泥量，降低水灰比。控制混凝土入模溫度為45℃以下。石子與砂等原材料淋水降溫。 　　（5）混凝土進場驗收：嚴格按國家規(guī)范進行進場驗收。每車目測檢查并進行坍落度檢驗，測試結果有偏差應及時反饋混凝土攪拌站，及時修正，不合格產品不得使用，確?；炷列阅?。 　?。?）施工前做好混凝土進場計劃，保證混凝土供應連續(xù)、及時。 　　3.2.2.底板混凝土施工工藝 　?。?）底板施工縫留設與施工工藝流程 　　由于結構長度長，混凝土澆筑量大，施工工期緊張，底板混凝土施工難以實現(xiàn)一次完成。經我公司技術人員與設計人員商議，確定底板設置兩道施工縫，底板施工縫處加設膨脹止水條防水處理，既保證工程施工進度，同時保證施工質量。整個結構按施工縫劃分為三個施工段，底板混凝土澆筑時按圖2順序澆筑。在各施工段內，底板混凝土一次筑完成，不再留施工縫。加強帶混凝土在各施工段混凝土的最后澆筑。 　?。?）底板加強帶的處理 　　為更好實現(xiàn)加強帶補償混凝土收縮的作用，要求加強帶混凝土在各施工段的最后澆筑。底板加強帶用混凝土快易收口網分隔，收口網用鋼筋固定，確保普通混凝土不流入加強帶。施工縫留設膨脹止水條，保證施工縫防水質量。加強帶做法詳見圖3。3.2.3.地下室－1層板、頂板樓板與壁板施工 　　地下室－1層板、頂板樓板、壁板施工縫留設位置與施工要求與底板基本相同。施工縫取消橡膠膨脹止水條。地下室外壁板施工縫全高設置豎向鋼板止水帶。 　　嚴格控制用水量，施工當中嚴禁隨意加水。 　　樓板對終凝前的混凝土進行2次抹壓，防止表面裂縫的出現(xiàn)。 　　3.2.4.混凝土養(yǎng)護 　　混凝土澆筑12小時以內進行覆蓋濕潤養(yǎng)護，底板和樓板采用黑心棉被覆蓋淋水保溫保濕養(yǎng)護14日歷天，外側墻派專人淋水養(yǎng)護少于14日歷天。 　　3.2.5.聯(lián)合承臺大體積混凝土溫度檢測與養(yǎng)護 　　聯(lián)合承臺厚度達1.40m。施工中對承臺內外溫差進行了監(jiān)測。監(jiān)測采用混凝土專用測溫儀24小時專人間歇性監(jiān)測，記錄和分析報警。傳感器采用誤差≤±1℃的雙金屬熱電偶。要求混凝土內外溫差不超過25℃，溫度陡降不超過10℃/日作為混凝土監(jiān)測報警值。超過報警值必須加強大體積混凝土養(yǎng)護和保溫。 　　3.3.施工質量措施 　?。?）混凝土按施工圖做好供應計劃，保證運輸及時連續(xù)。 　　（2）必須做好地下室電氣、空調、給排水、消防、人防等各專業(yè)施工單位預留孔洞或套管以及預埋構件。施工前派專人校對各專業(yè)圖紙與預留孔施工總圖是否相符。 　?。?）底板混凝土的澆注采取斜面分層，分層分段連續(xù)澆注到頂的施工方法。聯(lián)合承臺澆注分層分段澆注。相鄰澆注帶混凝土施工時間間隔保持在混凝土初凝之前，避免出現(xiàn)施工冷縫。 　?。?）注意控制混凝土振搗時間，不得過振、漏振、少振。 　?。?）底板混凝土振搗密實后，采用木方刮平表面。在混凝土接近初凝時，安排泥水工進行混凝土磨面工作，防止混凝土表面龜裂。 　　（6）混凝土澆筑過程中，應及時清理混凝土表面的泌水。 　　（7）底板加強帶在施工前清理干凈混凝土流漿。 　　3.4.實施效果 　　鴻業(yè)豪庭地下室結構完成已經經過了一年多的時間，地下室結構無發(fā)現(xiàn)裂縫以及滲漏現(xiàn)象，施工效果良好。說明加強帶施工工藝是可行、有效的，是超長混凝土結構防裂的有效方法。 　　4.結語 　　超長混凝土結構加強帶施工工藝是以補償收縮混凝土為結構材料，以加強帶取代后澆帶實現(xiàn)混凝土連續(xù)澆筑的一種新工藝。該工藝有以下優(yōu)點：（1）結構受力合理。（2）取消后澆帶，提高了結構的整體性能，特別是對于有防水要求的結構砼，提高了其整體防水性能。（3）簡化施工工序，縮短工期。后澆帶一般需經40－60天才能回填，采用本技術減少了施工對后澆帶處理這一繁瑣的環(huán)節(jié)，大大地縮短了施工周期，加快了施工進度，降低工程成本。（4）解決了后澆帶施工縫處常出現(xiàn)開裂、滲漏等質量問題。 　　在工程實際應用中，必須選用合適的外加劑，做好混凝土試配，嚴格控制混凝土施工與養(yǎng)護的各個環(huán)節(jié)，方可保證施工質量，達到預期效果。 　 用于替代后澆帶的連續(xù)澆筑無縫施工技術 加強帶是一種采用比澆筑混凝土高一等級的膨脹混凝土，設置在建筑物混凝土收縮應力發(fā)生的最大部位，來增加混凝土的密實度，提高連續(xù)澆筑混凝土的強度及抗裂、防滲性能的超長混凝土整澆澆筑技術. 　　1后澆帶在施工中存在的問題  　　1.1 留于基礎底部結構的后澆帶，將歷經整個結構施工過程，直至結構封頂，對于高層建筑需要幾個月甚至幾年的時間，在這段時間內，后澆帶中將不可避免地落進各種各樣的垃圾雜物，由于底部結構鋼筋較粗較密，使得清理工作非常艱難。  　　1.2 后澆帶貫穿整個地下、地上結構，所到之處遇梁斷梁，遇板斷板，給施工帶來很多不便，影響施工進度。  　　1.3 在后澆帶灌充混凝土前，需將兩側混凝土鑿毛，施工非常困難，而有些結構混凝土與后澆帶混凝土澆筑時間間隔數月，新老混凝土的粘結強度很難保證，又由于澆筑時間差，造成這些結構的混凝土的干縮大部分已于后澆帶灌充前完成。因此，后澆帶混凝土的干縮極易在新老混凝土的連接處產生裂縫。設置施工后澆帶的初衷是防止混凝土裂縫的產生，而后澆帶處理不好卻人為地在每條后澆帶處造成兩條貫穿裂縫，引起漏水。  　　2 膨脹混凝土加強帶的應用  　　如果取消或盡早灌充后澆帶混凝土，將基本上克服這些諸多困難，給施工帶來很多便利。采用以膨脹混凝土加強帶取代后澆帶的連續(xù)澆筑無縫施工技術，通過在某工程的應用，不僅消除了這些問題，還增加混凝土的密實度，提高了混凝土的強度及抗裂、防滲性能。同時縮短工期，效果顯著。 　　3 膨脹加強帶的設置  　　3.1 膨脹加強帶要求設置在混凝土收縮應力發(fā)生的最大部位，一般也就是長度方向的中間位置，在頂板長度和寬度方向上各每間隔30m 設一條加強帶，帶寬1. 5m ，帶的兩側上下層鋼筋之間設置Ф6mm 鋼絲網，網格尺寸為35 ×35mm ，兩端分別綁扎在上下層鋼筋上，將帶內混凝土與帶外的分隔開。  　　3.2 膨脹加強帶外混凝土設計強度為C40 ，CSA 摻量為10 %(等量替換水泥) ，帶內混凝土設計強度為C45 ， CSA 摻量為12 %(等量替換水泥) 。帶內的比帶外的強度提高5Mpa 是為提高膨脹加強帶的抗拉強度，防止混凝土在最易開裂的部位開裂，帶內摻CSA 量比帶外混凝土CSA 提高 2 %，從而提高最易開裂部位的混凝土的膨脹率，消除該部位混凝土內的拉應力，避免開裂。  　　4 原材料計量  　　計量是保證防水混凝土質量非常重要的環(huán)節(jié)，尤其是膨脹劑及水的計量。膨脹劑的摻量影響到防水效果，水加量過大不僅影響混凝土的抗?jié)B性能，而且會造成混凝土的水化熱及收縮加大、強度下降。所以原材料都必須經過準確計量后才能投入攪拌機。412 加強養(yǎng)護CSA 加入普通混凝土中，生成大量的鈣礬石，出于鈣礬石具有填充、切斷混凝土毛細管孔隙的作用，使大孔減少，總孔隙率降低，因而具有增加混凝土的密實度、提高混凝土強度、增強抗?jié)B性和抗凍性等作用。為確保膨脹劑效能的充分發(fā)揮，混凝土澆注后必須采取切實可靠的保溫、保濕養(yǎng)護措施進行充分的養(yǎng)護。