地下室超长钢筋混凝土结构无缝施工技术-建筑设计

期刊目录网推荐论文2011-05-18 09:39关注(1)

地下室超长钢筋混凝土结构无缝施工技术

谢建成

摘要:通过工程实例介绍超长钢筋混凝土结构采用膨胀加强带替代后浇带的施工技术要点，证明只要设计合理，规范施工，超长钢筋混凝土结构实现无缝施工是可行的。

关键词:超长钢筋混凝土结构、方案设计、措施

1 工程概况

该商住楼（A、B）工程系框架剪力墙结构，建筑面积约50858㎡，其中地下室建筑面积约13602.74㎡，地下1层，A座地上25层，B座地上19层，地下室总长度为109m，宽78m。

按照常规做法，在这种超长钢筋混凝土结构施工中，为防止混凝土受温度应力和干缩应力而引起开裂，施工中通长采用设置后浇带的方法加以处理。一般每30～40m设一道后浇带，等40～50天后再浇筑膨胀混凝土。这种常规的后浇带施工，工序复杂，施工时间长，质量不易保证。考虑到工期及结构整体性的要求，业主不希望本工程地下室留置后浇带，未解决此问题，本工程2层地下室通过设置膨胀加强带，从而实现了超长钢筋混凝土结构的无缝施工。

2 地下室砼无缝施工方案设计

2.1 无缝施工原理

无缝设计的思路是“抗放兼施, 以抗为主”的原则；无缝施工的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，实现无缝施工。

根据《工程结构裂缝控制》书中提出的伸缩缝间距计算公式可知，要完全不需设置伸缩缝，就必须降低混凝土温差和混凝土的收缩，或提高混凝土的极限拉伸值；但要提高混凝土的极限位伸值是十分困难的，因而只能靠设法降低混凝土的水化热和收缩，控制混凝土因温差或收缩引起的拉应变不大于混凝土的极限拉伸，则混凝土可以不设伸缩缝而不开裂。根据该文献资料和近年来的科研成果、有关工程施工实践经验，通过在混凝土内掺加适量膨胀剂而成的补偿收缩混凝土，通过水泥的化学反应，使混凝土产生适量膨胀，在钢筋和邻位约束下，在钢筋混凝土中建立0.2MPa～0.7MPa预压应力，可大致抵消混凝土硬化过程中产生的干缩和水化热冷缩出现的拉应力，从而减免混凝土出现开裂。同时，水化生成的钙矾石晶体起到填充、切断和堵塞毛细孔缝的作用，使混凝土的密实度大为提高达到结构自防水的效果。另外，在混凝土中加入优质粉煤灰和缓凝型外加剂，可以降低水化热引起的温度梯度，可以协调温度应力与混凝土的初期结构强度，从而减少和防止温度裂缝的出现，提高混凝土的体积稳定性。

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。

2.2 膨胀加强带的设置

膨胀加强带的位置宜布置在拉应力较大、配筋变化及截面突变的部位及应力集中的部位。根据工程平面形式，本工程长边方向上设置2条膨胀加强带，短边方向上设置1条膨胀加强带，膨胀加强带宽度均为2米，膨胀加强带设置见图1。

2.3 混凝土配合比设计

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。

本工程选用AEA型膨胀剂，根据试配经验，AEA以取代水泥率8％～12％的量内掺到水泥中，拌成的补偿收缩混凝土，利用收缩膨胀测定仪测定，在限制条件下产生的膨胀率为0.02％～0．04％，在配筋率μ=0.2～0.8%时，在钢筋等的约束下，可在混凝土中产生0．2～0．7MPa的预压应力，这一预压应力大致可抵消混凝土硬化过程中产生的收缩拉应力，从而使结构不裂或把裂缝控制在无害范围内。AEA掺入水泥中拌成混凝土后，其膨胀作用主要发生在14d以前，用于补偿混凝土的干缩，但在中后期仍有小量膨胀，其产生的预压应力不但可抵消混凝土冷缩产生的拉应力，同时还可提高混凝土的强度。

根据上述条件，配合比在满足施工工艺的情况下尽量减小混凝土的坍落度以减少混凝土的收缩。

本工程微膨胀混凝土采用C30。水泥采用PⅡ42.5R水泥，掺加二级粉煤灰，减少水泥用量，降低水化热；泵送剂选用LS-300，掺量为水泥用量的1.7%；膨胀剂选用瑞安建材科技有限公司产的AEA，掺量10%，膨胀率>（0.03～0.04）%。膨胀混凝土采用C35，AEA掺量为胶结材料的12%，不替代水泥，保证了其强度。

3 地下室砼施工技术措施

3.1膨胀加强带做法

在膨胀加强带混凝土内掺入AEA膨胀剂，提高混凝土的抗伸缩能力及强度。膨胀加强带宽度2.0m，加强带内钢筋连通，且上下另附加15%的附加纵向钢筋，钢筋两端伸出加强带2.0m，混凝土强度提高一个等级，以增强加强带的刚性。地下室底板加强带用镀锌钢板混凝土快易收口网分隔（快易收口网一是防止混凝土流入带，二则限制2边混凝土的预应力）。考虑到底板厚度较大，为防止混凝土压坏收口网，采用通长Φ16钢筋和Φ14@500加劲钢筋箍加强。

由于地下室面积较大，整个地下室底板采取一次性浇筑，在工期和造价上都不合理，因此，采用间歇式无缝施工的方法，既在施工中，依据加强带位置，采用分段施工，各施工段混凝土在其相邻的施工段混凝土浇筑后三天方可浇筑，在加强带位置留置施工缝，施工缝设置遇水膨胀橡胶止水带，地下室底板加强带接口做法见图2，施工缝模板做法见图3。

3.2施工中以膨胀加强带为界分段施工，释放热量。按照膨胀加强带的位置确定混凝土浇筑方向。第一段混凝土浇筑时，用小膨胀混凝土向膨胀加强带方向浇筑，浇筑完第一段混凝土后3天才能进行第二段混凝土的浇筑，第二段混凝土浇筑时，采用二台泵进行，先用小膨胀混凝土向第一段膨胀加强带方向浇筑，在接近膨胀加强带位置时，提前1.5小时用一台泵配合塔吊进行膨胀加强带混凝土浇筑，等膨胀加强带混凝土浇筑完毕后，再用小膨胀混凝土浇筑加强带两侧；其余段按照第二段方法施工。在混凝土浇筑至膨胀加强带附近时，应注意使振动棒插捣点与密目快易收口网保持距离不小于30cm，并不得过振。

3.3在混凝土浇筑时，注意严防其它部位混凝土进入膨胀后浇带内，以免影响混凝土结构质量。严禁混凝土散落在尚未浇筑的部位，以免形成潜在的冷缝或薄弱点。浇筑混凝土前的润管砂浆采用灰斗集中收集，拆管排除故障或其它原因造成的废弃混凝土及时清理干净，严禁进入工作面。

3.4膨胀混凝土浇筑完毕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。膨胀混凝土只有充分湿养护才能发挥AEA混凝土的膨胀效能，为确保养护效果，派专人养护，建立严格的混凝土养护制度。混凝土浇筑完毕后应加强前14d保湿养护（达到全过程淋水保湿要求）。混凝土收抹平整后及时盖麻袋片严密覆盖一层。在养护期喷洒雾状水保持环境相对湿度在80%以上，以减少混凝土干缩。

4 结束语

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新工艺。在本工程中，利用AEA膨胀混凝土补偿收缩的原理，对2层地下室采用膨胀加强带取代后浇带，实现了超长钢筋混凝土结构的无缝施工，基本上克服了砼表面收缩裂缝问题, 达到了预期的效果，证明采用超长无缝混凝土结构施工技术是一种有效的新型施工工艺。通过对这个项目的实践, 为类似工程积累了经验，取得了以下收获：

4.1AEA膨胀剂补偿收缩混凝土的防水本质是：①生成的水化产物填充混凝土的空隙，改善孔结构，降低孔隙率；②限制状态可以改善混凝土的应力状态，补偿收缩产生的应力，使结构更为致密。而不是对宏观裂缝、孔洞漏水的补偿。对混凝土振捣不密实、蜂窝、施工缝处理欠缺、各种节点处理不好造成的漏水无能为力。因此，保证混凝土施工质量是实现无缝施工的重要保证。

4.2加入AEA膨胀剂的混凝土比不掺膨胀剂的混凝土表面的保水性和泌水性要好，一旦水分蒸发过快，由于毛细管的水之间作用力在终凝前大于浆体的粘合力，特别是在大气流动很大或炎热天气的情况下表现更为突出，而出现裂缝。因此，做好终凝前的二次抹压工序，是减少出现裂缝的重要措施之一。

4.3 AEA膨胀剂混凝土要求起始养护时间较普通混凝土早，按普通混凝土的养护方法养护是出现龟裂的重要原因之一；因此，AEA膨胀砼施工时应注意掌握好抹压的时机和力度, 充分洒水养护。

4.4 AEA膨胀混凝土施工中凝结后应避免搅动，一旦搅动可能会产生顺筋开裂，降低钢筋与混凝土的握裹力，同时也降低其防水及其它性能。

4.5设置加强带时，首先是选定在收缩最大的部位，2种混凝土膨胀率不同，膨胀剂掺量不同，功能也不同，要用钢丝网隔离，不互相掺合，目的是为了使之发挥不同的功能。

4.6无缝施工主要遵循原则是“以抗为主，抗放兼备”，因此，10％～15％的温度抗裂钢筋不能不要，加强带膨胀剂掺量必须提高。

4.7对于各区域混凝土界面隔离必须清晰，薄的地方可用木板隔离，厚的地方应用钢丝网隔离并固定牢靠，使加强带对两边的混凝土起到“木楔块”作用。

4.8采用无缝施工技术可以简化施工工艺，加快施工进度，但相应会增加投资；而取消后浇带，采用无缝施工技术，避免了后浇带部位长期占用周转料具及模板，也避免在砌体施工期间因后浇带脚手架而影响进度；省去后浇带的清缝、凿毛、钢筋除锈等复杂工序，节省了人工，同时解决了因施工不当而造成的结构渗漏等隐患，省去了后期重新调整脚手架及重新安装模板的费用，降低了工程造价。因此，采用无缝施工技术时要综合考虑。

4.9 AEA膨胀剂不能1∶1 替代水泥, 当其掺量超过12%时要慎重, 必须通过配比试验确定砼强度能达到要求后才能采用。因为AEA 膨胀剂掺量越大，其砼降低越多。