环形超长无缝混凝土结构施工的关键技术研究.pdf

第 3 3卷第 2期 V0 l - 3 3 No ． 2 建筑施工 B UI L D I N G C 0 N S T R U C T 1 0 N 环 形 超 长 无 缝 混 凝 土 结构 施 工 的 关键 技 术研 究 S t ud y o n Ke y Co ns t r uc t i o n Te c hno l o g y f o r Ri ng S ha pe d， S upe r Lo ng a nd S e a m l e s s Co nc r e t e S t r u c t ur e 口 钟颍川 朱仲文 胡军伟 中建 五局土木 工程 有限公 司 湖南长沙4 1 0 0 0 4 【 摘 要】 针对环形超长超宽无缝混凝土结构及其施工过程 中裂缝控制的特点， 详细地分析 了该类结构在施工过程中减少或 避免裂缝的关键施工技术，经工程实例应用，说明该技术是有效可行的，能确保施工质量。 【 关键词】环形超长无缝混凝土结构 施工关键技术 补偿混凝土后浇带加强带 【 中图分类号】 T U 7 5 5 ．7 ／ 文献标识码 B 【 文章编号】1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 1 0 2 - 0 1 0 9 0 2 O 引言 环形超长钢筋混凝土结构是指结构单元长度超过了混 凝土结构设计规范所规定的钢筋混凝土结构伸缩缝最大间 距、 首尾相接的结构。 该类结构往往具有方案复杂、 结构构件 长度严重超限、 对温度与收缩变形敏感、 对裂缝控制要求高 且困难、施工过程需考虑解决的关键问题与影响因素多、 施 工难度大、 施工方案和施工措施复杂等显著特点。 为此， 针对 环形超长超宽无缝现浇混凝土结构 ， 研究和探讨该类结构在 施工过程中减小或避免裂缝的关键技术、 途径和方法， 对保 证该类结构施工质量等将具有重要的理论意义和工程实际 价值， 本文将从混凝土材料选择、 配比优化、 搅拌、 浇注、 U E A 补偿混凝土及后浇带、 加强带等角度， 分析和探讨该类结构 的 5 个关键施工技术。 1 混凝 土材料优选与配 比优化技术 1 ． 1 混凝 土材料优选 根据结构特征、 环境条件、 抗渗等级及影响混凝土裂缝 的因素， 恰当地进行混凝土材料的优选 ， 是施工过程中对混 凝土收缩与温差裂缝进行源头控制的关键技术。 由于水泥在 水化过程 中将产生大量热量 1 g水泥可产生 5 0 2 J 热 量 ， 因此， 往往易在混凝土构件中形成 2 5 c c 以上的温度梯度， 从 而引起混凝土的温度裂缝。故应选择中热或低热的水泥品 种， 如中热硅酸盐水泥、 低热硅酸盐水泥、 粉煤灰水泥、 矿渣 水泥等低热水泥。为减小碱集料反应造成的裂缝， 应选用含 【 作者简介】 钟颍川 1 9 7 5 一 ， 男， 本科， 高级工程师。 联 系 地址 湖南省长沙市中意一路 1 5 8号 中建大厦 1 2 楼 4 1 0 0 0 4 。 【 收稿日期】 2 0 1 0 1 2 1 5 碱量小于 0 ． 6 鬈 的水泥，同时应考虑减小水泥用量的途径 ， 如 加粉煤灰等添加剂，并严禁使用安全性稳定性不合格的水 泥 ； 如果砂中含泥量过大， 那么混凝土收缩量也将增大， 这易 引起塑性收缩裂缝。同时， 如果采用细砂需要的水泥则用量 将增加， 故易选用颗粒较粗 、 空隙较小、 含泥量较少的中砂 u f 2 ． 3 ～ 3 ． 0 ； 粗骨料宜选 用表面粗糙、 质地坚硬 、 级配 良 好、 空隙率小、 无碱性反应、 有害物质及黏土含量不超规定的 石料 ； 宜选用适宜的水灰比 0 ． 3 ～ 0 ． 5 和坍落度 ， 以控制干缩 裂缝； 宜采用减水剂等外加剂， 以改善混凝土工作性能， 降低 用水量， 减小收缩。 1 ． 2 混凝土配 比优化 配比优化设计是保证和提高混凝土抗裂强度及相关性 能的基础和关键。 应根据实际采用的原材料及对混凝土的强 度、 膨胀性能、 抗渗性、 耐久性和工作性能等方面的要求， 进 行配合比优化设计，并按普通混凝土拌合物性能试验方法、 补偿收缩混凝土应用技术规程等规定的标准进行试验试配， 一 般应按照正交试验方法进行试验方案设计 ， 试配多个配合 比， 以寻找最佳配合比。 2 补偿混凝土技术 补偿混凝土是指由膨胀剂或膨胀水泥配制的自应力约 为 0 ． 2 M P a ～1 ． 0 M P a的混凝土 ， 补偿收缩混凝 土技 术已成为 混凝土结构白防水、 工程接缝填充、 环形超长超宽混凝土结 构连续施工以及大体积混凝土施工的关键技术之一。 其基本 原理是采用“ 抗” 的原则， 即通过在混凝土中加入适量的膨胀 剂， 利用水泥的化学反应 ， 使混凝土硬化过程中产生适度膨 胀， 在钢筋和邻位混凝土的约束下产生 O ． 2 M P a ～1 ． 0 M P a的 1 0 9 第 2期 钟颍川、 朱仲文、 胡军伟 环形超长无缝混凝土结构施工的关键技术研究 预压力。这可大致抵消混凝土收缩产生的拉应力，实现抵 “ 抗” 裂缝的出现原则， 从而达到减小收缩、 防止混凝土开裂、 提高变形缝长度等的目的。同时， 水化反应产生的钙石晶体 属于针状、 棒状晶体， 可填充、 切断、 堵塞混凝土中的毛细孔， 使混凝土抗渗能力提高 抗渗标号可达 3 0 ， 从而达到混凝 土结构自防水的目的。利用补偿收缩混凝土技术， 在膨胀剂 普通掺量下 I 型 6 ％ N1 2 ％ ，水中7 d限制膨胀率大于等于 0 ． 0 2 5 ％ c I ， 一般 5 O m内可不设缝。 补偿收缩混凝土除应符合 现行国家标准 混凝土质量控制标准 G B 5 0 1 6 4的规定外， 还 应符合设计所要求的强度等级、 限制膨胀率、 抗渗等级和耐 久性技术指标。 3 后浇带技术 在施工中设置后浇带的技术是对大体积、 大面积及环形 超长超宽混凝土结构实施裂缝控制及实现无缝设计的关键 技术之一。后浇带的基本原理是采用“ 先放后抗” 原则， 即首 先通过设置若干径向和环向后浇带 每 环形超长超宽混凝土 结构离散为若干长度、 宽度来满足有关规定的相对独立施工 区域 ， 以实现结构“ 化整为零” 、 在较短时间和较小区域内完 成大部分温度收缩应力释放的目的； 然后待周边混凝土收缩 稳定完成较多收缩量时， 即可进行后浇带浇筑 一般在 2 8 d 6 0 d之间 ， 从而实现“ 化零为整” 的环形无缝超长超宽结 构、 避免设置永久性变形缝的目的 。后浇带位置应设置在 结构受力较小处 梁板跨度内弯矩和剪力较小的 1 ／ 3处， 且 上下对齐 ， 竖向上不错开 ， 宽度为 8 0 0 m m ～ 1 0 0 0 m m ， 对 后浇带混凝土的选择应采用强度等级比两侧高一个等级的 补偿混凝土。 后浇带是指在施工中存在的临时伸缩缝或施工 缝，只能解决施工期间的混凝土温度收缩所带来的不利影 响， 不能完全解决由于混凝土收缩和温度变化引起的结构应 力集中的问题， 更不能代替伸缩缝。 当结构超长过多， 仅依靠 设置后浇带不能较好地解决混凝土收缩和温度变化问题时， 可考虑综合采用补偿混凝土和膨胀加强带技术。 4 膨胀加强带技术 膨胀加强带 e x p a n s i v e s t r e n g t h e n i n g b a n d 是一种减 免或代替后浇带与伸缩缝、 延长构件连续浇筑长度的关键技 术措施。 其基本原理是采用“ 抗放兼施 ， 以抗为主” 的原则， 在 结构 收缩应 力最大 的部位 ，高 比例掺 加膨胀 剂 Ⅱ型 1 0 ％ - 1 5 ％ ， 水中 7 d限制膨胀率大于等于 0 ． 0 5 ％ ， 使加强带产生 较大的膨胀， 建立较大的预压应力， 来抵抗因结构较大收缩 所产生的拉应力。 膨胀加强带是一种在结构原来留设后浇带 的部位， 浇筑的宽度约 2 0 0 0 m m 、 膨胀率较大的补偿收缩混 凝土， 分为连续式、 间歇式和后浇式 3 种。 连续式膨胀加强带 是指膨胀加强带部位的混凝土与两侧相邻混凝土同时浇筑 ； 间歇式膨胀加强带是指膨胀加强带部位的混凝土与一侧相 邻的混凝土同时浇筑 ， 而另一侧是施工缝； 后浇式膨胀加强 1 1 0 带与一般后浇带的浇筑方式相同。 利用膨胀加强带代替若干 后浇带施工后，可较好地解决设置后浇带所存在的断面大、 钢筋密集、 杂物垃圾容易落入、 在施工中清理十分困难、 外露 钢筋易锈蚀、 新老混凝土交界面难处理、 对设缝处的防水及 人防密闭性处理难度加大、 浇筑质量控制难、 工期长、 模板支 设难度大等问题， 并可有效地延长构件连续浇筑长度、 提高 施工效率。膨胀加强带一般应是按照后浇带的设置原则设 置 ， 应在膨胀加强带两侧用密孔钢 板 丝网将带内混凝土与 带外混凝土分开。 除上述几个关键技术外 ， 还有高效养护技术、 预应力混 凝土技术、 纤维混凝土技术等均可有效地对该类结构的裂缝 实施控制。在实际工程应用中， 应根据具体工程特征及环境 条件、 工期要求等方面情况， 选择若干种技术来实现对该类 结构施工期间裂缝的有效控制。 上述关键施工技术已经在南 昌国际体育中心体育场工程中得到应用。 该工程建筑高度为 5 1 ． 8 5 m， 建筑层数是地上 6层， 整个场地平面呈现环形 ， 外 环是 2 9 2 ． 6 m的圆。 其周长 为 9 1 9 m，内环 是短 轴 1 3 7 ． 5 m 、 长轴 1 9 4 ． 5 m的椭圆。整个工程规模巨大、 施工难 度大、 工期短、 在采用上述方法后， 取得了较好的裂缝控制效 果o 5 结论 为了保证环形超长超宽结构的功能和整体性能， 该类结 构往往要求进行无缝设计， 这无疑给施工过程中的裂缝控制 带来了极大的困难和挑战。本文针对该类结构的特征， 介绍 了混凝土材料优选、 配比优化、 补偿混凝土、 后浇带及加强带 等 5 个方面的关键施工技术， 指出了在具体工程中应根据工 程特征与环境条件， 综合利用多种关键施工技术来进行施工 过程中的裂缝控制将是今后的发展方向。 上述技术已在南昌 国际体育中心等工程中得到应用， 实践证明是有效可行的。 参考文献 [ 1 ] 中华人民共和国国家标准， 混凝土膨胀剂 G B 2 3 4 3 9 2 0 0 9 i s ] ． 2 0 0 9． [ 2 1 张义荣， 胡开法， 叶丹． 浅析超长钢筋混凝土结构的后浇带设置 o 1 ． 山西建筑 ， 2 0 1 0 ， 3 6 1 9 7 9 ．