厚大体积混凝土结构掺加聚丙烯纤维、CSA抗裂施工技术.pdf

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第 3 3 卷第 1 2 期 Vo l - 3 3 No . 1 2 建筑施2 [ 2 B UI L DI N G C 0 N S T R U C T 1 0 N 厚 大体积混凝 土结构 掺加 聚丙烯纤维 C S A抗裂施工技 术 Ant i Cr a c ki ng Co ns t r uc t i o n Te c hno l o g y f o r Th i c k M a s s Co nc r e t e St r uc t u r e M i xe d wi t h Po l y pr o p y l e ne Fi be r a nd CSA 口 吴 悦 中铁航空港建设集团北京有限公司 1 0 0 0 7 0 【 摘 要 】 新建北京南站工程中因混凝土超长、超厚给浇筑施工带来了裂缝控制的技术难题。由此,工程中采用了在混凝土 结构中掺加聚丙烯纤维、C S A低碱混凝土膨胀剂的施工技术来控制裂缝的产生。经施工应用,该技术使用效果好,获得了良好 的社会 效益 和经济效益 。 【 关键词l超厚、 超长混凝土 聚丙烯纤维 结构施工 测温 【 中图分类号】 T U 7 5 5 .6 / 文献标识码 B 【 文章编号】 1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 1 1 2 1 0 8 7 0 3 1 工程概况 新建北京南站位于北京市南二环开阳桥南,占地面积 4 9 9 2 0 0 m , 共设 1 3站台 2 4股道 , 是集国有铁路、 地铁、 市 郊铁路和公交、 出租等市政交通设施为一体的大型综合交通 枢纽。 北京南站主站房为椭圆形高大建筑, 地上两层, 地下 3 层,总建筑面积 2 2 4 9 2 5 Il l 。地上部分长轴 5 0 0 m ,短轴 3 5 0 m; 地下部分长轴 3 9 7 . 1 m, 短轴 3 3 2 . 6 0 Il l 。 本工程混凝土体量大, 总浇筑量达到了 4 8 0 0 0 0 m 。 。主 要构件尺寸超厚超长, 底板厚度达到 2 m , 一次性浇筑混凝 土面积超过 3 5 0 0 0 0 m ; 地下室墙体厚度达 1 2 0 0 m m , 长度 超过 1 2 5 m ,内墙厚度更是达到了 1 5 0 0 m m;主梁断面为 【 作者简介】 吴 悦 1 9 7 8 - , 男, 本科, 工程师。 联系地址 北京 市丰 台区南四环 西路 1 8 8号 1 2区 1 8号楼 1 0 0 0 7 0 。 【 收稿日 期 】 2 0 1 1 - 1 2 1 2 1 8 0 0 m m2 0 0 0 m m, 楼板厚度为 0 . 5 m 。 由于混凝土超长、 超厚大 , 如果技术措施不到位, 很容易 产生温度裂缝及收缩裂缝, 严重影响混凝土的质量。所以在 本工程施工中, 我们将裂缝控制作为一项重要内容 , 从流水 段划分、 混凝土原材及配合 比设计到浇筑 、 拆模及养护均提 出了详细的技术要求。 2 混凝土原材及配合比要求 2 . 1 聚丙烯纤维和 CS A低碱混凝土膨胀剂的应用 由于本工程在地下结构厚大混凝土结构中掺加了聚丙 烯纤维和 C S A 低碱混凝土膨胀剂 硫铝酸钙类高效混凝土膨 胀剂 , 所以提高了混凝土的抗裂、 抗渗、 抗冲击、 抗冻融循 环, 增强混凝土的韧性和延性, 提高混凝土综合性能的可靠 性和安全度, 并延长了结构物的使用寿命 , 满足 了耐久性要 求。 成间隙, 然后洒热水; 在混凝土顶面先加盖一层塑料薄膜 , 防 水水份蒸发, 再在塑料薄膜上面浇洒热水, 进行加湿养护, 起 到保温、 保湿的作用。 8 对混凝土进行测温。 7结语 本工程椭圆封闭性柱下条形基础共 1 6条后浇带 , 共分 1 6快柱下条形基础。每块均按照上述措施进行施工, 严格控 制质量, 并按照 混凝土结构工程施工质量验收规范 顺利通 过了基础验收。目前还没有发现超过规范要求的裂缝, 混凝 土的外观质量得到了业主和质检站的一致肯定和好评。 参考文献 【 1 】1王铁梦. 工程结构裂缝控制[ f 州. 中国建筑工业出版社, 2 0 0 2 . 【 2 】 龚洛书. 混凝土实用手册 第二版 . 【M] 中国建筑工业出版社 , 1 9 9 5. [ 3 ] 童同刚、 张利俊、 游宝坤, 等. 深圳体育场的裂缝控制卟建筑结 构 . 1 9 9 7 1 0 . 【 4 】 林宝欣, 杨子中. U E A在某超长结构裂渗控制中的应用Ⅱ ] . 安徽 建筑 , 1 9 9 9 2 . 【 5 】 叶平. 3 . 8 5 .3 m厚大体积混凝土桩承台施工及裂缝控制Ⅱ ] . 建筑 施工 . 1 9 9 6 3 . [ 6 ] G B 5 0 2 0 4 2 0 0 2 混凝土结构工程施工质量验收规范 【 s ] . 北京 中 国建筑工业出版社,2 0 0 2 . 【 7 】 G B 5 0 4 9 6 2 0 0 9大体积混凝土施工规范f s 】 . 北京 中国计划 出版 社 . 2 0 0 9 . 7 . 第 1 2期 吴悦 厚大体积混凝土结构掺加聚丙烯纤维、 C S A抗裂施工技术 2 . 1 . 1 聚丙烯纤维技术性能及抗渗机理 本工程混凝土中掺加的聚丙烯纤维采用特殊的表面处 理工艺, 将纤维表面偶联处理, 以改善纤维的非极性, 提高其 在混凝土中的相容性和粘结力; 纤维表面接校处理, 经过接 校处理的纤维, 其表面较为粗糙, 表面有绒毛状突起, 表面积 进一步增大, 在水泥混凝土中的分散性及粘结力也进一步增 大, 明显提高了混凝土的综合性能 表 1 。 表 1 聚丙烯纤维技术性能 密度 / g / c m 吸水性 / % 熔点 / ℃ 截面形状 纤维类型 拉伸极限/ % 0 . 9 l ≤O . 1 1 6 5 Y形 袁状单丝 1 8 抗拉强度/ MP a 掺量 / k g / m 3 直径 / u 抗酸碱性 长度 / m m 弹性模量 / MP , ≥4 0 0 0 . 9 4 0 ~6 5 高 1 2 1 ≥3 0 0 0 2 . 1 . 2 CS A低碱 混凝 土膨胀剂技术性 能 C S A低碱混凝土膨胀剂性能卓越, 具有碱含量低 、 膨胀 能高、 性能稳定等特点 , 适用于商品混凝土搅拌站及现场拌 制补偿收缩混凝土及膨胀防水砂浆 对硅酸盐水泥、 普通硅 酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥都有较好的适应性, 且通过调节 掺量, 可以配制补偿收缩混凝土或 白应力混凝土, 能明显改 善混凝土的孑 L 结构和孔级配, 提高混凝土抗渗能力; 在钢筋 及临位限制状态下可使混凝土内部产生 0 . 2 M P a 0 . 7 M P a 的预压应力, 具有适当延长伸缩缝间距等功能。 2 . 2 多次试配、 优化混凝土配合比 1 由于在厚大体积混凝土施工中, 存在水泥产生的水 化热对裂缝的影响及掺加聚丙烯纤维对坍落度的影响, 因此 在施工中尤其要注意混凝土的配合比,应严格控制水泥、 拌 和水及纤维的用量。在此, 我们经过多次试配最终确定出混 凝土的配合比 表 2 。 表 2 混凝土试配方案 水灰 每立方米量 / 配比 备 等级 比 水泥 水 砂 石 T Z I - 1 F A 矿粉 C S A 纤维 类型 注 0 3 5 P 1 C O . 4 2 1 5 1 7 0 7 7 8 1 0 7 4 8 _2 O 7 6 1 1 3 4 5 0 9 双掺 推 荐 使用 配比 C 3 5 P 1 C O .4 2 2 1 9 1 7 0 7 7 8 1 0 7 4 8 .4 0 1 1 3 | 4 5 0 . 9 单掺 1 对比配比 C 3 5 P 1 0 .4 2 2 6 1 l 7 0 7 7 8 1 0 7 4 8 .7 0 7 2 | 4 5 0 . 9 单掺2 对比配比 2 我们将混凝土的龄期由 2 8 d 调整到 6 0 d , 使混凝 土强度缓慢增长。混凝土采用双掺混凝土, 并在混凝土中掺 加粉煤灰、 矿粉代替水泥 , 以减少水泥的用量。 我们经过多次 试配, 使底板混凝土水泥最低用量仅为 1 5 1 k g / m 3 , 且在水化 热产生的高峰期, 混凝土的内部温度仅为 5 8 o c , 从而大大降 低了因水泥水化热引起的温度裂缝。 3 在试配中加入聚丙烯纤维, 可使混凝土的黏聚性增 强、 坍落度略微变小, 但不影响混凝土的工作性能, 这样相对 减少了混凝土泌水和骨料离析 , 并可通过调整减水剂的用量 来控制混凝土坍落度的大小。这里需注意的是, 千万不能因 为坍落度减小而额外增加用水量, 来改变混凝土的水灰比。 3 厚大体积混凝土结构施工 3 . 1施工区段划分 本工程基础底板宽 3 3 2 . 6 m , 长 3 9 7 m , 厚 1 . 7 m 、 2 . O m , 为超长大体积混凝土结构。按照设计求基础底板共分为 I、 Ⅱ、 Ⅲ共 3个区, 每个 区又分为 3个小区, 分别为 I一 1 、l 一 2 、I一 3 、 Ⅱ一1 、 Ⅱ一 2 、 Ⅱ一 3 、 Ⅲ一1 、 Ⅲ一 2 、 Ⅲ一 3区共 9个施 工分 区。 为减少温度应力及方便施工, 我们在基础底板纵横向按 3 O m一4 O m左右距离设置了 1 m宽的温度后浇带。依据后 浇带分块, 基础底板共划分成 1 2 0个施工段, 后浇带总长度 为 1 6 . 7 3 0 k m 图 1 。 图 1 基础底板 分区平面 3 . 2 混凝土搅拌 1 本工程结构施工全部采用预拌混凝土, 我们现场考 察并选定 7家具有较强生产能力的混凝土搅拌站。 考察并选 择了有实力的两家企业作为聚丙烯纤维及 C S A外加剂材料 供应商。 2 各搅拌站必须采用同一厂家生产、 同一品牌水泥、 抗裂防水剂、 纤维。其设计的混凝土配合比必须经过中铁建 工集团北京南站指挥部审核 , 并论证确认后再进行试配。同 时, 其选择的混凝土配合比应尽可能相同, 以方便某个搅拌 站混凝土供应不及时的备用搅拌站。 3 每个流水段的混凝土只能采用 1 家搅拌站 , 且要求 混凝土配合比相同。我们根据混凝土的单方掺量, 确定聚丙 烯纤维的最小包装为 O . 9 k g 。 4 在混凝土搅拌前, 我们根据混凝土配合比直接将聚 丙烯纤维拆装后加入搅拌设备搅拌均匀。 混凝土在出厂前应 设置专人驻站检查聚丙烯纤维是否搅拌均匀, 待混凝土搅拌 合格后, 方可出厂。 5 常温时混凝土的入模温度应控制在 2 8 c C 以下, 冬 季不低于 l 0 c c 。 3 . 3 混凝土浇筑 基础底板按斜面分层法浇筑时 , 先浇筑 1 层厚 5 0 0 m m 吴悦 厚大体积混凝土结构掺加聚丙烯纤维、 CS A抗裂施工技术 第 1 2期 的混凝土, 振捣后斜面流淌坡度应为 1 8 ~1 1 0 。; 再浇筑 第 2层厚 5 0 0 r fl m的混凝土, 并用振捣棒先振捣与第 1 层相 邻的斜面 然后振捣第 2层混凝土; 依此类推, 逐层浇筑 , 直 至浇筑到设计标高 图 2 。 图 2 混凝 土分层 浇筑 示意 由于聚丙烯纤维混凝土的坍落度相对较小, 所以在混凝 土浇筑过程中, 振捣时间应比普通混凝土增加 5 s 一1 0 S 。 3 . 4 混凝土养护 1 待底板混凝土浇筑完成、 第 1 遍收面后 , 随收面随 覆盖 1 层塑料布。塑料布每幅边缘搭接 1 5 c m, 表面及四周压 严 , 以保持塑料布内有凝结水。 2 当大气温度在 5 c c 以上时, 应采用蓄水保温养护。 具体方法为 待混凝土初凝后, 试水表面不起灰皮时, 立即转 为蓄水养护, 水深 1 0 c m 。依据测温结果, 当混凝土水化热高 峰期过后, 底板混凝土内外温差低于 2 5 c c 时, 改为洒水养 护, 每天洒水次数以保证混凝土面层湿润为准。待墙体混凝 土在拆模后, 应立即布置花管进行喷水养护。在保持混凝土 养护 1 4 d 后, 应停止洒水养护。 3 当大气温度在 5 o c 以下时, 应采用保温养护。具体 方法为 待底板混凝土浇注完成后 , 应边搓压、 收光, 一边覆 盖塑料布和 3层草帘被, 保温覆盖严密, 以抑制混凝土由于 塑性深陷、表面失水过快及冻结而产生的非结构性表面裂 缝。墙体在模板外均需做保温 , 当混凝土达到受冻临界强度 4 M P a ,且能保证混凝土表面棱角不因拆除模板而受损后, 方 可进行模板拆除。 模板拆除后应立即在墙体表面覆盖两层塑 料布, 然后在墙体外侧覆盖双层草帘子加 1 层塑料布。根据 混凝土养护测温记录 , 当混凝土内外温差小于 2 5 c c 时, 混凝 土养护及保温措施即可撤除。 3 . 5 混凝土养护测温 我们从 I、 Ⅲ区基础底板中各选择 3 个较大的施工流水 段 , 并从 Ⅱ一 1区、 Ⅱ一 3区各选择两个较大流水段分别进行 了布置, 每个流水段布置 3个测温点, 在同一厚度的不同位 置和厚度变化处采用典型布点原则。 在基础底板厚度同一竖 直方向上我们布置了 5个传感器,其中传感器 A 离混凝土 上表面 5 0 m m~8 0 m m, 传感器 B离混凝土下表面 5 O m m~ 8 0 m m, 传感器 C 位于混凝土竖直方向的中心点, E点离下表 面 / q / 4处, D点离上表面 /- g 4处 H 表示该处混凝土厚度 , 见 图3 。 c 图 4 混凝土升温曲线 待养护完成后, 我们还需要进行测温, 即 底板混凝土养 护前 1 4 d以控制温差为主, 1 4 d后以控制降温速度为主。 具体方法为给混凝土终凝后开始测温, 3 d内每 2 h测一 次 , 3 d后每 6 h测一次。混凝土养 护前 1 4 d温差控 制 2 5 c c , 报警温差设定 2 3 c c, 降温速度不大于 1 . 5 c c / d 。混凝 土养护 1 4 d 后温差控制在 3 O c IC ,报警温差设定 2 8 c C , 降 温速度不大于 3。 c / d 。 当混凝土内部最高温度与环境温度差 小于 2 0 c C 后, 可停止测温并撤除保温材料。经过我们的测 温基础底板内最高温度达到了 6 0 c C ,测定的温差在 2 5 c c 以内, 从而将温度产生的裂缝控制在最小范围内。 4 结语 北京南站地下结构的超长、 厚、 大混凝土的施工是工程 的一个技术难点 , 而裂缝的控制是重中之重。本工程通过在 施工前以及在施工过程中, 合理制定技术措施并不断改进用 来指导现场施工, 同时严格要求、 落实的一系列处理方法, 解 决了难题。 经现场检查, 混凝土的总体质量良好, 达到了 “ 内 坚、 外美” 效果, 且没有发现有害裂缝。由此获得了北京市质 检总站及“ 长城杯” 专家的一致好评, 并成为兄弟单位参观的 亮点。 参考文献 【 1 】 王铁梦. 工程结构裂缝防治【 M】 北京 中国建筑工业出版社, 1 9 9 3 . 【 2 J 中国建筑材料科学研究总院. G B 2 3 4 3 9 2 0 0 9混凝土膨胀剂I s 】 2 01 0. [ 3 ] 建筑施工手册第四册 第四版 . 北京 中国建筑工业出版社. 回 ∞ 柏 ∞ 加 m 0
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