超长无缝混凝土结构施工技术(工程实例)

超长无缝混凝土结构施工技术（工程实例）

1 工程简述

1 根据《混凝土结构设计规范》规定，见表1，钢筋混凝土现浇框架结构的结构伸缩缝

的最大间距为55m。

表1 钢筋混凝土最大间距

排架结构

任何永久性结构缝，因此本工程结构存在超长混凝土结构，超长结构概况见表2。

表2 超长结构概况

缝等问题。根据设计图纸，本工程设800宽施工后浇带，地上主楼周围一圈设800宽沉降后浇带，后浇带间距最长为49.1m，后浇带设置情况见图1，待后浇带全部封闭后，结构无永久性变形缝,超长结构构件见图2。2 工程重点及关键技术

本工程单层面积大，结构不设永久变形缝，属超长混凝土结构，需从混凝土配合比优化、混凝土耐久性、混凝土裂缝、混凝土碱含量、混凝土浇捣、养护及后浇带合缝等方面进行重点控制，见表3。

图2 超长构件示意

长257m

宽154m

图1 后浇带设置平面图

表3 超长无缝混凝土结构施工重点及关键技术

混凝土耐久性控制

本工程为超长无缝结构，结构裂缝控制是一个系统工程，必须从设计、材料、施工几个方面综合来解决。本工程的设计措施考虑了基础底板和各楼层每隔40m左右留置伸缩后浇带。我单位主要在混凝土配合比设计、材料选择、施工措施上来进行裂缝控制。根据有关研究资料表明，混凝土裂缝产生除设计原因外主要来源于两个方面，一方面是材料原因，另一方面是施工原因。

1 材料方面

由于混凝土拌合物本身的缺陷产生的收缩造成的开裂，主要有干燥收缩、温度收缩、塑性收缩、自生收缩、减水剂的影响、混凝土后期膨胀出现裂缝、徐变变形等所引起。各种收缩类型见表4：

表4 收缩类型表

混凝土拌合物在凝结硬化过程中，水泥和磨细的矿物掺合料水化放热，而且随混凝土中水泥用量的提高水化热增大，当混凝土内部绝热温升造成的温升应力大于

主要是由于施工措施不到位、未严格按照施工方案、操作规程要求进行施工，造成混凝土的匀质性、密实度等质量的下降，从而加剧了因材料特性因素变形的程度，最终引起混凝土裂缝的产生。从本工程的特点和现场条件分析，可能存在的问题主要有以下几项：

1) 混凝土在搅拌过程中施工配比不准确，未按试验配比严格计量，选用水泥、集料、掺合料、外加剂不合格以及坍落度控制不严，造成混凝土拌合物的质量偏差和性能上的降低，直接造成了混凝土的开裂。

2) 混凝土运输时间过长、泵送线路不合理，造成坍落度损失过大、离析，甚至现场以加水、外加剂来获得大坍落度，从而影响混凝土拌合物的质量和性能，加大了混凝土的塑性收缩。

3) 浇捣施工过程控制不严，浇筑过程未分层、浇筑速度过快、漏振、欠振、过振，直接影响到混凝土的密实性和匀质性，造成混凝土结构材料变形加大，非常不利于对混凝土裂缝的控制。

4) 模板刚度不足、拼缝不严，模板支撑间距过大或支撑松动、漏水、漏浆以及过早拆模、超载堆荷等导致，造成混凝土在刚度较小时即早期受力，从而引起开裂。

5) 施工过程中，钢筋表面污染、混凝土保护层太小或太大，浇筑中碰撞钢筋使其移位等

原因而引起裂缝。

6) 混凝土养护措施不到位、养护时间不够，造成混凝土在硬化过程中干燥过快、内外温差过大，致使混凝土产生收缩裂缝。

7) 后浇带混凝土配合比未经优化、施工控制不严，未起到“补偿收缩”的作用，造成两次浇筑的混凝土之间出现施工缝。

8) 混凝土裂缝控制措施不完善，未进行二次抹压、复振或不及时，致使失去消除混凝土早期塑性裂缝的有利时机。

9) 施工组织过程不连贯，未形成良好的施工流水，相邻混凝土结构两次浇筑时间间隔长，因混凝土弹性模量差异大，致使产生较大的约束变形。

3

技术思路

通过以上情况的分析，可知混凝土裂缝产生的原因与材料的物理化学性质有关、受施工

裂缝，主要方法是通过设计、施工、材料等方面综合技术措施将裂缝控制在无害范围内。本工程对超大、超长大体积混凝土裂缝防治的措施主要从优化混凝土配合比设计、加强施工各环节控制的技术途径来解决。

4 混凝土配合比设计及优化

本工程结构混凝土强度等级有C30、C35、C40、C50、C60等，具体概况见本章表4.3.2-33：

1 设计原则

本工程混凝土的设计原则为采取有效的技术措施和可靠的工程经验，降低水化热，控制混凝土的早期温度、提高混凝土的和易性、减少泌水性、减少气泡含量、减少混凝土的早期收缩（主要是塑性收缩和自收缩）裂缝和减少混凝土的干缩、徐变，确保混凝土在满足本工程特殊要求的基础上具有较高的施工性能和耐久性，混凝土设计原则见表5。

表5 混凝土设计原则

混凝土设计目标见表6：

表6 混凝土设计目标

混凝土配合比设计要求见表7：

表7 混凝土配合比设计要求

混凝土耐久性是指混凝土在所处工作环境下，长期抵抗内、外部劣化因素的作用，仍能维持其应有结构性能的能力。本工程建筑使用主要功能为国家文物收藏，设计使用年限为100年，这对结构的耐久性提出了较高的要求。本工程结构为超长无缝结构，因此应重点考虑混凝土的耐久性，为此，通过对影响混凝土耐久性因素进行分析，针对这些因素采取措施进行控制。

1 影响混凝土耐久性的因素

影响混凝土耐久性的因素见表8：

表8 混凝土耐久性影响因素

混凝土耐久性控制措施见表9：

表9 混凝土耐久性控制措施

1 混凝土裂缝机理

混凝土是多种集料浇筑成型的一种材料，它的主要特性是抗压强度高，能借助于模板浇筑成各种形状，与钢筋或预应力筋结合，发挥各自的优势，形成具有抗压、抗弯、抗剪等主要受力功能的结构件，其造价比钢结构低廉，比其它材料性价比高。这是混凝土能够在近200年的时间里得到广泛应用和发展的主要原因。因此混凝土主要是一种良好的结构材料。混凝土的组成材料中，砂石起骨架作用，不参与化学反应，不会影响混凝土体积的变化。水泥浆体则通过一系列的物理、化学反应，逐渐硬化，将松散的砂石粘接在一起，组成坚固的混凝土整体。从水泥的水化机理看，水泥水化前后反应物和生成物的平均密度不同，水泥浆的总体积在水化过程中是不断减少的，这就是水泥浆的减缩作用，亦即自身水化收缩。正是由于这种水化收缩，使混凝土在由流塑性逐步固化、强度不断增长的情况下，内部也不可避免地产生了微观裂缝，见图3。

因此，混凝土的微观裂缝可以说是与生共有的，混凝土是一种带裂缝工作的特殊材料，这种微观裂缝显然是无害的。但在结构受力、变形、环境等多种因素作用下，微观裂缝会逐步增大，由单独的微观裂缝变成连通的宏观裂缝，由不可见裂缝变成可见裂缝，由无害裂缝变成有害裂缝。控制或防止裂缝就是采取措施控制这种裂缝的变化，使其控制在一定允许范围内，在这个允许的一定范围内的裂缝即称为无害裂缝。各国规范对混凝土的裂缝宽度允许范围都做了相应规定，见表10。

表10 国际、国内混凝土结构允许裂缝宽度标准

对防水要求较高，应按国家规范规定从严控制，裂缝宽度应控制在0.20以下。

2 混凝土裂缝原因分析及应对措施

根据本工程的具体特点，主要将由施工操作引起的部分变形(收缩和干缩)以及材料选择不当或操作方法不当引起的裂缝进行分析，制定如下对策措施，见表11。

表11 裂缝产生的主要原因分析及对策