超长钢筋砼结构无缝施工技术

超长钢筋砼结构无缝施工技术

【摘要】介绍了无锡会展中心一期超长钢筋砼结构无缝施工的设计和施工技术

【关键词】超长超宽钢筋砼结构后浇带加强带设计施工

1．前言：无锡市会展中心一期工程，由地下车库、设备用房及地上一、二层展厅组成。本工程长308米，宽105米，地下室深10.7米,上部层高12米,梁跨度最大18米、最高2米。地下室底板、外墙混凝土强度等级为c35，顶板

为c40，抗渗等级为s6，±0.000设置了后张预应力温度筋，原设计南北方向设置了两条后浇带，东西方向设置了七条后浇带，将整个结构分成了24块，后浇带总长度达到5000多米，本工程跨度大，梁柱截面大，配筋密，后浇带的施工成本很大，后浇带处的施工质量控制难度很大，后期清理更是困难；本工程中标工期为210天，后浇带封闭前此跨模板不能拆除，将要严重影响后续工序的施工连续性，对工程工期造成较大的影响。经过与业主、设计、监理方面的协商，决定采用无缝施工技术。无缝设计思路是”抗放兼施，以抗为主”。即用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土作为结构材料，其在水化硬化过程中产生膨胀作用，该膨胀由于受到钢筋和邻位的约束，能在结构中建立一定的预压应力σc，由此来抵抗收缩变形时产生的拉应力，防止混凝土开裂。

2. 钢筋混凝土抗裂计算分析

2.1 补偿收缩混凝土结构自防水计算分析

根据我国著名的水泥混凝土专家，中国工程院院士吴中伟教授关于膨胀混凝土的基本理论和观点，防止混凝土开裂，有如下判据：│ε2- st–εy (t)│≤sk

式中ε2——混凝土的限制膨胀率；

st ——混凝土的冷缩率；

εy (t) ——混凝土在任意时间的收缩率；

sk ——混凝土的极限延伸率。

根据试验底板混凝土中膨胀剂的掺量为8%时，砼限制膨胀率变化曲线90天后趋于稳定，砼水中90天限制膨胀率为ε2=3.5×

10-4；故可以认为掺8%的膨胀剂后，标养状态下砼的永久限制膨胀率为ε2=3.5×10-4；剪力墙和顶板混凝土混凝土掺量为10%，根据实验室实验结果，补偿收缩混凝土限制膨胀率稳定在ε3=3.8×

10-4。

2.1.1混凝土综合温差的计算

t=t0+t1+t2

t0—施工时天气平均温差；

t1—由水泥水化热引起的温差；

t2—混凝土收缩当量温差；

t0的计算：取当地施工时的温度变化在5～15℃之间，故：施工时天气平均温差：t0=（15～5）/2=5.0 ℃

由水泥水化热引起的温差t1的计算

本工程混凝土标号为c35，混凝土配比中，胶凝材料为405

kg/m3，则po42.5水泥345kg/m3，粉煤灰60 kg/m3，膨胀剂的掺量底板为8%，即掺32kg/m3，顶板和剪力墙sy-g掺量为10%，即掺40㎏/m3,则由水泥水化热引起的混凝土绝热最高温升按下式计算：tmax=(w1q1+w2q2+w3q3)/(rhc) （1）

式中：tmax—绝热温升（℃）；

w1─单位水泥用量kg/m3；

w2─单位sy-g膨胀剂用量kg/m3；

w3─单位粉煤灰用量kg/m3；

q1─水泥水化热，p.o 42.5水泥取350kj/kg；

q2─sy-g膨胀剂水化热，取246kj/kg；

q3─粉煤灰水化热，取150kj/kg；

rh─混凝土的容重，实际是2400 kg/m3；

c ─混凝土的比热，取0.96kj/kg℃。

tmax=(345×350+60×246+32×150)/(2400×0.96)=61℃

tmax=(345×350+60×246+40×150)/(2400×0.96)=61.4℃

两者升温基本接近，忽略钢筋混凝土底板沿长度和宽度方面的散热，只考虑沿上下表面一维散热，散热影响系数约为0.60，则由水泥水化热引起的温升值：

t1=61×0.60 =36.5℃

混凝土收缩当量温差t2的计算

混凝土随着多余水分的蒸发必将引起体积的收缩，混凝土15天最大收缩值εy (t)按下(2)式计算:

εy (t)= ε0y (1-e-0.01t)m1m2…m10（2）

式中：εy (t)—任意时间的收缩（mm/mm）；

t—由浇灌时至计算时，以天为单位的时间值；

ε0y—标准状态下最终收缩值（mm/mm），取3.24×10-4

m1、m2、m3、………m10、——为各种非标准态的修正系数，其水泥浆量，取1.20；环境温度，取0.54；水泥细度4900孔，取1.35，其它系数取1.0

εy (t)=ε0ym1×m2×m3×……m10（1-e-0.01t）

=3.24×10-4×1.0×1.20×0.54×1.35×（1-e-0.01×15）

=2.83×10-4×（1-e-0.01×15）

=2.83×10-4×（1-0.86）

=0.397×10-4

混凝土内的水分蒸发引起体积收缩，这种收缩过程总是由表及里，逐步发展的。由于湿度不均匀，收缩变形也随之不均匀，基础的平均收缩变形助长了温度变形引起的应力，可能导致混凝土开裂，因此在温度应力计算中必须把收缩这个因素考虑进去。为了计算方便，把收缩换算成“收缩当量温差”。就是说收缩产生的变形，相当于引起同样变形所需要的温度。由此可得：混凝土15d的收缩当量温差为：

t2=εy (t)/α

=0.397×10-4/1×10-5

= 3.9℃

混凝土综合温差：

t=t0+t1+t2=5.0+36.5+3.9=45.4℃

2.1.2 混凝土最大冷缩值计算

混凝土结构在升温时内部产生压应力，而降温过程中产生拉应力，由于混凝土受到钢筋和基础的约束，取约束系数r = 0.6,最不利的情况是：设混凝土中心最高温度降至环境温度时产生冷缩最大值为：

st =1.0×10-5× 45.4×r（3）

=1.0×10-5×45.4×0.6

= 2.7×10-4

2.1.3 混凝土结构抗裂分析计算

在抗裂计算中，混凝土的极限延伸值通常采用如下经验公式：sk =0.5rf(1+μ/d)×10-4 （4）

式中 sk ─混凝土极限延伸值；

rf─混凝土的抗拉强度标准值；

μ─配筋率；

d ─钢筋直径；

徐变产生应力松驰，有利于提高混凝土的极限拉伸能力。在计算混凝土的抗裂性时，可把徐变考虑进去，一般情况下，偏于安全考虑取混凝土的松驰系数为0.5，即混凝土的极限延伸值在考虑徐变的情况下增加了50%，实用的经验公式:

sk =0.5rf(1+μ/d)×（1+0.5）×10-4（5）