超长混凝土无缝施工工法

超长混凝土无缝施工工法

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BEIJING ZHONGTIE

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超长混凝土无缝施工工法

1 前言

近几十年来我国大体量工程建筑大量兴起，大柱网建筑不断出现，混凝土强度等级的提高，施工中泵送混凝土工艺的应用，使超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有逐渐增多的趋势。虽然这类裂缝属非结构性裂缝，一般不致影响构件承载力和结构安全，但却会影响结构的耐久性和整体性，特别对地下防水工程，超长混凝土施工质量对于控制裂缝，保证防水的整体性，确保防水效果至关重要，同时也会给使用者感官和心理上造成不良影响。

本司承建的海口日月广场工程，基础长568m、宽256m，为此，为了防止或减轻超长混凝土结构裂缝，使其施工质量做到技术先进、经济合理、安全适用，确保工程质量，采用“防、放、抗”相结合的施工措施，如合理设置膨胀加强带及伸缩后浇带、结合无缝施工技术、优化配合比设计及施工工艺方法等，设计整体采用C30膨胀纤维混凝土及局部C35膨胀纤维混凝土加强带代替部分伸缩后浇带实现了超长混凝土结构施工。有效预防超长混凝土结构出现有害裂缝。

2 工法特点

2.1 施工实用、快捷，工艺程序基于传统的混凝土施工工艺，清晰明了，易于掌握；

2.2 施工过程易于控制，施工质量易于保证；

2.3 有效预防了超长混凝土结构裂缝的产生；

2.4 充分利用膨胀加强带，代替部分伸缩后浇带，加快了施工进度节约了工期，通过优化混凝土配合比减少了水泥用量，同时又节省了后浇带二次施工所需的大量材料和人工等费用。采用无缝施工技术，提高结构整体性、抗震性能及抗渗效果。

2.5 相比普通混凝土而言膨胀混凝土对原材料要求更高，对施工配合比及搅拌运输要求更严格。

3 适用范围

本工法适用于各种工业与民用建筑超长混凝土结构的施工，特别是长、扁、宽型的基础、梁、板、墙地下抗裂防渗结构更为实用。

4 工艺原理

此工法的工艺原理是根据收缩应力的分布，用相应的膨胀应力予以补偿。在事先确定各各种收缩率和混凝土极限延伸值的基础上，通过对混凝土掺加HEA(UEA) 膨胀剂产生膨胀作用，在钢筋和邻位约束下，钢筋受拉，而混凝土受压，当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时，则：Ac·σc=As·Es·ε2

设：μ=As/Ac，

则σc=μ.Es.ε2 (1)

式中σc—混凝土预压应力（Mpa），As—钢筋截面积，μ—配筋率（%），Ac—混凝土截面积，Es—钢筋弹性模量(Mpa),ε2—混凝土的限制膨胀率(%)。

由（1）式可见，σc与ε2成正比例关系，而限制膨胀率ε2随UEA的掺量增加而增加，所以，通过调整HEA(UEA)的掺量，可使不同区段混凝土获得（0.2～0.7MPa）不同的预压应力，根据水平法向力σx分布曲线，在收缩应力较大的部位采用较大掺量膨胀剂的混凝土做成膨胀加强带，其它部位拌制较小掺量微膨胀混凝土，从而取消施工后浇带，全面地补偿混凝土在硬化过程中因温差和干缩产生的拉应力，实现连续浇筑振捣，从而防止混凝土裂缝出现，并起到抗渗防水的作用。

膨胀加强带原理示意见图4：

收缩应力曲线

σc 膨胀应力曲线

收缩应力曲线

微膨胀混凝土，掺HEA(UEA)=8%~10%

微膨胀混凝土，掺HEA(UEA)=8%~10%限制膨胀率0.025%~0.035%

限制膨胀率0.015%~0.025%限制膨胀率0.015%~0.025%

膨胀应力曲线

钢丝网膨胀加强带，掺HEA(UEA)=12%~13%

2000-3000

图一 膨胀加强带原理示意图 图4 膨胀加强带施工原理

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程见图5.1：

图5.1 施工工艺流程

5.2 操作要点：

5.2.1 混凝土配合比设计

配合比设计应按照国家现行标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55及《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2013的要求进行，并充分考虑利于发挥膨胀剂的作用。

混凝土配合比设计要根据膨胀带设置的位置，由设计人员复核计算混凝土的收缩应力，并确定混凝土的限制膨胀率与限制干缩率要求，一般为膨胀带外混凝土水中14d 限制膨胀率

0.015%至0.025%，膨胀加强带内混凝土水中14d限制膨胀率比带外混凝土高0.005%，另外，对混凝土水中14d转空气中28d的限制干缩率尚应符合《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2013的要求，限制干缩率应小于0.030%，以避免膨胀与收缩落差过大导致混凝土开裂。施工配合比依据膨胀混凝土力学性能和耐久性能要求，并结合施工期间的气温条件、商品混凝土运输距离、现场的坍落度要求（一般为160mm至200mm）、注捣方案提出的缓凝时间等拌合物工作性能等具体条件经试验确定，限制膨胀率及限制干缩率的检验依据《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2013附录B的方法进行。

膨胀混凝土的胶凝材料用量应不少于300kg/m3，水胶比不宜大于0.5，膨胀剂掺量不宜大于12%，不宜小于6%，膨胀加强带混凝土膨胀剂掺量不宜大于15%。膨胀剂与其它外加剂复合使用，应有较好的适应性，且不宜与氯盐类外加剂复合使用，外加剂品种及掺量应通过试验确定。原材料的选用见第6章。

掺入适量阻裂纤维（如聚丙烯纤维）可有效加强混凝土的抗裂性能，可有效防止超长混凝土早期收缩裂缝开展。

5.2.2 施工准备

(1)按照现场的实际情况编写切实可行的施工方案，以指导超长混凝土全过程的施工，并做好技术交底及工前培训，特别是膨胀加强带浇筑为无缝施工的关键点，应重点强度该部位施工图纸、相关规范标准等及施工方案的浇筑要求，确保混凝土浇筑符合工艺标准。

(2)确定浇捣方法及浇捣顺序：尽可能选择平面尺寸较小一边作为浇筑推进线，由纵向一边端向另一端向前平行浇筑推进，这样尽可能减少混凝土的供应量，避免混凝土集中供应。

(3)超长混凝土的浇筑面面积较大，应根据确定的浇筑面，混凝土坍落度、混凝土浇筑的厚度以及混凝土的初凝时间等因素，计算混凝上自然流淌后需要的混凝土量和每小时混凝土浇筑量(大体积砼斜面厚度按40cm考虑)。考虑交通等实际情况，实际混凝土供应量必须大于理论计算量，这样才能满足正常的施工需要，按照每小时所需的实际混凝土供应数量，确定搅拌站、混凝土输送泵以及混凝土搅拌车的数量，以确保正常的混凝上供应。

(4)布置混凝土输送泵、布料机的位置及计算管道的长度，组织好车辆的流向，临时停车位置等。由于超长混凝土一次浇筑面一般较长较宽，以膨胀加强带为界将浇筑面划分区块，每台输送泵水平浇筑区域的间距应相互衔接，以此计算泵车及布料机数量，泵机的布置应尽量靠近各浇筑点，以便缩短输送管的长度，充分发挥泵送效率，降低施工成本。另外在管道布设时要尽量走直线，转弯宜缓，接头应密封，泵机出口离垂直管的距离宜大于泵送高度的1／4。夏季施工时，水平臂上要盖湿草袋，以防暴晒引起爆管。对于同时推进区域间的膨胀加强带，尚需要塔吊进行配合浇筑带内混凝土。

(5)对于砼供应量较大需安排两个以上的搅拌站同时供应商品混凝土时，必须执行同一个混凝土配合比，同一个种类的材料，同一材料计量等级以及制备工艺和质量检验水平基本相同的原则。水泥、砂石、膨胀剂及其余外加剂等用量提前按混凝土浇筑量进行储存或确保货源，中途不得临时更改水泥品种或标号。

(6)由于超长混凝土抗裂要求较高，对于筏板大体积砼施工时，温控是裂缝控制的关键点，按照施工方案确定测温点和测温点的布置，并埋设到位，一般每200m2设置一个测温点，并提前根据环境温度，所采用的材料等进行计算。预测混凝土的浇筑温度、混凝土温升峰值、峰值出现的时间等，并据此制定降低浇筑温度、控制升温，减缓降温速率的方法和一旦出现意外情况时的应急措施。

(7)现场成立指挥中心，对交通协调，现场与搅拌站的联系调度，操作指挥系统以及现场质量督控等进行全面的管理。

(8)钢筋绑扎完毕后，在原设计后浇带位置设2～3m宽膨胀加强带，两侧绑扎快易收口密目钢丝网，并采用Φ20钢筋做加强固定，禁止带外混凝土由于隔挡不严密流入加强带内。