大体积混凝土，无缝施工

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［论文摘要］本文首先对大体积混凝土进行了解释，然后分析了整个无缝施工方案中的设计原理，并对建筑施工中的技术进行了改良。  

　　　　 现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大：混凝土浇注量大于100平方米；长、宽、高任意一边不小于1米。大体积混凝土水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快(http://www.hi138.com/)。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝。其他因素也会导致大体积混凝土出现裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。   　　 一、大体积混凝土结构裂缝的原因   　　 混凝土结构在建设和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。大体积混凝土结构出现裂缝更普遍。在全国调查的高层建筑地下结构中，底板出现裂缝的现象占调查总数的20％左右，房屋的外墙混凝土出现裂缝的现象占调查总数的80％左右。所以，混凝土结构的裂缝是建筑工程长期困扰的一个技术难题，一直未能很好地解决(工学/工程建筑论文 http://www.hi138.com/)。   　　 在大体积混凝土工程施上中，由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，从而导致混凝土发生裂缝。因此，控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝(包括混凝土收缩)是其施工技术的关键问题。   　　大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素有几种：一是结构型裂缝，由外荷载引起的。二是材料型裂缝，主要由温度应力和混凝土的收缩引起的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05~0.2mm之间，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。   　　 二、无缝施工方案设计   　　 1.设计机理   　　 根据“混凝土外加剂应用技术规范”的规定，产生0.2至0.7MPa以下自应力混凝土为补偿收缩混凝土。为了实测出限制膨胀率，实验室进行了掺加ZY试件的限制膨胀率试验，试验证实掺加ZY确实可获得微膨胀性，掺量的大小对膨胀率的大小是有直接影响的。以掺加ZY膨胀剂的补偿收缩混凝土为基本材料，以加强带取代后浇带连续浇筑超长混凝土结构。根据混凝土结构无缝设计的要求，将广场的底板进行了分块：后浇带将整个底板分成4块，形成4个浇筑单元，块中又设有膨胀加强带，将其再分成4块，整个底板分成了16块。底板的分块确定后，墙板与顶板与底板相同的部位留设后浇带及加强带，其留设的方法与底板相同。膨胀加强带宽2米，边缘每侧设密孔铁丝网用钢筋加固，防止加强带外混凝土流入加强带内。混凝土浇筑时先浇带外混凝土，浇到加强带时改用掺量ZY膨胀剂混凝土施工。考虑到膨胀作用会使强度降低，膨胀加强带的混凝土强度等级应该提高，并加大膨胀剂用量，用这样的方法循环施工达到超长无缝结构的目的。   　　 2、施工技术措施   　　 建筑施工过程中，在墙板混凝土配合比设计试配，确定设计配合比阶段，采取了降低水灰比的措施。底板与墙板同为C30P12，而底板的水灰比为0.47。而墙板的水灰比为0.41，混凝土的坍落度指标底板为18～20厘米，墙板坍落度指标控制在14～16厘米。采取该措施的目的在于减少用水量、降低混凝土的收缩。在混凝土浇筑阶段，采用二次振捣的工艺，即在混凝土初凝前进行二次振捣。避免混凝土因沉降收缩而引起的裂缝。这些措施的实施对控制墙体裂缝的出现是非常有必要的。在浇筑过程中其他方面的控制均与底板的控制措施方法相同。按照房屋无缝混凝土的施工方案，房屋顶板的浇筑顺序是浇筑完地下一层墙板至房屋顶板梁下口后进行房屋顶板的混凝土浇筑。在顶板的浇筑过程中主要是要控制好早期裂缝的产生，从混凝土收缩裂缝的形成时间看，裂缝往往发生在混凝土初凝到终凝这段时间内，在施工方案讨论过程中，将顶板二次或三次搓平、抹压，特别是初凝抹压作为控制早期收缩裂缝的一项重要控制措施，这对于弥合部分早期裂缝是不可缺少的工艺。由于该项工艺在施工中得到了有效的应用，因此对避免顶板发生早期裂缝起到了很好的作用。   　　 3. 房屋混凝土的养护   　　房屋底板、墙板、顶板全部采用了掺加ZY膨胀剂的混凝土。按照养护制度，在混凝土抹压后，能上人时即铺上麻袋片或草席，用水浇湿保养，混凝土硬化3～4小时后，底板与顶板均筑堰蓄水3～5厘米进行养护，墙板采取不间断淋水保温，采用这些养护方法不得少于14天，墙板侧模的拆除也不少于7天。以上养护措施的实施对房屋应用超长无缝结构的成功起到了非常重要的作用。   　　 三、裂缝的防治措施   　　 1、严格控制骨料级配和合泥量   　　选用10.40mm连续级配碎石(其中10.30mm级配含量65％左右)，细度模数2.80-3.00的中砂(通过0．315n凹筛孔的砂不少于15％，砂率控制在40％-45％)。砂、石含泥量控制在1％以内，并不得混有有机质等杂物，杜绝使用海砂。   　　 2、选择适当外加剂   　　可根据设计要求，混凝土中掺加一定用量外加剂，如防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等外加剂。外加剂中糖钙能提高混凝土的和易性，使用水量减少20％左右，水灰比可控制在0.55以下，初凝延长到5h左右。   免费论文下载中心 http://www.hi138.com 　　 3、选择优化配合比   　　选用良好级配的骨料，严格控制砂石质量，降低水灰比，并在混凝土中掺加粉煤灰和外加剂等，以降低水泥用量，减少水化热，以降低混凝土温升，从而可以降低混凝土所受的拉应力。   　　 4、采用切实可行的施工工艺   　　根据泵送大体积混凝土的特点，采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法。这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能较好地适应泵送工艺，避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长，从而提高泵送效率，简化混凝土的泌水处理，保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。根据混凝土泵送时自然形成一个坡度的实际情况，在每个浇筑带的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土出料口，主要解决上部混凝土的振实；由于底层钢筋间距较密，第二道布置在混凝土坡脚处，以确保下部混凝土密实。随着浇筑的推进，振动器也相应跟上，以确保整个高度上混凝土的质量。由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，故浇筑结束后须在初凝前用铁滚筒碾压数遍，打磨压实，以闭合混凝土的收水裂缝。   　　 5、严格控制混凝土入模温度   　　大体积混凝土最好选在春秋季施工，以降低入模温度，既是在夏季施工最好采取有效措施降低入模温度，再者浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒。施工过程中应对碎石洒水降温，保证水泥库通风良好，自来水预可先放入地下蓄水池中降温。   　　 6、改进施工技术   　　施工时加强插筋位置的振捣、抹压、养护。由于钢筋是热的良导体，易产生大的温度梯度，这是裂缝产生的一个主要环节。同时加强初凝前的抹压，以消除初期裂缝，并加强早期养护，提高混凝土抗拉强度。   　　 7、加强技术管理   　　加强原材料的检验、试验工作。施工中严格按照方案及交底的要求指导施工，明确分工，责任到人。加强计量监测工作，定时检查并做好详细记录，认真对待浇筑过程中可能出现的冷缝，并采取措施加以杜绝。在变截面施工前，一定要加强预测，并保证预测的科学性。同时在实施过程中，要切实落实施工方案。   　　 8、加强混凝土浇筑后的养护   　　混凝土浇筑后，应尽快回填土--土是混凝土最好的养护材料之一。目前这是混凝土保温保湿养护的最有效方法，对预防裂缝是非常有益的。如采用蓄水法保温养护，在混凝土施工期间可通入冷却循环水，以便加快承台内部热量的散发。如采用内散外蓄综合养护措施，可有效降低混凝土的温升值，且可大大缩短养护周期，对于超厚大体积混凝土施工尤其适用。   　　 9、加强混凝土的测温工作   　　为及时掌握混凝土内部温升与表面温度的变化值，在承台内埋没若干个测温点，采用L形布置，每个测温点埋设温管2根01根管底埋置于承台混凝土的中心位置，测量混凝土中心的最高温升，另一根管底距承台上表面100 mm，测量混凝土的表面温度，测温管均露出混凝土表面100 mm。用100的红色水银温度计测温，以方便读数。第l-5d每2h测温1次，第6d后每4h测温1次，测至温度稳定为止。   　　 四、结束语   　　大体积混凝土采用无缝施工技术已经在多个工程施工中进行了尝试，经过严格按照制定的施工方案进行施工，所有已建或在建工程至今都未发现裂缝，但作为一项新的技术措施还需要进行不断的探索、丰富。因此，我们需要紧抓施工环节，严格施工过程的管理非常重要，只有在施工过程中严格控制才能确保工程质量。   　　参考文献：   　　[1] 《大体积混凝土温度应力于温度控制》 朱伯芳中国电力出版社   　　[2] 《建筑物的裂缝控制》 王铁梦上海科学技术出版社   超长混凝土结构加强带施工新工艺简述 [提?要] 在超长混凝土结构中， 采用加强带代替常规的后浇带的施工工艺， 可大大提高施工速度。本文通过工程实例介绍了在超长混凝土结构中采用加强带代替后浇带的原理和施工 技术要点。 ??[关键词] 超长混凝土结构　加强带　UEA－E　补偿收缩??1.引言 　　在超长、超宽钢筋混凝土结构施工中，一般每30－40m设一道后浇带，等40－60天后再后浇膨胀混凝土。这种常规后浇带施工，工序繁多，时间跨度长，施工成本高，而且难以保证混凝土整体质量，后浇带施工缝处常出现开裂、渗漏等质量问题。随着建筑材料技术的不断发展，混凝土超长结构的设计与施工可以利用UEA混凝土外加剂补偿收缩的原理，采用膨胀加强带代替后浇带，实现超长钢筋混凝土结构的无缝施工。 　　2.基本原理 　　UEA混凝土膨胀剂是一种新型混凝土外加剂，其主要成分是无机铝酸盐和硫酸盐。水化后生成膨胀结晶体—水化硫铝酸钙，这种产物能填充混凝土中的毛细孔、缝，增加混凝土的密实度，提高抗渗性能，并在混凝土内部产生0.2～0.7MPa的预应力，它能抵消或部分抵消由混凝土干缩、蠕变及温度等引起的拉应力，从而提高混凝土的抗裂性。在混凝土超长结构中，根据混凝土水平法向力σx分布曲线，设想在应力量大地方施加较大的膨胀应力σc，而在两侧施加较小的膨胀应力，全面补偿结构的收缩应力，可控制有序裂缝的出现，从而取消后浇带。混凝土结构应力图如图1所示。 　　3.工程应用实例 　　3.1.工程概况 　　鸿业豪庭工程位于佛山市禅城区季华路，为地上30层、两层地下室的框架剪力墙结构建筑。工程建筑面积约64000m2。工程地下室呈长方形，长119m，宽47m。该工程由广东启源建筑工程设计院有限公司负责工程设计。工程基坑采用深层搅拌桩加锚杆喷砼联合支护的方式支护，基础采用高强预应力管桩基础。底板和壁板混凝土强度为C30，抗渗等级为10MPa。底板厚度一般为600mm，其中高层部分联合承台厚度为1.40m。场地内地下水相对稳定水位埋深0.5～1.35m，场地位于市区内，市政管道设施较多，傍侧有同华气站，燃气管理公司，鸿业小学楼群，均在基坑开挖降水影响半径内，场地内粉细砂在抽水过程中会发生管涌、流砂等渗透破坏；综合评价本场地稳定性为次稳定区。设计要求地下室超长结构采用加强带施工工艺，共设置两道加强带，宽度为2m。 　　3.2.施工工艺措施 　　3.2.1.混凝土原材料质量控制 　　结构采用加强带施工工艺，混凝土试配尤其重要，关系到施工的成败。要求混凝土试配和供应做到以下几点： 　　（1）底板混凝土UEA－E型膨胀剂掺量为水泥用量的8％，加强带掺量为水泥用量的10％。 　　（2）混凝土缓凝时间要求8小时，坍落度12±2cm，要求加入的缓凝剂应与UEA－E膨胀剂不得出现发泡或其它化学反应。 　　（3）要求膨胀剂供应方指导混凝土试配、搅拌站混凝土生产、现场施工的全过程。 　　（4）在保证混凝土等级的前提下，掺加适量的粉煤灰，减少水泥用量，降低水灰比，减少水化热。选用级配良好的骨料，严格控制砂、石子的含泥量，降低水灰比。控制混凝土入模温度为45℃以下。石子与砂等原材料淋水降温。 　　（5）混凝土进场验收：严格按国家规范进行进场验收。每车目测检查并进行坍落度检验，测试结果有偏差应及时反馈混凝土搅拌站，及时修正，不合格产品不得使用，确保混凝土性能。 　　（6）施工前做好混凝土进场计划，保证混凝土供应连续、及时。 　　3.2.2.底板混凝土施工工艺 　　（1）底板施工缝留设与施工工艺流程 　　由于结构长度长，混凝土浇筑量大，施工工期紧张，底板混凝土施工难以实现一次完成。经我公司技术人员与设计人员商议，确定底板设置两道施工缝，底板施工缝处加设膨胀止水条防水处理，既保证工程施工进度，同时保证施工质量。整个结构按施工缝划分为三个施工段，底板混凝土浇筑时按图2顺序浇筑。在各施工段内，底板混凝土一次筑完成，不再留施工缝。加强带混凝土在各施工段混凝土的最后浇筑。 　　（2）底板加强带的处理 　　为更好实现加强带补偿混凝土收缩的作用，要求加强带混凝土在各施工段的最后浇筑。底板加强带用混凝土快易收口网分隔，收口网用钢筋固定，确保普通混凝土不流入加强带。施工缝留设膨胀止水条，保证施工缝防水质量。加强带做法详见图3。3.2.3.地下室－1层板、顶板楼板与壁板施工 　　地下室－1层板、顶板楼板、壁板施工缝留设位置与施工要求与底板基本相同。施工缝取消橡胶膨胀止水条。地下室外壁板施工缝全高设置竖向钢板止水带。 　　严格控制用水量，施工当中严禁随意加水。 　　楼板对终凝前的混凝土进行2次抹压，防止表面裂缝的出现。 　　3.2.4.混凝土养护 　　混凝土浇筑12小时以内进行覆盖湿润养护，底板和楼板采用黑心棉被覆盖淋水保温保湿养护14日历天，外侧墙派专人淋水养护少于14日历天。 　　3.2.5.联合承台大体积混凝土温度检测与养护 　　联合承台厚度达1.40m。施工中对承台内外温差进行了监测。监测采用混凝土专用测温仪24小时专人间歇性监测，记录和分析报警。传感器采用误差≤±1℃的双金属热电偶。要求混凝土内外温差不超过25℃，温度陡降不超过10℃/日作为混凝土监测报警值。超过报警值必须加强大体积混凝土养护和保温。 　　3.3.施工质量措施 　　（1）混凝土按施工图做好供应计划，保证运输及时连续。 　　（2）必须做好地下室电气、空调、给排水、消防、人防等各专业施工单位预留孔洞或套管以及预埋构件。施工前派专人校对各专业图纸与预留孔施工总图是否相符。 　　（3）底板混凝土的浇注采取斜面分层，分层分段连续浇注到顶的施工方法。联合承台浇注分层分段浇注。相邻浇注带混凝土施工时间间隔保持在混凝土初凝之前，避免出现施工冷缝。 　　（4）注意控制混凝土振捣时间，不得过振、漏振、少振。 　　（5）底板混凝土振捣密实后，采用木方刮平表面。在混凝土接近初凝时，安排泥水工进行混凝土磨面工作，防止混凝土表面龟裂。 　　（6）混凝土浇筑过程中，应及时清理混凝土表面的泌水。 　　（7）底板加强带在施工前清理干净混凝土流浆。 　　3.4.实施效果 　　鸿业豪庭地下室结构完成已经经过了一年多的时间，地下室结构无发现裂缝以及渗漏现象，施工效果良好。说明加强带施工工艺是可行、有效的，是超长混凝土结构防裂的有效方法。 　　4.结语 　　超长混凝土结构加强带施工工艺是以补偿收缩混凝土为结构材料，以加强带取代后浇带实现混凝土连续浇筑的一种新工艺。该工艺有以下优点：（1）结构受力合理。（2）取消后浇带，提高了结构的整体性能，特别是对于有防水要求的结构砼，提高了其整体防水性能。（3）简化施工工序，缩短工期。后浇带一般需经40－60天才能回填，采用本技术减少了施工对后浇带处理这一繁琐的环节，大大地缩短了施工周期，加快了施工进度，降低工程成本。（4）解决了后浇带施工缝处常出现开裂、渗漏等质量问题。 　　在工程实际应用中，必须选用合适的外加剂，做好混凝土试配，严格控制混凝土施工与养护的各个环节，方可保证施工质量，达到预期效果。 　 用于替代后浇带的连续浇筑无缝施工技术 加强带是一种采用比浇筑混凝土高一等级的膨胀混凝土，设置在建筑物混凝土收缩应力发生的最大部位，来增加混凝土的密实度，提高连续浇筑混凝土的强度及抗裂、防渗性能的超长混凝土整浇浇筑技术. 　　1后浇带在施工中存在的问题  　　1.1 留于基础底部结构的后浇带，将历经整个结构施工过程，直至结构封顶，对于高层建筑需要几个月甚至几年的时间，在这段时间内，后浇带中将不可避免地落进各种各样的垃圾杂物，由于底部结构钢筋较粗较密，使得清理工作非常艰难。  　　1.2 后浇带贯穿整个地下、地上结构，所到之处遇梁断梁，遇板断板，给施工带来很多不便，影响施工进度。  　　1.3 在后浇带灌充混凝土前，需将两侧混凝土凿毛，施工非常困难，而有些结构混凝土与后浇带混凝土浇筑时间间隔数月，新老混凝土的粘结强度很难保证，又由于浇筑时间差，造成这些结构的混凝土的干缩大部分已于后浇带灌充前完成。因此，后浇带混凝土的干缩极易在新老混凝土的连接处产生裂缝。设置施工后浇带的初衷是防止混凝土裂缝的产生，而后浇带处理不好却人为地在每条后浇带处造成两条贯穿裂缝，引起漏水。  　　2 膨胀混凝土加强带的应用  　　如果取消或尽早灌充后浇带混凝土，将基本上克服这些诸多困难，给施工带来很多便利。采用以膨胀混凝土加强带取代后浇带的连续浇筑无缝施工技术，通过在某工程的应用，不仅消除了这些问题，还增加混凝土的密实度，提高了混凝土的强度及抗裂、防渗性能。同时缩短工期，效果显著。 　　3 膨胀加强带的设置  　　3.1 膨胀加强带要求设置在混凝土收缩应力发生的最大部位，一般也就是长度方向的中间位置，在顶板长度和宽度方向上各每间隔30m 设一条加强带，带宽1. 5m ，带的两侧上下层钢筋之间设置Ф6mm 钢丝网，网格尺寸为35 ×35mm ，两端分别绑扎在上下层钢筋上，将带内混凝土与带外的分隔开。  　　3.2 膨胀加强带外混凝土设计强度为C40 ，CSA 掺量为10 %(等量替换水泥) ，带内混凝土设计强度为C45 ， CSA 掺量为12 %(等量替换水泥) 。带内的比带外的强度提高5Mpa 是为提高膨胀加强带的抗拉强度，防止混凝土在最易开裂的部位开裂，带内掺CSA 量比带外混凝土CSA 提高 2 %，从而提高最易开裂部位的混凝土的膨胀率，消除该部位混凝土内的拉应力，避免开裂。  　　4 原材料计量  　　计量是保证防水混凝土质量非常重要的环节，尤其是膨胀剂及水的计量。膨胀剂的掺量影响到防水效果，水加量过大不仅影响混凝土的抗渗性能，而且会造成混凝土的水化热及收缩加大、强度下降。所以原材料都必须经过准确计量后才能投入搅拌机。412 加强养护CSA 加入普通混凝土中，生成大量的钙矾石，出于钙矾石具有填充、切断混凝土毛细管孔隙的作用，使大孔减少，总孔隙率降低，因而具有增加混凝土的密实度、提高混凝土强度、增强抗渗性和抗冻性等作用。为确保膨胀剂效能的充分发挥，混凝土浇注后必须采取切实可靠的保温、保湿养护措施进行充分的养护。