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超长无缝混凝土结构施工技术

摘要:利用UEA混凝土补偿收缩的原理,采用膨胀加强带替代后浇带,实现了超长钢筋混凝土的无缝施工。 

关键词:UEA;整体补偿;大体积砼 
  一、前言 
  随着我国经济的飞速发展,城市面貌日新月异,城市大型公共建筑日益增多,而此类建筑多超长超厚结构。超长超厚结构后浇带内单块面积较大,超过国家规范要求,且此类建筑的底板多采用结构自防水设计,抗渗要求高,故后浇带内底板混凝土必须一次性连续浇筑,而在基础以外的上部主体结构中,如果能实现超长无缝结构施工,将会大大节约工程开支、缩短工期、保证施工质量。我们在工程施工实践中,利用UEA混凝土补偿收缩的原理,采用膨胀加强带替代后浇带,实现了超长钢筋混凝土的无缝施工,为同类的工程施工提供了可借鉴的经验。 
  二、基本原理 
  UEA混凝土在硬化过程中产生膨胀作用,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UEA的掺量,可使混凝土获得0.2~0.7MPa的预压应力,根据水平法向力σx分布曲线,设想在应力大的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,全面地补偿结构的收缩应力,控制有序裂缝的出现。 
  由于钢筋混凝土结构长大化和复杂化,取消后浇带的超长缝混凝土结构施工必须根据结构特点灵活运用,沉降缝不能取消,具有沉降性质的后浇带也不能取消。UEA加强带的性质是以较大膨胀应力补偿温差收缩应力集中的地方,所以,它可以取消后浇带。加强带的间距可控制在40~60m,一般可连续浇注100~200m超长结构。 
  三、工程实例 
  上海农工商某市大卖场工程为框架结构,地下一层,地上四层,局部五层,主楼长为74.4m,宽为65.4m。该工程设计采用纵横两道后浇带,由于工期太紧,按传统的施工工艺根本不能按期完成,故施工单位在与设计、监理等单位研究后决定把后浇带改为膨胀带。 
  3.1膨胀混凝土试配 
  膨胀混凝土的试配,重点解决超长无缝混凝土施工中UEA掺量控制和降低混凝土水化热。 
  经多次试验,UEA替代水泥量在10~12%范围内,对混凝土强度不影响,同时利用收缩膨胀测定仪测定,其膨胀率ε2=2-3×10-4,在钢筋率μ=0.2-0.8%时,可在结构中建立0.2-0.7Mpa的预压应力,这一预压应力可补偿混凝土在硬化过程中产生温差和干缩的拉应力。 
  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,我们通过调整UEA的掺量,可以使混凝土获得不同的预压应力。 
  根据以上条件和设计要求,我们确定普通部位膨胀混凝土掺10-12%UEA;膨胀加强带部位混凝土掺量14—15%UEA。按以上的掺量试配后先经砼供应商做成试块,经检验掺入UEA混凝土配合比可以满足实际施工强度、抗开裂等要求。 
  3.2基础膨胀加强带施工 
  3.2.1混凝土浇筑方向。首先根据现场实际情况,商品混凝土供应能力,浇筑能力,确定基础混凝土浇筑方向。施工时浇筑采用斜向推进、分层连续浇筑方法,膨胀加强带外掺12%UEA的C40、P8小膨胀混凝土,浇筑到加强带时,掺15%UEA的C45、P8大膨胀混凝土,到另一侧时,又改为浇筑掺12%UEA的C40、P8小膨胀混凝土。 
  3.2.2确定膨胀加强带的设置。膨胀加强带宽为2m,两侧架快易收口网,为防止混凝土压破快易收口网,在上下层主筋之间点焊Φ20@300的双向钢筋加强网 
  3.2.3膨胀加强带处的浇筑方向。4台混凝土泵分两组对向进行,浇筑整个过程中,每组中应保证1台泵退泵连续浇筑超长无缝混凝土,另外1台则机动配合塔吊吊斗进行膨胀加强带和墙体混凝土浇筑。 
  3.2.4主要技术措施 
  ①混凝土浇筑时,注意严防其它部位混凝土进入膨胀后浇带内,以免影响设计效果。浇筑混凝土前的润管砂浆必须弃置,拆管排除故障或其它原因造成的废弃混凝土严禁进入工作面。严禁混凝土散落在尚未浇筑的部位。以免形成潜在的冷缝或薄弱点。对作业面散落的混凝土,拆管倒出的混凝土,润管浆等应吊出作业面外。 
  ②在混凝土浇筑至膨胀加强带附近时,应注意使振动棒插捣点与密目快易收口网保持距离不小于30cm,并不得过振。 
  ③膨胀混凝土只有充分湿养护才能发挥UEA混凝土的膨胀效能,必须提高养护意识,设立专职养护人员,建立严格的混凝土养护制度。混凝土浇筑完毕后即应保湿养护14d。混凝土收平后,即应洒水润湿,再用塑料膜严密覆盖,如盖麻袋一层。在养护期喷洒雾状水保持环境相对湿度在80%以上,以减少混凝土干缩。 
  3.3墙体膨胀加强带施工 
  为释放部分收缩应力,在墙体施工中采用了“后浇膨胀加强带”的施工方法,即以膨胀加强带为界,分段浇筑掺12%UEA的C40、P8小膨胀混凝土,养护28d后,用掺15%UEA的C45、P8大膨胀混凝土回填膨胀加强带。后浇筑膨胀加强带可按照传统后浇带设置。 
  在混凝土浇筑2天后,松动模板1-2㎜,在墙体顶部设置花管淋水养护,拆模后继续淋水养护至14d。 
  3.4楼板膨胀加强带施工 
  楼板膨胀加强带用密目快易收口网隔开。浇筑时采用齐头并进、连续浇筑的方法,膨胀加强带外用掺12%UEA的小膨胀混凝土,浇筑到加强带时,用掺15%UEA的大膨胀混凝土,到另一侧时,又改为浇筑掺12%UEA混凝土。 
  4、实施效果 
  4.1工程质量 
  按照施工前编制的详细可行性的施工方案、技术交底、严格执行,温度控制的结果表明,混凝土内外温差未超过25度,实现了超长无缝结构混凝土的连续施工。在设计、监理、施工、质监等单位共同组织的验收中未发现有害裂缝。 
  4.2经济效益分析 
  本工程地下室至五层共计八道膨胀加强带,与楼层板同时浇筑,省去保护后浇带而砌筑的砖墙及上面预制混凝土盖板,同时省去后浇带的清理工作,后浇带处钢筋加强部分亦省略,每道膨胀加强带与板同时浇筑,省略脚手架的后期搭设,降低了工程造价。 
  4.3工期对比 
  按常规设计要求,每30~40m设一道后浇带,等主体结构封顶一个月且月沉降量小于0.05㎜后,再回填膨胀混凝土,将延长工期60天左右。本工程采用超长无缝混凝土结构后,每楼层混凝土实现连续浇筑施工,缩短了工期。 
  5、结束语 
  超长无缝混凝土结构是以UEA补偿收缩混凝土为结构材料,以加强带取代后浇带连续浇筑超长钢筋混凝土结构的一种新工艺。在本工程中,对底板和楼板采用加强带取代后浇带,证明采用超长无缝混凝土结构施工技术是一种有效的新型施工工艺,有利于满足工程质量要求和建筑造型的要求,简化了施工工序、缩短了工期,降低了工程成本。

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