建筑工程混凝土超长无缝施工技术手册

以抗为主抗放兼备整体无缝节省工期适用于超长结构混凝土工程适用于大体积混凝土工程适用于对混凝土抗裂性能要求较高的工程目录HYPERLINK\l"_Toc311139667"一、传统后浇带工法3HYPERLINK\l"_Toc311139668"二、膨胀加强带设置依据4HYPERLINK\l"_Toc311139669"三、膨胀加强带构造措施4HYPERLINK\l"_Toc311139670"四、膨胀加强带工艺原理7HYPERLINK\l"_Toc311139671"五、WPA减缩纤维膨胀抗裂剂性能指标8HYPERLINK\l"_Toc311139672"六、WPA施工工艺10HYPERLINK\l"_Toc311139673"七、典型工程案例12一、传统后浇带工法1、后浇带定义后浇带是在建筑施工中为防止现浇钢筋混凝土结构由于温度、收缩不均可能产生的有害裂缝，按照设计或施工规范要求，在基础底板、墙、梁相应位置留设临时施工缝，将结构暂时划分为若干部分，经过构件内部收缩，在若干时间后再浇捣该施工缝混凝土，将结构连成整体。其分类如下：eq\o\ac(○,1)为解决高层建筑主楼与裙房的沉降差而设置的后浇施工带称为沉降后浇带。eq\o\ac(○,2)为防止混凝土凝结收缩开裂而设置的后浇施工带称为收缩后浇带。eq\o\ac(○,3)为防止混凝土因温度变化拉裂而设置的后浇施工带称为温度后浇带2、后浇带设置依据eq\o\ac(○,1)JGJ3－2002《高层建筑混凝土结构技术规程》12.1.10条规定，当采用刚性防水方案时，同一建筑的基础应避免设置变形缝。可沿基础长度每隔30～40m留一道贯通顶板、底板及墙板的施工后浇缝，缝宽不宜小于800mm，且宜设置在柱距3等分的中间范围内。后浇缝处底板及外墙宜采用附加防水层；后浇缝混凝土宜在其两侧混凝土浇灌完毕2个月后再进行浇灌，其强度等级应提高一级，且宜采用早强、补偿收缩的混凝土。eq\o\ac(○,2)JGJ6－99《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》6.6.2条规定，基础长度超过40m时，宜设置施工缝，缝宽不宜小于80cm.在施工缝处，钢筋必须贯通。6.6.3条规定，当主楼与裙房采用整体基础，且主楼基础与裙房基础之间采用后浇带时，后浇带的处理方法应与施工缝相同。eq\o\ac(○,3)GB50010－2002《混凝土结构设计规范》9.1.3条规定，如有充分依据和可靠措施，伸缩缝最大间距可适当增大，混凝土浇筑采用后浇带分段施工。eq\o\ac(○,4)GB50007－2002《建筑地基基础设计规范》8.4.15条规定，对高层建筑筏形基础与裙房基础之间的构造应符合下列要求：当高层建筑与相连的裙房之间不设置沉降缝时，宜在裙房一侧设置后浇带，后浇带的位置宜设在距主楼边柱的第2跨内；后浇带混凝土宜根据实测沉降值并计算后期沉降差能满足设计要求后方可进行浇注。eq\o\ac(○,5)GB50108－2001《地下工程防水技术规范》5.2.1条规定，后浇带应设在受力和变形较小的部位，间距宜为30~60m，宽度宜为700~1000mm.5.2.2条规定，后浇带可做成平直缝，结构主筋不宜在缝中断开，如必须断开，则主筋搭接长度应大于45倍主筋直径，并应按设计要求加设附加钢筋。5.2.4条对后浇带的施工规定如下：后浇带应在其两侧混凝土龄期达到42d后再施工，但高层建筑的后浇带应在结构顶板浇筑混凝土14d后进行；后浇带混凝土的养护时间不得少于28d。3、后浇带的若干问题eq\o\ac(○,1)后浇带部位极易发生渗漏水，给建筑物的正常使用带来隐患。eq\o\ac(○,2)后浇带在主体施工中留置时间较长，将历经整个结构施工过程直至结构封顶，在此期间养护水及施工垃圾对钢筋锈蚀极为严重，浇注前的清理工作及成品保护难度较大。eq\o\ac(○,3)在施工当中，由于模板的拆除，后浇带两侧的梁板成为悬臂构件，与设计意图相违背。eq\o\ac(○,4)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。eq\o\ac(○,5)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。二、膨胀加强带设置依据根据住建部2009年6月16日颁布的《补偿收缩混凝土应用技术规程》（JGJ/T178-2009），规定可以以设置膨胀加强带代替后浇带，同样可以满足混凝土对温度收缩应力的要求。膨胀加强带的定义：通过在结构预设的后浇带部位浇筑补偿收缩混凝土，减少或取消后浇带和伸缩缝、延长构件连续浇筑长度的一种技术措施，可分为连续式、间歇式和后浇式三种。连续式膨胀加强带是指膨胀加强带部位的混凝土与两侧相邻混凝土同时浇筑；间歇式膨胀加强带是指膨胀加强带部位的混凝土与一侧相邻的混凝土同时浇筑，而另一侧是施工缝；后浇式膨胀加强带与常规后浇带的浇筑方式相同。我公司生产的WPA减缩纤维膨胀抗裂剂是膨胀加强带的重要材料。与传统的膨胀剂不同，传统膨胀剂由于主要膨胀组分是钙矾石，在大体积混凝土或高水化热混凝土中，钙矾石极易分解，待温度降低冷却后又重新形成，在此过程中形成延迟性钙矾石，体积大幅度膨胀，易引发开裂。WPA减缩纤维膨胀抗裂剂由减缩组分、活性密实组分和混杂纤维组分经高温煅烧、粉磨配制而成。减缩组分通过降低水泥石孔隙水表面张力，减小混凝土的收缩；活性密实组分通过生成水镁石等多种稳定膨胀源，为混凝土提供微膨胀性能；混杂纤维是不同长度、不同直径的有机纤维相混杂，可对混凝土不同尺度的孔径进行加强和细化，从而提高混凝土的整体性和密实性。三、膨胀加强带构造措施1、《补偿收缩混凝土应用技术规程》第4.0.3条中规定：大体积、大面积及超长混凝土结构，可采取设置后浇带的措施。后浇带宽度不宜小于800mm，非沉降后浇带可在两侧补偿收缩混凝土浇筑28d后浇筑，大体积混凝土应待两侧混凝土中心温度降至环境温度时再浇筑。膨胀加强带一般按照后浇带的设置原则设置。膨胀加强带宽度宜为2m,应在其两侧用密孔钢（板）丝网将带内混凝土与带外混凝土分开。以下是工程实践过程中应用效果比较好的三种膨胀加强带构造示意图，工程技术人员可以根据工程特点选择更合理的构造形式。2m2m12123连续式膨胀加强带1——补偿收缩混凝土;2——密孔钢丝网;3——膨胀加强带混凝土2m2m1253456间歇式膨胀加强带1——先浇筑的补偿收缩混凝土;2——施工缝;3——钢板止水带;4——后浇筑的膨胀加强带混凝土;5——密孔钢丝网;6——与膨胀加强带同时浇筑的补偿收缩混凝土11322m1234后浇式膨胀加强带1——补偿收缩混凝土;2——施工缝;3——钢板止水带;4——膨胀加强带混凝土2、《补偿收缩混凝土应用技术规程》第4.0.4条中规定：膨胀加强带的浇注方式和构造形式应根据结构长度，按下表进行选择。膨胀加强带之间的间距宜为30m～60m。强约束板式结构宜采用后浇式膨胀加强带分段浇筑。结构类别结构长度L(m))结构厚度H(m))浇注方式构造形式墙体L≤60—连续浇筑连续式膨胀加强带带L＞60—分段浇筑后浇式膨胀加强带带板式结构L≤60—连续浇筑—60＜L≤1200H≤1.5连续浇筑连续式膨胀加强带带60＜L≤1200H＞1.5分段浇筑后浇式、间歇式膨膨胀加强带L＞120—分段浇筑后浇式、间歇式膨膨胀加强带3、《补偿收缩混凝土应用技术规程》第4.0.5条中规定：膨胀加强带中的配筋应符合下列规定：a、补偿收缩混凝土应采用双排双向配筋，钢筋间距宜符合下表的要求，当地下室外墙的净高度大于3.6m时，在墙体高度的水平中线部位上下500mm范围内，水平筋的间距不宜大于100mm。配筋率应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定。钢筋间距表结构部位钢筋间距(mm))底板150～200楼板100～200屋面板、墙体水平平筋100～150b、附加钢筋的配置宜符合下列规定：1）当房屋平面形体有较大凹凸时，在房屋和凹角处的楼板、房屋两端阳角处及山墙处的楼板、与周围梁柱墙等构件整体浇筑且受约束较强的楼板，宜加强配筋。2）在出入口位置、结构截面变化处、构造复杂的突出部位、楼板预留孔洞、标高不同的相邻构件连接处等，宜加强配筋。补偿收缩混凝土主要用于避免或减少混凝土的干燥收缩和温度收缩裂缝，并不承担提高承载能力的任务，所以配筋率按现行设计规范取值。改善配筋方式，分散配筋可以充分发挥混凝土的膨胀性能，提高混凝土的抗裂能力，在一些薄弱部位增设附加钢筋，能够发挥混凝土的补偿收缩效果，抵御有害裂缝的产生。对补偿收缩混凝土而言，均衡配筋可以保证在需要补偿收缩的部位产生均匀有效的膨胀，因此建议全截面双层配筋。膨胀加强带位置详见图纸中各区施工图。宽度设为0.8m，并在加强带的两侧架设密孔钢丝网，网孔5mm，以防止带外混凝土流入加强带，加强带混凝土强度等级宜比两侧混凝土提高一级，施工中，先浇加强带的带外混凝土，浇筑完成后再浇加强带，加强带用膨胀混凝土连续浇捣。地下室底板、外墙、梁、楼板加强带构造做法如下图所示。遇水膨胀止水带遇水膨胀止水带膨胀加强带素混凝土垫层柔性防水层地下室底板膨胀加强带构造柔性防水层柔性防水层保温层地下室外墙膨胀加强带构造膨胀加强带钢板止水带梁膨胀加强带构造铁丝网或快易收口网梁膨胀加强带构造铁丝网或快易收口网膨胀加强带楼板膨胀加强带构造铁丝网或快易收口网底筋面筋膨胀加强带四、膨胀加强带工艺原理随着社会经济的发展，城市中超长结构、大底盘多塔式结构或形体不规则结构的建筑不断涌现。特别是对地下防水有特殊要求的超大面积地下建筑的不断出现。为了建筑立面及空间使用功能的要求，建筑设计师往往希望结构设计师不留变形缝；而从业主及施工单位考虑，则希望结构可以一次浇筑，缩短工期，提高工程经济性。这就要求在结构设计中，设计师能够通盘考虑伸缩缝、后浇带及膨胀加强带各自的利弊，在工程经济性、结构安全性、施工技术水平之间找到平衡点。我国现行结构设计规范中对钢筋混凝土结构伸缩缝及后浇带的设置均有具体要求。当增大伸缩缝（后浇带）间距或者是不设置伸缩缝（后浇带）时，必须采取可行的措施防止结构开裂。膨胀加强带作为补偿混凝土收缩，提高结构抗裂性能的有效手段，归纳起来就是“以抗为主，抗放结合”。对于钢筋混凝土结构的裂缝控制有“抗”与“放”两种措施。设膨胀加强带方式属于“抗”，后浇带或后浇式膨胀加强带方式属于“放”，同时使用补偿收缩混凝土、后浇带、膨胀加强带体现了“抗”与“放”的结合。对于地下结构及较薄的构件，以“抗”为主较为有利；对于地上结构及厚大构件，结合采用“放”的措施较为妥当。膨胀加强带的基本原理是：根据收缩应力的分布，用相应的膨胀应力予以补偿，在收缩应力较大的部位掺加膨胀剂做成膨胀加强带，其它部位拌制微膨混凝土从而取消后浇带，实现连续浇捣。这种施工方法又称之为“无缝施工方法”。其特征在于根据建筑物的收缩应力曲线，在收缩大的部位设置膨胀加强带，以较高掺量的WPA减缩纤维膨胀抗裂剂配制成大膨胀的混凝土（限制膨胀率在3.0～5.0×10-4），其它部位用较小掺量的WPA配制成小膨胀混凝土(补偿收缩砼，其限制膨胀率控制在1.5～3.0×10-4)。膨胀加强带采用内掺8～10％WPA的膨胀混凝土，其强度等级比两侧混凝土高一等级，其他部位混凝土均内掺6～8％WPA。利用WPA中减缩组分对混凝土干燥收缩、自生收缩的降低及多种膨胀源膨胀效能的释放，可以有效改善混凝土材料的体积稳定性，降低开裂风险，整体提高混凝土的抗裂性能和耐久性能。五、WPA减缩纤维膨胀抗裂剂性能指标在水泥混凝土中存在两类独立的孔隙：一种为无长度但有体积的开放孔，另一类为无体积但有长度的封闭孔。前一种孔影响混凝土的抗压强度和弹性模量，而后者则决定抗折强度与抗裂能力，如抗拉强度或弯曲强度。因此不同尺度长短纤维的混杂，减小了此类孔隙，从而提高了水泥混凝土的抗折强度和抗裂能力。不同几何尺寸纤维的混杂效应模型不同几何尺寸纤维的混杂效应模型dbacfegbaa——短纤维；b——长纤维；c——微观裂纹；d——宏观裂纹e——C-S-H凝胶；f——细集料；g——粗集料减缩组分主要针对早龄期混凝土材料的塑性收缩及自生收缩，而膨胀组份、混杂纤维主要针对水化中后期水泥浆体的自生及干燥收缩，多种材料叠加共生，在不同的水化阶段对水泥石浆体的收缩形成全程立体补偿过程。1、纤维阻裂性能不同尺度纤维对干燥收缩的影响不同纤维对抗折强度的影响两种纤维以不同的混杂比例掺入后对混凝土抗折强度和干燥收缩的影响如图所示，经试验验证，聚丙烯纤维和仿钢纤维的混杂比例5:5或7:3时混凝土不同尺度纤维对干燥收缩的影响不同纤维对抗折强度的影响2、抗渗性能如图所示，混凝土的抗渗性能与孔隙率存在重要线性关系。WPA的引入可以显著降低混凝土孔隙率，细化孔径分布。如图所示，空白样、纤维混凝土和掺WPA混凝土的最可几孔径分别为46.6nm、45.7nm和37.3nm，总孔隙率分别为20.77%、13.05%、7.51%，可知纤维和WPA的掺入对水泥石中孔径分布有细化作用，对总孔隙率有非常明显的降低作用。因此，可以大幅度提高混凝土抗渗性能。3、SEM图谱单硫型水化硫铝酸钙单一钙矾石膨胀源单硫型水化硫铝酸钙单一钙矾石膨胀源WPA产生的板状钙矾石4、抗裂性能将掺有6%WPA减缩纤维膨胀抗裂剂的抗裂约束平板混凝土试件和普通抗裂约束混凝土试件成型后置于加速开裂条件（风速6m/s）下进行测试，测试过程及结果如图所示。未掺WPA的混凝土在加速条件下出现多条微细裂纹，裂纹宽度0.2～1.4mm不等，而掺有WPA的样品未见任何裂缝。测试过程掺6%WPA的混凝土试样空白混凝土试样六、WPA施工工艺测试过程掺6%WPA的混凝土试样空白混凝土试样1、总体施工工艺流程如下：绑扎膨胀加强带钢筋测量放线，确定膨胀加强带的位置绑扎膨胀加强带钢筋测量放线，确定膨胀加强带的位置浇加强带砼（大膨胀砼）浇大面砼（小膨胀砼）挂铁丝网分隔浇加强带砼（大膨胀砼）浇大面砼（小膨胀砼）挂铁丝网分隔养护再次浇大面砼（小膨胀砼）养护再次浇大面砼（小膨胀砼）（1）测量放线根据设计的位置确定膨胀加强带的位置，并应复核无误。（2）绑扎膨胀加强带钢筋按设计要求绑扎膨胀加强带的钢筋，一般要求膨胀加强带的板钢筋（或墙钢筋）配筋率比两侧板的钢筋增加0.5倍，并伸入两侧砼各1m。（3）挂铁丝网分隔先在膨胀加强带的两侧立竖向短钢筋Φ12＠500，与板筋绑扎固定，然后在竖向短钢筋上挂密孔铁丝网，网孔直径Φ<10mm，目的是阻止砼中的石子通过。（4）浇大面混凝土（小膨胀混凝土）砼开始浇筑时，按照事先拟定的施工方案先浇大面砼，大面砼采用小膨胀砼(补偿收缩砼，其限制膨胀率控制在1.5～3.0×10-4)。（5）浇加强带混凝土（大膨胀混凝土）混凝土浇筑从一边推进，当小膨胀砼浇至加强带时改用大膨胀砼(其限制膨胀率控制在3～5×10-4)，直至该加强带浇筑完毕。（6）再次浇大面混凝土（小膨胀混凝土）加强带浇筑完毕再改回原配比小膨胀砼，如此连续浇筑，不留伸缩缝或后浇带，一次施工完毕。（7）对于以上3～6点，也可调整为采用在加强带两侧用方木临时形成施工缝，防止混凝土流入加强带中。待大面混凝土（小膨胀混凝土）浇筑完毕，随即拆除方木，浇筑内掺WPA的大膨胀混凝土加强带。若分界处混凝土已初凝，可在接缝处先铺一层20mm厚掺WPA去石砼湿润，然后再用大膨胀混凝土浇筑加强带，并用插入式振动器和平板式振动器振实，用刮尺找平，最后用木抹搓平。终凝前必须再进行一次压光，使其接缝严密。（8）养护对掺膨胀剂的混凝土而言，及时进行养护是消除收缩裂缝的重要措施。故在混凝土刚初凝硬化时，立即覆盖2层麻袋湿水养护，养护时间不少于14d。采用该法既能及时养护混凝土，保持表面湿润，又避免了浇水对正在初凝过程中的混凝土表面造成冲刷破坏。2、施工注意事项（1）现拌工地或搅拌站必须按试验室试配确定且经设计部门确认的混凝土配合比投料，尤其WPA不得少掺或误掺，要派技术人员加强监督。计量装置必须准确，开盘前要检验校正，使用中要进行校核。（2）由于WPA中含有有机纤维组分，因此混凝土搅拌时间要比普通混凝土延长30s，以使WPA分散更加均匀。（3）混凝土坍落度要满足施工要求，浇筑时间间隔不宜超过1.5h，运距较远或