大型航站楼板超长无缝混凝土施工技术研究与应用

引言近年来，我国各种大型公共建筑的建设得到蓬勃发展，建筑师对不设缝混凝土结构的长度要求越来越高。对于超长无缝施工的混凝土结构而言，混凝土成型质量极其重要，而其中裂缝控制是混凝土质量控制的关键点，混凝土结构的裂缝将会给整个建筑物的耐久性及安全性带来严重影响[1]。目前针对超长无缝施工常用的方法有设置后浇带、采用补偿收缩混凝土、跳仓法施工、设置诱导缝、掺聚丙烯纤维和多种措施共用等。常用的后浇带其弊端表现在工期延长、后浇带混凝土浇筑质量难以保证等。而跳仓法施工虽能解决部分后浇带法施工的劣势，但其应用时间不足，施工技术不成熟，目前仅有地方推荐性标准DB11/T1200—2005《超长大体积混凝土结构跳仓法技术规程》且只适用于地下结构。另外，实际工程中80%以上混凝土开裂均由非荷载作用下的早期变形受到约束所致，胶凝材料的水化及混凝土中水分迁移被认为是混凝土收缩的主要原因，这是混凝土裂缝产生的另一个原因[2]。基于此，掺加新型混凝土膨胀剂配制补偿收缩混凝土在超大面积楼板进行“跳仓”施工几乎基本没有成熟经验和成功案例，本文欲为大型航站楼超长无缝施工提供新的技术支撑。1、工程概况

成都天府机场T1航站楼，建筑面积约37.93万平方米。航站楼平面采用“T”字型布局，分为D区大厅、A区（南指廊）、B区（中指廊）、C区（北指廊）三条指廊，如图1所示。其中，A、C区指廊平面尺寸约402m×（69～112）m，B区指廊平面尺寸为213m×（109～80）m，D区大厅平面尺寸为522m×（107～324）m，属于典型的超长结构体系。对于梁板A~C指廊采用C35高耐久性补偿收缩混凝土，D区大厅采用C40高耐久性补偿收缩混凝土。图1

天府机场T1航站楼示意图为解决混凝土收缩及温度应变对结构的不利影响，设计院原本在上部结构布置了59条3～6m宽的施工后浇带，且要求最多60天后进行封闭。经设计计算，结构浇筑后第60天封闭后浇带，混凝土残余应变值约为160με。同时，还要求混凝土水中14天限制膨胀率应大于2.5×10-4；同条件养护条件下混凝土总收缩率应不小于4×10-4，后浇带封闭后混凝土收缩率应小于1.6×10-4。考虑到工期及质量，采用“补偿收缩混凝土”进行“跳仓法”施工，也需满足后仓封闭时残余应变不大于160με的要求。2、超长无缝施工措施

2.1补偿收缩混凝土技术应用于超长无缝施工中的补偿收缩混凝土技术，其设计思路是“抗放兼备、以抗为主”，即采用膨胀剂配制补偿收缩混凝土作为结构材料。膨胀剂的有效成分自身的水化或与水泥水化产物反应会生成一定的膨胀产物，使混凝土产生一定膨胀，由于钢筋和邻位约束可在结构中建立一定预应力，这一预压应力大致可以补偿混凝土在硬化过程中产生的温差和干缩拉应力，从而把裂缝控制在无害裂缝范围内。2.1.1补偿收缩混凝土配合比采用与项目施工所用材料来源高度一致的试验原材料，氧化镁膨胀剂由武汉三源特种建材有限公司生产，技术指标按CBMF19—2017《混凝土用氧化镁膨胀剂》的要求进行控制。根据C40抗压强度进行试配，确定混凝土配合比见表1。表1

混凝土配合比2.1.2缩尺试件试验选取上部超长结构中跨度最大、最具代表性的一跨梁（1000mm×1300mm×1800mm）为参照，按1∶2的缩尺比例（如图2所示）在施工现场制作空白试验组（无配筋无膨胀剂试件3组，编号C-1~C-3）、无配筋掺加氧化镁膨胀剂试件3组（编号C-4~C-6）和配筋试件1组（编号RC-1）。在模拟实际施工方式和养护条件下，通过预埋振弦式应变计，进行内部应变的同步采集。为保证准确测量，排除应变的不均匀收缩，将应变计埋设在构件截面的形心部位，如图2（a）所示，同时为保证对称性，每个试件设置3个埋设点，分别处于梁的端部、跨中及1/4位置处。为防止试件受地面雨水浸泡，地面采用坡度0.5%的C15垫层硬化处理（最厚处150mm）；为减小地面摩擦约束对试件收缩的影响，在每个试件六等分点处设置100mm宽度的垫块，如图2（b）所示，并在垫块与试件之间设置两层聚四氟乙烯板作为滑移层。图2

梁尺寸图及应变计位置试验测得1d、2d、3d、4d、5d、6d、7d、10d、14d、28d、45d、52d、60d、67d、75d、82d、90d、104d的干燥收缩值[3]，及28d抗压强度[4]。

2.1.3试验结果及分析经过104d的监测，掺氧化镁膨胀剂及不掺氧化镁膨胀剂混凝土在未配筋情况下的应变值如图3所示；掺相同氧化镁膨胀剂情况下，配筋和未配筋混凝土试件的应变值如图4所示。由图3分析氧化镁膨胀剂对混凝土的收缩影响：空白梁（C-1~C-3）的收缩情况为先减小后增大。早期混凝土水化升温，体积膨胀弥补了混凝土自身的收缩，因此空白梁的收缩先减小，其后水化完成，主要为混凝土的自身收缩，因而后期空白梁的收缩增大，最终收缩值趋于稳定，即90d后空白梁的收缩值减小；空白梁10d收缩值为40~60με，60d收缩值为100~120με，90d收缩值为150~180με。图3

未配筋混凝土梁应变值掺氧化镁膨胀剂的未配筋梁（C-4~C-6）总体趋势同空白梁，收缩数值均小于空白梁。对于掺氧化镁膨胀剂的未配筋梁，10d收缩值为0~10με，60d收缩值为10~40με，90d收缩值为50~70με。对比各龄期掺氧化镁膨胀剂的梁比空白梁的收缩值要低，表明掺氧化镁膨胀剂可补偿部分收缩值，使90d收缩值减少了100~130με。由图4分析配筋对混凝土收缩的影响：掺氧化镁膨胀剂的配筋试件（RC-1），随龄期的收缩趋势与空白梁及掺氧化镁膨胀剂的未配筋试件趋势一致，10d收缩值为34με，60d收缩值为12με，90d收缩值为55με。掺氧化镁膨胀剂的配筋梁收缩最小，说明配筋对混凝土收缩存在抑制作用。图4

掺膨胀剂时配筋及未配筋混凝土梁应变值工程实际结构所处环境介于室内标准干燥条件与绝湿条件之间，同时早期有剧烈的温升与温降过程，加速了变形的发展。而从缩尺构件试验结果来看，这一温度剧烈变化的过程一般在5d内即可完成，表明封仓前已释放大部分温度收缩应力和干燥收缩应力。配筋梁90d龄期的收缩值处于50~60με之间，且曲线发展平缓，推测其在7~10d封仓时结构的残余收缩值不大于160με，可满足设计的配筋要求。由此，补偿收缩技术为超长无缝施工提供了支持。

2.2跳仓法施工由王铁梦提出的“跳仓法”的思路为，先浇筑划分的较短的分仓，适应施工阶段的收缩，以“放”为主，而后浇筑成整体，以“抗”为主，适应长期作用的较小收缩及较低温差，从而达到取消后浇带及节省工期的目的。“跳仓法”重视混凝土配合比及养护，严格控制施工过程管理。目前针对地下底板进行“跳仓法”施工的长度已达到400m[4]。

2.2.1跳仓分区本工程中，根据原设计的伸缩缝和后浇带的位置及平面布置图进行分仓，跳仓距离必须小于框架现浇结构的变形缝最大间距；各分仓相互独立，只要不相邻的分仓便可以同时平行展开施工；封仓必须达到跳仓时间方能进行，相邻仓位之间混凝土浇筑保证间隔不少于7d；分仓的长度及宽度控制在40m内，最多不超过45m。其分仓如图5~8所示。其中相邻仓位浇筑时间差见表2。表2

相邻仓位浇筑时间差2.2.2楼板控裂措施（1）钢筋绑扎：钢筋的配置需严格按图施工，位置正确。保护层厚度偏差易导致混凝土裂缝甚至开裂，钢筋间距过大也易引起裂缝。（2）混凝土浇筑：严格控制混凝土的坍落度及配合比，浇筑宜选在一天中天气较低时间进行，避开高温大风天气；浇筑时，及时移动混凝土布料管，避免出料口处混凝土过于集中；采用二次振捣二次抹压工艺，减少裂缝的形成。（3）养护：“跳仓法”施工的重点在于混凝土的质量，其中养护是重要的一项。本工程采用喷淋养护，以40m×40m为标准养护区域，养护喷头喷洒半径5m，布置如图9所示。混凝土浇筑完3d内，浇水频率白天2h/次，夜间至少2次；3d后，浇水频率为6h/次，养护时间不少于14d。图9

楼板喷淋养护布置图（mm）对于喷淋养护系统无法覆盖的区域，采用人工覆膜养护。在混凝土浇筑完毕12h内进行洒水养护，洒水频率与喷淋养护系统一致。3、实体监测结果

为监测实体结构混凝土实际的受力情况，保证“跳仓法”施工过程及施工完毕后结构的混凝土收缩性能满足设计要求，有效控制裂缝的产生，同时验证前期试验成果的可靠性，通过在关键部位埋设应变计进行长期监测，实时在线连续记录结构的应变变化信息。在L2层D区仓块内选择跨度最大、截面最大的梁，在其跨中截面形心处布置应变传感器。测点布置如图10所示。图1