补偿收缩混凝土加膨胀加强带超长结构无缝施工技术

补偿收缩混凝土加膨胀加强带超长结构无缝施工技术

0混凝土结构设计规范性要求如图1所示，松江高铁南京南站北广场工程是一层混凝土的细长结构。东西方向的长分别为395.6m，南北方向的长分别为135m。总面积约为40.05万米，地板厚度为2.2m，墙体高度为6m。属于典型的大型超大混凝土结构。根据目前混凝土结构的设计规范，每20.30米调整一次坍塌缝。根据规定，南京南站北广场的大型地下可分为40.50个砌块，这显著提高了施工和质量控制的难度，并大幅延长了施工周期。由于京沪高铁定在2011年6月30号正是投入运行,当时能用的有效施工工期只有91d,工期非常紧张,既要加快施工进度又要确保工程质量。为此,举行了专家论证会,最后决定采用补偿收缩混凝土加膨胀加强带进行超长结构无缝施工技术。该工程经过科学的施工与养护,在保证工程质量的前提下大大缩短了施工工期,取得了良好的效果。笔者有幸参加专家论证会,并参与了部分施工管理与技术服务工作。为了能对今后相似工程结构的快速施工提供参考和借鉴,本研究从原材料选择、配合比设计、膨胀率控制等角度真实再现了补偿收缩混凝土在京沪高铁南京南站北广场工程中的应用情况。1原材料及减水剂水泥:应选用品质应稳定、细度适当、C3A含量和碱含量低、与外加剂的相容性好的普通硅酸盐水泥,避免使用温度较高的水泥,防止混凝土温升与环境温度差幅度过大形成温度裂缝。本工程采用盘景P·O42.5水泥。掺合料:粉煤灰应选用烧失量低II级以上品质稳定的低钙灰,矿粉宜选用S95级磨细矿渣粉。本工程采用华能II级粉煤灰和嘉华S95级磨细矿渣粉。骨料:宜采用以自然连续级配的洁净的粗集料,细集料以颗粒圆润的洁净的中、粗砂为宜,应严格控制粗细骨料的泥含量及泥块含量。膨胀剂:应选用满足GB23439—2009《混凝土膨胀剂》中I型要求限制膨胀率大于2.5×10-4、质量稳定的膨胀剂。本工程采用江苏博特新材料有限公司生产的HME-III低碱型混凝土膨胀剂。减水剂:宜选用收缩率低的高效减水剂。本工程采用江苏博特新材料有限公司生产PCA-I聚羧酸高性能减水剂。2水平钢筋间距补偿收缩混凝土配筋位置除符合设计基本要求外,为了建立更好的约束条件,宜采用双层、双向布筋方式。在同样含钢量下,采用细而密的配筋更有利于补偿收缩混凝土膨胀压应力的建立,尤其易裂的墙体,水平钢筋间距宜控制在100~150mm之间。因墙体受到底板钢筋约束易产生应力集中,墙体垂直裂缝多出现在墙体的中部,为此宜在墙体中部的1000mm范围内加密水平筋的间距(50~100mm),形成一道“暗梁”。由于墙体与柱子的配筋率相差较大,收缩应力发展不协调,易在墙体与柱子连接部位出现垂直裂缝,其有效的解决方法是用直径准8~10mm,长1500mm的附加筋,插入柱内约150mm,其余部分伸入墙内。3补偿收缩混凝土的配合比设计3.1混凝土预压应力在设计配筋和施工合理的前提下,衡量补偿收缩混凝土补偿收缩能力的最重要的技术指标是混凝土的限制膨胀率。限制条件下膨胀剂的水化膨胀受到约束,在结构中建立一定的预压应力,通过预压应力来补偿混凝土在水化硬化过程中产生的收缩应力,防止混凝土开裂。根据《混凝土外加剂应用技术规范》、《补偿收缩混凝土应用技术规程》等相关规范的要求,结合京沪高铁南京南站北广场地下工程底板和墙体的实际情况,在征求相关专家、设计人员意见的的基础上,确定补偿收缩混凝土设计方案如表1所示。3.2混凝土的自收缩经过查阅相关文献资料发现,侧墙和顶板等混凝土构件多采用带模养护,但由于暴露在外的表面积大,混凝土内部温度散失快,侧墙和顶板混凝土以温缩和自缩开裂为主,而底板混凝土以温缩和干缩开裂为主,矿粉有利于混凝土早期强度的发展,但会增大混凝土的自收缩;粉煤灰则会降低混凝土收缩,还可降低混凝土水化热。因此对于侧墙和顶板结构的混凝土不适宜加入矿粉,而粉煤灰则可用于各种混凝土结构。由此确立京沪高铁南京南站北广场地下工程补偿收缩混凝土配合比,如表2所示,其中混凝土入模坍落度由减水剂掺量进行调控。4混凝土补偿收缩法的质量控制4.1工程养护效果测试为了加强补偿收缩混凝土的质量控制,在混凝土浇筑地点现场取样成型限制膨胀混凝土试件(图2),参照GB23439—2009《混凝土膨胀剂》在(20±1)℃水中养护14d后取出,再放入温度为(20±1)℃、相对湿度为(60±5)%的恒温恒湿室中养护28d,测试结果见图3所示。由图3可以看出,现场取样成型的用于底板的补偿收缩混凝土试件水中14d限制膨胀率为0.025%,用于底板的膨胀加强带混凝土试件水中14d限制膨胀率为0.041%,用于侧墙的补偿收缩混凝土试件水中14d限制膨胀率为0.030%,用于侧墙的膨胀加强带混凝土试件水中14d限制膨胀率为0.042%,均大于最小限制膨胀率设计值,满足设计要求。补偿收缩混凝土在钢筋限制作用下可以将膨胀能转变成预压应力储存在钢筋中,当水养14d后开始干燥时,虽然此时混凝土开始收缩,但是在水养阶段储存起来的膨胀能开始发挥作用以抵消后期干燥的收缩作用,至42d龄期时混凝土试件仍然表现出宏观的膨胀变形,这为混凝土结构良好的抗裂性提供了有力保障。4.2膨胀加强带的施工补偿收缩混凝土入模坍落度不宜过大,以140~160mm为最佳,过大会引起混凝土离析而造成墙板混凝土的均质性变差,导致其在水化硬化过程中收缩应力不均而产生裂缝,从而严重影响膨胀剂补偿混凝土收缩的效果。超长无缝设计关键技术在后浇膨胀加强带上,因此设计施工时应特别加以注意。膨胀加强带浇筑前,应将先期浇筑的混凝土表面清理干净,充分湿润。混凝土浇筑时,膨胀加强带的两侧需用密孔铁丝网拦隔,以防小膨胀混凝土混入加强带。注意严防其他部位混凝土进入膨胀后浇带内,以免影响设置效果,同时,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。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钢丝网保持距离不小于30cm,并不得过振。另外在混凝土浇筑、振捣过程中应掌握时间,在接近混凝土临界振捣时间前进行二次振捣,二次压抹,使混凝土中的成分重新组合,排除混凝土中的孔隙和多余水分,使混凝土更加密实,以达到减少混凝土收缩裂缝的目的。4.3墙板混凝土养护补偿收缩混凝土的养护对其使用效果的影响是非常大的,必须加以重视,每个施工段均设立专人负责养护工作。在膨胀加强带浇筑之前,底板混凝土宜采取覆盖塑料薄膜养护,同时应保持混凝土表面湿润;当膨胀加强带浇筑完毕且凝结抹面之后,整块底板混凝土宜采取直接蓄水的方法进行养护,且养护总龄期不应少于14d。工程实践表明,混凝土浇筑完3~4d内水化温升最高,为抗拉强度很低,如果拆模过早,墙板混凝土因表面积大、散热快导致内外温差较大而容易引起温度收缩开裂,因此墙板混凝土浇筑完成后应带模养护不低于3d,当膨胀加强带浇筑完毕后,应在顶端布置多孔淋水管进行撒水养护。当混凝土达到脱模强度后,可松动对拉螺栓,使墙体外侧与模板之间有一定的缝隙,确保上部淋水能够进入模板与墙壁间。拆模后能覆土的应及时覆土,不能覆土的也应采用挂湿草席及时覆盖,保温保湿养护至14d。5提高混凝土施工质量京沪高铁南京南站北广场地下工程于2011年3月开工至6月结束,经建设方、设计单位、施工企业、监理公司等多方努力,工程已按时竣工。通过应用补偿收缩混凝土加膨胀加强带超长无缝施工技术,并在施工