工法-超长混凝土无缝施工工法

PAGEPAGE1超长混凝土无缝施工工法1前言近几十年来我国大体量工程建筑大量兴起，大柱网建筑不断出现，混凝土强度等级的提高，施工中泵送混凝土工艺的应用，使超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有逐渐增多的趋势。虽然这类裂缝属非结构性裂缝，一般不致影响构件承载力和结构安全，但却会影响结构的耐久性和整体性，特别对地下防水工程，超长混凝土施工质量对于控制裂缝，保证防水的整体性，确保防水效果至关重要，同时也会给使用者感官和心理上造成不良影响。本司承建的海口日月广场工程，基础长568m、宽256m，为此，为了防止或减轻超长混凝土结构裂缝，使其施工质量做到技术先进、经济合理、安全适用，确保工程质量，采用“防、放、抗”相结合的施工措施，如合理设置膨胀加强带及伸缩后浇带、结合无缝施工技术、优化配合比设计及施工工艺方法等，设计整体采用C30膨胀纤维混凝土及局部C35膨胀纤维混凝土加强带代替部分伸缩后浇带实现了超长混凝土结构施工。有效预防超长混凝土结构出现有害裂缝。2工法特点2.1施工实用、快捷，工艺程序基于传统的混凝土施工工艺，清晰明了，易于掌握；2.2施工过程易于控制，施工质量易于保证；2.3有效预防了超长混凝土结构裂缝的产生；2.4充分利用膨胀加强带，代替部分伸缩后浇带，加快了施工进度节约了工期，通过优化混凝土配合比减少了水泥用量，同时又节省了后浇带二次施工所需的大量材料和人工等费用。采用无缝施工技术，提高结构整体性、抗震性能及抗渗效果。2.5相比普通混凝土而言膨胀混凝土对原材料要求更高，对施工配合比及搅拌运输要求更严格。3适用范围本工法适用于各种工业与民用建筑超长混凝土结构的施工，特别是长、扁、宽型的基础、梁、板、墙地下抗裂防渗结构更为实用。4工艺原理此工法的工艺原理是根据收缩应力的分布，用相应的膨胀应力予以补偿。在事先确定各各种收缩率和混凝土极限延伸值的基础上，通过对混凝土掺加HEA(UEA)膨胀剂产生膨胀作用，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HEA(UEA)的掺量，可使不同区段混凝土获得（0.2～0.7MPa）不同的预压应力，根据水平法向力σx分布曲线，在收缩应力较大的部位采用较大掺量膨胀剂的混凝土做成膨胀加强带，其它部位拌制较小掺量微膨胀混凝土，从而取消施工后浇带，全面地补偿混凝土在硬化过程中因温差和干缩产生的拉应力，实现连续浇筑振捣，从而防止混凝土裂缝出现，并起到抗渗防水的作用。膨胀加强带原理示意见图4：图4膨胀加强带施工原理5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程见图5.1：图5.1施工工艺流程5.2操作要点：5.2.1混凝土配合比设计配合比设计应按照国家现行标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55及《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2013的要求进行，并充分考虑利于发挥膨胀剂的作用。混凝土配合比设计要根据膨胀带设置的位置，由设计人员复核计算混凝土的收缩应力，并确定混凝土的限制膨胀率与限制干缩率要求，一般为膨胀带外混凝土水中14d限制膨胀率0.015%至0.025%，膨胀加强带内混凝土水中14d限制膨胀率比带外混凝土高0.005%，另外，对混凝土水中14d转空气中28d的限制干缩率尚应符合《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2013的要求，限制干缩率应小于0.030%，以避免膨胀与收缩落差过大导致混凝土开裂。施工配合比依据膨胀混凝土力学性能和耐久性能要求，并结合施工期间的气温条件、商品混凝土运输距离、现场的坍落度要求（一般为160mm至200mm）、注捣方案提出的缓凝时间等拌合物工作性能等具体条件经试验确定，限制膨胀率及限制干缩率的检验依据《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2013附录B的方法进行。膨胀混凝土的胶凝材料用量应不少于300kg/m3，水胶比不宜大于0.5，膨胀剂掺量不宜大于12%，不宜小于6%，膨胀加强带混凝土膨胀剂掺量不宜大于15%。膨胀剂与其它外加剂复合使用，应有较好的适应性，且不宜与氯盐类外加剂复合使用，外加剂品种及掺量应通过试验确定。原材料的选用见第6章。掺入适量阻裂纤维（如聚丙烯纤维）可有效加强混凝土的抗裂性能，可有效防止超长混凝土早期收缩裂缝开展。5.2.2施工准备(1)按照现场的实际情况编写切实可行的施工方案，以指导超长混凝土全过程的施工，并做好技术交底及工前培训，特别是膨胀加强带浇筑为无缝施工的关键点，应重点强度该部位施工图纸、相关规范标准等及施工方案的浇筑要求，确保混凝土浇筑符合工艺标准。(2)确定浇捣方法及浇捣顺序：尽可能选择平面尺寸较小一边作为浇筑推进线，由纵向一边端向另一端向前平行浇筑推进，这样尽可能减少混凝土的供应量，避免混凝土集中供应。(3)超长混凝土的浇筑面面积较大，应根据确定的浇筑面，混凝土坍落度、混凝土浇筑的厚度以及混凝土的初凝时间等因素，计算混凝上自然流淌后需要的混凝土量和每小时混凝土浇筑量(大体积砼斜面厚度按40cm考虑)。考虑交通等实际情况，实际混凝土供应量必须大于理论计算量，这样才能满足正常的施工需要，按照每小时所需的实际混凝土供应数量，确定搅拌站、混凝土输送泵以及混凝土搅拌车的数量，以确保正常的混凝上供应。(4)布置混凝土输送泵、布料机的位置及计算管道的长度，组织好车辆的流向，临时停车位置等。由于超长混凝土一次浇筑面一般较长较宽，以膨胀加强带为界将浇筑面划分区块，每台输送泵水平浇筑区域的间距应相互衔接，以此计算泵车及布料机数量，泵机的布置应尽量靠近各浇筑点，以便缩短输送管的长度，充分发挥泵送效率，降低施工成本。另外在管道布设时要尽量走直线，转弯宜缓，接头应密封，泵机出口离垂直管的距离宜大于泵送高度的1／4。夏季施工时，水平臂上要盖湿草袋，以防暴晒引起爆管。对于同时推进区域间的膨胀加强带，尚需要塔吊进行配合浇筑带内混凝土。(5)对于砼供应量较大需安排两个以上的搅拌站同时供应商品混凝土时，必须执行同一个混凝土配合比，同一个种类的材料，同一材料计量等级以及制备工艺和质量检验水平基本相同的原则。水泥、砂石、膨胀剂及其余外加剂等用量提前按混凝土浇筑量进行储存或确保货源，中途不得临时更改水泥品种或标号。(6)由于超长混凝土抗裂要求较高，对于筏板大体积砼施工时，温控是裂缝控制的关键点，按照施工方案确定测温点和测温点的布置，并埋设到位，一般每200m2设置一个测温点，并提前根据环境温度，所采用的材料等进行计算。预测混凝土的浇筑温度、混凝土温升峰值、峰值出现的时间等，并据此制定降低浇筑温度、控制升温，减缓降温速率的方法和一旦出现意外情况时的应急措施。(7)现场成立指挥中心，对交通协调，现场与搅拌站的联系调度，操作指挥系统以及现场质量督控等进行全面的管理。(8)钢筋绑扎完毕后，在原设计后浇带位置设2～3m宽膨胀加强带，两侧绑扎快易收口密目钢丝网，并采用Φ20钢筋做加强固定，禁止带外混凝土由于隔挡不严密流入加强带内。固定牢靠后，仔细检查验收钢筋安装与钢丝网绑扎质量，验收无误后，做好钢筋隐蔽验收记录，开始浇筑混凝土。5.2.3混凝土搅拌与运输(1)膨胀剂的添加应有完善的计量系统，应设置有专用膨胀剂添加自动控制系统，避免人工添加误差过大，影响混凝土性能。膨胀剂配料控制系统标识应清楚、计量应准确，计量误差不应大于其用量的2%。(2)粉状膨胀剂及聚丙烯纤维应与混凝土其它原材料一起投入搅拌机，拌合时间比基准砼拌合延长60s；混凝土运输过程中，应防止混凝土离析，水泥浆流失，如混凝土运到浇筑地点有离析现象时，必须在浇筑前进行二次拌合。(3)由于掺用膨胀剂及阻裂纤维对混凝土的塌落度损失影响较大，混凝土从拌合运输至浇筑完毕的具体时间要求应经试验确定，当由于天气炎热或运输远等原因导致混凝土塌落度损失较大时，可采用高效减水剂部分后掺法，以满足泵送施工要求。5.2.4混凝土检测(1)水泥、外加剂、掺合料的准用证、合格证、复试报告，砂、石的试验报告以及混凝土配合比申请书、配合比通知单和混凝土开盘鉴定必须随车带到现场。(2)使用B种低碱活性集料配制混凝土，其混凝土含碱量不超过3kg/m3，优选低碱水泥（碱含当量0.6%以下）、掺加粉煤灰及低碱、无碱外加剂。水泥、砂石、外加剂、粉煤灰等混凝土用材料，必须具有由市技术监督局核定的法定检测单位出具的（碱含量和集料活性）检测报告。并提交原材料碱含量报告和单方碱含量计算书。(3)混凝土到场后，应及时做好塌落度检测，对混凝土塌落度及和易性不符合浇筑要求的，应及时记录并做相应处理合格后方能进行浇筑。(4)混凝土试件的留置按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002（2011版）的规定留置，对于防水混凝土，尚应符合《地下防水工程施工质量验收规范》GB50208-2011的规定。5.2.5混凝土无缝施工的浇筑、振捣与收面超长混凝土以膨胀加强带为界一般分为几个区域，浇筑应由纵向一边端向另一端向前平行浇筑推进，先浇筑带外一侧混凝土，推进至膨胀加强带时，换膨胀加强带内较高限制膨胀率混凝土，再浇筑带外另一侧混凝土，在确保混凝土供应的前提下，也可同时浇筑膨胀加强带两侧混凝土，向膨胀加强带推进，最后浇筑膨胀加强带内混凝土。带外混凝土与膨胀带内混凝土应连续浇筑完毕，不得间断导致出现施工冷缝。在平行推进的两段区域，由于浇筑时间跨度一般比较长，该区域之间膨胀加强带不能等待两侧区域浇筑完毕后再浇筑膨胀加强带，应根据浇筑推进的速度在两侧混凝土初凝前同时浇筑该条膨胀加强带。对于楼板或墙体膨胀加强带，若方量较少，宜用塔吊配合浇筑，且膨胀加强带内混凝土一次搅拌到场量不宜过多，以免浇筑时间跨度过长超过混凝土初凝时间失去工作性。以纵横交叉膨胀加强带为例，浇筑示意见下图5.2.4-1：图5.2.4-1混凝土浇筑顺序示意图混凝土平行浇筑推进至膨胀加强带时，应提前配送膨胀加强带内混凝土，用泵车浇筑膨胀加强带前，应将泵车及泵管内混凝土泵送干净，方能开始浇筑膨胀加强带内混凝土，以免泵管内低限制膨胀率混凝土浇入膨胀加强带内。混凝土终凝前，应采用抹面机械或人工多次抹压，消除混凝土的早期塑性裂缝。(1)基础筏板混凝土浇筑基础筏板较厚，应采用斜面分层法，混凝土浇筑按“分段定点、一个坡度、分层浇筑、循序推进、一次到顶、不出冷缝”的原则，沿底板纵向从一端向另一端整体推进（见图5.2.4），保证混凝土连续浇筑。每层下料厚度不得超过500mm，用分尺杆控制，上层混凝土必须在其下层混凝土初凝前及时覆盖，该层振捣时应插入下层深度≥50mm，以消除两层间的接缝，避免出现施工冷缝。在混凝土下料口的坡顶、坡脚分别布置1台振捣棒，坡顶振捣棒主要解决上部混凝土的振实；坡脚振捣棒主要用于确保下部混凝土密实。振捣时间掌握在20s左右，不得漏振和过振，以混凝土开始泛浆和不冒气泡为准。振捣棒插入点的水平距离控制在450mm以内，应快插慢拔，布点均匀，按顺序移动。底板浇筑后用电子测温仪监测，控制混凝土内外温差在25摄氏度以内。混凝土抹压后，立即覆盖塑料薄膜进行保水，终凝硬化后覆盖湿麻袋保湿养护，保湿养护时间14d以上。(2)地下室内外墙体膨胀加强带施工地下室内外墙施工同样采用在原设计后浇带位置设膨胀加强带的方法。在墙体施工中采用了“先浇带外、后浇带内”的施工方法，即以膨胀加强带为界，先用掺8%-10%的小掺量微膨胀混凝土浇筑加强带外混凝土，再用掺12%-13%的大掺量微膨胀混凝土浇筑加强带内混凝土，浇筑工作应分层连续进行，分层振捣。在混凝土浇筑2d后，松动模板1～2mm，在墙体顶部设置花管淋水养护，拆模后继续淋水养护14d以上。（图5.2.4-2）图5.2.4-2地下室外墙膨胀加强带施工示意图(3)地下室楼板膨胀加强带施工结构地下室楼板，属大面积混凝土。鉴于泵送混凝土的收缩值比现场搅拌混凝土大20%-30%，混凝土的收缩和气温的变化都会影响大面积混凝土在平面内不可忽视的变形，为减少有害裂缝，除采用大掺量膨胀混凝土浇筑外，在加强带处增加10%～15%细而密的双向配筋，见图5.2.4-3。混凝土抹压后，立即覆盖塑料薄膜进行保水，终凝硬化后覆盖湿麻袋保湿养护，保湿养护时间14d以上。图5.2.4-3楼板膨胀加强带施工示意图结构的梁，在加强带处，上下各附加2Φ20钢筋，箍筋按加密区间距绑扎，见图5.2.4-4。图5.2.4-4框架梁膨胀加强带施工示意图6、材料与设备6.1材料材料的质量、性能均应符合国家相关规范标准的规定，所有材料应附有“质量合格证明书”和材料复试报告。材料试件取样方式、数量和试验程序应严格按照国家相关规范规定执行。水泥选用C3A含量低、强度等级高、水化热低的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，以降低水化热。粗骨料选用卵石或碎石，级配5～31.5mm连续级配，且含泥量、有害杂质、压碎指标符合建筑用粗骨料Ⅱ类质量要求；细骨料选用洁净中砂，连续级配，细度模数为2.3～3.5之间，含泥量<2%，混凝土拌合用水采用能饮用的自来水和清洁的天然水；外加剂选用高效减水剂与HEA（UEA）膨胀剂，其质量及应用技术应符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB8076-2008、《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2013等和有关环境保护的规定；掺合料选用Ⅱ级原状粉煤灰，符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005中Ⅱ级粉煤灰技术标准，降低水化热，并且使水化热均匀缓慢释放，减少早期收缩，增强混凝土后期强度。必要时，可采用矿渣粉、硅灰等活性超细粉。掺入改性聚丙烯增韧合成纤维，提高混凝土的抗拉强度，可以有效提高混凝土结构的抗裂性能。6.2设备塔吊、混凝土罐车、拖泵、汽车泵、振捣棒、平板振捣器、铁锹、刮尺、抹子、标高杆、灯具照明等。7、质量控制钢筋混凝土现浇结构无缝施工，属于现浇钢筋混凝土结构质量控制重点部位，施工中必须严格按《混凝土工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）的要求进行施工与质量验收，钢筋、混凝土等分项工程的主控项目与一般项目的质量验收必须符合规范要求。7.1膨胀加强带宜用在±0.000以下受外界温度影响较小地下室、水工构筑物等部位。上部结构完成时，应及时做好填充墙砌体、外墙抹灰、露面装修屋面保温等的围护。7.2施工时间宜选择在温差相对较小的季节。7.3结构总长度宜控制在60m以内。当结构长度超过此限值、建筑体形上有变化（平面或竖向不规则、高度和刚度相差过大，各结构单元地基条件或基础型式有较大差异等）时，必须请设计单位进行必要的验算，采取膨胀剂、预应力、纤维增强等相应措施后方可应用，当结构过长时，结合设置伸缩后浇带进行施工。7.4混凝土配合比设计优化施工配合比，水泥应选用稳定性好、收缩小的低水化热水泥，最小水泥用量300kg/m3，水灰比宜控制在0.6以内。混凝土浇筑坍落度控制在160±20mm。膨胀加强带内混凝土强度等级比两侧高5Mpa，带外为原设计强度等级，膨胀剂的添加必须严格按配合比施工。7.5混凝土的浇筑由于海南地区夏季高温，混凝土的运输过程塌落度损失较大，选择商砼应优选就近的搅拌站，混凝土从搅拌出厂至浇筑完成宜控制在1小时之内，混凝土浇筑方向可以从一端向另一端整体推进，也可以先浇筑两侧小掺量微膨胀混凝土，然后浇筑带内大掺量微膨胀混凝土，浇筑工作必须一气呵成，连续浇筑成型，不得出现施工缝，实现无缝施工，建立预压应力。7.6混凝土的振捣地下工程大体积混凝土底板、竖向构件宜采用插入式振捣棒振捣，混凝土应随浇随振，振捣到位，并及时做好初凝前的二次振捣和抹压工作，防止混凝土出现裂缝等质量缺陷。7.7混凝土的养护海南地区温度较高，特别是夏季持续高温，大体积混凝土及大面积混凝土浇筑完毕，表面抹压后用用塑料薄膜覆盖养护，避免混凝土失水过快干缩产生裂缝，混凝土硬化后，采用蓄水养护或用湿麻袋覆盖，保持混凝土表面潮湿，养护时间为14d以上。大体积混凝土养护阶段加强温度监控，特别在3～5d水化热高峰期时，要及时做好测温记录。7.8加强对构件温度、应力、开裂方面的现场监测，及时掌握建（构）筑物的变形信息，以便及时采取措施，确保结构安全。8、注意事项8.1因缓凝剂能减少膨胀率、增加干缩率，因此必须通过试验证明其无不良影响时方可使用。8.2进行试验时，要核对塌落度，并制作强度试件，自由膨胀率试件和限制膨胀率试件。当强度和膨胀率均符合要求时，再经试拌进行调整，方可确定工程采用的配合比。8.3在构造方面应注意以下事项：8.3.1宜采用变形钢筋或焊接钢筋网。8.3.2顶板开孔和角隅附近，可在对角线的垂直方向上配置钢筋。也可加密开孔四周的结构钢筋。8.4在施工浇筑方面，除应遵照普通混凝土的施工规程以外，尚应注意以下几个方面：8.4.1浇筑补偿收缩混凝土前，应将老混凝土接触面先行保潮12～24h。8.4.2拌合物的混凝土，如运输和停放时间较长，不允许再添加拌合水，以免降低强度和膨胀率。补偿收缩混凝土的浇筑温度不宜超过35℃。8.4.3由于补偿收缩混凝土不泌水，凝结时间较短，故抹面和修整的时间可以提早，不宜过晚。8.5考虑到结构的边墙（柱）会有一定的侧移，为防止其底部出现开裂，必要时可采用墙（柱）脚配置型钢、钢钎维增强等方式来提高基坑侧移能力。9、安全措施9.1基坑周边不应堆放杂物，以免坑壁坍塌伤人。9.2电源线应临空架设，不得拖地。9.3混凝土罐车运输应指定专人指挥连续作业，白天在高峰期放慢浇筑速度。9.4泵管支设必须安装严密，固定牢固。10、环保措施根据企业“三标一体”管理手册与程序文件要求，现场重大环境因素主要从水、气、声、渣、光五个方面进行控制。10.1污水排放控制现场设置沉淀池，对清洗拖泵、汽车泵以及泵管的污水待沉淀检测达到污水排放标准后再排入市政下水管道。有条件时，可采用回收分离装置经逐级分离后重返料场，使原材料重复利用。10.2大气污染控制施工现场道路应全部硬化，水泥房、木工房应封闭，有效控制现场作业扬尘。施工现场禁止焚烧任何产生有毒有害气体的废弃物。10.3噪声污染的控制混凝土振捣采用低噪声振动棒。模板的拼装、支设、拆除以及脚手