g超長混凝土結構工程

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。g超長混凝土結構工程第八章 超長混凝土結構工程第八章 超長混凝土結構工程8.1工程簡述8.1.1綜述聯想北京研發(fā)基地樓工程由南樓、北樓、綜合樓、休閑樓4個結構單元組成，結構形式均為框架剪力墻結構，南樓和北樓結構地下一層，地上六層、八層。其中北樓地下結構長度為188.60m，地上結構分為1#、2#、3#、4#四個結構單體，各結構單元體之間自然分隔；南樓結構呈60°圓弧形，地下結構總弧長為216.37m，地上結構在軸線S15與S16之間自然分縫成2個結構體（結構縫寬為140），兩個單體的結構弧長分

2、別為119.34m和86.21m，其結構長度遠大于規(guī)范要求的設縫長度，因此本工程北樓地下結構，南樓的地下結構、地上結構按超長結構施工考慮。在本工程的招標設計文件中提出“故需采取一些措施來解決混凝土因溫度變化而產生應力，施工中留后澆帶，一般3040m一道”。8.1.2工程分析混凝土是一種凝膠體人造石料，混凝土構件具有徐變、收縮特性，控制和減少混凝土的徐變、收縮量是超長混凝土結構施工的關鍵因素。1）徐變。徐變的主要原因是混凝土構件在長期荷載作用下，混凝土凝膠體的水份逐漸壓出，水泥石逐漸粘性流動，微細空隙逐漸閉合，細晶體內部逐漸滑動，微細裂縫逐漸發(fā)生等各種因素的綜合結果，影響混凝土徐變的主要因素有以

3、下幾點：（1）混凝土在長期荷載作用下產生的應力大??；（2）加荷載時混凝土的齡期。加荷時混凝土齡期越短，則徐變越大；（3）混凝土的組成成份和配合比。混凝土中骨料本身沒有徐變，它的存在約束了水泥膠體的流動，約束作用的大小取決于骨料的剛度（彈性模量）和骨料所占的體積比。當骨料彈性模量小于70Gpa時，隨骨料的彈性模量降低，徐變顯著增大。骨料的體積比越大，徐變越小。試驗表明，當骨料的含量由60%增大為75%時，徐變可減少50%。混凝土的水灰比越小，徐變越小，在常用的水灰比（0.40.6）范圍內，單位應力的徐變與水灰比呈近似直線關系。（4）養(yǎng)護及使用條件下的溫度與濕度?；炷琉B(yǎng)護時溫度越高，濕度越大，水

4、泥水化作用就越充分，徐變越小。2）收縮?；炷猎诳諝庵薪Y硬時體積減小的現象稱為收縮?；炷翝仓戤吅笤谀Y之前由于沉實泌水、蒸發(fā)，干集料或干燥底層吸收使混凝土水分損失，體積因而減少，產生塑性收縮。混凝土收縮的主要原因是在硬化初期水泥石在水化凝固過程中產生的體積變化，后期主要是混凝土內自由水份蒸發(fā)引起的干縮。（1）混凝土的組成和配比是影響混凝土收縮的主要原因。水泥的用量越多，水灰比較大，收縮就越大。骨料的級配好、密度大、彈性模量高，粒徑大可以減少混凝土的收縮，粗骨料的所占的體積比越大、強度越高，對收縮的制約就越大。（2）干燥失水是引起混凝土收縮的重要原因，高溫濕養(yǎng)可以加快水化作用，減少混凝土中的

5、自由水份，因而可以使收縮減少。在建筑工程中，由于超長結構溫度、收縮徐變等內應的疊加和結構累計，是造成混凝土裂縫的主要原因，而有效控制裂縫的展開可采取多種方式，如設置若干道變形縫，以釋放大部分變形。另外可采用優(yōu)化混凝土的配合比設計以減少混凝土的收縮、提高混凝土的極限拉伸強度等方法，以抵抗施工溫度、徐變、收縮等變形產生的應力。伸縮后澆帶是為在現澆鋼筋混凝土結構施工過程中，克服由于溫度、收縮、徐變而可能產生有害裂縫而設置的臨時施工縫，其需根據設計要求保留一段時間后再澆筑，將結構連成整體。本工程后澆帶的嚴格意義是基于混凝土的徐變、干縮和施工期間的水泥水化熱的考慮而設置的臨時性伸縮縫，在60天后用填充性

6、膨脹混凝土回澆。減少超長混凝土結構的徐變、干縮和施工期間的水泥水化熱，防止結構裂縫的產生和發(fā)展的施工關鍵措施是優(yōu)化混凝土配合比設計、加強施工養(yǎng)護等。超長混凝土結構施工設計技術有兩種方案，方案一是采用常規(guī)的留置臨時施工后澆帶技術，應合理設計臨時性后澆縫位置，以滿足工程要求；方案二采用先進的超長混凝土無縫施工技術，該技術成熟可靠，具有較強的工程適用性。8.2混凝土配合比設計作為超長結構混凝土，為了控制或減少混凝土的徐變、干縮和施工期間的水泥水化熱應力，即控制結構裂縫的產生和發(fā)展，應優(yōu)化混凝土配比，進行合理的配比設計。8.2.1材料選擇1）水泥：選擇水化熱較小的水泥，控制水泥用量，盡可能使水灰比較小

7、，以減少混凝土的施工溫度和收縮；2）骨料：選擇級配好、密度大、剛度（彈性模量）大、粒徑大，（彈性模量）較大、雜質少的骨料，并盡可能使骨料的體積比應大于75%，如選擇沖洗的砂、圓礫等骨料。3）摻合物：選擇燒失量不大于3%，有較小的細度，質量均勻較好的礦物摻合料，增加混凝土的密實度，改善和易性。4）外加劑：摻加緩凝劑有利于控制混凝土早期水化熱，本工程結構復雜，鋼筋密集，常會影響混凝土的澆筑速度，摻加混凝土緩凝劑有利于避免因澆筑速度等原因形成的施工冷縫，而且可緩和溫度升高引起的混凝土強度變化。應用高效減水劑以降低水泥用量。8.2.2配合比設計超長結構混凝土配合比設計應控制水泥用量，盡量降低水灰比，水

8、灰比是決定水泥石和截面區(qū)空隙的關鍵因素，較小的水灰比可減少混凝土的收縮。粗骨料的所占的體積比越大、強度越高，對混凝土收縮的制約就越大，因此配合比設計時應盡量使粗骨料的體積比大，但應滿足一定的要求?？傊罁L結構施工控制的機理分析可知，通過優(yōu)化混凝土配比設計，可從混凝土膠體材料的本身減少收縮、徐變等應力，以及提高混凝土的抗拉強度來抵抗混凝土的內應力變形是一種超長結構混凝土施工控制的有效途徑之一，所以施工之前，結合本工程結構超長和清水混凝土特點，應精心進行混凝土的配比選材、試配設計，來滿足工程需要。混凝土配合比設計應嚴格依據北京市堿集料反應技術規(guī)程建科（1999）2的要求控制配比中的堿含量，防

9、止堿集料反應的發(fā)生，當使用B種低堿活性集料時，其混凝土含堿量不超過5Kg/m3，當使用C種低堿活性集料時，其混凝土含堿量不超過3Kg/m3?；炷恋呐浜媳葏⒁娗逅炷琳鹿?jié)有關內容。8.3結構后澆帶設計本工程南樓、北樓地下室結構超長，為了克服超長結構混凝土由于溫度、收縮、徐變而可能產生有害裂縫而設置的臨時施工縫，即伸縮后澆帶，同部位結構施工完畢后采用C35內摻12%左右的微膨脹混凝土澆灌。8.3.1后澆帶設計本工程北樓地下結構，南樓的地下結構為超長混凝結構土，依據國家規(guī)范混凝土結構設計規(guī)范（GBJ10-89）鋼筋混凝土結構伸縮縫的最大間距按下表規(guī)定采用。鋼筋混凝土結構的伸縮縫最大間距（m）結構

10、類型室內或土中露天框架結構裝配式7550現澆式5535剪力墻結構裝配式6540現澆式4530注：如有充分依據或可靠措施，表中數據可予以增減；伸縮逢間距應考慮施工條件的影響，必要時可適當增減。本工程設計文件要求“后澆帶一般3040m左右設一道，帶寬為8001000m，后澆帶的澆筑時間為同層結構混凝土澆筑60天后用高一標號微膨脹混凝土灌澆”。根據以上要求本工程在北樓地下結構（包括底板、外墻、頂板）、南樓結構設置后澆帶，后澆帶寬度為800，后澆帶位置的底板、外墻部位防水、結構采用加強構造設計。1）北樓地下室結構后澆帶設計：在北樓的、軸線部位設置伸縮后澆帶，寬度為800，在地下室基礎底板、外墻、頂板均

11、布置，伸縮后澆帶的最大間距為48.5、最小間距為45.0m，滿足國家標準規(guī)范框架結構地下結構伸縮縫間距55m的要求。具體后澆帶設計位置如下圖所示：2）南樓結構后澆帶設計：在北樓的S5、S9、S15、S20個軸線部位設置伸縮后澆帶，寬度為800，在地下室基礎底板、外墻、頂板均布置，伸縮后澆帶的最大間距為45.17m、最小間距為38.80m，滿足國家標準規(guī)范框架結構地下結構伸縮縫間距55m的要求。具體后澆帶設計位置如下圖所示：3）后澆帶加強構造形式：混凝土底板和墻體分成多條后澆帶?？紤]到后澆帶外來的水壓力、土壓力，地下室混凝土墻板后澆帶外則砌240厚的磚墻，用M5水泥砂漿砌筑磚墻，外用混合砂漿抹平

12、壓光，干燥后同混凝土墻同時作外防水。防水層外作保護層，然后回填土。后澆帶兩側的模板利用易收口網代替，支護采用鋼筋網片及鋼筋用支護。作法見外墻后澆帶設置示意圖。底板后澆帶，考慮到地下的水壓力，后澆下部的墊層混凝土采取補強措施，局部加深100，用100厚的鋼筋混凝土補強，防止水壓力破壞后澆帶處墊層?；炷梁鬂矌蓚茸鞣ㄍ瑝w后澆帶相同，作法見底板后澆帶設置示意圖。樓板、梁的后澆帶兩側作法同墻體后澆帶相同，后澆帶設置見示意圖4）結構后澆帶樓板支撐設計本工程北樓、南樓總共設后澆帶7條，全部為溫度伸縮后澆帶。根據設計文件“后澆帶應在各層樓板、屋面板、梁、基礎梁均設置，伸縮縫后澆帶應在樓板施工完畢后60天

13、澆筑，后澆帶混凝土采用比同部位主體結構高一級的混凝土澆筑”的規(guī)定，后澆帶的模板支撐設計如下：（1）北樓地下頂板的3道伸縮后澆帶處的模板支撐采用48×3.5600×600的碗扣腳手架，范圍為后澆帶所處的結構梁、板（軸線）單跨范圍內，支設高度為地下結構層高。（2）南樓4條后澆帶采用48×3.5300×300的碗扣腳手架，范圍為后澆帶所處的結構梁、板單跨范圍內每層均搭設，支設高度地下結構頂板至八層頂板。后澆帶混凝土澆筑的順序是從結構低層至頂層依次按設計要求的時間順序澆筑。支撐腳手架待此處的后澆帶混凝土澆筑完畢后，并達到設計強度的100%后方可拆除低層的支撐架。

14、支撐體系搭設示意圖如下：8.3.2后澆帶施工后澆帶澆灌時應先進行鑿毛、清理處理，澆筑前并灑水濕潤，以確保接縫嚴密，防止漏水。澆灌混凝土時應從結構低層逐層向上層結構推進，并進行灑水保溫保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護時間至少15d，當強度達到100%時方可拆除模板和支撐體系。另外，作為清水混凝土為了達到外觀顏色一致、接茬平直、嚴密等要求，后澆帶混凝土的配置應選用與主體結構混凝土相同的材料，模板支撐體系在混凝土澆筑前應進行二次加固，確保達到要求。8.4超長混凝土結構施工本工程混凝土結構即屬于超長結構、有具有清水混凝土的要求，而對于清水和超長結構混凝土的施工同普通混凝土在施工工藝上并無差別，但應加強施工控制和進行施工

15、工藝應改善，以確保其質量。8.4.1混凝土澆筑1）混凝土澆筑應分層澆筑，逐層水平向前推進，每層澆筑厚度不超過30cm，每層澆筑間隔時間不得超出上層混凝土的初凝時間（混凝土的初凝時間一般為11.5h），并待上一層混凝土二次振搗之后進行澆筑，每層澆筑應閉合，在澆筑接茬處應振搗到位。基礎底板混凝土宜采用斜面式薄層澆筑，利用自然流淌形成斜坡”的規(guī)定，確定底板混凝土澆筑采用“分兩層澆筑、一個坡度、斜薄層澆筑、往返推進、兩次到頂”的澆灌方法，使混凝土自然流淌形成斜坡。在每條澆筑帶的前、中、后布置3道振動棒，前道振動棒布置在底排鋼筋處和混凝土的坡腳處，確?；炷料虏康拿軐?；后道振動棒布置在混凝土的卸料點，解

16、決上部混凝土的搗實；中部振動棒使中部混凝土振搗密實，并促進混凝土流動，并進行二次振搗。2）泵送澆筑混凝土時，不得在同一處連續(xù)布料，應在布料桿的旋轉半徑49m范圍內水平旋轉布料，逐步向前推進，而且布料桿的出口離模板內側面不小于50mm，且不得向模板內側面直沖布料，也不得直沖鋼筋骨架，混凝土自御料口的自由傾落高度不超過2米,超過2米時,應采用串筒順導混凝土，保證混凝土不發(fā)生離析現象。3）混凝土振搗?；炷翝仓?，選定責任心強、技術好的人員為振搗人員，針對各個部位的澆筑特點，進行詳細交底，管理人員跟班作業(yè)，檢查和監(jiān)督振搗作業(yè)。振搗方法：振動棒移動間距不大于400mm,振搗時間15-30 秒，緊插慢拔

17、，但還應視混凝土表面不在明顯下沉、不在出現氣泡、表面泛出灰漿為準，而且應插入下層混凝土50mm左右，以消除二層之間的接縫。為增加混凝土的密實度和提高抗裂性能，應采用二次振搗方法。第一次振搗時，由于泵送混凝土塌落度較大自然形成的坡度也較大，因此應在坡頂、坡中和坡腳布置兩道振搗器，一道布置在卸料處，主要解決上部混凝土的振搗，另一道布置在混凝土坡腳處，確保下部混凝土的密實。進行第二次振搗的關鍵是如何確定適宜的振搗時間。適宜的振搗時間是指在混凝土初凝前經振搗后尚能使其恢復塑性狀態(tài)的時間。這個時間與水泥品種、水灰比、塌落度、混凝土的初凝時間、施工時的氣溫等多種因素有關，應經過試驗確定。簡單的試驗方法是將

18、運轉著的振搗棒，以其自身的重力逐漸插入混凝土中進行振搗，如果混凝土仍可恢復塑性的程度使振搗棒小心地拔出時混凝土仍能自行閉合，而不會在混凝土中形成孔穴，這時進行二次振搗是最適宜的時間。為準確判定二次振搗時間，本工程將派公司試驗室到現場作貫入阻力試驗，根據有關資料介紹，當標準貫入阻力達到350N/cm2以前進行二次振搗是有效的，且不會損傷已成型的混凝土。參考基礎混凝土澆筑的二次振搗時間為澆筑后40-50min。振搗過程要全面仔細，禁止因出現漏振而導致蜂窩、麻面等混凝土施工質量事故。操作人員的操作臺采用2.0米長的腳手板直接搭在水平橫向鋼筋上，禁止直接踩踏鋼筋。8.4.2混凝土養(yǎng)護混凝土養(yǎng)護及使用條

19、件下的溫度與濕度對混凝土的徐變、收縮影響較大?；炷琉B(yǎng)護時溫度越高，濕度越大，水泥水化作用就越充分，徐變越小，高溫濕養(yǎng)可以加快水化作用，減少混凝土中的自由水份，因而可以使收縮減少。所以超長結構混凝土養(yǎng)護應采用合理有效的養(yǎng)護方案。對于平面結構構件的混凝土養(yǎng)護，當混凝土澆到板標高后，應用2m長木刮杠將混凝土表面找平，且控制好板頂標高。然后用木抹子拍打、搓抹兩遍，在混凝土終凝之前進行收漿壓光。為防止底板混凝土升降溫速度過快形成溫度收縮裂縫和早期脫水造成表面干縮裂縫，本工程采取保溫保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護由專人負責。澆筑完成后，表面搓平，搓平次數不少于三次。能上人時，在其表面先鋪一層塑料布,再覆蓋一層草袋或兩層

20、草袋保溫并灑水養(yǎng)護，每天澆水次數不少于四次。對于豎向結構構件混凝土養(yǎng)護，在模板拆除后，在混凝土表面涂刷養(yǎng)護液，并用采用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護。另外，由于混凝土的徐變與其加荷載時混凝土的齡期有關，加荷時混凝土齡期越短，則徐變越大，為此應嚴格控制樓板結構的荷載，其堆積不超過1KN/。8.5超長無縫施工技術超長混凝土無縫施工技術是在混凝土中摻加一定量的膨脹劑補償收縮混凝土作為結構材料，其在水化、硬化過程中產生膨脹作用，該膨脹作用由于受到結構鋼筋和鄰位的約束，能在結構中建立一定的預壓應力，并依此來抵抗混凝土收縮變形時產生的拉應力，克服或防止混凝土結構的開裂。其特點是以“膨脹加強帶”而取消后澆帶連續(xù)澆筑施工，

21、減化施工程序、加快模板周轉、整體防水好、節(jié)省工程費用，可滿足有建筑要求的工程。由于本工程南樓地上結構的外墻、柱及結構外露部分采用清水混凝土，為了保證混凝土的外觀質量，確保顏色一致，達到清水混凝土建筑外觀的要求，為此建議本工程南樓地上結構的采用超長結構無縫施工技術。8.5.1技術原理超長無逢混凝土結構無逢設計施工施工方法是以補償收縮混凝土為結構材料，以加強取代后澆縫連續(xù)澆筑的一種新技術。該技術有兩種形式：1）采用膨脹混凝土用于超長結構，采用CEAB微膨脹替代10%的水泥用量，結構后澆縫的間距延長至60m，比規(guī)范2040增加一倍左右。2）采用膨脹加強帶形式，是通過調整膨脹劑摻量，可使混凝土中產生不

22、同的預壓應力，即在集中應力最大的部位給予較大的膨脹力，而在其它部位則給予較小的膨脹力，以便結構的收縮應力得到大小適宜的補償，從而控制有序裂縫的出現。8.5.2無縫施工設計水泥材料抗拉強度低、韌性差，當失水干燥或環(huán)境溫度變化使混凝土使混凝土產生收縮應力，以及混凝土本身具有的徐變、收縮等特性，對于超長結構混凝土其很容易出現應力裂縫，而膨脹混凝土在鋼筋和鄰位約束的限制下，產生預壓應力，可抵抗部分或全部限制收縮所產生的拉伸應力，并推遲混凝土收縮的產生進程，抗拉強度因此而增強，從而防止或減少收縮裂縫的出現。依此原理，進行超長混凝土結構無縫施工設計的即是對膨脹混凝土進行補償收縮能力設計，也就是計算混凝土的

23、限制膨脹率（2）和收縮膨脹率（s）。2=3.3t÷(1.87t)×10×1·2··9 (t為混凝土齡期)1·2··9為偏離標準條件的修正系數，它與構件混凝土的水泥品種、混凝土的強度等級、膨脹劑品種、膨脹劑摻量、水泥用量、配筋率、粗集料、水灰比、養(yǎng)護條件等參數有關，其取值范圍是根據大量數據統(tǒng)計結果而確定，而且是針對實際工程具體情況和設計要求而確定。其一般情況即是在結構應力集中的最大部位（傳統(tǒng)方法留后澆帶處，一般加強帶間距控制在3060m），設膨脹加強帶，其寬度為2.0m，帶的兩側架設密孔鐵絲網，并采用8.5

24、50的鐵絲網加固。施工時先澆筑帶外的小膨脹混凝土（內摻10%的CEAB），澆筑到加強帶時，用大膨脹混凝土（內摻1415%的CEAB）進行澆筑，澆筑到加強帶另一側時又采用用小膨脹混凝土，如此循環(huán)可進行100200m的超長結構混凝土澆筑施工。進行無縫設計時，應注意結合工程結構設計的鋼筋配置相結合，使膨脹機理能夠有效、充分、合理的發(fā)揮作用，達到真正超長混凝土結構的無縫設計。8.5.3無縫施工要求1）超長無混凝土結構縫無縫施工技術是以“抗放兼?zhèn)洹⒁钥篂橹鳌睘樵O計原則，其應用效果良好，簡化施工程序，整體防水性能好，建筑表觀質量較好。2）對于墻體，由于厚度薄、面積大，受環(huán)境條件影響大，為此應嚴格控制膨脹劑

25、的摻量，而且對于100m以上的墻體，宜采用加強后澆帶，即分段澆筑加強帶，兩側采用小膨脹混凝土（摻CEAB 10%），養(yǎng)護14天以后，用大膨脹混凝土（摻CEAB 1415%）澆灌加強帶，而且應設鋼板止水帶。做法如下圖所示：3）對于基礎底板施工時先澆筑帶外的小膨脹混凝土（內摻10%的CEAB），澆筑到加強帶時，用大膨脹混凝土（內摻1415%的CEAB）進行澆筑，澆筑到加強帶另一側時又采用用小膨脹混凝土連續(xù)、循環(huán)澆筑施工，如無法連續(xù)施工，可采用間歇施工方法，加強帶一側該為臺階式，施工縫鑿毛清洗干凈后，用大膨脹混凝土澆筑加強帶，隨后用小膨脹混凝土澆筑帶外地段。具體做法如下圖所示：4）對于地上部分結構混

26、凝土，一般在結構長度100m以內時可常規(guī)采用無縫施工技術，即采用膨脹混凝土（摻CEAB 10%）直接澆筑結構的混凝土。92to find solutions. Especially valuable is, these two missions took the city in Beijing, the considerable work in blue, from yinglaisongwang, provide services to invite businessmen and for major projects, micromanaging, hands-on, real offices full service, full service role. Hotel in Pingliang, Pingliang building and printingBrush factory service quality and service levels have also been further enhanced. Second, creatively work towards funding projects onto a new stage. The Beijing liaison office LAN from simple sec