補(bǔ)償收縮混凝土加膨脹加強(qiáng)帶超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫施工技術(shù)

補(bǔ)償收縮混凝土加膨脹加強(qiáng)帶超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫施工技術(shù)

0混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范性要求如圖1所示，松江高鐵南京南站北廣場(chǎng)工程是一層混凝土的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。東西方向的長(zhǎng)分別為395.6m，南北方向的長(zhǎng)分別為135m?？偯娣e約為40.05萬(wàn)米，地板厚度為2.2m，墻體高度為6m。屬于典型的大型超大混凝土結(jié)構(gòu)。根據(jù)目前混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范，每20.30米調(diào)整一次坍塌縫。根據(jù)規(guī)定，南京南站北廣場(chǎng)的大型地下可分為40.50個(gè)砌塊，這顯著提高了施工和質(zhì)量控制的難度，并大幅延長(zhǎng)了施工周期。由于京滬高鐵定在2011年6月30號(hào)正是投入運(yùn)行,當(dāng)時(shí)能用的有效施工工期只有91d,工期非常緊張,既要加快施工進(jìn)度又要確保工程質(zhì)量。為此,舉行了專家論證會(huì),最后決定采用補(bǔ)償收縮混凝土加膨脹加強(qiáng)帶進(jìn)行超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫施工技術(shù)。該工程經(jīng)過(guò)科學(xué)的施工與養(yǎng)護(hù),在保證工程質(zhì)量的前提下大大縮短了施工工期,取得了良好的效果。筆者有幸參加專家論證會(huì),并參與了部分施工管理與技術(shù)服務(wù)工作。為了能對(duì)今后相似工程結(jié)構(gòu)的快速施工提供參考和借鑒,本研究從原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、膨脹率控制等角度真實(shí)再現(xiàn)了補(bǔ)償收縮混凝土在京滬高鐵南京南站北廣場(chǎng)工程中的應(yīng)用情況。1原材料及減水劑水泥:應(yīng)選用品質(zhì)應(yīng)穩(wěn)定、細(xì)度適當(dāng)、C3A含量和堿含量低、與外加劑的相容性好的普通硅酸鹽水泥,避免使用溫度較高的水泥,防止混凝土溫升與環(huán)境溫度差幅度過(guò)大形成溫度裂縫。本工程采用盤景P·O42.5水泥。摻合料:粉煤灰應(yīng)選用燒失量低II級(jí)以上品質(zhì)穩(wěn)定的低鈣灰,礦粉宜選用S95級(jí)磨細(xì)礦渣粉。本工程采用華能II級(jí)粉煤灰和嘉華S95級(jí)磨細(xì)礦渣粉。骨料:宜采用以自然連續(xù)級(jí)配的潔凈的粗集料,細(xì)集料以顆粒圓潤(rùn)的潔凈的中、粗砂為宜,應(yīng)嚴(yán)格控制粗細(xì)骨料的泥含量及泥塊含量。膨脹劑:應(yīng)選用滿足GB23439—2009《混凝土膨脹劑》中I型要求限制膨脹率大于2.5×10-4、質(zhì)量穩(wěn)定的膨脹劑。本工程采用江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的HME-III低堿型混凝土膨脹劑。減水劑:宜選用收縮率低的高效減水劑。本工程采用江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)PCA-I聚羧酸高性能減水劑。2水平鋼筋間距補(bǔ)償收縮混凝土配筋位置除符合設(shè)計(jì)基本要求外,為了建立更好的約束條件,宜采用雙層、雙向布筋方式。在同樣含鋼量下,采用細(xì)而密的配筋更有利于補(bǔ)償收縮混凝土膨脹壓應(yīng)力的建立,尤其易裂的墻體,水平鋼筋間距宜控制在100~150mm之間。因墻體受到底板鋼筋約束易產(chǎn)生應(yīng)力集中,墻體垂直裂縫多出現(xiàn)在墻體的中部,為此宜在墻體中部的1000mm范圍內(nèi)加密水平筋的間距(50~100mm),形成一道“暗梁”。由于墻體與柱子的配筋率相差較大,收縮應(yīng)力發(fā)展不協(xié)調(diào),易在墻體與柱子連接部位出現(xiàn)垂直裂縫,其有效的解決方法是用直徑準(zhǔn)8~10mm,長(zhǎng)1500mm的附加筋,插入柱內(nèi)約150mm,其余部分伸入墻內(nèi)。3補(bǔ)償收縮混凝土的配合比設(shè)計(jì)3.1混凝土預(yù)壓應(yīng)力在設(shè)計(jì)配筋和施工合理的前提下,衡量補(bǔ)償收縮混凝土補(bǔ)償收縮能力的最重要的技術(shù)指標(biāo)是混凝土的限制膨脹率。限制條件下膨脹劑的水化膨脹受到約束,在結(jié)構(gòu)中建立一定的預(yù)壓應(yīng)力,通過(guò)預(yù)壓應(yīng)力來(lái)補(bǔ)償混凝土在水化硬化過(guò)程中產(chǎn)生的收縮應(yīng)力,防止混凝土開裂。根據(jù)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》、《補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》等相關(guān)規(guī)范的要求,結(jié)合京滬高鐵南京南站北廣場(chǎng)地下工程底板和墻體的實(shí)際情況,在征求相關(guān)專家、設(shè)計(jì)人員意見的的基礎(chǔ)上,確定補(bǔ)償收縮混凝土設(shè)計(jì)方案如表1所示。3.2混凝土的自收縮經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn),側(cè)墻和頂板等混凝土構(gòu)件多采用帶模養(yǎng)護(hù),但由于暴露在外的表面積大,混凝土內(nèi)部溫度散失快,側(cè)墻和頂板混凝土以溫縮和自縮開裂為主,而底板混凝土以溫縮和干縮開裂為主,礦粉有利于混凝土早期強(qiáng)度的發(fā)展,但會(huì)增大混凝土的自收縮;粉煤灰則會(huì)降低混凝土收縮,還可降低混凝土水化熱。因此對(duì)于側(cè)墻和頂板結(jié)構(gòu)的混凝土不適宜加入礦粉,而粉煤灰則可用于各種混凝土結(jié)構(gòu)。由此確立京滬高鐵南京南站北廣場(chǎng)地下工程補(bǔ)償收縮混凝土配合比,如表2所示,其中混凝土入模坍落度由減水劑摻量進(jìn)行調(diào)控。4混凝土補(bǔ)償收縮法的質(zhì)量控制4.1工程養(yǎng)護(hù)效果測(cè)試為了加強(qiáng)補(bǔ)償收縮混凝土的質(zhì)量控制,在混凝土澆筑地點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)取樣成型限制膨脹混凝土試件(圖2),參照GB23439—2009《混凝土膨脹劑》在(20±1)℃水中養(yǎng)護(hù)14d后取出,再放入溫度為(20±1)℃、相對(duì)濕度為(60±5)%的恒溫恒濕室中養(yǎng)護(hù)28d,測(cè)試結(jié)果見圖3所示。由圖3可以看出,現(xiàn)場(chǎng)取樣成型的用于底板的補(bǔ)償收縮混凝土試件水中14d限制膨脹率為0.025%,用于底板的膨脹加強(qiáng)帶混凝土試件水中14d限制膨脹率為0.041%,用于側(cè)墻的補(bǔ)償收縮混凝土試件水中14d限制膨脹率為0.030%,用于側(cè)墻的膨脹加強(qiáng)帶混凝土試件水中14d限制膨脹率為0.042%,均大于最小限制膨脹率設(shè)計(jì)值,滿足設(shè)計(jì)要求。補(bǔ)償收縮混凝土在鋼筋限制作用下可以將膨脹能轉(zhuǎn)變成預(yù)壓應(yīng)力儲(chǔ)存在鋼筋中,當(dāng)水養(yǎng)14d后開始干燥時(shí),雖然此時(shí)混凝土開始收縮,但是在水養(yǎng)階段儲(chǔ)存起來(lái)的膨脹能開始發(fā)揮作用以抵消后期干燥的收縮作用,至42d齡期時(shí)混凝土試件仍然表現(xiàn)出宏觀的膨脹變形,這為混凝土結(jié)構(gòu)良好的抗裂性提供了有力保障。4.2膨脹加強(qiáng)帶的施工補(bǔ)償收縮混凝土入模坍落度不宜過(guò)大,以140~160mm為最佳,過(guò)大會(huì)引起混凝土離析而造成墻板混凝土的均質(zhì)性變差,導(dǎo)致其在水化硬化過(guò)程中收縮應(yīng)力不均而產(chǎn)生裂縫,從而嚴(yán)重影響膨脹劑補(bǔ)償混凝土收縮的效果。超長(zhǎng)無(wú)縫設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)在后澆膨脹加強(qiáng)帶上,因此設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)特別加以注意。膨脹加強(qiáng)帶澆筑前,應(yīng)將先期澆筑的混凝土表面清理干凈,充分濕潤(rùn)?；炷翝仓r(shí),膨脹加強(qiáng)帶的兩側(cè)需用密孔鐵絲網(wǎng)攔隔,以防小膨脹混凝土混入加強(qiáng)帶。注意嚴(yán)防其他部位混凝土進(jìn)入膨脹后澆帶內(nèi),以免影響設(shè)置效果,同時(shí),嚴(yán)禁混凝土散落在尚未澆筑的部位,以免形成潛在的冷縫或薄弱點(diǎn)。在混凝土澆筑至膨脹加強(qiáng)帶附近時(shí),應(yīng)注意使振動(dòng)棒插搗點(diǎn)與密目鋼絲網(wǎng)保持距離不小于30cm,并不得過(guò)振。另外在混凝土澆筑、振搗過(guò)程中應(yīng)掌握時(shí)間,在接近混凝土臨界振搗時(shí)間前進(jìn)行二次振搗,二次壓抹,使混凝土中的成分重新組合,排除混凝土中的孔隙和多余水分,使混凝土更加密實(shí),以達(dá)到減少混凝土收縮裂縫的目的。4.3墻板混凝土養(yǎng)護(hù)補(bǔ)償收縮混凝土的養(yǎng)護(hù)對(duì)其使用效果的影響是非常大的,必須加以重視,每個(gè)施工段均設(shè)立專人負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù)工作。在膨脹加強(qiáng)帶澆筑之前,底板混凝土宜采取覆蓋塑料薄膜養(yǎng)護(hù),同時(shí)應(yīng)保持混凝土表面濕潤(rùn);當(dāng)膨脹加強(qiáng)帶澆筑完畢且凝結(jié)抹面之后,整塊底板混凝土宜采取直接蓄水的方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù),且養(yǎng)護(hù)總齡期不應(yīng)少于14d。工程實(shí)踐表明,混凝土澆筑完3~4d內(nèi)水化溫升最高,為抗拉強(qiáng)度很低,如果拆模過(guò)早,墻板混凝土因表面積大、散熱快導(dǎo)致內(nèi)外溫差較大而容易引起溫度收縮開裂,因此墻板混凝土澆筑完成后應(yīng)帶模養(yǎng)護(hù)不低于3d,當(dāng)膨脹加強(qiáng)帶澆筑完畢后,應(yīng)在頂端布置多孔淋水管進(jìn)行撒水養(yǎng)護(hù)。當(dāng)混凝土達(dá)到脫模強(qiáng)度后,可松動(dòng)對(duì)拉螺栓,使墻體外側(cè)與模板之間有一定的縫隙,確保上部淋水能夠進(jìn)入模板與墻壁間。拆模后能覆土的應(yīng)及時(shí)覆土,不能覆土的也應(yīng)采用掛濕草席及時(shí)覆蓋,保溫保濕養(yǎng)護(hù)至14d。5提高混凝土施工質(zhì)量京滬高鐵南京南站北廣場(chǎng)地下工程于2011年3月開工至6月結(jié)束,經(jīng)建設(shè)方、設(shè)計(jì)單位、施工企業(yè)、監(jiān)理公司等多方努力,工程已按時(shí)竣工。通過(guò)應(yīng)用補(bǔ)償收縮混凝土加膨脹加強(qiáng)帶超長(zhǎng)無(wú)縫施工技術(shù),并在施工