超長砼結(jié)構(gòu)無縫施工

董劉周

無縫超長砼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工在我國仍是在探索及試行中，沒有設(shè)計(jì)規(guī)范及施工規(guī)范可循。無縫超長砼結(jié)構(gòu)的防裂、控制砼的有害裂縫問題是設(shè)計(jì)與施工的重點(diǎn)及難點(diǎn)，砼裂縫不僅影響美觀，更嚴(yán)重的是當(dāng)裂縫尺寸超過一定限度時(shí)（0.4mm），會(huì)帶來滲漏、強(qiáng)度降低、鋼筋銹蝕，而削弱其耐久性，影響正常使用。本文就某工程上部超長砼結(jié)構(gòu)無縫施工技術(shù)作簡要介紹，但這里所指的“無縫”是相對(duì)的概念，是指無有害裂縫和少縫。

一、工程概況及特點(diǎn)

某工程占地面積15147 m2，總建筑面積為83440 m2。平面凹凸交錯(cuò)，立體高低錯(cuò)落，設(shè)計(jì)新穎造型別致，外墻采用通風(fēng)保溫節(jié)能式雙層玻璃幕墻，9層設(shè)有懸挑橢球形會(huì)議廳，入口大堂采用懸挑33.6 m×25.6 m鋼網(wǎng)架天棚，是一座以高新研發(fā)，產(chǎn)品展示，國際技術(shù)交流、辦公為一體的智能化綜合大樓。

該工程長164.4m，寬50.4m，地下一層-4.4m，地上分A座與B座，A座十層高43.8m，B座十九層高79.8m。結(jié)構(gòu)為打入式Φ500PHC型預(yù)應(yīng)力砼管樁基、現(xiàn)澆承臺(tái)、連梁筏板式基礎(chǔ)；上部為現(xiàn)澆鋼筋砼框架剪力墻超長結(jié)構(gòu)。砼最高強(qiáng)度等級(jí)達(dá)C60，砼澆筑58060m3。

二、施工難點(diǎn)和重點(diǎn)分析

本工程施工的難點(diǎn)是無縫超長砼結(jié)構(gòu)，同時(shí)使用了有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)。

建設(shè)單位非常重視，在施工準(zhǔn)備階段，特別邀請(qǐng)了中國工程院士及有關(guān)專家學(xué)者對(duì)無縫超長砼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及施工方案、措施召開了專家論證會(huì)。經(jīng)過論證、分析并經(jīng)專家建議，就該工程無縫超長砼結(jié)構(gòu)的施工重點(diǎn)及無縫超長砼結(jié)構(gòu)的開裂主要成因達(dá)成一致意見。超長結(jié)構(gòu)裂縫問題是十分復(fù)雜的，它涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材選用及原材質(zhì)量、施工工藝、環(huán)境等多專業(yè)、多學(xué)科，而裂縫的主要原因有：

1、超長結(jié)構(gòu)在熱脹冷縮拉應(yīng)力的作用下、歷年來一直認(rèn)為超長結(jié)構(gòu)砼裂縫是必然的。我國多年來的實(shí)踐證明也納入了設(shè)計(jì)規(guī)范及施工規(guī)范，埋地現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)允許長度為60 m范圍，地上暴露的現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)，允許長度為50 m，超過允許長度必須設(shè)置伸縮變形縫，高差荷載不同設(shè)置沉降變形縫處理，防止裂縫。

2、由外荷載（如靜、動(dòng)荷載）的直接應(yīng)力，引起的裂縫。

3、由于外荷載作用，結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫。

4、由于變形變化引起的裂縫（常稱之為第二類“荷載”），鋼筋砼結(jié)構(gòu)由溫度、收縮和膨脹，不均勻沉降等因素引起的裂縫。

5、砼在澆灌過程中由于水泥水化熱而產(chǎn)生表面與中心溫差容易造成溫度裂縫；另一方面，砼在硬化過程中因失水產(chǎn)生干縮，早期收縮較大較快，而此時(shí)砼受拉強(qiáng)度尚不足以抵抗因收縮而產(chǎn)生的拉應(yīng)力，因而會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫。砼的溫差裂縫、干縮裂縫，這是砼產(chǎn)生裂縫的二大主要因素。

6、砼原材料及外加劑選擇不當(dāng)引起的砼裂縫。水泥品種及水泥質(zhì)量，包括粗骨料砂、石、外加劑以及砼配合比不當(dāng)引起的砼裂縫。

7、由外載引起砼裂縫的原因。由于在施工中，堆碼建筑材料超過設(shè)計(jì)荷載或沖擊、碰撞，外力引起砼裂縫。

8、由于施工操作不當(dāng)引起的砼裂縫。砼沒有振搗密實(shí)，砼拆模過早，砼養(yǎng)護(hù)不及時(shí)引起的砼裂縫。

9、由氣候引起的砼裂縫。由于砼長期暴露，受日照頻繁的冷熱變化，受熱脹冷縮引起的砼裂縫。

三、施工技術(shù)措施

1、根據(jù)砼裂縫主要產(chǎn)生在初期階段的特點(diǎn)設(shè)置三條1000mm寬后澆帶從地下室底板至屋面貫穿，三條后澆帶將整個(gè)工程分為四段、每段長度在42 m～40 m長度之間，在砼最容易裂縫的初期，鎖定在現(xiàn)有規(guī)范允許長度范圍內(nèi)，避免了由于超長引起的砼裂縫。主體封頂兩個(gè)月后采用高一級(jí)微膨脹砼澆筑，最先澆筑的砼時(shí)間已達(dá)6個(gè)月以上，鋼筋砼結(jié)構(gòu)由溫度、收縮和膨脹，不均勻沉降等因素引起的裂縫在2～6個(gè)月的分段期間內(nèi)已基本完成。避免了由于超長熱脹冷縮收縮與膨脹拉應(yīng)力引起的裂縫。

2、在框架縱橫主梁內(nèi)以后澆帶分段設(shè)置，有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線分段張

拉、真空灌漿，以預(yù)應(yīng)力約束、控制了砼裂紋的產(chǎn)生。

3、在后澆帶垮間橫向框架梁內(nèi)，設(shè)置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，以預(yù)應(yīng)力縫合鎖縫，將由分段縫合連成整體形成超長結(jié)構(gòu)。

4、在后澆帶垮間增加配筋率，采用小直徑密布筋防裂與增強(qiáng)后澆帶垮間剛度。

5、為防止后期超長結(jié)構(gòu)砼長期暴露，受日照頻繁的冷熱變化，受熱膨冷縮，溫差變化再引起裂縫，在外墻采用通風(fēng)、隔熱、保溫、節(jié)能式雙層玻璃幕墻，屋面采用剛?cè)犭p層防水，擠壓塑料板隔熱、保溫屋面，給整個(gè)建筑物罩上隔熱保溫外套，以防止后期由于溫度變化引起超長結(jié)構(gòu)砼裂紋。

6、超長結(jié)構(gòu)砼原材料的選用

（1）水泥：選用標(biāo)號(hào)不低于42.5Mpa的優(yōu)質(zhì)大廠低熱性普通硅酸鹽水泥，嚴(yán)禁使用立窯生產(chǎn)的水泥。

（2）砂：選用優(yōu)質(zhì)河砂，其細(xì)度模數(shù)不小于2.6，含泥量不超過2%。

（3）粗骨料：選用質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的石灰?guī)r、花崗巖、輝錄巖等碎石，骨料母材的抗壓強(qiáng)度應(yīng)比所配制的砼強(qiáng)度高20%以上。粗骨料粒中，針片顆粒含量不超過5%，且不得混入風(fēng)化顆粒，含泥量不得超過1%，最大粒徑不超過40mm。㎝㎝

（4）外加劑：砼干縮（干燥收縮）是由于存在于水泥膠凝孔隙中的水分發(fā)生的毛細(xì)管張力造成砼的收縮，即砼中存在有極細(xì)的孔隙（毛細(xì)管），水從中逸出，在這些毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力使砼產(chǎn)生變形，造成干縮，而這種干縮變形又受水泥漿中的毛細(xì)管的大小和數(shù)量所左右。因此，要降低砼的干縮，就必須設(shè)法降低毛細(xì)管的數(shù)量或降低毛細(xì)管液的表面張力。

毛細(xì)孔是由于砼中滿足水泥水化后，水泥以外多余的水分蒸發(fā)后形成的，要減少毛細(xì)孔生成直接有效的方法就是采用復(fù)合減水劑，減小砼拌合用水量，從而減少砼中的游離水蒸發(fā)時(shí)遺留下來的毛細(xì)孔體積，同時(shí)可以減少水泥用量降低水化熱。

在砼中摻加復(fù)合減水劑可延緩水泥的水化熱，水化熱也隨之降低，水化溫升高峰出現(xiàn)的時(shí)間也相應(yīng)推遲，對(duì)砼絕熱溫升有延峰，削峰的作用。

我們選用了四家復(fù)合減水劑的產(chǎn)品，送市質(zhì)檢中心作了同條件的檢測(cè)，對(duì)各檢測(cè)參數(shù)作了對(duì)比，擇優(yōu)選用了典效復(fù)合減水劑，典效復(fù)合減水劑具有高效減水、緩凝、微膨脹抗裂、泵送等性能，這些性能在在地下室大體積及超長結(jié)構(gòu)砼工程中起到了防裂抗裂效果。

（5）水：選用飲用水拌合砼。

（6）砼的各種原材料的運(yùn)輸、儲(chǔ)存和發(fā)放必須有嚴(yán)格的管理制度，防止誤裝、互混和變質(zhì)，凡進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的原材料，都必須抽樣檢驗(yàn)合格后方可使用。

7、砼配合比設(shè)計(jì)

（1）砼配合比必須根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要求的強(qiáng)度和耐久性、施工工藝（泵送砼）所要求的拌料工作度與凝結(jié)時(shí)間，并充分考慮施工運(yùn)輸和環(huán)境溫度等條件，通過試配確定，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確認(rèn)合格后方可正式使用，砼的水泥、砂、石、骨料及外加劑、由試配確定用量。

（2）砼施工配合比的配制強(qiáng)度必須超過設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，以滿足強(qiáng)度保證率。砼的施工配制強(qiáng)度（平均值）不得低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)值的1.15倍。

8、砼的拌制

（1）拌制抗裂砼必須采用強(qiáng)制式砼攪拌機(jī)或采用大型商品砼攪拌站拌制。

（2）砼原材料的計(jì)量必須采用電控制量，其稱量允許偏差：水泥±1%、粗料±2%。

（3）砼的用水量必須準(zhǔn)確控制，砂石的含水量測(cè)定后從用水量中扣除，超長結(jié)構(gòu)砼的坍落度控在14～16cm，每班抽坍落度不得少于4次，開盤前必須對(duì)稱量裝置進(jìn)行校核確保計(jì)量準(zhǔn)確。

（4）復(fù)合減水劑可用粉劑直接投入攪拌，也可制成溶液后加入，采用粉劑時(shí)凈攪拌時(shí)間不得少于90秒，水劑不得少于60秒。復(fù)合減水劑的選用由試驗(yàn)室和工程技術(shù)負(fù)責(zé)人把關(guān)，并抽樣檢驗(yàn)與試配合格后方能使用。

9、商品砼的運(yùn)輸：

（1）商品砼廠家選用有信譽(yù)、質(zhì)量好的距離工地較近的廠家，以減少運(yùn)距、縮短運(yùn)輸時(shí)間。

（2）砼長距離運(yùn)輸必須使用砼攪拌車運(yùn)輸，現(xiàn)場(chǎng)采用砼輸送泵供至澆筑地點(diǎn)，如現(xiàn)場(chǎng)零星澆筑要采用塔機(jī)吊運(yùn)時(shí)，裝載設(shè)備的接縫必須嚴(yán)密，防止漏漿。

（3）砼的出料時(shí)間到澆筑時(shí)間不得超過60分鐘。（由試配確定限制時(shí)間）

10、砼澆筑措施

（1）對(duì)模板的支撐要求：模板必須拼縫嚴(yán)密，支撐牢固，剛度好、不變形。砼澆筑前，必須對(duì)模板澆水充分濕潤，但模板內(nèi)嚴(yán)禁積水。

（2）砼的澆筑時(shí)間盡可能避開暴雨及高溫時(shí)刻，夏季高溫氣候選擇在下午6時(shí)至次日10時(shí)之間進(jìn)行。澆筑大面積或大面積砼時(shí)必須備一定數(shù)量塑料布以備防雨覆蓋砼，或搭設(shè)活動(dòng)式防雨棚。

（3）砼下料高度一般不宜超過2m，但在不出現(xiàn)分層泌水離析的條件下允許增加到4m以內(nèi)。

（4）抗裂砼澆筑要周密安排澆筑順序，地下室墻板砼澆筑，以后澆帶分段、分層，350—400mm厚一層，均勻布料水平上升澆筑，嚴(yán)禁斜面澆筑。

（5）砼必須連續(xù)澆筑，不得出現(xiàn)冷縫，必須保證“軟接搓”，砼的相互搭接時(shí)間不得超過砼的初凝時(shí)間。

（6）砼振搗必須密實(shí)，不得漏振、欠振，也不可過振，振搗時(shí)間宜為15～30秒，以砼開始泛漿和不冒泡為準(zhǔn)，振搗時(shí)要快插慢拔，振點(diǎn)布置要均勻，在施工縫預(yù)埋件處，加強(qiáng)振搗，以免振搗不實(shí)，造成滲水通道。振搗時(shí)應(yīng)盡量不觸及模板、鋼筋、止水帶，以防止其移位、變形。

（7）砼接搓時(shí)間不得超過砼初凝時(shí)間。

（8）砼成型完畢，待砼初凝前用鐵滾來回滾壓，再用木抹子或鐵抹子搓壓表面，以防止表面裂縫出現(xiàn)，最后一遍的收光要掌握好時(shí)間，理論上以砼初凝結(jié)時(shí)間為準(zhǔn)，但由于施工現(xiàn)場(chǎng)白天、晚上以及季節(jié)氣候的不同，對(duì)砼的凝結(jié)時(shí)間影響很大，因此可用常規(guī)方法即用按壓方法控制。

11、砼養(yǎng)護(hù)措施

超長結(jié)構(gòu)砼的養(yǎng)護(hù)是保證砼質(zhì)量防止裂縫的最重要的措施之一，一定要派專人負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù)工作。

（1）開始養(yǎng)護(hù)時(shí)間：氣溫5—20℃時(shí)，澆灌后24小時(shí)開始養(yǎng)護(hù)，氣溫20℃以上時(shí)，澆灌后約12—15小時(shí)砼開始養(yǎng)護(hù)。

（2）養(yǎng)護(hù)方式：

樓板：采用蓄水養(yǎng)護(hù)，蓄水養(yǎng)護(hù)5天后可改用澆水方式養(yǎng)護(hù)，但砼表面不得見白，一直保持濕潤狀態(tài)。如無法進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，采用蓋舊麻袋澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期不少于14天，保持麻袋濕潤。

剪力墻：拆模前在頂部內(nèi)模板之間外澆水內(nèi)蓄水養(yǎng)護(hù)，拆模后改用掛麻袋覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)，側(cè)墻內(nèi)外兩側(cè)表面都要澆水，養(yǎng)護(hù)期不得少于14天，時(shí)刻保持側(cè)墻內(nèi)外表面處于潤濕狀態(tài)。

12、拆模時(shí)間控制

（1）非后澆帶模板拆除

根據(jù)澆筑砼后的時(shí)間和其達(dá)到的強(qiáng)度進(jìn)行。其中側(cè)模，在砼強(qiáng)度能保證其表面棱角不因拆模受損壞，一般砼澆筑完畢32—48小時(shí)后進(jìn)行拆除，支撐及梁、板底模板必須待砼強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范規(guī)定要求，同時(shí)應(yīng)確保與結(jié)構(gòu)同條件養(yǎng)護(hù)的試塊，分別達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的80%和100%（結(jié)構(gòu)跨度>8 m和懸挑長度>2 m的梁板）并在隔層澆筑砼后方可拆除，預(yù)應(yīng)力必須在預(yù)應(yīng)張拉后灌漿，漿體強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值的90%方可拆除。

（2）后澆帶模板拆除

凡在后澆帶開間的模板及頂撐（支模架），必須待后澆帶砼澆筑完畢后21天—28天后，后澆帶砼必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%方可拆除。

四、結(jié)束語：

1、本工程在施工中嚴(yán)格按照專家論證會(huì)確認(rèn)的方案及措施，組織實(shí)施與完善，主體完工多年來尚未發(fā)現(xiàn)有害裂紋，地下室、屋面投入使用以來基

本無滲漏，結(jié)構(gòu)質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收規(guī)范要求，取得良好的施工效果。

2、在施工過程中，重點(diǎn)把握砼常規(guī)施工技術(shù)，即作好原材料的選用（包括水泥、摻合料、外加劑、砂、石骨料）砼配合比設(shè)計(jì)、砼的拌制及運(yùn)輸、施工操作工藝、合理安排澆筑順序、砼振搗、砼找平抹壓掃毛、砼內(nèi)表溫差控制、砼覆蓋養(yǎng)護(hù)、拆模時(shí)間控制、砼成品保護(hù)等措施控制、預(yù)防了超長結(jié)構(gòu)砼的有害裂紋。

3、預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在本工程的應(yīng)用，是預(yù)防和控制超長砼結(jié)構(gòu)有害裂紋的關(guān)鍵。