超大鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制施工技術(shù)

廣東佛山 518000

摘要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，大體積混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用在建筑工程建設(shè)中，但混凝土施工溫度裂縫的控制一直是施工中的難題，其產(chǎn)生原因十分復(fù)雜，不僅會影響到混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和穩(wěn)定性，同時也不利于建筑投入使用后的功能發(fā)揮。本文就結(jié)合案例，從結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇以及配比等方面探討了超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制施工技術(shù)，可為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：超大鋼筋混凝土；配合比；裂縫控制技術(shù)

近年來，我國建筑施工技術(shù)得到進一步發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模也不斷擴大，混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也越來越廣泛。混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)的多項復(fù)合脆性材料，在復(fù)雜的環(huán)境下容易產(chǎn)生裂縫，會破壞整個混凝土結(jié)構(gòu)，進而影響工程的建設(shè)和使用，給建筑物帶來了十分嚴(yán)重的危害。因此，工程施工技術(shù)人員應(yīng)清晰認(rèn)識到超長鋼筋混凝土裂縫的危害性。為了確保超長鋼筋混凝土施工的質(zhì)量，我們要采取精心設(shè)計、精心施工、精心選材進行配比，完善技術(shù)措施，采取有效的控制混凝土裂縫預(yù)防措施，從而使混凝土施工技術(shù)更加完善、更加可靠。下面就結(jié)合具體工程談?wù)劇?/p>

1 工程概況

某工程為地下2層，地上9層。建筑面積58520m2，采用“天然地基+筏形基礎(chǔ)”，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)（局部為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)）。主樓結(jié)構(gòu)總長度156m，總寬度28.20m；地下室按板總長度156.90m，總寬度56.50m。柱間距以8.40m為主，柱網(wǎng)尺寸為8.40m×9.60m?6.00m×9.00m不等?；A(chǔ)狡板厚700mm（局部500mm），地下室樓板厚180?200mm，地下室頂板厚180mm，地上部分樓板厚120?150mm，屋面結(jié)構(gòu)板厚150-200mm，地下室外墻厚400mmo混凝土強度等級分別為C45（5層以下墻、柱）、C40（5層及以下梁、板，5?8層墻、柱）和C35（基礎(chǔ)梁，筏板，5層以上梁、板，8層以上墻、柱）?；炷量?jié)B等級為P8。

2 結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計措施

本工程屬于超長結(jié)構(gòu)混凝土范疇，未設(shè)計變形縫。為解決超長結(jié)構(gòu)混凝土的收縮和溫度應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的不利影響，減少裂縫寬度，本工程設(shè)計中的主要結(jié)構(gòu)抗裂措施如下：

1）采用纖維混凝土。結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用纖維混凝土，配合比中添加WPA纖維抗裂膨脹劑，摻量按水泥用量的6%控制。

2）設(shè)置后澆帶（圖1）。在主樓和地下室之間考慮不均勻沉降設(shè)計1條后澆帶（后澆帶A），在縱向超長結(jié)構(gòu)上考慮環(huán)境溫度變化、混凝土收縮等因素設(shè)計4條后澆帶（后饒帶B）將建筑縱向劃分成5段，每段長30m左右。后饒帶寬度均為800mm，采用高1等級的微膨脹混凝土進行封閉，后澆帶A的封閉時間為主體封頂且沉降趨于穩(wěn)定后，后澆帶B的封閉時間為兩偵視凝土澆筑60d后。

圖1 設(shè)計后澆帶位置示意

3 混凝土施工方案選擇

1）在地下室施工階段，受土方工程流水開挖的限制，并考慮到混凝土的澆筑量大，根據(jù)圖1（a）設(shè)計后澆帶，于建筑縱向劃分為5段，分5次澆筑，從東向西（20?軸方向）進行流水施工：第1次澆筑15?20軸范圍，第2次澆筑12?15軸范圍，第3次澆筑⑨??軸范圍，第4次澆筑⑥?⑨軸范圍，第5次澆筑①?⑥軸范圍。

2）在地上結(jié)構(gòu)施工階段，梁、板的截面尺寸變小，經(jīng)過與設(shè)計溝通，根據(jù)圖1（b）保留中間2條后澆帶，按兩大部分軸和①?⑨軸進行澆筑，中間的⑨??軸（型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)部分）作為調(diào)整段，根據(jù)施工情況穿插進行施工。

3）在屋面結(jié)構(gòu)部分按照跳倉法施工，根據(jù)圖1（b）將4條后澆帶按施工縫進行留設(shè)，劃分為5段，分5次澆筑：第1次澆筑15?20軸范圍，第2次澆筑⑨??軸范圍，第3次澆筑①?⑥軸范圍，第4次澆筑??15軸范圍，第5次澆筑⑥?⑨軸范圍。分倉澆筑間隔時間7?8d。

4 混凝土配制

4.1 技術(shù)措施

經(jīng)過試驗室試配，決定使用SY-A型混凝土阻裂纖維，含量調(diào)至0.80kg/m3。該纖維是經(jīng)過化學(xué)改性和物理改性后獲得的一種具有抗裂、抗?jié)B、抗沖擊、耐磨、耐凍融的新型高分子材料，并經(jīng)過特殊的防靜電及抗紫外線處理，使纖維在混凝土中分散均勻，能夠長期發(fā)揮其抗裂功效。

在滿足混凝土強度、耐久性和工作性要求的前提下，為防止有害裂縫的產(chǎn)生，在混凝土配制過程中采用“多摻”技術(shù)，即摻加多種膠凝材料、外摻料及外加劑，以改善混凝土的各項性能。

1）摻加緩凝型高性能減水劑，在確保強度的同時，能夠減少水泥用量、降低水膠比、減少水化熱，同時提高混凝土的和易性及可栗性。

2）摻加優(yōu)質(zhì)粉煤灰以起到改善混凝土施工性能、降低水泥用量、延緩水化熱釋放速度及減小收縮的作用，同時可有效提高后期強度及耐久性能，延長混凝土使用壽命。

3）摻加S95級礦粉以起到降低水泥用量、降低絕熱溫升的作用，同時可有效地改善混凝土施工性能，提高混凝土后期強度及抗硫酸鹽侵蝕、抗堿骨料反應(yīng)、抗氯鹽滲析等耐久性能。

4）摻加AEA-CH膨脹劑，以補償混凝土的硬化收縮，防止伸縮裂縫的出現(xiàn)，提高混凝土的抗?jié)B、抗裂性能。

5）摻加SY-A聚丙烯纖維以改善混凝土的延展性能，提高混凝土的抗拉強度，同時有效地減少混凝土的收縮，防止有害裂縫的出現(xiàn)。

4.2 配合比設(shè)計

通過對大摻量粉煤灰混凝土的試配研究，最終確定本工程混凝土的配合比情況如表1所示。水膠比分別為0.34（C45）、0.37（C40）、0.39（C35）和0.41（C35P8），混凝土坍落度均為（180±20）mm?；A(chǔ)梁和筏板部位混凝土（C35P8）強度評定齡期為60山其他部位混凝土強度評定齡期為28do

表1 混凝土配合比（單位：kg·m3）

試配所用的原材料為西安市場常見且質(zhì)量和供應(yīng)量較穩(wěn)定的材料，保證與施工實際使用的原材料一致。混凝土所用各種原材料的技術(shù)指標(biāo)如下：

1）水泥。本工程選用冀東P.042.5水泥，活性不低于45MPa，安定性經(jīng)檢測合格，同外加劑及摻合料適應(yīng)性良好。其主要性能符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175 2007）標(biāo)準(zhǔn)要求。

2）細骨料。本工程中選用質(zhì)地堅硬、級配良好的渭河河砂，細度模數(shù)為2.70，不含堿活性礦物，經(jīng)過篩分顆粒級配滿足Ⅱ類Ⅱ區(qū)中砂要求，各項指標(biāo)均符合《建設(shè)用砂》（GB/T14684—2011）標(biāo)準(zhǔn)要求。

3）粗骨料。選用質(zhì)地堅硬、級配良好的黑河卵石和涇陽碎石，經(jīng)篩分分析分別為標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ類5?31.50mm卵石和標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ類5?25mm碎石，未見堿活性礦物，其主要技術(shù)指標(biāo)符合《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2011）標(biāo)準(zhǔn)要求。

4）粉煤灰。本工程采用華能銅川電廠Ⅱ級粉煤灰，其主要性能指標(biāo)符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）標(biāo)準(zhǔn)要求。

5）礦渣粉。采用西安德龍公司生產(chǎn)的S95級?；郀t礦渣粉，其主要性能指標(biāo)符合《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》（GB/T18046-2008）標(biāo)準(zhǔn)要求。

6）泵送減水劑。采用陜西省高新科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)的LGS-XC聚羧酸高性能減水劑，pH為7.0，減水率30%，具有優(yōu)越的減水、保塑、栗送性能。符合《混凝土外加劑》（GB8076-2008）標(biāo)準(zhǔn)要求。

7）膨脹劑。采用西安成銀建材化工廠AEA-CH型膨脹劑，各項性能符合《混凝土膨脹劑》（GB23439—2009）標(biāo)準(zhǔn)要求。

8）纖維。纖維在混凝土中可起到類似于加強筋的作用，能夠減少混凝土在干縮進程中的拉應(yīng)力，延緩混凝土開裂。本工程采用武漢源錦建材科技有限公司生產(chǎn)的SY-A型聚丙烯阻裂纖維，其主要技術(shù)指標(biāo)符合《水泥混凝土和砂漿用合成纖維》（GB/T21120-2007）標(biāo)準(zhǔn)要求。

9）水。采用飲用自來水，水質(zhì)符合《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63-2006）的規(guī)定。

5 裂縫控制技術(shù)

5.1 鋼筋施工中的裂縫控制技術(shù)

鋼筋對混凝土具有一定的約束作用，合理有效的鋼筋施工措施能夠防止混凝土裂縫的產(chǎn)生。施工中除嚴(yán)格按照設(shè)計和規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造措施進行鋼筋布置外，正確控制好鋼筋的混凝土保護層厚度是鋼筋施工中最重要卻易被忽視的裂縫控制技術(shù)措施。

在本工程施工中，我們將鋼筋的混凝土保護層厚度控制作為鋼筋施工和驗收的重點進行管理。對板筋采用與混凝土顏色相近的灰色大理石墊塊；墻、柱鋼筋采用高強塑料墊塊。各種墊塊尺寸準(zhǔn)確、具有足夠的強度和設(shè)置數(shù)量，能夠承受鋼筋質(zhì)量且不易被壓碎。墊塊與鋼筋之間相對固定牢固，不會因振搗混凝土而發(fā)生位移。隱蔽驗收時認(rèn)真檢查墊塊的位置、數(shù)量和固定情況。驗收合格后，對后續(xù)施工人員加強交底和管理工作，要求操作人員不得破壞墊塊，嚴(yán)禁撬、拆鋼筋，防止因墊塊、鋼筋移動而造成混凝土保護層厚度過大、不足或露筋等問題。

5.2 模板施工中的裂縫控制技術(shù)

5.2.1 模板支撐體系

模板支撐體系的安全性對控制混凝土裂縫甚至結(jié)構(gòu)安全具有重要意義。根據(jù)已審批的施工方案，本工程梁、板和框架柱選用厚15mm清水木模板，背襯60mm×80mm木方，支撐體系為承插型盤扣式腳手架；剪力墻和異形柱選用全鋼大模板。選擇的模板及支撐體系應(yīng)具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，能可靠地承受澆筑混凝土的質(zhì)量、側(cè)壓力以及施工荷載。

施工中嚴(yán)格控制支撐體系桿件的縱距、橫距、步距和垂直度?？烧{(diào)托撐的外伸長度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，施工中未出現(xiàn)板面下沉、開裂現(xiàn)象。

后澆帶部位的模板與其他部位同時支設(shè)但自成體系，拆除梁、板底模時保留后澆帶部位的模板且不得擾動，既可供后期后澆帶澆筑使用，又是后澆帶兩側(cè)巳澆筑混凝土結(jié)構(gòu)的支撐，以杜絕后澆帶附近梁、板出現(xiàn)裂縫。

5.2.2模板拆除

墻、柱模板拆除時，在保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件不缺棱掉角、表面不被損傷的情況下即可拆除。梁、板模板拆除時間根據(jù)同條件試件的強度報告，模板拆除施工經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后進行。模板拆除時做到文明施工，不對樓層形成沖擊荷載。拆除的模板、支架宜分散堆放并及時清運，避免造成構(gòu)件裂縫。

5.3混凝土施工中的裂縫控制技術(shù)

5.3.1 混凝土拌制

纖維混凝土的拌制過程與普通混凝土有一定的差異，由混凝土公司安排專人負(fù)責(zé)SY-A型聚丙烯阻裂纖維的稱重和投料工作。投料順序為：水→外加劑→纖維→細骨料→粗骨料，濕拌1min后再加人水泥和粉煤灰攪拌3min。纖維在投放前需充分撕碎，攪拌后以碎裂纖維在混凝土中分散均勻為宜。

5.3.2混凝土澆筑

混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，一般部位選用Φ50mm振動棒進行振搗，振搗混凝土?xí)r振動棒不得碰觸鋼筋及梁、板模板。在梁、柱等節(jié)點鋼筋密集處換用Φ25mm振動棒進行振搗，確保不破壞鋼筋，不漏振。

梁、板混凝土采用斜面分層方式進行澆筑，流淌坡度控制在1：4左右，分層厚度控制在500mm以內(nèi)。對已初凝的混凝土不應(yīng)再次振搗形成“冷縫”，而是待其充分凝固后按施工縫接茬進行處理。

梁與板的截面高度相差較大，先澆筑較深的梁位，澆至板底以下20?30mm，經(jīng)過靜停0.15?0.50h、混凝土表面沉降基本完成后再澆筑較淺部分的板位，并應(yīng)充分振搗使2次澆筑的混凝土合為一體。

澆筑完畢，在混凝土初凝前進行二次振搗，初凝后對其裸露表面進行人工抹面；終凝前，對混凝土裸露表面進行機械壓光后用毛刷拉毛，防止收水作用產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)性表面裂縫。當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土表面有細微裂縫時，應(yīng)及時抹壓以封閉干縮裂縫。

5.3.3 混凝土養(yǎng)護

板面混凝土養(yǎng)護時，待混凝土表面壓光拉毛后立即覆蓋1層塑料薄膜并灑水養(yǎng)護，以減少水分流失。對墻、柱等豎向構(gòu)件必須做好混凝土早期的保濕養(yǎng)護工作，采用薄膜包裹、小水慢淋的方式，使新澆筑的墻、柱處于潮濕的、溫度相對穩(wěn)定的環(huán)境之中。

6 結(jié)語

總之，混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫是一直困擾混凝土施工人員的主要問題，也是影響工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素，為了避免因混凝土裂縫而導(dǎo)致建筑受損，我們要進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，嚴(yán)格規(guī)范施工現(xiàn)場的操作，保證混凝土的澆注質(zhì)量，并且做好混凝土施工溫度裂縫的控制，尋求控制對策，保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定地工作。該工程施工過程通過上述施工技術(shù)方法，取得了較好的經(jīng)濟效益與社會效益，值得推廣。

參考文獻：

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6.1效果檢測

⑴經(jīng)開倉檢查，所注漿液能很好包裹固結(jié)松散回填層，且回填泥巖未軟化，整體效果較好。

⑵在注漿齡期達到5～7d時，采用落錘式彎沉儀檢測注漿后的面板彎沉，以確保注漿效果。

⑶采用地質(zhì)雷達和瞬態(tài)面波法進行空洞掃描檢測相結(jié)合的方式，驗證注漿效果。

6.2對比分析

⑴落錘式彎沉儀檢測數(shù)據(jù)對比分析

1）板角彎沉：①檢測40個點位，除2個點位外，其余均呈現(xiàn)減小趨勢，平均降幅62.2%；②注漿后檢測彎沉值，最大18.6，最小1.6，小于14的點為38個，占檢測點的95%。

2）板中彎沉：①檢測20個點位，除1個點位外，其余均呈現(xiàn)減小趨勢，平均降幅34.3%；②注漿后檢測彎沉值，最大6.2，最小2.3，小于5的點為19個，占檢測點的95%。

經(jīng)彎沉檢測數(shù)據(jù)對比分析，對病害采取注漿加固處治后的面板彎沉值有明顯提高，整體效果較好；且滿足彎沉（板角）主控指標(biāo)：≤20（1/100㎜）合格率100%；≤14（1/100㎜）合格率95%的要求，采用注漿加固處治基底回填不密實層及板底脫空部分的病害處治方法是有效的。

⑵地質(zhì)雷達和瞬態(tài)面波法檢測驗證

采用地質(zhì)雷達及地震面波綜合探測法對落錘式彎沉儀檢測數(shù)據(jù)進行檢測驗證。經(jīng)檢測數(shù)據(jù)綜合分析，本試驗段經(jīng)注漿處治后總體密實效果較好，個別存在異常的點位經(jīng)對比分析為彎沉值較大處（詳見圖3），經(jīng)再次補注漿加固后，經(jīng)復(fù)測也能滿足控制指標(biāo)要求。

圖3 面波反演剖面圖

⑶試驗段總結(jié)

綜上所述，基底回填不密實及板底脫空部分的病害采取上述注漿參數(shù)處治后，能有效固結(jié)基底病害部分，該注漿試驗段處治方案總體可行。后續(xù)加鋪罩面及細微裂縫處理為傳統(tǒng)施工工藝，本文不再闡述。

7結(jié)論與體會

⑴該隧道水泥混凝土路面病害采用上述處治方案實施后，經(jīng)過運營18個月時間的觀察，無新的病害發(fā)生，反饋結(jié)果良好，說明該處治方案總體可行。

⑵在病害處治過程中，讓我充分認(rèn)識到：質(zhì)量是企業(yè)的生命。在項目管理過程中，必須切實提高各級管理及施工人員的質(zhì)量意識和項目管理水平，加強施工質(zhì)量的過程控制，才能確保項目按時保質(zhì)完成施工任務(wù)。

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