鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)地下室無(wú)縫施工技術(shù)及控制

潘一波 裘金波

摘 要：本文根據(jù)工程案例介紹了鋼筋混凝土無(wú)縫施工技術(shù)，闡述了其控制要點(diǎn)，保證工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；無(wú)縫施工；裂縫控制

1 工程概況

某商用辦公寫字樓，總建筑面積為37292.02㎡。地下兩層，地上二十五層，裙房四層，建筑總高度99.95m。該工程地下室底板外形尺寸長(zhǎng)68.6m，寬66.5m，面積4352㎡，板厚500㎜；承臺(tái)CT1～CT12，數(shù)量94個(gè)，其中CT1外形尺寸長(zhǎng)32.72m，寬18.2m，厚2.4m，局部厚4.55m。地下室底板、承臺(tái)及地梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30S6，膨脹加強(qiáng)帶混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35S8。

2 施工技術(shù)設(shè)計(jì)

跟據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 在地下工程， 50m長(zhǎng)可不設(shè)縫而不裂， 超過(guò)時(shí)， 可采用摻入U(xiǎn)EA膨脹劑補(bǔ)償收縮混凝土， 產(chǎn)生相應(yīng)的膨脹來(lái)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的收縮。

UEA以10%～12%內(nèi)摻水泥中，可拌制成補(bǔ)償收縮混凝土，其限制膨脹率為2×10-4～4×10-4。在限制條件下，UEA 產(chǎn)生的膨脹能轉(zhuǎn)變?yōu)?.2～0.7MPa的預(yù)壓應(yīng)力儲(chǔ)存于結(jié)構(gòu)中，這一預(yù)應(yīng)力可抵消結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而防止或減少收縮裂縫的出現(xiàn)，達(dá)到避免或減少混凝土開裂的目的。摻入U(xiǎn)EA混凝土的強(qiáng)度、彈性模量與普通混凝土基本相同，但摻入U(xiǎn)EA 的水泥可降低水化熱。

根據(jù)《工程結(jié)構(gòu)裂縫控制》一書中提出的混凝土平均伸縮縫間距計(jì)算公式：

L=1.5[EHCXarcosh][aTaT1-εp]

式中H為板或墻的計(jì)算厚度或高度；εp為混凝土的極限拉伸（×10-4）； E為混凝土的彈性模量（MPa）；Cx為地基對(duì)混凝土的約束系數(shù)；α為混凝土的線膨脹（1×10-5）；T為綜合溫差（ ℃）；arcosh為雙曲余弦的反函數(shù)。考慮配筋影響，混凝土的極限拉伸值為：

εp = 0.5Rf（1+ρ/d）×10-4

式中Rf為混凝土抗裂設(shè)計(jì)強(qiáng)度（MPa）；ρ為截面配筋率μ×100；d為鋼筋直徑（cm） 。

該公式是用極限變形計(jì)算伸縮縫間距。由上式可見(jiàn)，溫差收縮很重要， 一般總是αT大于εp。它們的差距越大，伸縮縫間距越小；差距越小， 伸縮縫間距越大。如果采取措施使|αT|趨近于εp， arcosh ∞→∞， 則完全無(wú)須伸縮縫。這就需要降低溫差或混凝土收縮， 提高混凝土的極限拉伸εp。然而提高混凝土的εp是十分困難的， 只有設(shè)法降低混凝土的水化熱和收縮， 即控制裂縫的原則是|αT|≤εp。

綜合溫差T= T1+ T2， 其中T1為混凝土水化熱最高溫度與環(huán)境平均氣溫差， T2 為混凝土收縮當(dāng)量差，混凝土收縮當(dāng)量差T2=εy（t）/a ，εy為混凝土的收縮值。

UEA混凝土能產(chǎn)生膨脹效應(yīng)， 在14d的限制膨脹率為2×10-4～4×10-4， 它不但可以補(bǔ)償混凝土收縮， 而且能降低混凝土的溫差。按T2=εy（t）/a ， UEA混凝土產(chǎn)生的膨脹系數(shù)ε2=1×10-4 ， 則1×10-4/ 1×10-5） = 10 ℃，即降低溫差10 ℃； 如ε2 = 3 ×10-4， 可降低混凝土溫差30℃， 這是很大的潛在溫差補(bǔ)償效應(yīng)。

對(duì)于普通混凝土來(lái)說(shuō)， 由于產(chǎn)生收縮， T2 是正數(shù)； 對(duì)于UEA混凝土來(lái)說(shuō)， 由于產(chǎn)生膨脹， T2是負(fù)數(shù)， 綜合溫差變成T= T1+ T2， 使結(jié)構(gòu)的|αT|≤εp， arcosh ∞→∞。理論上伸縮縫間距盡可取消， 即可不設(shè)伸縮縫。

3 材料的選擇

混凝土的收縮變形緣于水分蒸發(fā)， 任意時(shí)間的收縮應(yīng)變與水泥品種、水泥細(xì)度、骨料、水泥漿量、水灰比、初期養(yǎng)護(hù)時(shí)間、使用溫度、構(gòu)件尺寸和配筋率等有關(guān)。經(jīng)過(guò)反復(fù)試配， 選用較低水化熱P.O旋窯水泥。碎石含泥量不大于1%。 河卵石、自來(lái)水， UEA-E型膨脹劑、配合比選用C：W：S：G=1：0.46：1.39：3.41， 摻入12%UEA-E型膨脹劑， 每立方混凝土水泥用量為390kg。

4 施工工藝和注意事項(xiàng)

嚴(yán)格把握各道施工工序的混凝土質(zhì)量， 除按GB50204《混凝結(jié)構(gòu)工程及驗(yàn)收規(guī)范》的程序操作外， 還須強(qiáng)調(diào)， 從建筑物兩端往中間澆筑混凝土。待澆筑至加強(qiáng)帶位置時(shí)，即改用加強(qiáng)帶的UEA混凝土配合比。

攪拌投料順序： 開機(jī)→石子→砂子→水泥→UEA 膨脹劑， 干拌30s以上→水， 加水后攪拌時(shí)間為150s以上。運(yùn)輸時(shí)要及時(shí)保持連續(xù)性， 時(shí)間間隔不超過(guò)1.5 h ， 振搗時(shí)均勻、密實(shí)， 不振漏、不欠振、不過(guò)振。

混凝土澆筑時(shí)應(yīng)先澆承臺(tái)、地梁，后澆板，再澆剪力墻反口（高300～500㎜）。承臺(tái)、地梁分層澆筑，每層厚度不大于500㎜。澆筑地梁混凝土?xí)r，應(yīng)由一端開始，用“趕漿法”推進(jìn)。

4.1 養(yǎng)護(hù)

UEA混凝土因?yàn)榕蛎浗Y(jié)晶鈣釩石（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）的形成需要大量的水， 而且混凝土內(nèi)部溫度若高于60 ℃， 即使混凝土內(nèi)表溫差小于25 ℃， 也可能由于膨脹率過(guò)底而達(dá)不到補(bǔ)償收縮的目的。故澆筑待混凝土終凝后， 用草袋覆蓋在混凝土加強(qiáng)帶部位， 使混凝土外露表面始終保持濕潤(rùn)狀態(tài)， 養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d。

在混凝土強(qiáng)度未達(dá)到1.2MPa以上時(shí)，結(jié)構(gòu)不得受振、上人或堆放工具材料等，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%以上時(shí)，方可拆模?；炷敛鹉：笥貌莅蚵榇鼜?fù)蓋保護(hù)，以便控制內(nèi)外溫差，防止混凝土早期和中期裂縫。底板養(yǎng)護(hù)工作必須根據(jù)測(cè)溫值與溫差，及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施，控制降溫速率，從而控制裂縫的開展。

4.2 施工過(guò)程注意事項(xiàng)

（1）水灰比至關(guān)重要， 水泥宜用低水化熱的水泥。

（2）振搗是關(guān)鍵之一， 對(duì)澆筑后的砼進(jìn)行二次振搗，能排除砼因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水份和空隙，提高砼與鋼筋的握裹力，防止因砼沉落而出現(xiàn)的裂縫，減小內(nèi)部微裂，增加砼密實(shí)度，使砼的抗壓強(qiáng)度提高10%～20%左右，從而提高抗裂性。

由于采用二次振搗的最佳時(shí)間和水泥品種、水灰比、坍落度、氣溫和振搗條件等有關(guān)。因此，在實(shí)際工程使用前做些試驗(yàn)是必要的。同時(shí)在最后確定二次振搗時(shí)間時(shí)，即要考慮技術(shù)上的合理，又要滿足分層澆筑、循環(huán)周期的安排，在操作時(shí)間上要留有地，避免由于這些失誤而造成“冷接頭”等、質(zhì)量問(wèn)題。

（3）計(jì)量裝置必須準(zhǔn)確有效，各種配料的重量比必須嚴(yán)格控制在誤差范圍內(nèi)。加強(qiáng)帶的UEA混凝土試塊標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)共留置8組，經(jīng)測(cè)試強(qiáng)度分別為：38.7MPa，36.9 MPa，35.6MPa，40.7MPa，52.1MPa， 47.6MPa， 38.1MPa， 42.7MPa， mfcu=1.187fcuk ，該檢驗(yàn)批混凝土合格。

（4）澆搗時(shí)不得任意踩踏鋼筋、移動(dòng)預(yù)埋件和預(yù)留孔洞的原來(lái)位置，不允許用振動(dòng)棒隨意振動(dòng)鋼筋及模板。

（5）澆筑過(guò)程中要防止混凝土的分層離析，混凝土自由傾落高度不宜超過(guò)2米。

（6）按照地下室無(wú)縫混凝土的施工方案 ，澆筑過(guò)程中主要是要控制好早期裂縫的產(chǎn)生 ，從混凝土收縮裂縫的形成時(shí)間看 ，裂縫往往發(fā)生在混凝土初凝到終凝這段時(shí)間內(nèi) ，在施工方案討論過(guò)程中 ，將頂板二次或三次搓平、抹壓，特別是初凝抹壓作為控制早期收縮裂縫的一項(xiàng)重要控制措施 ，這對(duì)于彌合部分早期裂縫是不可缺少的工藝，對(duì)避免頂板發(fā)生早期裂縫起到了很好的作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

本工程采用了混凝土無(wú)縫化施工技術(shù)，竣工使用到現(xiàn)在，未見(jiàn)任何裂縫。顯然無(wú)縫施工工藝能加快施工進(jìn)度，提高結(jié)構(gòu)的整體性，并保證了工程質(zhì)量，取得了良好的效果。