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縫施工技術(shù),闡述了其控制要點,保證工程質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土;無縫施工;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68.6m,寬66.5m,面積4352㎡,板厚500㎜;承臺CT1~CT12,數(shù)量94個,其中CT1外形尺寸長32.72m,寬18.2m,厚2.4m,局部厚4.55m。地下室底板、承臺及地梁混凝土強度等級均為C30S6,膨脹加強帶混凝土強度等級為C35S8。
2 施工技術(shù)設(shè)計
跟據(jù)工程實踐經(jīng)驗, 在地下工程, 50m長可不設(shè)縫而不裂, 超過時, 可采用摻入UEA膨脹劑補償收縮混凝土, 產(chǎn)生相應(yīng)的膨脹來補償結(jié)構(gòu)的收縮。
UEA以10%~12%內(nèi)摻水泥中,可拌制成補償收縮混凝土,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),達到避免或減少混凝土開裂的目的。摻入UEA混凝土的強度、彈性模量與普通混凝土基本相同,但摻入UEA 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算公式:
L=1.5[EHCXarcosh][aTaT1-εp]
式中H為板或墻的計算厚度或高度;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)??紤]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)計強度(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算伸縮縫間距。由上式可見,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??;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償效應(yīng)。
對于普通混凝土來說, 由于產(chǎn)生收縮, T2 是正數(shù); 對于UEA混凝土來說, 由于產(chǎn)生膨脹, T2是負數(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), 任意時間的收縮應(yīng)變與水泥品種、水泥細度、骨料、水泥漿量、水灰比、初期養(yǎng)護時間、使用溫度、構(gòu)件尺寸和配筋率等有關(guān)。經(jīng)過反復(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
嚴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)工程及驗收規(guī)范》的程序操作外, 還須強調(diào), 從建筑物兩端往中間澆筑混凝土。待澆筑至加強帶位置時,即改用加強帶的UEA混凝土配合比。
攪拌投料順序: 開機→石子→砂子→水泥→UEA 膨脹劑, 干拌30s以上→水, 加水后攪拌時間為150s以上。運輸時要及時保持連續(xù)性, 時間間隔不超過1.5 h , 振搗時均勻、密實, 不振漏、不欠振、不過振。
混凝土澆筑時應(yīng)先澆承臺、地梁,后澆板,再澆剪力墻反口(高300~500㎜)。承臺、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。
4.1 養(yǎng)護
UEA混凝土因為膨脹結(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底而達不到補償收縮的目的。故澆筑待混凝土終凝后, 用草袋覆蓋在混凝土加強帶部位, 使混凝土外露表面始終保持濕潤狀態(tài), 養(yǎng)護時間不少于14d。
在混凝土強度未達到1.2MPa以上時,結(jié)構(gòu)不得受振、上人或堆放工具材料等,待混凝土強度達到80%以上時,方可拆模?;炷敛鹉:笥貌莅蚵榇鼜?fù)蓋保護,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)護工作必須根據(jù)測溫值與溫差,及時調(diào)整養(yǎng)護措施,控制降溫速率,從而控制裂縫的開展。
4.2 施工過程注意事項
(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, 對澆筑后的砼進行二次振搗,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,增加砼密實度,使砼的抗壓強度提高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,在實際工程使用前做些試驗是必要的。同時在最后確定二次振搗時間時,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)量問題。
(3)計量裝置必須準確有效,各種配料的重量比必須嚴格控制在誤差范圍內(nèi)。加強帶的UEA混凝土試塊標準養(yǎng)護共留置8組,經(jīng)測試強度分別為:38.7MPa,36.9 MPa,35.6MPa,40.7MPa,52.1MPa, 47.6MPa, 38.1MPa, 42.7MPa, mfcu=1.187fcuk ,該檢驗批混凝土合格。
(4)澆搗時不得任意踩踏鋼筋、移動預(yù)埋件和預(yù)留孔洞的原來位置,不允許用振動棒隨意振動鋼筋及模板。
(5)澆筑過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2米。
(6)按照地下室無縫混凝土的施工方案 ,澆筑過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間看 ,裂縫往往發(fā)生在混凝土初凝到終凝這段時間內(nèi) ,在施工方案討論過程中 ,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重要控制措施 ,這對于彌合部分早期裂縫是不可缺少的工藝,對避免頂板發(fā)生早期裂縫起到了很好的作用。
5 結(jié)束語
本工程采用了混凝土無縫化施工技術(shù),竣工使用到現(xiàn)在,未見任何裂縫。顯然無縫施工工藝能加快施工進度,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。