超長結(jié)構(gòu)無縫施工技術(shù)在建筑垃圾資源再生循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)項目中的應(yīng)用

張洪才 嚴世軍 段佑強 范立瑛 谷廣輝 盧振振

（1菏澤城建工程發(fā)展集團有限公司，山東 菏澤 274000；2中國建材檢驗認證集團股份有限公司，北京 100024）

在基礎(chǔ)建設(shè)的過程中，建筑垃圾的收集和處理一直困擾城市的快速發(fā)展。菏澤市開發(fā)區(qū)2019年新舊動能轉(zhuǎn)換項目——建筑垃圾資源再生循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)建成投產(chǎn)后可有效緩解菏澤建筑垃圾處理難題。項目計劃總投資15億元，年可處理300萬噸建筑垃圾、利用3D技術(shù)打印100萬平方米建筑、生產(chǎn)盈恒石100萬平方米。

本項目新建成后將是國內(nèi)處理建筑垃圾能力最大的再生循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)，項目車間分為不同的功能區(qū)域，主要有建筑垃圾存儲區(qū)、分揀篩選區(qū)、粉碎加工區(qū)等。通過回收建筑垃圾、鋼、水泥、磚瓦等進行再生利用，其終端產(chǎn)品主要是穩(wěn)定土、再生混凝土、再生砂漿、再生磚和水穩(wěn)層輔料。

本工程主廠房等地下結(jié)構(gòu)存在長123米、寬86米、底板厚度1米的混凝土，屬超長大體積混凝土，設(shè)計采用中建材中巖科技有限公司補償收縮混凝土無縫施工技術(shù)，實現(xiàn)混凝土的結(jié)構(gòu)自防水并達到二級防水要求。

1 本工程需解決的關(guān)鍵技術(shù)——大體積混凝土硬化收縮開裂

本項目地下結(jié)構(gòu)工程為超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，且底板厚度為1米，屬于超長大體積混凝土。在施工過程中，混凝土中的水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部升溫比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時，會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。此外，混凝土配置過程中只有約20%的水分是水泥硬化所必需的，而約80%的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會引起混凝土體積的收縮，造成混凝土開裂。按照傳統(tǒng)施工設(shè)計，需要每隔20-40m預(yù)留一條后澆帶，從而減小混凝土體積，以解決混凝土結(jié)構(gòu)的收縮開裂問題。按照施工規(guī)范，后澆帶需42d以后才能用膨脹混凝土回填。后澆帶的設(shè)置會出現(xiàn)以下問題：第一，工期延長將近兩個月；第二，后澆帶混凝土接茬面的處理不當(dāng)成為滲漏的主要部位，一旦混凝土開裂地下水就會通過裂縫快速滲透進入混凝土內(nèi)部，造成漏水并銹蝕鋼筋，嚴重影響建筑結(jié)構(gòu)的安全和使用壽命。

2 結(jié)構(gòu)自防水混凝土技術(shù)方案

2.1 超長無縫施工技術(shù)基本原理

大體積混凝土的特點是厚度（或高度）H遠小于長寬尺寸L，當(dāng)H/L≤0.2時，在地基鋼筋等約束下，混凝土板在中間部位將出現(xiàn)最大應(yīng)力σx。

圖1 底板或墻板的應(yīng)力分析

當(dāng)最大應(yīng)力超過當(dāng)前齡期的混凝土抗拉強度時，在應(yīng)力最集中的中間部位會開裂生成裂縫。開裂后，裂縫左右兩塊板的水平應(yīng)力重新分布，隨著混凝土的繼續(xù)硬化收縮，最大應(yīng)力出現(xiàn)在左右兩塊板的中部，當(dāng)混凝土的抗拉強度小于最大應(yīng)力時，又在中間部位形成第二批裂縫，從而形成連續(xù)的有序裂縫。工程中控制有序裂縫產(chǎn)生的主要措施是設(shè)置后澆帶，釋放混凝土硬化收縮的應(yīng)力集中防止開裂。

超長無縫施工技術(shù)是在配置混凝土過程中摻加適量膨脹劑，通過膨脹來補償混凝土硬化收縮產(chǎn)生的應(yīng)力。如圖2所示，在建筑物不同的部位，根據(jù)收縮應(yīng)力的大小，混凝土中膨脹劑的摻加量是不同的。在收縮應(yīng)力最大的中部設(shè)置2米寬的膨脹加強帶，澆筑大摻量膨脹劑的混凝土，摻加量一般為膠凝材料用量的10%-12%。在結(jié)構(gòu)收縮應(yīng)力較小的部位澆筑微膨脹混凝土，摻加量一般為膠凝材料用量的6%-8%，補償較小的收縮應(yīng)力。施工時，膨脹加強帶外側(cè)澆筑微膨脹混凝土，到加強帶時澆筑大膨脹率混凝土，過加強帶后，變?yōu)槲⑴蛎浡驶炷?。通過膨脹率的調(diào)整連續(xù)施工，實現(xiàn)超長混凝土結(jié)構(gòu)的一次澆筑，保證了混凝土結(jié)構(gòu)的整體性。

圖2 無縫施工基本原理

2.2 膨脹加強帶的設(shè)置

膨脹加強帶的適宜間距為40-60m，原后澆帶位置基本合適，因此將原后澆帶設(shè)置為膨脹加強帶，寬度擴展為2米。采用5mm孔徑的鋼絲網(wǎng)綁在膨脹加強帶的兩側(cè)，防止不同膨脹率的混凝土混合在一起，同時形成易接茬的混凝土界面。鋼絲網(wǎng)的綁扎要順著混凝土的澆筑方向綁在豎向鋼筋的外面，防止?jié)仓炷習(xí)r沖擊力過大無法起到攔截作用。為防止膨脹加強帶混凝土的應(yīng)力集中，需在加強帶上增加材質(zhì)與結(jié)構(gòu)鋼筋相同的應(yīng)力鋼筋，規(guī)格直徑小于結(jié)構(gòu)1-2個規(guī)格，設(shè)置間距為結(jié)構(gòu)鋼筋的2倍，垂直于加強帶方向綁扎在兩根結(jié)構(gòu)鋼筋中間，穿過加強帶并延長出兩側(cè)各50cm。

在易開裂的重點位置如墻板上應(yīng)加鋼板止水帶，墻板和頂板的膨脹加強帶位置與底板相對應(yīng)。另外，具有沉降功能的后澆縫按設(shè)計要求施工。

2.3 混凝土配制

結(jié)構(gòu)自防水混凝土中的膨脹劑摻加量按下列公式計算：

摻量=E/（C+F+E）

其中：E-膨脹劑，C-水泥，F(xiàn)-礦粉或粉煤灰

混凝土結(jié)構(gòu)各部位膨脹劑摻量：底板部位6%-8%；墻板和頂板部位8%-10%；膨脹加強帶12%。

主要原材料指標(biāo)：

水泥：菏澤中聯(lián)P.O42.5水泥

粉煤灰：F.I級，細度（45微米篩）9.5%；需水量比94%，燒失量3.5%

礦粉：S95，密度2.90g/cm3，比表面積448m2/kg，活性7d 81%，28d 98%

河砂：天然河砂，細度模數(shù)2.7，含泥量2.5%，泥塊含量0.5%

表1 結(jié)構(gòu)自防水混凝土配合比（kg/方）

石子：連續(xù)級配，壓碎值8.5%，針片狀含量10.2%

外加劑：菏澤鵬遠環(huán)保新型材料有限公司開發(fā)區(qū)分公司聚羧酸減水劑，減水率不小于25%

膨脹劑：中建材中巖科技有限公司生產(chǎn)的ZY膨脹劑

結(jié)構(gòu)自防水混凝土物理性能要求：

坍落度控制在（16±2）cm；初凝時間大于6h。

表2 結(jié)構(gòu)自防水混凝土強度

2.4 混凝土的澆筑工藝

1）基面清理。澆筑混凝土前，基礎(chǔ)面上的所有雜物必須清理干凈。

2）保證混凝土澆筑的連續(xù)性。如有突發(fā)狀況必須保證混凝土在終凝時間前繼續(xù)澆筑，防止產(chǎn)生冷接茬。

3）保證混凝土的振搗效果。振搗時間控制在10-30秒，不宜過長，以混凝土開始泛漿和不冒氣泡為準，保證不漏振、欠振。

4）及時進行二次抹面。混凝土澆筑完成后及時進行二次抹面，防止因水分蒸發(fā)造成的表面龜裂現(xiàn)象。

5）養(yǎng)護要及時、持續(xù)?；炷炼文嫱瓿珊?，及時用麻袋、塑料薄膜等覆蓋其表面；混凝土終凝后進行澆水或蓄水養(yǎng)護，養(yǎng)護期不少于14d。

3 工程防水效果

本工程通過超長結(jié)構(gòu)無縫施工技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了地下室混凝土結(jié)構(gòu)的一次性連續(xù)澆筑，保證了混凝土結(jié)構(gòu)的整體性。通過摻加ZY膨脹劑補償混凝土的硬化收縮，防止了有害裂縫的產(chǎn)生。施工過程嚴格按照施工技術(shù)方案執(zhí)行，嚴格把控各個施工環(huán)節(jié)，保質(zhì)保量完成工程建設(shè)，取得很好的實際效果。2019年5月5日本工程地下室主體結(jié)構(gòu)施工完成，未發(fā)現(xiàn)有害裂縫，降水停止后未出現(xiàn)滲漏點，達到了本工程混凝土的防水設(shè)計要求。