超长混凝土结构设计与施工方法

超长混凝土结构设计与施工方法

李学革朱占琴

超长混凝土结构设计与施工方法李学革朱占琴富锦市远大建筑工程有限公司论文

按现行规范的要求，当建筑物长度超过一定长度就需设置伸缩缝，或在恰当的位置设置后浇带，以解决建筑物混凝土的收缩和因温度变化而引起混凝土开裂的问题。但以此同时，也给建筑设计带来一些新问题：如使立面处理，防渗漏等变得复杂，也提高了施工难度和工程造价。在近代地震灾害调查中也发现，设缝的建筑物大都发生不同程度的碰撞震害。为此人们对超长结构的无缝技术也越变得重视。

一、无缝设计方案的分析1、基本原理

无缝设计的思路是“抗放兼施，以抗为主”，其膨胀加强带所建立的预压应力，与混凝土抵抗收缩变形所产生的拉应力能达到补偿平衡，这是无缝设计的关键。

2、加强带设置位置

由于该工程地下室底板和地下室墙板混凝土等级不一致，施工中按规范要求设置水平施工缝(钢板止水带)，底板、墙板和顶板共分三次浇筑完成，共设置两道加强带。

3、膨胀加强带构造措施

加强带沿轴线方向共设置二道(包括底板、墙板、顶板)，宽度2m，在加强带的两侧架设密孔钢丝网，网孔5mm，以防止带外混凝土流入加强带，带内增加水平构造钢筋8@100，钢筋规格同原设计的配筋，加强带混凝土强度等级比两侧混凝土提高一级，采用了C35、C45混凝土，施工中，先浇一侧带外混凝土，浇到加强带时，改用膨胀混凝土，由A轴向H轴连续浇捣。

4、微膨混凝土的设计

膨胀混凝土用于超长结构无缝施工，其限制膨胀率设计和设定非常重要，膨胀率偏小，则补偿收缩能力不足，无缝施工难以实现，膨胀率过大，对混凝土强度有明显的影响。微膨混凝土的设计，主要是在混凝土的配比中掺入适量的外加剂、添加剂，使得混凝土在凝固过程中产生水化热和凝固后的干燥收缩，即热胀冷缩所产生的变形压缩到最低的一种构思。

二、无缝工程施工原理

UEA混凝土在硬化过程中产生膨胀作用，在钢筋和邻位约束下，钢筋受拉，而混凝土受压，当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时，

则：Ac·σc=As·Es·ε2

设：μ=As/Ac，

则σc=μ·Es·ε2……（1）

式中σc—混凝土预压应力（Mpa），As—钢筋截面积，μ—配筋率（%），Ac—混凝土截面积，Es—钢筋弹性模量(Mpa),ε2—混凝土的限制膨胀率(%)。

由（1）式可见，σc与ε2成正比例关系，而限制膨胀率ε2随UEA的掺量增加而增加，所以，通过调整UEA的掺量，可使混凝土获得0.2～0.7MPa的预压应力，根据水平法向力σx分布曲线，设想在应力大的地方施加较大的膨胀应力σc，而在两侧施加较小的膨胀应力，全面地补偿结构的收缩应力，控制有序裂缝的出现。

由于钢筋混凝土结构长大化和复杂化，取消后浇带的超长缝混凝土结构施工必须根据结构特点灵活运用，沉降缝不能取消，具有沉降性质的后浇带也不能取消。UEA加强带的性质是以较大膨胀应力补偿温差收缩应力集中的地方，所以，它可以取消后浇带。加强带的间距可控制在40～60m，一般可连续浇注100～200m超长结构。

三、具体施工步骤与措施

1、混凝土试配

膨胀混凝土的试配，重点解决超长无缝混凝土施工中UEA掺量控制和降低混凝土水化热。

经多次试验，UEA替代水泥量在10～12%范围内，对混凝土强度不影响，同时利用收缩膨胀测定仪测定，其膨胀率ε2=2－3×10-4，在钢筋率μ=0.2－0.8%时，可在结构中建立0.2－0.7Mpa的预压应力，这一预压应力可补偿混凝土在硬化过程中产生温差和干缩的拉应力。

2、筏板膨胀加强带施工

（1）混凝土浇筑方向。首先根据现场实际情况，商品混凝土供应能力，浇筑能力，确定筏板混凝土浇筑方向。

（2）确定膨胀加强带的设置。

（3）膨胀加强带处的浇筑方向。4台混凝土泵分两组对向进行，浇筑整个过程中，每组中应保证1台泵退泵连续浇筑超长无缝筏板混凝土，另外1台则机动配合塔吊吊斗进行膨胀加强带和墙体混凝土浇筑。

（4）主要技术措施

①混凝土浇筑时，注意严防其它部位混凝土进入膨胀后浇带内，以免影响设计效果。浇筑混凝土前的润管砂浆必须弃置，拆管排除故障或其它原因造成的废弃混凝土严禁进入工作面。严禁混凝土散落在尚未浇筑的部位。以免形成潜在的冷缝或薄弱点。对作业面散落的混凝土，拆管倒出的混凝土，润管浆等应吊出作业面外。

②在混凝土浇筑至膨胀加强带附近时，应注意使振动棒插捣点与密目快易收口网保持距离不小于30cm，并不得过振。

③膨胀加强带处混凝土采取塔吊吊斗吊运和混凝土输送管泵并用。加强带处超长无缝筏板混凝土浇筑在一侧混凝土浇筑完毕后进行，墙体混凝土待该部位超长无缝筏板混凝土初凝后终凝前浇筑。膨胀带混凝土，振捣棒可靠近密目快易收口网，但不得碰撞。

④超长无缝筏板板面上的板面粗钢筋处，容易在振捣后、初凝前出现早期塑性裂缝和沉降裂缝，必须通过控制下料和二次振捣予以消除，以免成为混凝土的缺陷，导致应力集中，影响温度收缩裂缝的防治效果。底板浇筑至标高后，在终凝前用磨光机反复抹压多次，防止混凝土表面的沉缩裂缝出现。

⑤膨胀混凝土只有充分湿养护才能发挥UEA混凝土的膨胀效能，必须提高养护意识，设立专职养护人员，建立严格的混凝土养护制度。混凝土浇筑完毕后即应保湿养护14d。混凝土收平后，即应洒水润湿，再用塑料膜严密覆盖，如盖麻袋一层。在养护期喷洒雾状水保持环境相对湿度在80%以上，以减少混凝土干缩。

3、墙体膨胀加强带施工

为释放部分收缩应力，在墙体施工中采用了“后浇膨胀加强带”的施工方法，即以膨胀加强带为界，分段浇筑掺12%UEA的C50、P8小膨胀混凝土，养护28d后，用掺15%UEA的C55、P8大膨胀混凝土回填膨胀加强带。后浇筑膨胀加强带可按照传统后浇带设置。

4、楼板膨胀加强带施工

楼板膨胀加强带用密目快易收口网隔开，固定方法同筏板。浇筑时采用齐头并进、连续浇筑的方法，膨胀加强带外用掺12%UEA的小膨胀混凝土，浇筑到加强带时，用掺15%UEA的大膨胀混凝土，到另一侧时，又改为浇筑掺12%UEA混凝土。

超长无缝混凝土结构是以UEA补偿收缩混凝土为结构材料，以加强带取代后浇带连续浇筑超长钢筋混凝土结构的一种新工艺。在本工程中，对底板和楼板采用加强带取代后浇带，证明采用超长无缝混凝土结构施工技术是一种有效的新型施工工艺，有利于满足工程质量要求和建筑造型的要求，简化了施工工序、缩短了工期，降低了工程成本。