超长钢筋混凝土裂缝施工技术的思考
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随着建筑业的迅猛发展,经常会遇到超长钢筋混凝土结构中无缝设计和施工的问题,在超长无缝混凝土结构施工中,混凝土裂缝的控制是一个很重要的课题。同时,建筑工程中,混凝土结构的裂缝较为普遍,裂缝的类型也很多,超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有逐渐增多的趋势,虽然这类裂缝属非结构性裂缝,一般不致影响构件承载力和结构安全,但却会影响结构的耐久性和整体性。同时也会给使用者感官和心理上造成不良影响。
一、基本原理
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。
二、超长钢筋混凝土裂缝施工技术措施
1、后浇带的应用。后浇带是在混凝土施工期间保留的一个缝,在收缩或沉降基本完成后,用填充性混凝土做二次回填,但此种做法存在质量隐患;并使工期延长。如何解决这一问题呢,经过大量的试验以及应用,研制了各种膨胀剂和膨胀水泥,而用其制备的混凝土应用于后浇带的施工中,对补偿收缩,防止混凝土开裂有一定的作用。
2、无缝混凝土施工。无缝混凝土施工是用掺有膨胀剂的补偿收缩混凝土作为结构材料,其在水化硬化过程中产生膨胀作用,该膨胀作用能在结构中建立预压应力,由此来抵抗收缩变形时产生的拉应力,防止混凝土开裂。
3、CEA膨胀剂的应用。CEA膨胀剂是目前被广泛使用的外加剂,用其制备的混凝土突出的优点是:
3.1 收缩小。长期龄期不增加,这对于保证混凝土长期体积稳定性,防止混凝土开裂是非常有益的。
3.2 CEA混凝土强度稳定。CEA混凝土抗渗性,抗冻性良好。
4、其他影响因素当然,不能单纯的靠使用CEA膨胀剂就能解决超长混凝土结构取消后浇带的问题,还应从设计、混凝土材料选用、现场施工等方面采取相应措施:
4.1 设计方面
结构平面型状尽量考虑刚度均匀对称;从设计配筋上考虑补强措施。
4.2 混凝土材料选用
选择同种水泥,不同品种水泥不得混用;骨料级配的选用应慎重,对碱性有反应的骨料应禁止使用;矿物掺合料必须经试配、试验区的数据后方可使用。
4.3 施工因素
混凝土配合比设计应认真准确、严格控制水泥用量;掺外加剂适应控制混凝土单位用水量;控制入模温度,采取降温措施;控制浇筑时间,保持连续浇筑;混凝土养护及时、持续。
三、无缝设计方案
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。
四、无缝混凝土施工工艺
1、 无缝混凝土浇筑
浇筑时施工缝留置在次梁跨度的中间1/3范围内,用钢丝网封堵,主梁混凝土浇筑时,在梁两端1/3范围内为防止混凝土流淌,做临时施工缝。膨胀加强带两侧用多层板临时封堵,形成施工缝。膨胀带两侧采用内掺8%膨胀剂的C25混凝土一次浇筑,沿次梁方向由一端开始用“赶浆法”浇筑。待C25混凝土浇筑完毕后,随即拆除多层板浇筑内掺10%CEA的C30膨胀混凝土加强带。若分界处混凝土已经初凝,可先用内掺10%CEA的C30膨胀混凝土原浆湿润,然后再浇筑,并用木抹搓平,使其接缝严密。
2、无缝混凝土抹面
为闭合楼板混凝土的早期裂缝,并使混凝土搂面平整,专门安排2班工人,在混凝土浇筑后24小时内,对混凝土表面进行搓平收压,随后进行大面找平赶压搓平一次,待混凝土将要初凝前,用木抹子在普遍搓平一次,以闭合收水裂缝,并随即用塑料毛刷均匀扫毛,保证面层纹路均匀,混凝土达终凝后立即进行养护。
3、无缝混凝土养护。
对膨胀混凝土而言,及时湿水养护是消除收缩裂缝的重要措施。混凝土浇筑完毕后,应在12小时后开始养护。常温下采取浇水养护,每次混凝土拆模后,设专人负责养护工作。用水管向混凝土表面喷洒,保证不脱水。
本施工工法因编写前考虑全面,计算准确,施工工序安排合理,在施工中达到了预期效果(工期、质量、造价为最佳),做到了施工方案所追求的效果。实践证明,该超长结构混凝土工程采用无缝施工法是正确的。
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。