体育馆工程超长混凝土结构施工工艺.doc

体育馆工程超长混凝土结构施工工艺1.1.1.1. 超长混凝土结构定义超长混凝土结构是指结构单元超过了《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）所规定的伸缩缝最大间距的结构结构设置伸缩缝是基于混凝土干燥收缩和热胀冷缩，而主要考虑长期热胀冷缩的影响考虑混凝土干缩和施工期间水泥水化热影响常采用施工后浇带的方式，一般30～40m设置一道混凝土结构伸缩缝最大间距（m）结构类别室内或土中露天框架结构（现浇）5535挡土墙、地下室墙等结构30201.1.1.2. 本工程超长混凝土结构设计概况本工程地下室结构长约380m、宽约300m，纵向设四条后浇带，横向设六条后浇带，间距约45～70m（详见地下室分区图）地下室外墙厚400mm，外墙一次浇筑长度最长约97.84m混凝土采用C30防腐纤维补偿收缩混凝土S6级抗渗主体结构为直径约110m的圆形结构，径向设八条后浇带主体结构框架环梁一次浇筑长度最长弧长约 260m构件名称截面尺寸位置简图最长施工长度LH7500×1000mm260m（弧长）1.1.1.3. 超长混凝土结构的变形(1)超长混凝土结构裂缝类型根据混凝土结构及混凝土材料的原理和特性，结合长期的施工经验总结，结构出现裂缝与温降和收缩有直接关系，在超长混凝土结构的结构构件在施工中过程中容易产生塑性收缩裂缝、干燥收缩裂缝、沉降收缩裂缝和温度裂缝等常见裂缝。

裂缝类型表现形式原因塑性收缩裂缝多在新浇筑的结构构件暴露于空气中的上表面出现，形状接近直线，长短不一，互不贯通，裂缝较浅，类似于干燥的泥浆面大多在混凝土初凝后（一般浇筑后4h左右），当外界气温高，风速大，气候很干燥的情况下出现混凝土浇筑后表面没有及时覆盖，受风吹日晒，表面游离水分蒸发过快，产生急剧的体积收缩，而此时混凝土强度较低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂使用收缩率较大的水泥，水泥用量过多，或使用过量的粉砂，或混凝土水灰比过大混凝土流动性度过大，模板、垫层过于干燥，吸水大干燥收缩裂缝裂缝多为表面性的，宽度较细（多在0.05～0.2mm之间），走向纵横交错，没有规律性，裂缝分布不均但对基础、墙、较薄的梁、板类结构，多沿短向分布这类裂缝一般在混凝土养护完毕一段时间后，在上表面或侧面出现，并随湿度的变化而变化，表面强烈收缩可使裂缝由表及里、由小到大逐步向深发展混凝土结构成形后，没有覆盖养护，受到风吹日晒，表面水分散失过快，体积收缩大，而内部湿度变化很小，收缩也小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引起混凝土表面开裂 混凝土结构长期裸露在露天，未及时回填土或封闭，处于时干时湿状态，使表面湿度经常发生剧烈变化。

采用含泥量大的粉砂配制混凝土混凝土经过度振捣，表面形成水泥含量较多的砂浆层，使收缩量加大沉降收缩裂缝多沿基础、墙、梁、板上表面钢筋通长方向或箍筋上或靠近模板处断续出现，或在预埋件的附近周围出现裂缝呈梭状，宽度0.3～0.4mm，深度不大，一般到钢筋上表面为止，在钢筋的底部形成空隙多在混凝土浇筑后发生，混凝土硬化后即结束混凝土振捣后，粗骨料沉落挤出水分、空气，表面呈现泌水，形成竖向体积缩小沉落，这种沉落受到钢筋、预埋件、模板、大的粗骨料以及先期凝固混凝土的局部阻碍或约束，或混凝土本身各部相互沉降相差过大而造成裂缝混凝土保护层不足，混凝土沉降受到钢筋的阻碍，常在箍筋的方向发生一道道的沉降横向裂缝温度裂缝表面裂缝走向无一定规律，长度尺寸较大的基础、墙、梁、板类结构，裂缝多平行于短边方向；混凝土结构的裂缝常纵横交错表面温度裂缝多发生在施工期间，深进的或贯通的多发生在浇筑后2～3个月或更长时间，缝宽受温度变化影响较明显沿截面高度，裂缝呈上宽下窄状，遇顶部或底板配筋较多的结构，有时也出现中间宽两边窄的梭状表面温度裂缝多由于温差较大引起的混凝土结构构件浇筑后，在硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差较大。

当温度产生非均匀的降温差时，将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的温降收缩，此时表面受到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力，而混凝土早期抗拉强度很低因此出现裂缝深进的和贯通的温度裂缝多由于结构降温差较大，受到外界的约束引起的2)导致超长混凝土结构出现裂缝的变形因素根据以上裂缝的表现形式和裂缝形成的原因，在施工中影响超长混凝土结构变形的因素主要有混凝土材料自身的收缩、结构构件的温差和环境温度的影响变形的因素产生的裂缝混凝土自身的收缩塑性收缩裂缝干燥收缩裂缝沉降收缩裂缝结构构件内外温度温度裂缝环境温度的影响(3)减小超长混凝土结构变形的途径影响变形的因素减少变形的途径混凝土自身的收缩施工中应尽可能地降低水灰比，减少水泥浆用量,加强养护及创造湿润环境；掺入外加剂处理因水化热降温和混凝土自身收缩引起开裂；提高混凝土的抗拉强度(如采用纤维混凝土等)；掺入UEA类膨胀剂，抵消因收缩而产生导致混凝土开裂的大部分拉应力结构构件内外温度采用低水化热的水泥；用能降低早期水化热的混凝土外加剂；采用掺合料(加粉煤灰等)；采取措施增加骨料的掺合用量,减少水泥用量环境温度的影响通过温度应力验算，增大抗温度应力配筋；对某些结构采取减少年度温差的措施(如保温隔热等)；采用预应力结构；提高混凝土的抗拉强度(如采用纤维混凝土等)；按规范要求合理设置伸缩缝。

1.1.1.4. 超长结构自约束裂缝计算(1)计算原理(依据<<建筑施工计算手册>> ) :浇筑大体积混凝土时，由于水化热的作用，中心温度高，与外界接触的表面温度低，当混凝土表面受外界气温影响急剧冷却收缩时，外部混凝土质点与混凝土内部各质点之间相互约束，使表面产生拉应力，内部降温慢受到自约束产生压应力则由于温差产生的最大拉应力和压应力可由下式计算: 式中：t、c──分别为混凝土的拉应力和压应力(N/mm2)； E(t)──混凝土的弹性模量(N/mm2)； ──混凝土的热膨胀系数(1/℃) △T1──混凝土截面中心与表面之间的温差(℃)，其中心温度按下式计算： 计算所得中心温度为：55.09度 ──混凝土的泊松比，取0.15－0.20由上式计算的t如果小于该龄期内混凝土的抗拉强度值，则不会出现表面裂缝，否则则有可能出现裂缝，同时由上式知采取措施控制温差△T1就有可有效的控制表面裂缝的出现大体积混凝一般允许温差宜控制在20℃－25℃范围内。

a) 计算:取 E0=3.00×104N/mm2,=1×10-5,△T1=26.59℃,=0.15混凝土在7d龄期的弹性模量,由公式: 计算得: E(7)=1.40×104N/mm2混凝土的最大拉应力由式: 计算得: t=2.92N/mm2混凝土的最大压应力由式: 计算得: c=1.46N/mm27d龄期的抗拉强度由式: 计算得: ft(7)=1.02N/mm2结论: 因内部温差引起的拉应力大于该龄期内混凝土的抗拉强度值，所以会出现表面裂缝1.1.1.5. 防止出现裂缝的控制措施(1)设计中已经采取的措施在本工程的设计中，对于超长混凝土结构变形已经采取了一定的措施进行控制，主要措施如下：设计措施设计内容设置后浇带本工程设计设置了纵向六条后浇带，横向四条后浇带，基本呈均匀布置构造钢筋加密本工程其他剪力墙墙水平分布钢筋间距为200mm，地下室超长结构外墙水平分布钢筋设计为14@200mm使用纤维混凝土本工程地下室底板、外墙及地下一层顶板、梁等结构采用纤维混凝土。

添加膨胀剂本工程设计要求在超长混凝土结构中采用补偿收缩混凝土，内掺膨胀剂，膨胀率不小于0.015%2)施工中采取的措施结合设计中采用的对超长混凝土结构变形进行控制的相应措施，在本工程超长混凝土结构施工过程中除了保证一般混凝土浇筑的施工工艺措施外,我们还将采用以下措施进行控制：材料名称控制措施水泥采用普通硅酸盐水泥，在保证设计要求的最小水泥用量的前提下，尽可能的减少水泥的用量水在保证混凝土和易性和坍落度的情况下尽量减少水的用量骨料加强对混凝土搅拌站的原材料的控制，选用级配优良、含水率较佳的优质骨料粉煤灰在施工时才入Ⅰ级优质活性粉煤灰，以取代一部分水泥用量，降低水化热，改善混凝土的工作性减水剂在施工中加入高校减水剂以改善水泥用量及混凝土的收缩针对混凝土原材料的控制的宗旨就是，选用低水化热的水泥和保证骨料质量，通过添加掺合料、外加剂等调整混凝土配合比，以求减少水泥用量，降低水泥水化热，以控制混凝土的温度变形；在保证混凝土的工作度的前提下降低水灰比，以控制混凝土的收缩施工时通过混凝土的试配、试验，获取最优的配合比，使混凝土材料的抗裂性能达到最佳3)温度控制超长混凝土结构的温度控制与大体积混凝土的温度控制相类似。

4)设置膨胀加强带由于本工程结构尺寸较长，设计虽设置了后浇带，但后浇带之间的间距仍然较规范要求过大，故后浇带之间的结构单元仍需按照超长混凝土结构进行施工控制在施工中为了更好的控制超长结构变形，通常采用增设后浇带的做法，将结构分割为更小的结构块，施工混凝土的变形得到更大的释放但是这种常规后浇带施工，工序繁多，时间跨度长，施工成本高，而且难以保证整体质量，给建筑装饰也带来隐患，后浇带设置过多的话将对工程施工造成很大的影响施工中也采用设置诱导缝的方法，人为的在结构上设置薄弱环节，使结构的变形在薄弱环节上得到释放但这种方法防水施工较难处理，处理不好的很容易出现防水缺陷造成漏水在本工程的施工中为了更好的解决超长混凝土结构变形控制的难题和有效的控制超长混凝土结构的变形，保证地下室结构的防水和防渗效果，采取设置膨胀加强带的方法，在目前设计设置的后浇带的基础上增设膨胀加强带，使后浇带和膨胀加强带共同作用“抗放结合”，有效的控制超长混凝土的收缩变形1）设置原理无缝设计的思路是“抗放结合，以抗为主”的原则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，可使膨胀加强带混凝土获得0.2～0.7MPa的预压应力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基本原理是：根据收缩应力的分布，用相应的膨胀应力予以补偿在收缩应力较大的部位掺加膨胀剂做成膨胀加强带，其它部位拌制微膨混凝土从而取消后浇带，实现连续浇捣2）膨胀加强带的布置膨胀加强带的位置宜布置在拉应力较大、配筋变化及截面突变的部位及应力集中的部位在本工程施工中，拟在现有后浇带的基础上布置宽2m。