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69环向超长钢筋混凝土无缝施工综合技术现浇钢筋混凝土结构常由于干缩和降温冷缩引起收缩开裂，而超长大体积混凝土尤为突出。因此我国《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）中对钢筋混凝土结构进行规定：现浇框架结构当处于露天时，每35米宜设伸缩缝；当处于室内或土中时，每55米宜设置伸缩缝；……等等规定。随着施工技术的不断发展，出台了GB50010-2002新规范，修订后的规范对伸缩缝的设置要求有所放宽，指出，当混凝土浇筑采用后浇带分段施工或采用专门的预应力措施时，伸缩缝最大间距可适当增大，同时指出后浇带不能代替伸缩缝，当增大伸缩缝间距时，应通过有效的分析或计算，慎重考虑各种不利因素对结构内力和裂缝的影响，确定合理的伸缩缝。##体育中心设计施工阶段，新规范还未出台，从设计到施工均对混凝土收缩裂缝进行认真研究、分析、计算，采取了“无缝施工方案”，后浇带留设间距长达100m之多,并制定了一系列行之有效的技术措施，精心组织施工，基础环向有约束830m长混凝土，主体露天看台环向超薄最长230m长预应力混凝土均一次连续浇筑完毕，为体育场环向超长混凝土设计施工提供可借鉴的经验。1工程概况##体育中心工程基础为桩基承台基础梁结构，总长约830m，基础梁断面尺寸为800*（800～1200）m，混凝土设计等级为C30；主体露天看台为预应力钢筋混凝土结构，最长段230m，板厚6mm，通过横向框架支撑其结构，混凝土设计等级为C40、C45。2技术难点1）本工程基础梁钢筋混凝土结构均属环向超长结构，与一般超长结构比其两端没有自由端，且基础梁下每间隔12m有桩承台，形成有约束结构。由于使用功能的要求，设计不留置伸缩缝，采用设置后浇带等一系列的措施，按规范规定的长度设后浇带，其后浇带将达16条。而后浇带留设过多，将给施工带来很大的困难，宜影响工程质量。因此后浇带留设及其处理技术是本工程施工的一大难点。2）体育场看台属于露天结构，温度变化较大，容易出现由于温差而引起的裂缝，另外看台厚度一般设计只有6～8㎜，而武汉体育中心体育场看台厚度仅为6㎜，宜70造成混凝土散热过快导致开裂。施工中如何配置混凝土、控制混凝土浇筑，施工后如何保证看台不开裂，保证看台不渗漏等，是本工程需要解决的难题。3）超长度连续曲线预应力露天结构的设计施工国内少见，对于应力的设计、施工提出了很多课题。超长预应力混凝土楼面如何分段布置预应力筋，分段张拉。分段过长，预应力损失较大；分段过短，张拉次数多、效率低，锚具费用大。3方案的确定3.1国内施工现状分析国内超长无缝施工常见的做法通常有两种：一是设置后浇带，待混凝土干缩稳定，主体结构完工40～60天后，再将后浇缝补浇混凝土。该方法虽能有效地控制裂缝出现，但由于周期较长，且后浇缝不宜很好地处理，因此实际效果常常不佳；二是设置膨胀加强带，即在浇筑混凝土中局部某一带（一般在结构受力最不利的位置处）提高膨胀剂的用量，从而提高这一带混凝土的膨胀率，使膨胀加强带混凝土储存较大的膨胀能，待两侧混凝土产生收缩时，释放其膨胀能量，补偿混凝土的收缩，防止超长大体积混凝土结构印收缩应力过大而开裂。该方法虽较前者有所改进，但实际施工时，由于混凝土坍落度较大（现一般均为泵送混凝土），膨胀加强带的宽度不宜控制好，最终将影响其效果。3.2设计方案的确定纵观国内现状，超长结构无缝施工成功的范例较多，但后浇带留设间距一般在规范规定的伸缩缝留设距离范围内或略大于。而环向超长结构无缝施工的范例不多见，后浇带留设间距远远超过伸缩缝留设间距的情况更是少见。设计对本工程基础830m长环向结构和看台230m长超薄结构采取无缝施工的方案，钢筋混凝土采用有限元温度应力计算，配置温度筋，留设后浇带的方法，采取微膨胀混凝土浇筑，看台还采取预应力座台L型肋梁，钢纤维混凝土技术。后浇带的设置距离通过综合计算确定，同时考虑施工方便，对后浇带的距离适当放宽，采取加强后浇带等措施予以弥补。预应力设计方案，为无粘结预应力混凝土结构，其中最大的看台区（230*80m）设置了3～4条后浇带，环向看台梁配置2根、3根或4根无粘结预应力钢绞线，预应力筋的线型为连续双曲线型配筋，预应力筋每3～4跨为一段，在径向梁上部搭接。3.3施工方案的确定71施工阶段，综合设计采取的一些系列措施，以及国内无缝施工的经验，在施工中重点解决混凝土配置和施工操作问题：一是在混凝土试配时掺加新一代的CSA混凝土微膨胀剂，使混凝土产生适量的微膨胀，以补偿混凝土的收缩；二是严格控制混凝土的坍落度；三是改进施工工艺，如平浆人员用木抹提浆搓平；五是加强混凝土的养护。4关键技术施工方法4.1微膨胀混凝土施工4.1.1工艺原理为了抵抗混凝土在收缩时产生的应力，达到防止和减少收缩裂缝的出现，在混凝土中掺加CSA膨胀剂，使混凝土产生适量的膨胀，在钢筋和临位限制下，在钢筋混凝土中产生0.2～0.7MPa的预压应力，可大致抵消混凝土收缩时产生的收缩应力，防止混凝土开裂。当全部混凝土均提高膨胀剂掺量，达12%～13%时，在采取措施的情况下，后浇带间距可延长至100m。CSA膨胀剂具有低碱、高效、后期膨胀较小、强度增进较大的特点，在配置微膨胀混凝土中可抑制碱骨料反应，对混凝土的长期耐久性有利，抗渗防水效果良好。4.1.2材料要求4.1.2.1混凝土原材料技术要求1）水泥：采用葛洲坝水泥厂生产的42.5级普通硅酸盐水泥。2）砂：采用清洁中砂，含泥量不大于3%。冬期不得含有冰块及雪团。3）石子：采用清洁碎石，含泥量不大于1%。冬期不得含有冰块及雪团。4）膨胀剂：采用CSA膨胀剂，水中7天限制膨胀率不小于2.5/万，初凝时间不早于45min，终凝时间不迟于10h。5）水：自来水。6）粉煤灰：达到二级品以上。4.1.2.2混凝土技术要求所有原材料均经过计量后投入搅拌机，计量偏差满足下列要求（按重量计），水泥、CSA膨胀剂、粉煤灰、减水剂、水±1%、石±2%；CSA膨胀剂和减水剂的计量由专人负责，并严格按配合比投料。冬期拌制混凝土采用外加剂，降低水的结冰温度，外加剂确保-10℃时水不结冰。724.1.3施工流程及施工工艺4.1.3.1施工流程微膨胀混凝土的试配→混凝土搅拌→混凝土输送→混凝土浇筑→混凝土养护4.1.3.2施工工艺1）微膨胀混凝土的试配微膨胀级配合比设计时，除进行常规的设计、试验外，还增加对混凝土的限制膨胀率的设计、测试内容。（1）限制膨胀率检测目前，大多数的试验只建立了膨胀剂标准中的检测方法，对膨胀剂的质量进行控制，尚无建立起混凝土的限制膨胀率的检测手段，在进行微膨胀混凝土配比设计、试配时，仅进行混凝土的和易性、坍落度、坍落度损失、抗压强度等指标的试验，对于混凝土是否具有微膨胀性，限制膨胀率多大，一般不进行检验，也没有具体数据。武汉体育中心项目在确定选用CSA膨胀剂后，对其进行了限制膨胀率检验，通过检测的数据确定其掺量。经检测，其水中7d限制膨胀率达4/万（检测标准应不小于2.5/万），具有良好的微膨胀性。（2）膨胀剂的掺量试验表明提高膨胀剂的掺量，能显著提高混凝土的膨胀率，掺量越低，混凝土的限制膨胀率越小。根据工程实际情况，环向超长基础，其基础梁断面尺寸较大，梁内配制钢筋直径较大，梁底具有较大的约束力，易产生收缩裂缝，因此确定限制膨胀率在2/万左右，经试配，膨胀剂的掺量为水泥重量的13%。环向看台结构，与基础比较，板厚度较薄，板内配筋为小直径、小间距的配筋形式，设计有无粘结预应力等措施，裂缝相对较易控制，但看台处于露天状态，受环境影响较大，为此确定限制膨胀率在1.5/万左右，混凝土中CSA膨胀剂的掺量定为10%。（3）混凝土坍落度经试验得出：混凝土的坍落度越大，在同一膨胀剂掺量下，混凝土的限制膨胀率越小。故采用泵送混凝土时，要配制抗裂性好的微膨胀混凝土，在CSA膨胀剂掺量确定的条件下，控制好混凝土坍落度。根据泵送要求，经试验，确定坍落度控制在140～160mm之间。73（4）混凝土凝结时间混凝土的凝结时间太短，水泥的水化反应较快，混凝土的早期收缩现象较大；混凝土的凝结时间太长，膨胀剂的膨胀能大部分消耗在塑性阶段。因此，根据本工程结构情况，确定掺膨胀剂的混凝土的凝结时间控制在10～15小时范围内。2）混凝土搅拌：混凝土搅拌采用强制式搅拌机搅拌，搅拌时间控制在2～3分钟，严格控制搅拌时间，确保混凝土拌合物均匀。及时测定砂、石的含水量、以便及时调整混凝土级配，严禁随便增减用水量。3）混凝土的输送混凝土搅拌完成后，采用固定泵泵送工艺直接输送到作业面，以确保将混凝土最短时间运至浇筑上。4）混凝土的浇筑（1）混凝土浇灌前准备：钢筋模板按设计图纸安装、绑扎、安装要牢靠，模板表面涂刷脱模剂。模板缝用海绵垫补严密，模板内的所有杂物必须清理干净并浇水湿润。（2）混凝土浇筑采用循序推进的连续浇筑方法，为避免混凝土出现冷缝，每个浇筑带的宽度均控制在2m以内为宜。同时严格控制混凝土的浇筑速度，分层浇捣，逐步推进，（3）CSA混凝土振捣必须密实，不漏振、欠振、不过振。振点布置均匀，振动器要快插慢拔。在施工缝、预埋件处，加强振捣。振捣时不触及模板、钢筋，以防止其移位、变形。梁的振捣点可采用“行列式”，每次移动的距离为400到600mm；板的振捣采用平板式振捣器振捣。严格控制振捣时间及插入深度，并重点控制混凝土流淌的最近点和最远点，尽可能采用两次振捣工艺，提高混凝土的密实度。（4）先后浇筑的混凝土接槎时间不宜超过150分钟（严格控制在初凝时间内）。（5）混凝土成型后，等表面收干后采用木抹子搓压混凝土表面，以防止混凝土表面出现裂缝（主要是沉降裂缝、塑性收缩裂缝和表面干缩裂缝），抹压2～3遍，最后一遍要掌握好时间。混凝土表面搓压完毕后，应立即进行养护。（6）冬天施工，采取防冻措施，除掺加防冻剂外，尚需保证混凝土入模温度不得低于5℃。雨季施工，采取有效防雨措施，严格按事先编制好的冬雨季施工措施执行。745）混凝土养护CSA混凝土的养护是保证质量的最重要的措施之一，安排专人负责养护工作。混凝土浇筑后，在其表面马上覆盖一层塑料薄膜，然后长时间地浇水养护，一方面避免温度过快降低，另一方面避免混凝土表面水分的过快散发。潮湿养护的时间应尽量地长，养护时间不应少于一个月。4.2钢纤维混凝土施工4.2.1工艺原理在体育场看台面层大量使用钢纤维混凝土，因为钢纤维混凝土掺有微膨胀剂，除了钢纤维本身抗拒作用外，在微膨胀剂发挥作用时，对钢纤维有预压作用，增强了这种抗拉能力混凝土结构因此抗拉性质显著提高，有效阻止了结构中微裂缝的开展和传播，并具有抗渗作用。看台面层设计要求：立面为35mm厚1：2水泥砂浆，平面50mm厚CF30钢纤维混凝土，钢纤维掺量为0.8%，立面、平面均为原浆压光，不做其它装饰。4.2.2材料要求1）水泥：胶凝材料是影响混凝土强度的主要因素。所以我们选用细度筛余物少、抗折抗强度高、性能稳定的三峡32.5级普通硅酸盐水泥。2）细骨料：该工程采用巴河洁净的天然中砂，含泥量小于1%,空隙率小，细度模数2.7～3.1之间。3）粗骨料：采用江夏区乌龙泉产坚硬高强、密实的优质碎石、粒径分布范围10～15mm。4）外加剂：UEA-HZ（缓凝型）河南驻马店生产复合型高效膨胀剂。5）钢纤维：武汉市汉森钢纤维有限责任公司生产弓形（剪切型）钢纤维（SF25），材料规格为0.5mm×0.5mm×25mm～32mm，抗拉强度为390～510MPa（设计要求≥380Mpa），R=1，90度弯折次数为2～4次。（弯折试验要求≥1次）。4.2.3施工流程及施工工艺4.2.3.1施工流程1）看台面层施工工艺流程钢纤维混凝土配合比配置→结构基层清理→放径向轴线分区栏杆线、上人踏步75投料均匀中砂碎石水泥称量料斗搅拌机运输浇筑振捣养护局部处理称量钢纤维称量外加剂线和看台台阶弧度控制线→立面凿毛→甩浆→第二遍刮糙（如折线部位立面抹灰厚度大于4cm先用C20细石混凝土找平，小于3cm后刮第一遍糙）→钉钢板网→第二遍刮糙引测台阶水平标高控制线→做立面、平面灰饼→嵌阳角条和分区分格条→看台平面清理→绑扎钢筋网片→钢纤维混凝土拌制