超长无缝施工方案

咸宁碧桂园淦河茶韵二期工程地下室项目补偿收缩混凝土连续无缝施工方案编制人：审核人：岳阳建设工程集团有限公司2012年4月25日目录1、工程概况_______________________________________________________12、工程特点及施工难度_____________________________________________13、补偿收缩混凝土无缝施工技术_____________________________________13.1补偿收缩混凝土裂缝控制的基本原理___________________________________13.2无缝设计的理论依据之一：应力分析___________________________________23.3无缝设计的理论依据之二：变形分析___________________________________24、主要施工技术措施_______________________________________________34.1膨胀加强带的设置___________________________________________________34.2补偿收缩砼施工技术要求_____________________________________________55、混凝土配合比设计_______________________________________________75.1对原材料的要求_____________________________________________________75.2补偿收缩混凝土配合比设计要求_______________________________________76、混凝土的施工___________________________________________________86.1原材料计量________________________________________________________86.2混凝土搅拌________________________________________________________86.3混凝土浇筑________________________________________________________86.4混凝土面标高控制___________________________________________________96.5混凝土养护________________________________________________________96.6施工缝、防水节点和施工缺陷的处理措施______________________________106.7质量保证措施_____________________________________________________10说明本方案的依据：1.《补偿收缩混凝土应用技术规程》（JGJ/T178-2009）2.《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）3.《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）4.《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）5.《补偿收缩混凝土防水工法》1992年建设部批准为国家级工法（YJGF22-92）6.中国建筑材料科学研究院补偿收缩混凝土《超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工方法》(专利号：93117132.6)7.碧桂园北地块二期（淦河茶韵二）地下室设计文件以及现行施工技术规范等有关文件，结合同类工程补偿收缩混凝土施工实践经验编制。以从施工技术方面采取综合措施，加强施工过程控制，有效地控制本工程底板、顶板及侧墙上有害裂缝的产生。本方案涉及的范围：用于咸宁碧桂园淦河茶韵二期工程地下室项目地下室底板、顶板和侧墙中的混凝土。本方案中未尽事宜，按设计文件和相关施工规范执行。11、工程概况咸宁碧桂园淦河茶韵二期工程地下室项目的设计单位是广东博意建筑设计院有限公司，由咸宁碧桂园房地产开发有限公司承建。本工程长约279米，宽约135米。地下室底板、顶板、梁、及外墙混凝土设计强度等级为C30，抗渗等级设计为S6。根据设计要求本工程地下室侧墙、底板、顶板采用补偿收缩混凝土无缝施工。2、工程特点及施工难度本工程为超长的钢筋混凝土结构，结构及工程条件复杂，施工技术要求较高。除必须满足强度、刚度、整体性和耐久性外，还存在超长结构裂缝控制及结构防水问题。所以，如何控制混凝土硬化期间由于水泥水化过程释放的水化热所产生的温度应力和混凝土干缩应力的共同作用，导致钢筋混凝土结构的开裂，破坏结构防水封闭性及耐久性，将成为设计、施工技术的关键。为加快施工进度、缩短工期，提高结构的整体性，保证工程的防水质量，本工程采用砼高效抗裂防水膨胀剂配制成补偿收缩混凝土进行无缝施工，根据中国建筑材料科学研究院的《超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工方法》专利技术（专利号93117132.6），通过将伸缩后浇带改为膨胀加强带，达到节约工期及裂缝控制的目的。3、补偿收缩混凝土无缝施工技术3.1补偿收缩混凝土裂缝控制的基本原理钢筋混凝土结构产生裂缝的原因复杂，就材料而言，混凝土水化硬化过程中产生的干缩、冷缩、化学减缩、塑性收缩等是主要原因。采用膨胀剂拌制的补偿收缩混凝土是结构抗裂和自防水的理想材料，膨胀剂在水化过程中形成大量钙矾石晶体，使混凝土产生适度膨胀，在钢筋和邻位的约束下产生0.2～0.7MPa的预压应力，这一预压应力可大致抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩应力，从而使结构不裂或把裂缝控制在无害裂缝(有防水要求,缝宽小于0.2mm)的范围内。补偿收缩混凝土的工作原理：当砼膨胀时，砼中的钢筋对它的膨胀产生限制作用，钢筋本身也因与砼一起膨胀而产生拉应力σs，同时砼中产生相应的压应力σc。σsσsσc2当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时，则Ac·σc＝As·σs＝As·Es·ε2设μ＝As／Ac则σc＝μ·Es·ε2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(也即钢筋伸长率)％。由上式可见，σc与ε2成正比例关系，而限制膨胀率随膨胀剂掺量的增加而增加，所以，可以通过调整膨胀剂的掺量，使混凝土获得不同的预压应力。3.2无缝设计的理论依据之一：应力分析“无缝设计”是相对的，根据工程结构具体情况，可无缝或少缝。这里的“缝”指的是释放收缩应力的后浇带或永久伸缩缝，不包括沉降缝。其设计思路是“抗放兼施，以抗为主”。即以掺砼高效抗裂防水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，该膨胀由于受到钢筋和邻位的约束，能在结构中建立一定的预压应力δC，由此来抵抗收缩变形时产生的拉应力，防止混凝土开裂。必须指出，钢筋或邻位的约束（或限制）对于补偿收缩混凝土而言是至关重要的因素。补偿收缩混凝土用于超长结构无缝施工，其限制膨胀（ε2）设计和设定非常重要。ε2偏小则补偿收缩能力不足，无缝施工难以实现；ε2过大，对混凝土强度有明显影响。经大量试验研究与工程实践证明，替代混凝土中的胶凝材料，对强度无影响，限制膨胀率适宜，ε2＝（2.0～3.0）×10－4，在配筋率μ＝0.2%～0.8%的条件下，可在结构中建立0.2～0.7MPa预压应力，这一预压应力值可以抵消混凝土在硬化过程中因温度和干缩产生的拉应力，从而防止混凝土收缩开裂，或把裂缝控制在无害裂缝范围内（小于0.2mm）。基于这一“抗”的原理，采用后浇缝的间距延长至60m是安全的，比规范20～40m增加一倍左右。这是无缝设计概念中的“少缝”含义，已成功应用于结构设计中。3.3无缝设计的理论依据之二：变形分析根据我国著名的水泥混凝土专家，中国工程院院士吴中伟教授关于补偿收缩混凝土的基本理论和观点，防止混凝土开裂，有如下判据：│ε2－（St＋Sd－CT）│≤SK（1）式中ε2——限制膨胀率；St——冷缩率；Sd——干缩率；CT——受拉徐变率，徐变CT对补偿收缩防止开裂是有利因素；SK——极限延伸率。3满足上述判据，就不必设伸缩缝，否则应设伸缩缝。当不掺时，规范规定约30m设一道伸缩缝，以避免收缩应力从自由端沿长向积累，引起中段开裂。我国著名的裂缝专家王铁梦教授通过对结构物应力—应变分析与计算，求得了平均伸缩缝间距（或裂缝间距），计算公式如下。详见（《工程结构裂缝控制》一书）［L］＝1.5arcosh|αT|/（|αT|－Sk）（2）式中H——底板厚度或侧墙高度（mm）；E——混凝土弹性模量（MPa）；Cx——基础的水平阻力系数N／mm3，配筋混凝土1.0×1.5N／mm3；α——混凝土的线性膨胀系数，取1.0×10－5；T——为综合温差，普通混凝土T＝T1＋T2，补偿收缩混凝土T＝T1＋T2－T3（T1—混凝土因水泥水化热而引起的温升值；T2—混凝土的收缩当量温差；T3—补偿收缩混凝土的膨胀当量温差）；│αT│——约束体与被约束体的相对自由温差变形（mm）；SK——混凝土的极限拉伸值；arcosh——双曲余弦函数的反函数。该公式是用极限变形计算伸缩缝间距。这表明王铁梦的裂缝间距计算公式在极限状态下其本质同吴中伟的防止混凝土开裂的判据公式完全一致。由上式可见，温差或收缩很重要，一般总是│αT│大于SK。它们的差距越大，伸缩缝间距越小；差距越小，伸缩缝间距越大。如设法使约束程度下降，即可增大伸缩缝的间距。如│αT│SK，则L∞，即在理论上建筑物任意长度均可取消伸缩缝。这就需要降低温差或减小混凝土收缩，提高混凝土的极限拉伸SK。然而，提高混凝土的SK是十分困难的，只有设法降低混凝土的水化热和收缩，即控制裂缝原则是│αT│≤SK，这是“抗”的办法。工程实践表明，在混凝土中掺入适量的，由于混凝土的膨胀可补偿混凝土的冷缩和干缩，可显著地减少│αT│，从而可延长伸缩缝的间距。4、主要施工技术措施4.1膨胀加强带的设置本工程地下室为超长结构,设计采用补偿收缩无缝施工技术方案，设计考虑沿长度方向每隔50m左右设置膨胀加强带（位置见图一），加强带宽2000，作法见图二。《补偿收缩混凝土应用技术规程》JGJ/T178-2009规定，用于后浇带和膨胀加强带的混凝土设计强度等级应比两侧混凝土提高一个等级，对±0.00以下（包括±0.00楼板）整个地下室底板及侧壁的膨胀加强带内加适量高效抗裂防水膨胀剂；同时在非膨胀加强带中加适量的砼高效抗裂防水膨胀剂。整个地4下室顶底板及侧壁均在对应位置设置膨胀加强带。施工时应严格按照中国建材科学研究院开发的《超长钢筋混凝土无缝设计施工方法》专利技术（专利号93117132.6）的要求进行。施工时与已获得该向专利技术使用权的厂家及单位的技术人员紧密配合。同时专利厂家对产品质量及专利技术负责。砼高效抗裂防水膨胀剂具体用量根据设计要求按试配结果确定。本工程地下室底板膨胀加强带布置简图（见附图一）补偿收缩混凝土的限制膨胀率取值如下：用途限制膨胀率（%）水中14d水中14d转空气中28d用于补偿混凝土收缩≥0.015≥-0.030用于后浇带、膨胀加强带和工程接缝填充≥0.025≥-0.020本工程设计限制膨胀率值如下：结构部位限制膨胀率（%）地下室顶板、顶梁≥0.015地下室外墙≥0.020顶板膨胀加强带≥0.025底板后浇带≥0.02554.2补偿收缩混凝土施工技术要求：《补偿收缩混凝土应用技术规程》JGJ/T178-2009规定膨胀加强带一般设在原设计留有后浇带的部位，收缩应力比较集中，需要采用自应力大的补偿收缩混凝土对两侧混凝土进行强化补偿。后浇式或间歇式膨胀加强带可以在浇筑完两侧膨胀混凝土的任何时间回填浇筑，墙体要求采用后浇式膨胀加强带，7天后回填。膨胀加强带浇筑方式宜按下表进行选择：补偿收缩混凝土浇筑方式和构造形式结构类别结构长度L(m)结构厚度H(m)浇筑方式构造形式墙体L≤60-连续浇筑连续式膨胀加强带