1 工程簡況

本工程地上兩棟主樓采用框架剪力墻結構,裙房采用框架結構。該地下室為2層,屬超長結構,最大長度265m,最大寬度122m。

2 本工程的技術難點分析

2.1 如何控制結構收縮開裂問題

本工程為超長鋼筋混凝土結構,采用補償收縮混凝土,可以不留后澆帶。即在混凝土中摻加膨脹劑,使其產生適度的膨脹來補償收縮,以膨脹所產生的壓應力來抵消收縮所產生的拉應力。根據結構不同的部位,調整其摻加量,在結構收縮應力最大的中部采用大膨脹混凝土(即膨脹加強帶),在結構收縮應力較小的部位采用微膨脹混凝土,以使混凝土的收縮拉應力得到大小適宜的補償。采用這種辦法,不留后澆帶,混凝土連續澆筑,可以大大加快施工進度,減少后澆帶處理給施工帶來的麻煩和給工程質量帶來的隱患,提高結構的整體性和安全性,并節約工期、降水費用和施工管理費用。

2.2 防水問題

本工程底板做外防水不僅代價較大,且耽誤工期。因此,采用混凝土結構自防水技術才是較為經濟與節省工期的正確選擇。從目前工程實踐來看,膨脹混凝土是解決混凝土開裂比較理想的材料。膨脹混凝土在鋼筋或臨位限制下,膨脹能做功,產生預壓應力,它可抵消收縮產生的拉應力,并推遲了收縮的產生過程,混凝土抗拉強度在此期間能獲得增長。當混凝土開始收縮時,其抗拉強度已增長到足以抵抗收縮引起的拉應力,從而防止和減少收縮裂縫的出現。在混凝土中摻加適量的膨脹劑,通過水泥的化學反應,使混凝土產生適量膨脹,在鋼筋和臨位限制下,在鋼筋混凝土中建立0. 2MPa~1. 0 MPa的預壓應力,可大致抵消混凝土收縮時產生的拉應力,防止混凝土開裂。同時,水化反應生成的鈣釩石晶體屬針狀、棒狀晶體,填充、切斷、堵塞混凝土的毛細孔,使混凝土的抗滲能力大大提高,抗滲標號可達S30,從而達到混凝土結構自防水的目的。

2.3 底板承臺大體積混凝土裂縫控制問題

本工程底板厚度接近1m,承臺厚度約2m,又逢夏季施工,水化熱引起混凝土內部溫升很高,極易產生溫度裂縫。因此,必須采取一定的技術措施。

1)在混凝土中摻入膨脹劑,使其產生適度的膨脹,用以抵消混凝土結構的部分冷縮,從而可以減輕或避免溫差裂縫的出現。

2)在混凝土中摻入適量的緩凝減水劑,目的是為了降低滲漏隱患;另一方面,減水作用可以節約水泥用量,從而降低造價,且水泥用量越少,水化熱就越低,溫差裂縫就越少。

3)摻入粉煤灰或礦渣等活性混合材,取代部分水泥,可以降低水泥水化的發熱量,減少溫度應力,減輕裂滲的出現。

4)采用低熱或中熱水泥,降低原材料溫度,混凝土內部預埋管道水冷散熱。

5)在施工過程中,做好測溫和覆蓋保溫工作。測溫主要是測定混凝土內部與表面的溫差,溫差控制在25℃以內,就可以較好地控制裂縫;若溫差超過25℃,就必須覆蓋保溫,提高混凝土表面溫度,縮小表面與內部溫差。

3 本工程的技術方案

3.1 底板、頂板膨脹加強帶的設置

膨脹加強帶間距約為30 m~40 m為宜。頂板膨脹加強帶的位置和底板基本相同,墻板的膨脹加強帶和底板、頂板的膨脹加強帶位置相對應。膨脹加強帶寬為2 m(間歇式除外),帶的兩側用孔徑為5 mm的鋼板網隔攔,并用鋼筋固定牢固,鋪設的鋼板網搭接部分不超5 cm。底板上膨脹加強帶的補償鋼筋直接綁扎在其對應的面筋上,而墻板、頂板上加強帶部分的補償鋼筋須綁扎在其對應的面筋和底筋上,Φ10~Φ12@ 150~200(螺紋鋼筋)為宜,伸出加強帶2 m。

3.2 水平施工縫的設置

底板與外墻、外墻與頂板之間的水平施工縫位置應與底板或頂板表面相距300 mm~500 mm左右為宜,并設鋼板止水帶。外墻混凝土澆筑前,先鋪2 cm~3 cm厚的膨脹砂漿(與混凝土同配比,去掉石子),以防爛根,然后再澆混凝土。拆模后,水平施工縫外側修補平整,迎水面用PMC彈性聚合物水泥分3遍~5遍涂刷2 mm厚,寬度為水平施工縫上下各500 mm。

3.3 外墻設置后澆膨脹加強帶

外墻先澆加強帶兩側的小膨脹混凝土,加強帶兩側豎向均設鋼板止水帶。間隔3 d以上,待混凝土達到足夠強度再澆加強帶大膨脹混凝土。外墻混凝土施工完畢后,后澆加強帶外側迎水面分層刮涂PMC彈性聚合物水泥防水材料,涂刷厚度不小于2 mm,寬度伸出后澆加強帶500 mm。沉降性后澆帶的做法與此相同。

3.4 垂直施工縫的設置

除后澆加強帶與(沉降性)后澆帶以外,墻體原則上不再留垂直施工縫,以減少滲漏隱患。墻體若必須留設垂直施工縫,則應避開地下水和裂隙水較多地段,并在豎向設鋼板止水帶或橡膠止水板,外側迎水面用彈性水泥分層涂刷不小于2 mm厚,寬度為垂直施工縫左右各500 mm。

3.5 配筋建議

1)膨脹混凝土只有在鋼筋和臨位結構約束條件下才能產生預壓應力,因此為控制超長結構冷縮和干縮引起的開裂,長度方向的配筋率建議不小于0. 5%,并宜用螺紋鋼筋,鋼筋間距不宜過大。適當提高配筋率,設置細而密的鋼筋有利于混凝土抗裂。

2)鑒于墻體受施工養護和外界溫差影響較大易開裂,水平構造筋的間距宜小于150 mm,配筋率不應小于0. 5%。對于墻柱相連的超長墻體,易在靠近柱子的區域出現應力集中而產生縱向裂縫,宜插入2 m左右的水平附加筋,其中200 mm~300 mm插入柱子,其余置于墻體。

3)在變截面部位,由于應力集中往往容易出現開裂。為分散應力,應在此處增加構造筋或斜拉筋(螺紋鋼筋)Φ10~Φ12@ 150~200。必須采取有效措施,在轉角、孔洞周圍加強構造筋,轉角處增配斜向鋼筋或網片,在孔洞邊界設護邊角鋼等。

4)穿墻鋼筋或螺栓。自防水混凝土結構內部設置的各種鋼筋或綁扎鐵絲,不得接觸模板。固定模板用的鋼筋和螺栓不宜穿過混凝土結構,如必須穿過,則螺栓和鋼筋中央要焊上止水環,止水環必須滿焊。拆模后,將螺栓沿平凹底割去,外側迎水面用彈性聚合物水泥封堵,分層涂刷PMC厚度不小于2 mm,半徑300 mm。

4 混凝土的澆筑施工方案

4.1 底板混凝土的澆筑

1)補償收縮混凝土的澆筑施工。從一個方向開始澆搗,階梯形逐漸推進,振搗必須密實。澆筑到膨脹加強帶時,用專門配制的大膨脹補償收縮混凝土填充膨脹加強帶;膨脹加強帶澆筑完成后,再換回正常的微膨脹補償收縮混凝土繼續往前澆筑,依次反復進行直到全部完成。

2)二次抹面處理工序。在完成ZY補償收縮混凝土工序后,為防止混凝土在硬化過程中出現表面龜裂現象,要及時進行二次抹面處理工序:在混凝土初凝以后、終凝之前,先人工用木抹邊拍打,使混凝土的漿料滲出;然后再用力進行抹壓,直至抹壓平整,抹壓至少兩遍,最后一遍的抹壓要掌握好時間,應在混凝土臨近終凝時為好,隨即用塑料薄膜覆蓋。

3)養護工序。補償收縮混凝土的養護非常重要,這是由于混凝土中形成的膨脹結晶———鈣礬石以及水泥水化都需要水,否則會影響膨脹效能。因此在每一塊混凝土澆筑、抹面完成后,要及時用塑料薄膜覆蓋其表面;當整塊混凝土終凝后,開始鋪麻袋片等養護材料(防止陽光直曬)并灑水養護,始終保持潤濕,放線后可采用蓄水養護,養護期不少于14 d。自防水混凝土的養護是保證防水質量的最重要的措施之一,一定要派專人負責養護工作。

4.2 外墻混凝土的澆筑

1)底板與外墻之間的水平施工縫是本工程防水最危險的地帶,此處水位最深,水壓最大,而施工縫處新老混凝土的界面又很薄弱,處理不好,常常會成為滲漏的隱患。為此,必須做到精心組織,精心施工。為此,在水平施工縫設一道鋼板止水帶。外墻施工前,首先將施工縫處混凝土鑿毛,將鋼筋間的所有雜物清理沖洗干凈,并保持潤濕,再鋪上一層20 mm~30 mm厚的膨脹水泥砂漿,膨脹水泥砂漿所用的材料和灰砂比應與自防水混凝土的材料和灰砂比相同,然后再澆混凝土。整個施工過程要做好組織管理,何時需要砂漿,需要多少,何時鋪設,需要預先算好,以防砂漿鋪設時間過長,而混凝土又來不及澆筑,造成質量問題。外墻混凝土采用分層澆灌。泵管的布置須符合施工流水作業的要求。墻板混凝土的下料高度控制在2 m以內,其他工序同底板混凝土的澆筑方法。

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