二級結(jié)構(gòu)考試輔導(dǎo):超長無縫混凝土結(jié)構(gòu)施工

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1、前方
    在超長、超寬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工中,一般每30-40m設(shè)一道后澆帶,等40-50天后再后澆膨脹混凝土,這種常規(guī)后澆帶施工,工序繁多,時(shí)間跨度長,施工成本高,而且難以保證整體質(zhì)量,給建筑裝飾也帶來隱患。我們在工程施工實(shí)踐中,利用UEA混凝土補(bǔ)償收縮的原理,采用膨脹加強(qiáng)帶代替后澆帶,實(shí)現(xiàn)了超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的無縫施工,為同類工程施工提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
    2、基本原理
    UEA混凝土在硬化過程中產(chǎn)生膨脹作用,在鋼筋和鄰位約束下,鋼筋受拉,而混凝土受壓,當(dāng)鋼筋拉應(yīng)力與混凝土壓應(yīng)力平衡時(shí),
    則:Ac·σc=As·Es·ε2
    設(shè)μ=As/Ac,
    則:σc=μ·Es·ε2............ (1)
    式中,σc—混凝土預(yù)壓應(yīng)力(MPa),As—鋼筋截面積,μ—配筋率(%),Ac—混凝土截面積,Es—鋼筋彈性模量(MPa),ε2—混凝土的限制膨脹率(%)。
    由(1)式可見,σc與ε2成正比關(guān)系,而限制膨脹率ε2隨UEA摻量增加而增加,所以,通過調(diào)整UEA摻量,可使混凝土獲得0.2-0.7MPa的預(yù)壓應(yīng)力,根據(jù)水平法向力σx分布曲線,設(shè)想在應(yīng)力量大地方施加較大的膨脹應(yīng)力σc,而在兩側(cè)施加較小的膨脹應(yīng)力,全面地補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的收縮應(yīng)力,控制有序裂縫的出現(xiàn)。
    由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)長大化和復(fù)雜化,取消后澆帶的超長無縫混凝土結(jié)構(gòu)施工必須根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)靈活運(yùn)用,沉降縫不能取消,具有沉降性質(zhì)的后澆帶也不能取消。UEA加強(qiáng)帶的性質(zhì)是以較大膨脹應(yīng)力補(bǔ)償溫差收縮應(yīng)力集中的地方,所以,它可以取消后澆帶。加強(qiáng)帶的間距可控制在40-60m,一般可連續(xù)澆注100-200m超長結(jié)構(gòu)。
    3、工程實(shí)例
    某工程為框架一剪力墻結(jié)構(gòu),筏板基礎(chǔ),地下一層,地上十二層,主樓長為122.8,最寬為21m,筏板厚度為1.5m,樓板厚度為250mm、120mm,地下室墻體厚度為350mm,砼強(qiáng)度等級為C40-C55。
    工程主樓層數(shù)為十二層,裙樓層數(shù)為四層,主群樓之間由于層數(shù)差別較大,后澆帶既起沉降作用,又起伸縮作用,故不可用膨脹加強(qiáng)帶來代替,因而主裙樓之間仍存在后澆帶,而主樓全長層數(shù)無變化,若設(shè)置后澆帶僅是起伸縮作用。采用UEA補(bǔ)償性混凝土來代替伸縮縫,實(shí)現(xiàn)無縫施工,在地下室筏板、墻體、主樓各樓層按60m左右設(shè)置一道2m寬限的膨脹加強(qiáng)帶(共二道),以控制混凝土溫度、收縮裂縫。詳見下圖:
    3.1混凝土試配  
    膨脹混凝土的試配,重點(diǎn)解決超長無縫混凝土施工中UEA摻量控制和降低混凝土水化熱問題。
    經(jīng)多次試驗(yàn),UEA替代水泥量在10-12%范圍內(nèi),對混凝土強(qiáng)度不影響,同時(shí)利用收縮膨脹測定儀測定,其膨脹率ε2=2-3×10-4,在配筋率μ=0.2-0.8%時(shí),可在結(jié)構(gòu)中建立0.2-0.7MPa的預(yù)壓應(yīng)力,這一預(yù)壓應(yīng)力可補(bǔ)償混凝土在硬化過程中產(chǎn)生溫差和干縮的拉應(yīng)力。
    由公式(1)可見,σc與ε2成正比關(guān)系,而限制膨脹率ε2隨UEA摻量的增加而增加,所以我們通過調(diào)整UEA摻量,可以使混凝土獲得不同的預(yù)壓應(yīng)力。
    根據(jù)以上條件和設(shè)計(jì)要求,我們確定普通部位膨脹混凝土摻10-12%UEA;膨脹加強(qiáng)帶部位混凝土摻14-15%UEA?;炷猎嚺涞呐浜媳热缦拢?BR>    按上表試配后,測定的UEA摻量、混凝土強(qiáng)度等級、膨脹率為:
    UEA混凝土配合比
    砼標(biāo)號及抗?jié)B等級 每m3砼材料用量(kg/m3)
    水泥 UEA 粉煤灰 砂 石子 FDN-5R 水
    C40 P8 350 35 55 678 1107 9.6 175
    C45 P8 370 70 40 666 1087 11.0 187
    C50 P8 400 56 54 626 1136 11.8 169
    C55 P8 420 80 40 612 1089 13.8 179
    UEA混凝土試配結(jié)果
    砼標(biāo)號及抗?jié)B等級 UEA/B 強(qiáng)度(MPa) 膨脹率(10-4)
    C40 P8 12% 44.1 2.3
    C45 P8 14.6% 47.6 2.9
    C50 P8 11% 55.1 3.4
    C55 P8 14.8% 56.4 3.9
    因此,混凝土配合比可以滿足設(shè)計(jì)、施工要求。
    3.2筏板膨脹加強(qiáng)帶施工
    3.2.1混凝土澆筑方向。首先根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,商品混凝土供應(yīng)能力,澆筑能力,確定筏板混凝土澆筑方向?yàn)橄驖仓?。施工時(shí)澆筑采用斜向推進(jìn)、分層連續(xù)澆筑的方法,膨脹加強(qiáng)帶外用摻12%UEA的C40、P8小膨脹混凝土,澆筑到加強(qiáng)帶時(shí),摻15%UEA的C45、P8大膨脹混凝土,到另一側(cè)時(shí),又改為澆筑摻12%UEA的C40、P8小膨脹混凝土。
    3.2.2確定膨脹加強(qiáng)帶的設(shè)置。膨脹加強(qiáng)帶寬為2m,兩側(cè)架快易收口網(wǎng),為防止混凝土壓破快易收口網(wǎng),在上下層主筋之間點(diǎn)焊φ20@300的雙向鋼筋加強(qiáng)網(wǎng)。
    3.2.3膨脹加強(qiáng)帶處的澆筑方向。4臺(tái)混凝土泵分兩組對向進(jìn)行,澆筑整個(gè)過程中,每組中應(yīng)保證1臺(tái)泵退泵連續(xù)澆筑超長無縫筏板混凝土,另外1臺(tái)泵則機(jī)動(dòng)配合塔吊吊斗進(jìn)行膨脹加強(qiáng)帶和墻體混凝土澆筑。
    3.2.4主要技術(shù)措施
    ①混凝土澆筑時(shí),注意嚴(yán)防其它部位混凝土進(jìn)入膨脹后澆帶內(nèi),以免影響設(shè)置效果。澆筑混凝土前的潤管砂漿必須棄置,拆管排除故障或其它原因造成的廢棄混凝土嚴(yán)禁進(jìn)入工作面。嚴(yán)禁混凝土散落在尚未澆筑的部位。以免形成潛在的冷縫或薄弱點(diǎn)。對作業(yè)面散落的混凝土,拆管倒出的混凝土,潤管漿等應(yīng)用吊出作業(yè)面外。
    ②在混凝土澆筑至膨脹加強(qiáng)帶附近時(shí),應(yīng)注意使振動(dòng)棒插搗點(diǎn)與密目快易收口網(wǎng)保持距離不小于30cm,并不得過振。
    ③膨脹加強(qiáng)帶處混凝土采取塔吊吊斗吊運(yùn)和混凝土輸送管泵送并用。加強(qiáng)帶處超長無縫筏板混凝土澆灌在一側(cè)混凝土澆筑完畢后進(jìn)行,墻體混凝土待該部位超長無縫筏板混土初凝后終凝前澆筑。膨脹帶混凝土,振搗棒可靠近密目快易收口網(wǎng),但不得碰撞。
    ④超長無縫筏板板面上的板面粗鋼筋處,容易在振搗后、初凝前出現(xiàn)早期塑性裂縫和沉降裂縫,必須通過控制下料和二次振搗予以消除,以免成為混凝土的缺陷,導(dǎo)致應(yīng)力集中,影響溫度收縮裂縫的防治效果。底板澆筑至標(biāo)高后,在終凝前用抹光機(jī)反復(fù)抹壓多次,防止混凝土表面的沉縮裂縫出現(xiàn)。
    ⑤膨脹混凝土只有充分濕養(yǎng)護(hù)才能發(fā)揮UEA混凝土的膨脹效能,必須提高養(yǎng)護(hù)意識,設(shè)立專職養(yǎng)護(hù)人員,建立嚴(yán)格的混凝土養(yǎng)護(hù)制度?;炷翝仓戤吅蠹磻?yīng)保濕養(yǎng)護(hù)14d?;炷潦掌胶螅磻?yīng)灑水潤濕,再用塑料膜嚴(yán)密覆蓋,如蓋麻袋一層。在養(yǎng)護(hù)期噴灑霧狀水保持環(huán)境相對濕度在80%以上,以減小混凝土干縮。
    3.3墻體膨脹加強(qiáng)帶施工
    為釋放部分收縮應(yīng)力,在墻體施工中采用了"后澆膨脹加強(qiáng)帶"的施工方法,既以膨脹加強(qiáng)帶為界,分段澆筑摻12%UEA的C50、P8小膨脹混凝土,養(yǎng)護(hù)28天后,用摻15%UEA的C55、P8大膨脹混凝土回填膨脹加強(qiáng)帶。后澆膨脹加強(qiáng)帶可按照傳統(tǒng)后澆帶設(shè)置。
    在混凝土澆筑2天后,松動(dòng)模板1-2mm,在墻體頂部設(shè)置花管淋水養(yǎng)護(hù),拆模后繼續(xù)淋水養(yǎng)護(hù)至14天。
    3.4樓板膨脹加強(qiáng)帶施工
    樓板膨脹加強(qiáng)帶用密目快易收口網(wǎng)隔開,固定方法同筏板。澆筑時(shí)采用齊頭并進(jìn)、連續(xù)澆筑的方法,膨脹加強(qiáng)帶外用摻12%UEA的小膨脹混凝土,澆注到加強(qiáng)帶時(shí),摻15%UEA的大膨脹混凝土,到另一側(cè)時(shí),又改為澆注摻12%UEA混凝土。
    4、實(shí)施效果
    4.1工程質(zhì)量
    按照施工前編制的詳細(xì)可行的施工方案、技術(shù)交底、嚴(yán)格執(zhí)行,溫度控制的結(jié)果表明,混凝土內(nèi)外溫差未超過25℃。實(shí)現(xiàn)了筏板混凝土澆筑的連續(xù)施工,取得了超長無縫結(jié)構(gòu)筏板混凝土澆筑的成功,目前地下室超長無縫結(jié)構(gòu)筏板經(jīng)試水未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象,地下室結(jié)構(gòu)已被質(zhì)檢站評定為優(yōu)良。
    4.2經(jīng)濟(jì)效益分析
    本工程地下室至十二層共計(jì)二十八道膨脹加強(qiáng)帶,與樓層板同時(shí)澆筑,省去保護(hù)后澆帶而砌筑的磚墻及上面預(yù)制混凝土蓋板,同時(shí)省去后澆帶的清理工作,后澆帶處鋼筋加強(qiáng)部分亦省略,每道膨脹加強(qiáng)帶與板同時(shí)澆筑,省略腳手架的后期搭設(shè),降低了工程造價(jià)。
    4.3工期對比
    按常規(guī)設(shè)計(jì)要求,每30-40m設(shè)一道后澆帶,等主體結(jié)構(gòu)封頂一個(gè)月且月沉降量小于0.05mm后,再回填膨脹混凝土,將延長工期60天左右。本工程采用超長無縫混凝土結(jié)構(gòu)后,每樓層混凝土實(shí)現(xiàn)連續(xù)澆筑施工,縮短了工期,僅用128天時(shí)間就完成了36000平方米的結(jié)構(gòu)施工。
    5、結(jié)語
    超長縫混凝土結(jié)構(gòu)是以UEA補(bǔ)償收縮混凝土為結(jié)構(gòu)材料,以加強(qiáng)帶取代后澆帶連續(xù)澆筑超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一種新工藝。在本工程中,對底板和樓板采用膨脹加強(qiáng)帶取代后澆帶,證明采用超長無縫混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)是一種有效的新型施工工藝,有利于滿足工程質(zhì)量要求和建筑造型的要求,簡化了施工工序,縮短了工期,降低了工程成本。