體育館工程超長混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝

體育館工程超長混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝超長混凝土結(jié)構(gòu)定義超長混凝土結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)單元超過了《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002）所規(guī)定的伸縮縫最大間距的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)置伸縮縫是基于混凝土干燥收縮和熱脹冷縮，而主要考慮長期熱脹冷縮的影響?？紤]混凝土干縮和施工期間水泥水化熱影響常采用施工后澆帶的方式，一般30～40m設(shè)置一道?；炷两Y(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距（m）結(jié)構(gòu)類別室內(nèi)或土中露天框架結(jié)構(gòu)（現(xiàn)澆）5535擋土墻、地下室墻墻等結(jié)構(gòu)3020本工程超長混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計概況本工程地下室結(jié)構(gòu)長約380m、寬約300m，縱向設(shè)四條后澆帶，橫向設(shè)六條后澆帶，間距約45～70m（詳見地下室分區(qū)圖）。地下室外墻厚400mm，外墻一次澆筑長度最長約97.84m?；炷敛捎肅30防腐纖維補(bǔ)償收縮混凝土S6級抗?jié)B。主體結(jié)構(gòu)為直徑約110m的圓形結(jié)構(gòu)，徑向設(shè)八條后澆帶。主體結(jié)構(gòu)框架環(huán)梁一次澆筑長度最長弧長約260m。構(gòu)件名稱截面尺寸位置簡圖最長施工長度LH7500×10000mm260m（弧長）超長混凝土結(jié)構(gòu)的變形(1)超長混凝土結(jié)構(gòu)裂縫類型根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)及混凝土材料的原理和特性，結(jié)合長期的施工經(jīng)驗總結(jié)，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫與溫降和收縮有直接關(guān)系，在超長混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在施工中過程中容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫、干燥收縮裂縫、沉降收縮裂縫和溫度裂縫等常見裂縫。裂縫類型表現(xiàn)形式原因塑性收縮裂縫多在新澆筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件暴露于于空氣中的上上表面出現(xiàn)，形形狀接近直線線，長短不一一，互不貫通通，裂縫較淺淺，類似于干干燥的泥漿面面。大多在混混凝土初凝后后（一般澆筑筑后4h左右），當(dāng)當(dāng)外界氣溫高高，風(fēng)速大，氣氣候很干燥的的情況下出現(xiàn)現(xiàn)?；炷翝仓蟊砻婷鏇]有及時覆覆蓋，受風(fēng)吹吹日曬，表面面游離水分蒸蒸發(fā)過快，產(chǎn)產(chǎn)生急劇的體體積收縮，而而此時混凝土土強(qiáng)度較低，不不能抵抗這種種變形應(yīng)力而而導(dǎo)致開裂。使用收縮率較大的的水泥，水泥泥用量過多，或或使用過量的的粉砂，或混混凝土水灰比比過大?；炷亮鲃有远冗^過大，模板、墊墊層過于干燥燥，吸水大。干燥收縮裂縫裂縫多為表面性的的，寬度較細(xì)細(xì)（多在0.05～0.2mm之間間），走向縱縱橫交錯，沒沒有規(guī)律性，裂裂縫分布不均均。但對基礎(chǔ)礎(chǔ)、墻、較薄薄的梁、板類類結(jié)構(gòu)，多沿沿短向分布。這這類裂縫一般般在混凝土養(yǎng)養(yǎng)護(hù)完畢一段段時間后，在在上表面或側(cè)側(cè)面出現(xiàn)，并并隨濕度的變變化而變化，表表面強(qiáng)烈收縮縮可使裂縫由由表及里、由由小到大逐步步向深發(fā)展?；炷两Y(jié)構(gòu)成形后后，沒有覆蓋蓋養(yǎng)護(hù)，受到到風(fēng)吹日曬，表表面水分散失失過快，體積積收縮大，而而內(nèi)部濕度變變化很小，收收縮也小，因因而表面收縮縮變形受到內(nèi)內(nèi)部混凝土的的約束，出現(xiàn)現(xiàn)拉應(yīng)力，引引起混凝土表表面開裂?；炷两Y(jié)結(jié)構(gòu)長期裸露露在露天，未未及時回填土土或封閉，處處于時干時濕濕狀態(tài)，使表表面濕度經(jīng)常常發(fā)生劇烈變變化。采用含泥量大的粉粉砂配制混凝凝土。混凝土經(jīng)過度振搗搗，表面形成成水泥含量較較多的砂漿層層，使收縮量量加大。沉降收縮裂縫多沿基礎(chǔ)、墻、梁梁、板上表面面鋼筋通長方方向或箍筋上上或靠近模板板處斷續(xù)出現(xiàn)現(xiàn)，或在預(yù)埋埋件的附近周周圍出現(xiàn)。裂裂縫呈梭狀，寬寬度0.3～0.4mm，深深度不大，一一般到鋼筋上上表面為止，在在鋼筋的底部部形成空隙。多多在混凝土澆澆筑后發(fā)生，混混凝土硬化后后即結(jié)束。混凝土振搗后，粗粗骨料沉落擠擠出水分、空空氣，表面呈呈現(xiàn)泌水，形形成豎向體積積縮小沉落，這這種沉落受到到鋼筋、預(yù)埋埋件、模板、大大的粗骨料以以及先期凝固固混凝土的局局部阻礙或約約束，或混凝凝土本身各部部相互沉降相相差過大而造造成裂縫?；炷帘Ｗo(hù)層不足足，混凝土沉沉降受到鋼筋筋的阻礙，常常在箍筋的方方向發(fā)生一道道道的沉降橫橫向裂縫。溫度裂縫表面裂縫走向無一一定規(guī)律，長長度尺寸較大大的基礎(chǔ)、墻墻、梁、板類類結(jié)構(gòu)，裂縫縫多平行于短短邊方向；混混凝土結(jié)構(gòu)的的裂縫常縱橫橫交錯。表面面溫度裂縫多多發(fā)生在施工工期間，深進(jìn)進(jìn)的或貫通的的多發(fā)生在澆澆筑后2～3個月或更長長時間，縫寬寬受溫度變化化影響較明顯顯。沿截面高高度，裂縫呈呈上寬下窄狀狀，遇頂部或或底板配筋較較多的結(jié)構(gòu)，有有時也出現(xiàn)中中間寬兩邊窄窄的梭狀。表面溫度裂縫多由由于溫差較大大引起的。混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件澆筑后，在在硬化期間水水泥放出大量量水化熱，內(nèi)內(nèi)部溫度不斷斷上升，使混混凝土表面和和內(nèi)部溫差較較大。當(dāng)溫度度產(chǎn)生非均勻勻的降溫差時時，將導(dǎo)致混混凝土表面急急劇的溫度變變化而產(chǎn)生較較大的溫降收收縮，此時表表面受到內(nèi)部部混凝土的約約束，將產(chǎn)生生很大的拉應(yīng)應(yīng)力，而混凝凝土早期抗拉拉強(qiáng)度很低因因此出現(xiàn)裂縫縫。深進(jìn)的和貫通的溫溫度裂縫多由由于結(jié)構(gòu)降溫溫差較大，受受到外界的約約束引起的。(2)導(dǎo)致超長混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的變形因素根據(jù)以上裂縫的表現(xiàn)形式和裂縫形成的原因，在施工中影響超長混凝土結(jié)構(gòu)變形的因素主要有混凝土材料自身的收縮、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的溫差和環(huán)境溫度的影響。變形的因素產(chǎn)生的裂縫混凝土自身的收縮縮塑性收縮裂縫干燥收縮裂縫沉降收縮裂縫結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)外溫度度溫度裂縫環(huán)境溫度的影響(3)減小超長混凝土結(jié)構(gòu)變形的途徑影響變形的因素減少變形的途徑混凝土自身的收縮縮施工中應(yīng)盡可能地地降低水灰比比，減少水泥泥漿用量,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)及及創(chuàng)造濕潤環(huán)環(huán)境；摻入外加劑處理因因水化熱降溫溫和混凝土自自身收縮引起起開裂；提高混凝土的抗拉拉強(qiáng)度(如采用纖維維混凝土等)；摻入UEA類膨脹劑，抵抵消因收縮而而產(chǎn)生導(dǎo)致混混凝土開裂的的大部分拉應(yīng)應(yīng)力。結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)外溫度度采用低水化熱的水水泥；用能降低早期水化化熱的混凝土土外加劑；采用摻合料(加粉粉煤灰等)；采取措施增加骨料料的摻合用量量,減少水泥用用量。環(huán)境溫度的影響通過溫度應(yīng)力驗算算，增大抗溫溫度應(yīng)力配筋筋；對某些結(jié)構(gòu)采取減減少年度溫差差的措施(如保溫隔熱熱等)；采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)；；提高混凝土的抗拉拉強(qiáng)度(如采用纖維維混凝土等)；按規(guī)范要求合理設(shè)設(shè)置伸縮縫。超長結(jié)構(gòu)自約束裂縫計算(1)計算原理(依據(jù)<<建筑施工計算手冊>>):澆筑大體積混凝土?xí)r，由于水化熱的作用，中心溫度高，與外界接觸的表面溫度低，當(dāng)混凝土表面受外界氣溫影響急劇冷卻收縮時，外部混凝土質(zhì)點(diǎn)與混凝土內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間相互約束，使表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)部降溫慢受到自約束產(chǎn)生壓應(yīng)力。則由于溫差產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力和壓應(yīng)力可由下式計算:式中：t、c──分別為混凝土的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力(N/mm2)；E(t)──混凝土的彈性模量(N/mm2)；──混凝土的熱膨脹系數(shù)(1/℃)△T1──混凝土截面中心與表面之間的溫差(℃)，其中心溫度按下式計算：計算所得中心溫度為：55.09度──混凝土的泊松比，取0.15－0.20。由上式計算的t如果小于該齡期內(nèi)混凝土的抗拉強(qiáng)度值，則不會出現(xiàn)表面裂縫，否則則有可能出現(xiàn)裂縫，同時由上式知采取措施控制溫差△T1就有可有效的控制表面裂縫的出現(xiàn)。大體積混凝一般允許溫差宜控制在20℃－25℃范圍內(nèi)。計算:取E0=3.00×104N/mm2,=1×10-5,△T1=26.59℃,=0.15混凝土在7d齡期的彈性模量,由公式:計算得:E(7)=1.40×104N/mm2混凝土的最大拉應(yīng)力由式:計算得:t=2.92N/mm2混凝土的最大壓應(yīng)力由式:計算得:c=1.46N/mm27d齡期的抗拉強(qiáng)度由式:計算得:ft(7)=1.02N/mm2結(jié)論:因內(nèi)部溫差引起的拉應(yīng)力大于該齡期內(nèi)混凝土的抗拉強(qiáng)度值，所以會出現(xiàn)表面裂縫。防止出現(xiàn)裂縫的控制措施(1)設(shè)計中已經(jīng)采取的措施在本工程的設(shè)計中，對于超長混凝土結(jié)構(gòu)變形已經(jīng)采取了一定的措施進(jìn)行控制，主要措施如下：設(shè)計措施設(shè)計內(nèi)容設(shè)置后澆帶本工程設(shè)計設(shè)置了了縱向六條后后澆帶，橫向向四條后澆帶帶，基本呈均均勻布置。構(gòu)造鋼筋加密本工程其他剪力墻墻墻水平分布布鋼筋間距為為200mmm，地下室超超長結(jié)構(gòu)外墻墻水平分布鋼鋼筋設(shè)計為14@2000mm。使用纖維混凝土本工程地下室底板板、外墻及地地下一層頂板板、梁等結(jié)構(gòu)構(gòu)采用纖維混凝土。添加膨脹劑本工程設(shè)計要求在在超長混凝土土結(jié)構(gòu)中采用用補(bǔ)償收縮混混凝土，內(nèi)摻摻膨脹劑，膨膨脹率不小于于0.0155%。(2)施工中采取的措施結(jié)合設(shè)計中采用的對超長混凝土結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行控制的相應(yīng)措施，在本工程超長混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中除了保證一般混凝土澆筑的施工工藝措施外,我們還將采用以下措施進(jìn)行控制：材料名稱控制措施水泥采用普通硅酸鹽水水泥，在保證證設(shè)計要求的的最小水泥用用量的前提下下，盡可能的的減少水泥的的用量。水在保證混凝土和易易性和坍落度度的情況下盡盡量減少水的的用量。骨料加強(qiáng)對混凝土攪拌拌站的原材料料的控制，選選用級配優(yōu)良良、含水率較較佳的優(yōu)質(zhì)骨骨料。粉煤灰在施工時才入Ⅰ級級優(yōu)質(zhì)活性粉粉煤灰，以取取代一部分水水泥用量，降降低水化熱，改改善混凝土的的工作性。減水劑在施工中加入高校校減水劑以改改善水泥用量量及混凝土的的收縮。針對混凝土原材料的控制的宗旨就是，選用低水化熱的水泥和保證骨料質(zhì)量，通過添加摻合料、外加劑等調(diào)整混凝土配合比，以求減少水泥用量，降低水泥水化熱，以控制混凝土的溫度變形；在保證混凝土的工作度的前提下降低水灰比，以控制混凝土的收縮。施工時通過混凝土的試配、試驗，獲取最優(yōu)的配合比，使混凝土材料的抗裂性能達(dá)到最佳。(3)溫度控制超長混凝土結(jié)構(gòu)的溫度控制與大體積混凝土的溫度控制相類似。(4)設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶由于本工程結(jié)構(gòu)尺寸較長，設(shè)計雖設(shè)置了后澆帶，但后澆帶之間的間距仍然較規(guī)范要求過大，故后澆帶之間的結(jié)構(gòu)單元仍需按照超長混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工控制。在施工中為了更好的控制超長結(jié)構(gòu)變形，通常采用增設(shè)后澆帶的做法，將結(jié)構(gòu)分割為更小的結(jié)構(gòu)塊，施工混凝土的變形得到更大的釋放。但是這種常規(guī)后澆帶施工，工序繁多，時間跨度長，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，后澆帶設(shè)置過多的話將對工程施工造成很大的影響。施工中也采用設(shè)置誘導(dǎo)縫的方法，人為的在結(jié)構(gòu)上設(shè)置薄弱環(huán)節(jié)，使結(jié)構(gòu)的變形在薄弱環(huán)節(jié)上得到釋放。但這種方法防水施工較難處理，處理不好的很容易出現(xiàn)防水缺陷造成漏水。在本工程的施工中為了更好的解決超長混凝土結(jié)構(gòu)變形控制的難題和有效的控制超長混凝土結(jié)構(gòu)的變形，保證地下室結(jié)構(gòu)的防水和防滲效果，采取設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶的方法，在目前設(shè)計設(shè)置的后澆帶的基礎(chǔ)上增設(shè)膨脹加強(qiáng)帶，使后澆帶和膨脹加強(qiáng)帶共同作用“抗放結(jié)合”，有效的控制超長混凝土的收縮變形。1）設(shè)置原理無縫設(shè)計的思路是“抗放結(jié)合，以抗為主”的原則。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：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成正比例關(guān)系，而限制膨脹率ε2隨UEA的摻量增加而增加。所以，通過調(diào)整UEA的摻量，可使膨脹加強(qiáng)帶混凝土獲得0.2～0.7MPa的預(yù)壓應(yīng)力。膨脹加強(qiáng)帶所建立的預(yù)壓應(yīng)力，與混凝土抵抗收縮變形所產(chǎn)生的拉應(yīng)力能達(dá)到補(bǔ)償平衡，這是無縫設(shè)計的關(guān)鍵?；驹硎牵焊鶕?jù)收縮應(yīng)力的分布，用相應(yīng)的膨脹應(yīng)力予以補(bǔ)償。在收縮應(yīng)力較大的部位摻加膨脹劑做成膨脹加強(qiáng)帶，其它部位拌制微膨混凝土從而取消后澆帶，實現(xiàn)連續(xù)澆搗。2）膨脹加強(qiáng)帶的布置膨脹加強(qiáng)帶的位置宜布置在拉應(yīng)力較大、配筋變化及截面突變的部位及應(yīng)力集中的部位。在本工程施工中，擬在現(xiàn)有后澆帶的基礎(chǔ)上布置寬2m的膨脹加強(qiáng)帶，膨脹加強(qiáng)帶大約布置于兩條后澆帶的中部，使整個結(jié)構(gòu)每隔30~40m設(shè)置一條后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶，將整個結(jié)構(gòu)分為若干個單元，使結(jié)構(gòu)的收縮得到有效的釋放和補(bǔ)償，控制結(jié)構(gòu)變形，防止出現(xiàn)裂縫。膨脹加強(qiáng)帶布置位置見下圖：3）膨脹加強(qiáng)帶做法在膨脹加強(qiáng)帶混凝土提高一個等級，以增強(qiáng)加強(qiáng)帶的剛性，內(nèi)摻入UEA膨脹劑10%，提高混凝土的抗伸縮能力及強(qiáng)度。膨脹加強(qiáng)帶寬度2.0m，加強(qiáng)帶內(nèi)鋼筋連通，且上下另附加15%的附加縱向鋼筋，鋼筋兩端伸出加強(qiáng)帶2.0m。加強(qiáng)帶兩側(cè)采用快易收口網(wǎng)封堵（成品），為防止混凝土壓壞收口網(wǎng)，在主筋之間焊接Φ8@400雙向鋼筋骨架加強(qiáng)。4）施工過程控制措施施工中以膨脹加強(qiáng)帶為界分段施工，釋放熱量。按照膨脹加強(qiáng)帶的位置確定混凝土澆筑方向?；炷翝仓r采用兩臺泵分兩組對向澆筑，先用小膨脹混凝土從兩側(cè)澆筑，在接近膨脹加強(qiáng)帶位置時，提前1.5小時用一臺泵配合塔吊進(jìn)行膨脹加強(qiáng)帶混凝土澆筑，等膨脹加強(qiáng)帶混凝土澆筑完畢后，再用小膨脹混凝土澆筑加強(qiáng)帶兩側(cè)。在混凝土澆筑至膨脹加強(qiáng)帶附近時，應(yīng)注意使振動棒插搗點(diǎn)與密目快易收口網(wǎng)保持距離不小于30cm，并不得過振。在混凝土澆筑時，注意嚴(yán)防其它部位混凝土進(jìn)入膨脹后澆帶內(nèi)，以免影響混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量。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)。澆筑混凝土前的潤管砂漿采用灰斗集中收集，拆管排除故障或其它原因造成的廢棄混凝土及時清理干凈，嚴(yán)禁進(jìn)入工作面。膨脹混凝土澆筑完畢后的養(yǎng)護(hù)工作十分重要，是保證混凝土質(zhì)量的重要措施之一。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，為確保養(yǎng)護(hù)效果，派專人養(yǎng)護(hù)，建立嚴(yán)格的混凝土養(yǎng)護(hù)制度。5）合理安排澆筑順序本工程地下室墻體等超長結(jié)構(gòu)施工時，采用對稱澆筑的方法，墻體混凝土澆筑由墻的兩端向中間澆筑。這樣可以通過對稱施工抵消一部分的混凝土的收縮應(yīng)力，對混凝土的收縮控制有利。另外對程施工可以在施工過程中增加工作面面積，使水化熱得到相對較多的釋放，對降低混凝土中心溫度，減小混凝土內(nèi)部溫度梯度，控制混凝土的溫度裂縫有一定的好處。(5)加強(qiáng)振搗質(zhì)量混凝土從高處下落時由于骨料和水泥漿的比重差異，下落速度不同容易產(chǎn)生離析、泌水現(xiàn)象，使上部水泥漿增多，硬化時水泥漿較多部位表面易出現(xiàn)收縮裂縫。施工時將采用串筒等輔助下料；分層下料分層澆搗，每層混凝土一次性布料嚴(yán)格不超過