補償收縮混凝土加膨脹加強帶超長結構無縫施工技術

補償收縮混凝土加膨脹加強帶超長結構無縫施工技術

0混凝土結構設計規(guī)范性要求如圖1所示，松江高鐵南京南站北廣場工程是一層混凝土的細長結構。東西方向的長分別為395.6m，南北方向的長分別為135m?？偯娣e約為40.05萬米，地板厚度為2.2m，墻體高度為6m。屬于典型的大型超大混凝土結構。根據目前混凝土結構的設計規(guī)范，每20.30米調整一次坍塌縫。根據規(guī)定，南京南站北廣場的大型地下可分為40.50個砌塊，這顯著提高了施工和質量控制的難度，并大幅延長了施工周期。由于京滬高鐵定在2011年6月30號正是投入運行,當時能用的有效施工工期只有91d,工期非常緊張,既要加快施工進度又要確保工程質量。為此,舉行了專家論證會,最后決定采用補償收縮混凝土加膨脹加強帶進行超長結構無縫施工技術。該工程經過科學的施工與養(yǎng)護,在保證工程質量的前提下大大縮短了施工工期,取得了良好的效果。筆者有幸參加專家論證會,并參與了部分施工管理與技術服務工作。為了能對今后相似工程結構的快速施工提供參考和借鑒,本研究從原材料選擇、配合比設計、膨脹率控制等角度真實再現了補償收縮混凝土在京滬高鐵南京南站北廣場工程中的應用情況。1原材料及減水劑水泥:應選用品質應穩(wěn)定、細度適當、C3A含量和堿含量低、與外加劑的相容性好的普通硅酸鹽水泥,避免使用溫度較高的水泥,防止混凝土溫升與環(huán)境溫度差幅度過大形成溫度裂縫。本工程采用盤景P·O42.5水泥。摻合料:粉煤灰應選用燒失量低II級以上品質穩(wěn)定的低鈣灰,礦粉宜選用S95級磨細礦渣粉。本工程采用華能II級粉煤灰和嘉華S95級磨細礦渣粉。骨料:宜采用以自然連續(xù)級配的潔凈的粗集料,細集料以顆粒圓潤的潔凈的中、粗砂為宜,應嚴格控制粗細骨料的泥含量及泥塊含量。膨脹劑:應選用滿足GB23439—2009《混凝土膨脹劑》中I型要求限制膨脹率大于2.5×10-4、質量穩(wěn)定的膨脹劑。本工程采用江蘇博特新材料有限公司生產的HME-III低堿型混凝土膨脹劑。減水劑:宜選用收縮率低的高效減水劑。本工程采用江蘇博特新材料有限公司生產PCA-I聚羧酸高性能減水劑。2水平鋼筋間距補償收縮混凝土配筋位置除符合設計基本要求外,為了建立更好的約束條件,宜采用雙層、雙向布筋方式。在同樣含鋼量下,采用細而密的配筋更有利于補償收縮混凝土膨脹壓應力的建立,尤其易裂的墻體,水平鋼筋間距宜控制在100~150mm之間。因墻體受到底板鋼筋約束易產生應力集中,墻體垂直裂縫多出現在墻體的中部,為此宜在墻體中部的1000mm范圍內加密水平筋的間距(50~100mm),形成一道“暗梁”。由于墻體與柱子的配筋率相差較大,收縮應力發(fā)展不協調,易在墻體與柱子連接部位出現垂直裂縫,其有效的解決方法是用直徑準8~10mm,長1500mm的附加筋,插入柱內約150mm,其余部分伸入墻內。3補償收縮混凝土的配合比設計3.1混凝土預壓應力在設計配筋和施工合理的前提下,衡量補償收縮混凝土補償收縮能力的最重要的技術指標是混凝土的限制膨脹率。限制條件下膨脹劑的水化膨脹受到約束,在結構中建立一定的預壓應力,通過預壓應力來補償混凝土在水化硬化過程中產生的收縮應力,防止混凝土開裂。根據《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》、《補償收縮混凝土應用技術規(guī)程》等相關規(guī)范的要求,結合京滬高鐵南京南站北廣場地下工程底板和墻體的實際情況,在征求相關專家、設計人員意見的的基礎上,確定補償收縮混凝土設計方案如表1所示。3.2混凝土的自收縮經過查閱相關文獻資料發(fā)現,側墻和頂板等混凝土構件多采用帶模養(yǎng)護,但由于暴露在外的表面積大,混凝土內部溫度散失快,側墻和頂板混凝土以溫縮和自縮開裂為主,而底板混凝土以溫縮和干縮開裂為主,礦粉有利于混凝土早期強度的發(fā)展,但會增大混凝土的自收縮;粉煤灰則會降低混凝土收縮,還可降低混凝土水化熱。因此對于側墻和頂板結構的混凝土不適宜加入礦粉,而粉煤灰則可用于各種混凝土結構。由此確立京滬高鐵南京南站北廣場地下工程補償收縮混凝土配合比,如表2所示,其中混凝土入模坍落度由減水劑摻量進行調控。4混凝土補償收縮法的質量控制4.1工程養(yǎng)護效果測試為了加強補償收縮混凝土的質量控制,在混凝土澆筑地點現場取樣成型限制膨脹混凝土試件(圖2),參照GB23439—2009《混凝土膨脹劑》在(20±1)℃水中養(yǎng)護14d后取出,再放入溫度為(20±1)℃、相對濕度為(60±5)%的恒溫恒濕室中養(yǎng)護28d,測試結果見圖3所示。由圖3可以看出,現場取樣成型的用于底板的補償收縮混凝土試件水中14d限制膨脹率為0.025%,用于底板的膨脹加強帶混凝土試件水中14d限制膨脹率為0.041%,用于側墻的補償收縮混凝土試件水中14d限制膨脹率為0.030%,用于側墻的膨脹加強帶混凝土試件水中14d限制膨脹率為0.042%,均大于最小限制膨脹率設計值,滿足設計要求。補償收縮混凝土在鋼筋限制作用下可以將膨脹能轉變成預壓應力儲存在鋼筋中,當水養(yǎng)14d后開始干燥時,雖然此時混凝土開始收縮,但是在水養(yǎng)階段儲存起來的膨脹能開始發(fā)揮作用以抵消后期干燥的收縮作用,至42d齡期時混凝土試件仍然表現出宏觀的膨脹變形,這為混凝土結構良好的抗裂性提供了有力保障。4.2膨脹加強帶的施工補償收縮混凝土入模坍落度不宜過大,以140~160mm為最佳,過大會引起混凝土離析而造成墻板混凝土的均質性變差,導致其在水化硬化過程中收縮應力不均而產生裂縫,從而嚴重影響膨脹劑補償混凝土收縮的效果。超長無縫設計關鍵技術在后澆膨脹加強帶上,因此設計施工時應特別加以注意。膨脹加強帶澆筑前,應將先期澆筑的混凝土表面清理干凈,充分濕潤?；炷翝仓r,膨脹加強帶的兩側需用密孔鐵絲網攔隔,以防小膨脹混凝土混入加強帶。注意嚴防其他部位混凝土進入膨脹后澆帶內,以免影響設置效果,同時,嚴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。在混凝土澆筑至膨脹加強帶附近時,應注意使振動棒插搗點與密目鋼絲網保持距離不小于30cm,并不得過振。另外在混凝土澆筑、振搗過程中應掌握時間,在接近混凝土臨界振搗時間前進行二次振搗,二次壓抹,使混凝土中的成分重新組合,排除混凝土中的孔隙和多余水分,使混凝土更加密實,以達到減少混凝土收縮裂縫的目的。4.3墻板混凝土養(yǎng)護補償收縮混凝土的養(yǎng)護對其使用效果的影響是非常大的,必須加以重視,每個施工段均設立專人負責養(yǎng)護工作。在膨脹加強帶澆筑之前,底板混凝土宜采取覆蓋塑料薄膜養(yǎng)護,同時應保持混凝土表面濕潤;當膨脹加強帶澆筑完畢且凝結抹面之后,整塊底板混凝土宜采取直接蓄水的方法進行養(yǎng)護,且養(yǎng)護總齡期不應少于14d。工程實踐表明,混凝土澆筑完3~4d內水化溫升最高,為抗拉強度很低,如果拆模過早,墻板混凝土因表面積大、散熱快導致內外溫差較大而容易引起溫度收縮開裂,因此墻板混凝土澆筑完成后應帶模養(yǎng)護不低于3d,當膨脹加強帶澆筑完畢后,應在頂端布置多孔淋水管進行撒水養(yǎng)護。當混凝土達到脫模強度后,可松動對拉螺栓,使墻體外側與模板之間有一定的縫隙,確保上部淋水能夠進入模板與墻壁間。拆模后能覆土的應及時覆土,不能覆土的也應采用掛濕草席及時覆蓋,保溫保濕養(yǎng)護至14d。5提高混凝土施工質量京滬高鐵南京南站北廣場地下工程于2011年3月開工至6月結束,經建設方、設計單位、施工企業(yè)、監(jiān)理公司等多方努力,工程已按時竣工。通過應用補償收縮混凝土加膨脹加強帶超長無縫施工技術,并在施工