建筑工程混凝土超長無縫施工技術(shù)手冊

以抗為主抗放兼?zhèn)湔w無縫節(jié)省工期適用于超長結(jié)構(gòu)混凝土工程適用于大體積混凝土工程適用于對混凝土抗裂性能要求較高的工程目錄HYPERLINK\l"_Toc311139667"一、傳統(tǒng)后澆帶工法3HYPERLINK\l"_Toc311139668"二、膨脹加強帶設(shè)置依據(jù)4HYPERLINK\l"_Toc311139669"三、膨脹加強帶構(gòu)造措施4HYPERLINK\l"_Toc311139670"四、膨脹加強帶工藝原理7HYPERLINK\l"_Toc311139671"五、WPA減縮纖維膨脹抗裂劑性能指標(biāo)8HYPERLINK\l"_Toc311139672"六、WPA施工工藝10HYPERLINK\l"_Toc311139673"七、典型工程案例12一、傳統(tǒng)后澆帶工法1、后澆帶定義后澆帶是在建筑施工中為防止現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于溫度、收縮不均可能產(chǎn)生的有害裂縫，按照設(shè)計或施工規(guī)范要求，在基礎(chǔ)底板、墻、梁相應(yīng)位置留設(shè)臨時施工縫，將結(jié)構(gòu)暫時劃分為若干部分，經(jīng)過構(gòu)件內(nèi)部收縮，在若干時間后再澆搗該施工縫混凝土，將結(jié)構(gòu)連成整體。其分類如下：eq\o\ac(○,1)為解決高層建筑主樓與裙房的沉降差而設(shè)置的后澆施工帶稱為沉降后澆帶。eq\o\ac(○,2)為防止混凝土凝結(jié)收縮開裂而設(shè)置的后澆施工帶稱為收縮后澆帶。eq\o\ac(○,3)為防止混凝土因溫度變化拉裂而設(shè)置的后澆施工帶稱為溫度后澆帶2、后澆帶設(shè)置依據(jù)eq\o\ac(○,1)JGJ3－2002《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》12.1.10條規(guī)定，當(dāng)采用剛性防水方案時，同一建筑的基礎(chǔ)應(yīng)避免設(shè)置變形縫?？裳鼗A(chǔ)長度每隔30～40m留一道貫通頂板、底板及墻板的施工后澆縫，縫寬不宜小于800mm，且宜設(shè)置在柱距3等分的中間范圍內(nèi)。后澆縫處底板及外墻宜采用附加防水層；后澆縫混凝土宜在其兩側(cè)混凝土澆灌完畢2個月后再進(jìn)行澆灌，其強度等級應(yīng)提高一級，且宜采用早強、補償收縮的混凝土。eq\o\ac(○,2)JGJ6－99《高層建筑箱形與筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》6.6.2條規(guī)定，基礎(chǔ)長度超過40m時，宜設(shè)置施工縫，縫寬不宜小于80cm.在施工縫處，鋼筋必須貫通。6.6.3條規(guī)定，當(dāng)主樓與裙房采用整體基礎(chǔ)，且主樓基礎(chǔ)與裙房基礎(chǔ)之間采用后澆帶時，后澆帶的處理方法應(yīng)與施工縫相同。eq\o\ac(○,3)GB50010－2002《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》9.1.3條規(guī)定，如有充分依據(jù)和可靠措施，伸縮縫最大間距可適當(dāng)增大，混凝土澆筑采用后澆帶分段施工。eq\o\ac(○,4)GB50007－2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》8.4.15條規(guī)定，對高層建筑筏形基礎(chǔ)與裙房基礎(chǔ)之間的構(gòu)造應(yīng)符合下列要求：當(dāng)高層建筑與相連的裙房之間不設(shè)置沉降縫時，宜在裙房一側(cè)設(shè)置后澆帶，后澆帶的位置宜設(shè)在距主樓邊柱的第2跨內(nèi)；后澆帶混凝土宜根據(jù)實測沉降值并計算后期沉降差能滿足設(shè)計要求后方可進(jìn)行澆注。eq\o\ac(○,5)GB50108－2001《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》5.2.1條規(guī)定，后澆帶應(yīng)設(shè)在受力和變形較小的部位，間距宜為30~60m，寬度宜為700~1000mm.5.2.2條規(guī)定，后澆帶可做成平直縫，結(jié)構(gòu)主筋不宜在縫中斷開，如必須斷開，則主筋搭接長度應(yīng)大于45倍主筋直徑，并應(yīng)按設(shè)計要求加設(shè)附加鋼筋。5.2.4條對后澆帶的施工規(guī)定如下：后澆帶應(yīng)在其兩側(cè)混凝土齡期達(dá)到42d后再施工，但高層建筑的后澆帶應(yīng)在結(jié)構(gòu)頂板澆筑混凝土14d后進(jìn)行；后澆帶混凝土的養(yǎng)護(hù)時間不得少于28d。3、后澆帶的若干問題eq\o\ac(○,1)后澆帶部位極易發(fā)生滲漏水，給建筑物的正常使用帶來隱患。eq\o\ac(○,2)后澆帶在主體施工中留置時間較長，將歷經(jīng)整個結(jié)構(gòu)施工過程直至結(jié)構(gòu)封頂，在此期間養(yǎng)護(hù)水及施工垃圾對鋼筋銹蝕極為嚴(yán)重，澆注前的清理工作及成品保護(hù)難度較大。eq\o\ac(○,3)在施工當(dāng)中，由于模板的拆除，后澆帶兩側(cè)的梁板成為懸臂構(gòu)件，與設(shè)計意圖相違背。eq\o\ac(○,4)后澆帶貫穿整個地下、地上結(jié)構(gòu)，所到之處遇梁斷梁、遇板斷板，給施工帶來很多不便,影響施工進(jìn)度。eq\o\ac(○,5)在后澆帶灌充混凝土前,需將兩側(cè)混凝土鑿毛,施工非常困難,而有些結(jié)構(gòu)混凝土與后澆帶混凝土澆筑時間間隔數(shù)月,新老混凝土的粘結(jié)強度很難保證,又由于澆筑時間差,造成這些結(jié)構(gòu)的混凝土的干縮大部分已于后澆帶灌充前完成。因此,后澆帶混凝土的干縮極易在新老混凝土的連接處產(chǎn)生裂縫。設(shè)置施工后澆帶的初衷是防止混凝土裂縫的產(chǎn)生,而后澆帶處理不好卻人為地在每條后澆帶處造成兩條貫穿裂縫,引起漏水。二、膨脹加強帶設(shè)置依據(jù)根據(jù)住建部2009年6月16日頒布的《補償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T178-2009），規(guī)定可以以設(shè)置膨脹加強帶代替后澆帶，同樣可以滿足混凝土對溫度收縮應(yīng)力的要求。膨脹加強帶的定義：通過在結(jié)構(gòu)預(yù)設(shè)的后澆帶部位澆筑補償收縮混凝土，減少或取消后澆帶和伸縮縫、延長構(gòu)件連續(xù)澆筑長度的一種技術(shù)措施，可分為連續(xù)式、間歇式和后澆式三種。連續(xù)式膨脹加強帶是指膨脹加強帶部位的混凝土與兩側(cè)相鄰混凝土同時澆筑；間歇式膨脹加強帶是指膨脹加強帶部位的混凝土與一側(cè)相鄰的混凝土同時澆筑，而另一側(cè)是施工縫；后澆式膨脹加強帶與常規(guī)后澆帶的澆筑方式相同。我公司生產(chǎn)的WPA減縮纖維膨脹抗裂劑是膨脹加強帶的重要材料。與傳統(tǒng)的膨脹劑不同，傳統(tǒng)膨脹劑由于主要膨脹組分是鈣礬石，在大體積混凝土或高水化熱混凝土中，鈣礬石極易分解，待溫度降低冷卻后又重新形成，在此過程中形成延遲性鈣礬石，體積大幅度膨脹，易引發(fā)開裂。WPA減縮纖維膨脹抗裂劑由減縮組分、活性密實組分和混雜纖維組分經(jīng)高溫煅燒、粉磨配制而成。減縮組分通過降低水泥石孔隙水表面張力，減小混凝土的收縮；活性密實組分通過生成水鎂石等多種穩(wěn)定膨脹源，為混凝土提供微膨脹性能；混雜纖維是不同長度、不同直徑的有機(jī)纖維相混雜，可對混凝土不同尺度的孔徑進(jìn)行加強和細(xì)化，從而提高混凝土的整體性和密實性。三、膨脹加強帶構(gòu)造措施1、《補償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》第4.0.3條中規(guī)定：大體積、大面積及超長混凝土結(jié)構(gòu)，可采取設(shè)置后澆帶的措施。后澆帶寬度不宜小于800mm，非沉降后澆帶可在兩側(cè)補償收縮混凝土澆筑28d后澆筑，大體積混凝土應(yīng)待兩側(cè)混凝土中心溫度降至環(huán)境溫度時再澆筑。膨脹加強帶一般按照后澆帶的設(shè)置原則設(shè)置。膨脹加強帶寬度宜為2m,應(yīng)在其兩側(cè)用密孔鋼（板）絲網(wǎng)將帶內(nèi)混凝土與帶外混凝土分開。以下是工程實踐過程中應(yīng)用效果比較好的三種膨脹加強帶構(gòu)造示意圖，工程技術(shù)人員可以根據(jù)工程特點選擇更合理的構(gòu)造形式。2m2m12123連續(xù)式膨脹加強帶1——補償收縮混凝土;2——密孔鋼絲網(wǎng);3——膨脹加強帶混凝土2m2m1253456間歇式膨脹加強帶1——先澆筑的補償收縮混凝土;2——施工縫;3——鋼板止水帶;4——后澆筑的膨脹加強帶混凝土;5——密孔鋼絲網(wǎng);6——與膨脹加強帶同時澆筑的補償收縮混凝土11322m1234后澆式膨脹加強帶1——補償收縮混凝土;2——施工縫;3——鋼板止水帶;4——膨脹加強帶混凝土2、《補償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》第4.0.4條中規(guī)定：膨脹加強帶的澆注方式和構(gòu)造形式應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)長度，按下表進(jìn)行選擇。膨脹加強帶之間的間距宜為30m～60m。強約束板式結(jié)構(gòu)宜采用后澆式膨脹加強帶分段澆筑。結(jié)構(gòu)類別結(jié)構(gòu)長度L(m))結(jié)構(gòu)厚度H(m))澆注方式構(gòu)造形式墻體L≤60—連續(xù)澆筑連續(xù)式膨脹加強帶帶L＞60—分段澆筑后澆式膨脹加強帶帶板式結(jié)構(gòu)L≤60—連續(xù)澆筑—60＜L≤1200H≤1.5連續(xù)澆筑連續(xù)式膨脹加強帶帶60＜L≤1200H＞1.5分段澆筑后澆式、間歇式膨膨脹加強帶L＞120—分段澆筑后澆式、間歇式膨膨脹加強帶3、《補償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》第4.0.5條中規(guī)定：膨脹加強帶中的配筋應(yīng)符合下列規(guī)定：a、補償收縮混凝土應(yīng)采用雙排雙向配筋，鋼筋間距宜符合下表的要求，當(dāng)?shù)叵率彝鈮Φ膬舾叨却笥?.6m時，在墻體高度的水平中線部位上下500mm范圍內(nèi)，水平筋的間距不宜大于100mm。配筋率應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010的有關(guān)規(guī)定。鋼筋間距表結(jié)構(gòu)部位鋼筋間距(mm))底板150～200樓板100～200屋面板、墻體水平平筋100～150b、附加鋼筋的配置宜符合下列規(guī)定：1）當(dāng)房屋平面形體有較大凹凸時，在房屋和凹角處的樓板、房屋兩端陽角處及山墻處的樓板、與周圍梁柱墻等構(gòu)件整體澆筑且受約束較強的樓板，宜加強配筋。2）在出入口位置、結(jié)構(gòu)截面變化處、構(gòu)造復(fù)雜的突出部位、樓板預(yù)留孔洞、標(biāo)高不同的相鄰構(gòu)件連接處等，宜加強配筋。補償收縮混凝土主要用于避免或減少混凝土的干燥收縮和溫度收縮裂縫，并不承擔(dān)提高承載能力的任務(wù)，所以配筋率按現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范取值。改善配筋方式，分散配筋可以充分發(fā)揮混凝土的膨脹性能，提高混凝土的抗裂能力，在一些薄弱部位增設(shè)附加鋼筋，能夠發(fā)揮混凝土的補償收縮效果，抵御有害裂縫的產(chǎn)生。對補償收縮混凝土而言，均衡配筋可以保證在需要補償收縮的部位產(chǎn)生均勻有效的膨脹，因此建議全截面雙層配筋。膨脹加強帶位置詳見圖紙中各區(qū)施工圖。寬度設(shè)為0.8m，并在加強帶的兩側(cè)架設(shè)密孔鋼絲網(wǎng)，網(wǎng)孔5mm，以防止帶外混凝土流入加強帶，加強帶混凝土強度等級宜比兩側(cè)混凝土提高一級，施工中，先澆加強帶的帶外混凝土，澆筑完成后再澆加強帶，加強帶用膨脹混凝土連續(xù)澆搗。地下室底板、外墻、梁、樓板加強帶構(gòu)造做法如下圖所示。遇水膨脹止水帶遇水膨脹止水帶膨脹加強帶素混凝土墊層柔性防水層地下室底板膨脹加強帶構(gòu)造柔性防水層柔性防水層保溫層地下室外墻膨脹加強帶構(gòu)造膨脹加強帶鋼板止水帶梁膨脹加強帶構(gòu)造鐵絲網(wǎng)或快易收口網(wǎng)梁膨脹加強帶構(gòu)造鐵絲網(wǎng)或快易收口網(wǎng)膨脹加強帶樓板膨脹加強帶構(gòu)造鐵絲網(wǎng)或快易收口網(wǎng)底筋面筋膨脹加強帶四、膨脹加強帶工藝原理隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市中超長結(jié)構(gòu)、大底盤多塔式結(jié)構(gòu)或形體不規(guī)則結(jié)構(gòu)的建筑不斷涌現(xiàn)。特別是對地下防水有特殊要求的超大面積地下建筑的不斷出現(xiàn)。為了建筑立面及空間使用功能的要求，建筑設(shè)計師往往希望結(jié)構(gòu)設(shè)計師不留變形縫；而從業(yè)主及施工單位考慮，則希望結(jié)構(gòu)可以一次澆筑，縮短工期，提高工程經(jīng)濟(jì)性。這就要求在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計師能夠通盤考慮伸縮縫、后澆帶及膨脹加強帶各自的利弊，在工程經(jīng)濟(jì)性、結(jié)構(gòu)安全性、施工技術(shù)水平之間找到平衡點。我國現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫及后澆帶的設(shè)置均有具體要求。當(dāng)增大伸縮縫（后澆帶）間距或者是不設(shè)置伸縮縫（后澆帶）時，必須采取可行的措施防止結(jié)構(gòu)開裂。膨脹加強帶作為補償混凝土收縮，提高結(jié)構(gòu)抗裂性能的有效手段，歸納起來就是“以抗為主，抗放結(jié)合”。對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制有“抗”與“放”兩種措施。設(shè)膨脹加強帶方式屬于“抗”，后澆帶或后澆式膨脹加強帶方式屬于“放”，同時使用補償收縮混凝土、后澆帶、膨脹加強帶體現(xiàn)了“抗”與“放”的結(jié)合。對于地下結(jié)構(gòu)及較薄的構(gòu)件，以“抗”為主較為有利；對于地上結(jié)構(gòu)及厚大構(gòu)件，結(jié)合采用“放”的措施較為妥當(dāng)。膨脹加強帶的基本原理是：根據(jù)收縮應(yīng)力的分布，用相應(yīng)的膨脹應(yīng)力予以補償，在收縮應(yīng)力較大的部位摻加膨脹劑做成膨脹加強帶，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。這種施工方法又稱之為“無縫施工方法”。其特征在于根據(jù)建筑物的收縮應(yīng)力曲線，在收縮大的部位設(shè)置膨脹加強帶，以較高摻量的WPA減縮纖維膨脹抗裂劑配制成大膨脹的混凝土（限制膨脹率在3.0～5.0×10-4），其它部位用較小摻量的WPA配制成小膨脹混凝土(補償收縮砼，其限制膨脹率控制在1.5～3.0×10-4)。膨脹加強帶采用內(nèi)摻8～10％WPA的膨脹混凝土，其強度等級比兩側(cè)混凝土高一等級，其他部位混凝土均內(nèi)摻6～8％WPA。利用WPA中減縮組分對混凝土干燥收縮、自生收縮的降低及多種膨脹源膨脹效能的釋放，可以有效改善混凝土材料的體積穩(wěn)定性，降低開裂風(fēng)險，整體提高混凝土的抗裂性能和耐久性能。五、WPA減縮纖維膨脹抗裂劑性能指標(biāo)在水泥混凝土中存在兩類獨立的孔隙：一種為無長度但有體積的開放孔，另一類為無體積但有長度的封閉孔。前一種孔影響混凝土的抗壓強度和彈性模量，而后者則決定抗折強度與抗裂能力，如抗拉強度或彎曲強度。因此不同尺度長短纖維的混雜，減小了此類孔隙，從而提高了水泥混凝土的抗折強度和抗裂能力。不同幾何尺寸纖維的混雜效應(yīng)模型不同幾何尺寸纖維的混雜效應(yīng)模型dbacfegbaa——短纖維；b——長纖維；c——微觀裂紋；d——宏觀裂紋e——C-S-H凝膠；f——細(xì)集料；g——粗集料減縮組分主要針對早齡期混凝土材料的塑性收縮及自生收縮，而膨脹組份、混雜纖維主要針對水化中后期水泥漿體的自生及干燥收縮，多種材料疊加共生，在不同的水化階段對水泥石漿體的收縮形成全程立體補償過程。1、纖維阻裂性能不同尺度纖維對干燥收縮的影響不同纖維對抗折強度的影響兩種纖維以不同的混雜比例摻入后對混凝土抗折強度和干燥收縮的影響如圖所示，經(jīng)試驗驗證，聚丙烯纖維和仿鋼纖維的混雜比例5:5或7:3時混凝土不同尺度纖維對干燥收縮的影響不同纖維對抗折強度的影響2、抗?jié)B性能如圖所示，混凝土的抗?jié)B性能與孔隙率存在重要線性關(guān)系。WPA的引入可以顯著降低混凝土孔隙率，細(xì)化孔徑分布。如圖所示，空白樣、纖維混凝土和摻WPA混凝土的最可幾孔徑分別為46.6nm、45.7nm和37.3nm，總孔隙率分別為20.77%、13.05%、7.51%，可知纖維和WPA的摻入對水泥石中孔徑分布有細(xì)化作用，對總孔隙率有非常明顯的降低作用。因此，可以大幅度提高混凝土抗?jié)B性能。3、SEM圖譜單硫型水化硫鋁酸鈣單一鈣礬石膨脹源單硫型水化硫鋁酸鈣單一鈣礬石膨脹源WPA產(chǎn)生的板狀鈣礬石4、抗裂性能將摻有6%WPA減縮纖維膨脹抗裂劑的抗裂約束平板混凝土試件和普通抗裂約束混凝土試件成型后置于加速開裂條件（風(fēng)速6m/s）下進(jìn)行測試，測試過程及結(jié)果如圖所示。未摻WPA的混凝土在加速條件下出現(xiàn)多條微細(xì)裂紋，裂紋寬度0.2～1.4mm不等，而摻有WPA的樣品未見任何裂縫。測試過程摻6%WPA的混凝土試樣空白混凝土試樣六、WPA施工工藝測試過程摻6%WPA的混凝土試樣空白混凝土試樣1、總體施工工藝流程如下：綁扎膨脹加強帶鋼筋測量放線，確定膨脹加強帶的位置綁扎膨脹加強帶鋼筋測量放線，確定膨脹加強帶的位置澆加強帶砼（大膨脹砼）澆大面砼（小膨脹砼）掛鐵絲網(wǎng)分隔澆加強帶砼（大膨脹砼）澆大面砼（小膨脹砼）掛鐵絲網(wǎng)分隔養(yǎng)護(hù)再次澆大面砼（小膨脹砼）養(yǎng)護(hù)再次澆大面砼（小膨脹砼）（1）測量放線根據(jù)設(shè)計的位置確定膨脹加強帶的位置，并應(yīng)復(fù)核無誤。（2）綁扎膨脹加強帶鋼筋按設(shè)計要求綁扎膨脹加強帶的鋼筋，一般要求膨脹加強帶的板鋼筋（或墻鋼筋）配筋率比兩側(cè)板的鋼筋增加0.5倍，并伸入兩側(cè)砼各1m。（3）掛鐵絲網(wǎng)分隔先在膨脹加強帶的兩側(cè)立豎向短鋼筋Φ12＠500，與板筋綁扎固定，然后在豎向短鋼筋上掛密孔鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)孔直徑Φ<10mm，目的是阻止砼中的石子通過。（4）澆大面混凝土（小膨脹混凝土）砼開始澆筑時，按照事先擬定的施工方案先澆大面砼，大面砼采用小膨脹砼(補償收縮砼，其限制膨脹率控制在1.5～3.0×10-4)。（5）澆加強帶混凝土（大膨脹混凝土）混凝土澆筑從一邊推進(jìn)，當(dāng)小膨脹砼澆至加強帶時改用大膨脹砼(其限制膨脹率控制在3～5×10-4)，直至該加強帶澆筑完畢。（6）再次澆大面混凝土（小膨脹混凝土）加強帶澆筑完畢再改回原配比小膨脹砼，如此連續(xù)澆筑，不留伸縮縫或后澆帶，一次施工完畢。（7）對于以上3～6點，也可調(diào)整為采用在加強帶兩側(cè)用方木臨時形成施工縫，防止混凝土流入加強帶中。待大面混凝土（小膨脹混凝土）澆筑完畢，隨即拆除方木，澆筑內(nèi)摻WPA的大膨脹混凝土加強帶。若分界處混凝土已初凝，可在接縫處先鋪一層20mm厚摻WPA去石砼濕潤，然后再用大膨脹混凝土澆筑加強帶，并用插入式振動器和平板式振動器振實，用刮尺找平，最后用木抹搓平。終凝前必須再進(jìn)行一次壓光，使其接縫嚴(yán)密。（8）養(yǎng)護(hù)對摻膨脹劑的混凝土而言，及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)是消除收縮裂縫的重要措施。故在混凝土剛初凝硬化時，立即覆蓋2層麻袋濕水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于14d。采用該法既能及時養(yǎng)護(hù)混凝土，保持表面濕潤，又避免了澆水對正在初凝過程中的混凝土表面造成沖刷破壞。2、施工注意事項（1）現(xiàn)拌工地或攪拌站必須按試驗室試配確定且經(jīng)設(shè)計部門確認(rèn)的混凝土配合比投料，尤其WPA不得少摻或誤摻，要派技術(shù)人員加強監(jiān)督。計量裝置必須準(zhǔn)確，開盤前要檢驗校正，使用中要進(jìn)行校核。（2）由于WPA中含有有機(jī)纖維組分，因此混凝土攪拌時間要比普通混凝土延長30s，以使WPA分散更加均勻。（3）混凝土坍落度要滿足施工要求，澆筑時間間隔不宜超過1.5h，運距較遠(yuǎn)或