浅议建筑混凝土结构无缝施工技术

所属栏目：智能科学技术论文
发布时间：2011-02-26 13:15:35 更新时间：2023-06-30 15:15:52

　　摘要：本文阐述了建筑施工中对超长钢筋混凝土结构无缝施工技术和自防水技术，用膨胀加强带代替后浇带，实现超长钢筋混凝土结构的无缝施工。

　　关键词：膨胀加强带,UEA混凝土,施工技术

　　1前言

　　在超长、超宽钢筋混凝土结构施工中，一般每30-40设一道后浇带，等40-50天后再后浇膨胀混凝土，这种常规后浇带施工，工序繁多，时间跨度长，施工成本高，而且难以保证整体质量，给建筑装饰也带来隐患。我们在工程施工实践中，利用UEA混凝土补偿收缩的原理，采用膨胀加强带替代后浇带，实现了超长钢筋混凝土的无逢施工，为同类的工程施工提供了可借鉴的经验。

　　2后浇带施工存在的问题及应用膨胀混凝土膨胀带的优势

　　一种采用比浇筑混凝土高一等级的膨胀混凝土,设置在建筑物混凝土收缩应力发生的最大部位,来增加混凝土的密实度,提高连续浇筑混凝土的强度及抗裂、防渗性能的超长混凝土整浇浇筑技术.

　　用于替代后浇带的连续浇筑无缝施工技术,

　　2.1后浇带在施工中存在的问题

　　(1)留于基础底部结构的后浇带,将历经整个结构施工过程,直至结构封顶,对于高层建筑需要几个月甚至几年的时间,在这段时间内,后浇带中将不可避免地落进各种各样的垃圾杂物,由于底部结构钢筋较粗较密,使得清理工作非常艰难。

　　(2)后浇带贯穿整个地下、地上结构,所到之处遇梁断梁,遇板断板,给施工带来很多不便,影响施工进度。

　　(3)在后浇带灌充混凝土前,需将两侧混凝土凿毛,施工非常困难,而有些结构混凝土与后浇带混凝土浇筑时间间隔数月,新老混凝土的粘结强度很难保证,又由于浇筑时间差,造成这些结构的混凝土的干缩大部分已于后浇带灌充前完成。因此,后浇带混凝土的干缩极易在新老混凝土的连接处产生裂缝。设置施工后浇带的初衷是防止混凝土裂缝的产生,而后浇带处理不好却人为地在每条后浇带处造成两条贯穿裂缝,引起漏水。

　　2.2膨胀混凝土加强带的应用

　　如果取消或尽早灌充后浇带混凝土,将基本上克服这些诸多困难,给施工带来很多便利。采用以膨胀混凝土加强带取代后浇带的连续浇筑无缝施工技术,通过在某工程的应用,不仅消除了这些问题,还增加混凝土的密实度,提高了混凝土的强度及抗裂、防渗性能。同时缩短工期,效果显著。

　　2.3膨胀加强带的设置

　　膨胀加强带要求设置在混凝土收缩应力发生的最大部位,一般也就是长度方向的中间位置,在顶板长度和宽度方向上各每间隔30m设一条加强带,带宽1.5m,带的两侧上下层钢筋之间设置Ф6mm钢丝网,网格尺寸为35×35mm,两端分别绑扎在上下层钢筋上,将带内混凝土与带外的分隔开。

　　3 工程概况

　　某工程为框架--剪力墙结构，筏板基础，底下一层，地上十二层，主楼长为122.8m，最宽为21m，筏板厚度为1.5m，楼板厚度为250㎜、120㎜，地下室墙体厚度为350㎜，砼强度等级为C40-C55.工程主楼层数为十二层，裙楼层数为四层，主裙楼之间由于层数差别较大，后浇带既起沉降作用，又起伸缩作用，故不可用膨胀加强带来代替，因而主裙楼之间仍存在后浇带，而主楼全长层数无变化，若设置后浇带仅是起到收缩作用。采用UEA补偿性混凝土来代替伸缩缝，实现无缝施工，在地下室筏板、墙体、主楼各楼层按60m左右设置一道2m宽限的膨胀带加强带(共二道)，以控制混凝土温度、收缩裂缝。

　　按照规范规定，后浇带需42d以后(待混凝土收缩基本稳定)，有时甚至是整个建筑施工的全过程、直至结构封顶，对于高层或超高层建筑，需要几个月甚至几年的时间，才能用膨胀混凝土回填，这样就会延长工期;而且后浇带的清理、灌缝非常麻烦，且由于后浇带处混凝土浇筑的时间差，在新老混凝土连接处常常产生塑性收缩或干燥收缩裂缝。设置后浇带的初衷是防止结构产生裂缝，但常常是人为地在后浇带处造成两条贯穿裂缝，易引起漏水，造成钢筋锈蚀，进而影响结构安全，处理不好常常会成为渗漏的隐患;此外后浇带混凝土与先浇混凝土的结合非常薄弱，将严重影响结构的整体性和安全性。再则，后浇带不回填，降水就不能停止，增加大量的降水费用。

　　为加快施工进度、缩短工期、提高结构的整体性，保证工程的防水质量，业主和设计院要求该工程地下车库采用中国建筑材料科学研究院的超长钢筋混凝土结构无缝施工技术和自防水技术，用膨胀加强带代替后浇带，实现超长钢筋混凝土结构的无缝施工。

　　4膨胀混凝土

　　膨胀混凝土是解决混凝土开裂比较理想的材料，在混凝土中掺加适量的低碱U型砼膨胀剂(简称UEA)，UEA混凝土的应用是我国结构自防水技术重大突破。根据工程需要，UEA膨胀剂可分为UEA(普通型)掺量10—12%;UEA—N(高效型)掺量8—10%，以及UEA系列多功能复合膨胀剂。通过水泥的化学反应，使混凝土产生适量膨胀，UEA—N加入五大水泥中，可拌制成补偿收缩砼，拌水后生成大量的膨胀性水结晶水化物——水化硫铝酸钙(C3A3CaSO432H20即钙矾石)，在钢筋，邻位的约束下它产生的膨胀能转变成0.2—0.7MPa预压应力，这一压力大致可抵消砼干缩产生的拉应力，防止或减少砼收缩开裂，并使砼密实化。提高混凝土结构的抗裂防渗能力。根据结构不同的部位，调整UEA—N掺加量，在结构收缩应力最大的部位采用大膨胀混凝土(即用膨胀加强带)，在结构收缩应力较小的部位采用微膨胀混凝土，以使混凝土的收缩拉应力得到大小适宜的补偿(膨胀加强带示意图见图1)。采用这种办法，不留后浇带，实现混凝土连续浇筑，可以大大加快施工进度，减少后浇带处理给施工带来的麻烦和给工程质量带来的隐患，提高结构的整性和安全性，并节约工期、降水费用和施工管理费用。

　　图1膨胀加强带示意图

膨胀加强带示意图

　　同时，水化反应生成的钙钒石晶体属针状、棒状晶体，填充、切断、堵塞混凝工的毛细孔，使混凝土的抗渗能力大大提高，抗渗标号可达P30，从而达到混凝土结构自防水的目的。

　　5UEA性能特点简述

　　5.1UEA的基本原理

　　UEA加入五大水泥中，可拌制成补偿收缩砼，拌水后生成大量的膨胀性水结晶水化物——水化硫铝酸钙(C3A3CaSO432H20即钙矾石)，在钢筋，邻位的约束下它产生的膨胀能转变成0.2—0.7MPa预压应力，这一压力大致可抵消砼干缩产生的拉应力，防止或减少砼收缩开裂，并使砼密实化。提高混凝土结构的抗裂防渗能力。

　　5.2UEA的物化性能和碱含量：

　　(1)化学成份和碱含量

　　碱含量R20=Na20+0.658k20=0.4%UEA-N膨胀剂细度<10%，比重2.90，为灰白粉末，膨胀能大且稳定，含碱量低(见表1、表2)符合北京市建委京建科(1995)5号“关于使用砼外加剂有关规定”的通知，“凡桥梁、地下铁道、人防、自来水厂大型水池、承压输水管、水坝、深基础、基桩等到外露或地下结构以及经常处于潮湿环境的建筑结构工程包括构筑物，必须选用低碱外加剂，每立方米砼因掺外加剂带入的碱量不得超过1千克”。我厂生产的高效低碱型膨胀剂(简称UEA-N)，能有效防止碱—骨科反应带来的危害，提高砼的耐久性。

　　(2)物理性能

　　试验表明，高效低碱型膨胀剂的膨胀效能高，高效低碱膨胀剂在水泥中内掺8%的膨胀率相当于第二代UEA的标准掺量12%而早期和后期强度有较大提高。

　　(3)掺UEA—N砼的性能

　　以UEA—N为母料与特制化学外加剂复合而成多功能UEA，该系列产品技术指标均达到和超过国家有关标准.

　　掺UEA—N多功能复合膨胀剂砼主要性能：

　　(1)工作性良好，缓凝减水，保水保湿性好，易于流动，坍落度损失较小，适用于商品砼和现场泵送砼。

　　(2)抗裂防渗性能好，膨胀效能较高，抗渗标号大于S30，补偿收缩的抗裂防渗性能优于市售防水剂。

　　(3)降低水化热、推迟水化热高峰期和收缩起始时间，从而削弱砼温差收缩，抑制砼结构开裂。

　　(4)采用多功能UEA，不需要外加任何外加剂，操作工序少，减少差错，好计量，与水泥相容性好，利于砼搅拌和现场使用。

　　6膨胀混凝土施工技术要求

　　6.1膨胀加强带的设置

　　所谓“无缝设计”是个相对概念，根据结构情况，可无缝或少缝，以掺加UEA膨胀剂的补偿收缩混凝土为基本材料，以加强带取代后浇带连续浇筑超长混凝土结构。根据本工程混凝土结构的应力分析并结合设计要求，确定膨胀加强带与设计图纸上的后浇带位置相同，用2m宽加强带代替后浇带，实现连续浇筑(图2)。考虑加强带混凝工的强度须提高0.5个等级，配合比不同膨胀剂的掺量也加大，可用间歇式后浇膨胀加强带施工方法，后浇膨胀加强带须在两侧混凝土浇筑完毕7d后才能回填(图3、4)。膨胀加强带边缘每侧设密孔铁丝网，目的是防止不同配比的混凝土流入加强带内。施工时，先浇注带外小膨胀混凝土(掺12%UEA的C40、P8)，浇到加强带时，改用大膨胀混凝工(掺量14—15%UEA)。

　　6.2绑扎钢筋的注意事项

　　膨胀加强带(后浇膨胀加强带)部分要增加部分温度应力的补偿钢筋。增加的补偿钢筋的位置垂直于加强带，设置间距为水平构造筋的两倍。补偿钢筋要延伸到加强带两侧50cm，其材质与构造筋相同，直径要小于构造筋1～2个规格。

　　顶板上膨胀加强带部分的补偿钢筋直接绑扎在其对应的面筋上，而墙板后浇膨胀加强带部分的补偿钢筋须绑扎在其对应的面筋和底筋上。

　　加强带的两侧用免拆模板网或密孔铁丝网拦起，并采用钢筋绑扎牢固，其中墙体的后浇膨胀加强带的两侧设钢板止水板或橡胶止水带。铺设的铁丝网搭接部分不超过50cm。

　　6.3膨胀混凝土施工技术

　　经多次试验，UEA替代水泥量在10～12%范围内，对混凝土强度不影响，同时利用收缩膨胀测定仪测定，其膨胀率ε2=2-3×10-4，在钢筋率μ=0.2-0.8%时，可在结构中建立0.2-0.7Mpa的预压应力，这一预压应力可补偿混凝土在硬化过程中产生温差和干缩的拉应力。

　　可见，σc与ε2成正比例关系，而限制膨胀率ε2随UEA的掺量增加而增加，所以，我们通过调整UEA的掺量，可以使混凝土获得不同的预压应力。

　　根据以上条件和设计要求，我们确定普通部位膨胀混凝土掺10-12%UEA;膨胀加强带部位混凝土掺量14—15%UEA.混凝土试配的配合比如下：UEA混凝土配合比砼标号及抗渗等级每m3砼材料用量(kg/m3)

　　6.3.1筏板膨胀加强带施工

　　(1)混凝土浇筑方向。首先根据现场实际情况，商品混凝土供应能力，浇筑能力，确定筏板混凝土浇筑方向。施工时浇筑采用斜向推进、分层连续浇筑方法，膨胀加强带外掺12%UEA的C40、P8小膨胀混凝土，浇筑到加强带时，掺15%UEA的C45、P8大膨胀混凝土，到另一侧时，又改为浇筑掺12%UEA的C40、P8小膨胀混凝土。

　　(2)确定膨胀加强带的设置。膨胀加强带宽为2m，两侧架快易收口网，为防止混凝土压破快易收口网，在上下层主筋之间点焊的双向钢筋加强网

　　(3)膨胀加强带处的浇筑方向。4台混凝土泵分两组对向进行，浇筑整个过程中，每组中应保证1台泵退泵连续浇筑超长无缝筏板混凝土，另外1台则机动配合塔吊吊斗进行膨胀加强带和墙体混凝土浇筑。

　　(4)主要技术措施

　　①混凝土浇筑时，注意严防其它部位混凝土进入膨胀后浇带内，以免影响设计效果。浇筑混凝土前的润管砂浆必须弃置，拆管排除故障或其它原因造成的废弃混凝土严禁进入工作面。严禁混凝土散落在尚未浇筑的部位。以免形成潜在的冷缝或薄弱点。对作业面散落的混凝土，拆管倒出的混凝土，润管浆等应吊出作业面外。

　　②在混凝土浇筑至膨胀加强带附近时，应注意使振动棒插捣点与密目快易收口网保持距离不小于30cm，并不得过振。

　　③膨胀加强带处混凝土采取塔吊吊斗吊运和混凝土输送管泵并用。加强带处超长无缝筏板混凝土浇筑在一侧混凝土浇筑完毕后进行，墙体混凝土待该部位超长无缝筏板混凝土初凝后终凝前浇筑。膨胀带混凝土，振捣棒可靠近密目快易收口网，但不得碰撞。

　　④超长无缝筏板板面上的板面粗钢筋处，容易在振捣后、初凝前出现早期塑性裂缝和沉降裂缝，必须通过控制下料和二次振捣予以消除，以免成为混凝土的缺陷，导致应力集中，影响温度收缩裂缝的防治效果。底板浇筑至标高后，在终凝前用磨光机反复抹压多次，防止混凝土表面的沉缩裂缝出现。

　　⑤膨胀混凝土只有充分湿养护才能发挥UEA混凝土的膨胀效能，必须提高养护意识，设立专职养护人员，建立严格的混凝土养护制度。混凝土浇筑完毕后即应保湿养护14d.混凝土收平后，即应洒水润湿，再用塑料膜严密覆盖，如盖麻袋一层。在养护期喷洒雾状水保持环境相对湿度在80%以上，以减少混凝土干缩。

　　6.3.2墙体膨胀加强带施工为释放部分收缩应力，在墙体施工中采用了“后浇膨胀加强带”的施工方法，即以膨胀加强带为界，分段浇筑掺12%UEA的C50、P8小膨胀混凝土，养护28d后，用掺15%UEA的C55、P8大膨胀混凝土回填膨胀加强带。后浇筑膨胀加强带可按照传统后浇带设置。

　　在混凝土浇筑2天后，松动模板1-2㎜，在墙体顶部设置花管淋水养护，拆模后继续淋水养护至14d.

　　6.3.3楼板膨胀加强带施工楼板膨胀加强带用密目快易收口网隔开，固定方法同筏板。浇筑时采用齐头并进、连续浇筑的方法，膨胀加强带外用掺12%UEA的小膨胀混凝土，浇筑到加强带时，用掺15%UEA的大膨胀混凝土，到另一侧时，又改为浇筑掺12%UEA混凝土。

　　图4边墙后浇膨胀加强带示意图

边墙后浇膨胀加强带示意图

　　7实施效果

　　7.1工程质量按照施工前编制的详细可行性的施工方案、技术交底、严格执行，温度控制的结果表明，混凝土内外温差未超过25°C.实现了筏板混凝土浇筑的连续施工，取得了超长无缝结构筏板混凝土浇筑的成功，目前地下室超长无缝结构筏板经试水未发现渗漏现象，地下室结构已被质检站定为优良。

　　7.2经济效益分析本工程地下室至十二层共计二十八道膨胀加强带，与楼层板同时浇筑，省去保护后浇带而砌筑的砖墙及上面预制混凝土盖板，同时省去后浇带的清理工作，后浇带处钢筋加强部分亦省略，每道膨胀加强带与板同时浇筑，省略脚手架的后期搭设，降低了工程造价。

　　7.3工期对比按常规设计要求，每30-40m设一道后浇带，等主体结构封顶一个月且月沉降量小于0.05㎜后，再回填膨胀混凝土，将延长工期60天左右。本工程采用超长无缝混凝土结构后，每楼层混凝土实现连续浇筑施工，缩短了工期，仅用了128天时间就完成了36000平方米的结构施工。

　　8结束语

　　超长无缝混凝土结构是以UEA补偿收缩混凝土为结构材料，以加强带取代后浇带连续浇筑超长钢筋混凝土结构的一种新工艺。在本工程中，对底板和楼板采用加强带取代后浇带，证明采用超长无缝混凝土结构施工技术是一种有效的新型施工工艺，有利于满足工程质量要求和建筑造型的要求，简化了施工工序、缩短了工期，降低了工程成本。

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