大型混凝土结构无缝施工技术及管理

【摘 要】:随着社会经济的不断发展，建筑行业的发展也日新月异，人们对建筑的要求也就越来越高，大型混凝土结构能较好的满足当前的需求，因此在建筑工程中采用较多。虽然当前规范规定允许建筑物产生一定范围的裂缝，但建筑中混凝土结构裂缝会对结构安全带来严重影响，，因而要实现无缝施工则应从各方面着手，采取有效措施以提高混凝土性能，方可实现混凝土无缝施工。

【关键词】：大型混凝土结构；无缝施工；技术及管理

中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：

引言

随着经济的迅速发展，我国出现了大量的大型混凝土结构工程，由于大型混凝土施工难度大，施工复杂等特点，一旦出现问题将会给结构的使用带来很多不便，尤其是当出现裂缝时，进行修补都是很难的，如何有效避免出现裂缝渗漏问题引起了专家的广泛关注。无缝施工技术不仅能保证建筑质量，而且能保证建筑物立面效果，因此，在大型混凝土结构工程中采用较多。

一、混凝土无缝施工原理

混凝土无缝施工则是坚持“抗放兼施、以抗为主”，结合收缩应力的分布给予相应的膨胀应力补偿，并在收缩应力较大的部位掺加膨胀剂作为膨胀加强带，其他部位则拌制微膨胀混凝土施工而取消后浇带，最终实现无缝施工。混凝土结构中若要实现不设置伸缩缝则应降低混凝土温差和收缩或提高混凝土的极限拉伸值，因提高拉伸值很难实现，所以只有降低混凝土水化热和收缩，控制因温差或收缩导致的拉应变，最终实现不设置伸缩缝，具体实施中可通过在混凝土内掺加适量膨胀剂而形成补偿收缩混凝土，通过水泥的化学反应而实现混凝土产生适量膨胀，并在钢筋和邻位约束下在钢筋内产生预压应力以抵消混凝土硬化过程中产生的干缩和冷缩拉应力，最终避免混凝土出现开裂，水化过程中生成的物质可填充和堵塞毛细孔缝隙，从而起到切断作用，从而大大提高混凝土密度及结构自防水能力，同时可通过在混凝土内掺加粉煤灰等以降低因水化热产生的温度梯度来协调因温度应力和混凝土初期结构强度，也可降低温度裂缝出现的几率，提高混凝土的体积稳定性。其中加强带所生成的预压应力可实现同因抵抗收缩变形产生的拉应力达到补偿平衡是无缝施工的关键。

二、无缝施工采取的设计构造

1、设计机理

根据市场调查及工程应用成功经验，表明HEA早期膨胀效果明显，且60d回缩率极低，决定选择掺用HEA型膨胀剂的补偿收缩砼为基材，以弥补后浇带的取消产生的收缩量，连续浇筑超长地下室主体结构。按照无缝施工的设计构造要求，将地下室底扳以原后浇带为界分两次浇筑，膨胀后浇带宽2m，原设计对后浇带部分钢筋布置不变，但在后浇带的边缘两侧设密孔铁丝网加固，防止振捣过程中将混凝土流入后浇带内。混凝土施工时先浇筑后浇带两侧底板混凝土，接着再用膨胀混凝土浇筑后浇带。

2、配合比的设计

正常情况下普通水泥的水化热较高，尤其是在大体积混凝土中产生的水化热不易散发，在砼内部积聚温度很高，与表面砼产生很大的温度差，使混凝土内部产生较大拉应力，表面则产生压应力。当混凝土内部拉应力超过当时的混凝土极限抗拉强度时（即差值>25℃）则产生温度裂缝。因此，确定使用水化热低的矿渣硅酸盐水泥，强度等级不低于P042.5级，HEA型膨胀剂掺量试配为12%。考虑到膨胀作用会使混凝土强度有略小降低，膨胀加强带的混凝土强度提高至C45。为了确保地下超长结构的整体质量，消除砼温度应力和收缩应力的叠加影响，监理工程师要求除了加强带按设计进行施工，其余砼也要掺入HEA型膨胀剂，其掺量确定为5～6%为宜。

三、混凝土结构无缝施工技术

1、施工准备

施工前应准备好施工所用的机械设备、材料、劳动力和技术等，其中材料包括混凝土原材料以免因材料短缺导致施工中断而生成冷缝，劳动力选择应选择素质较高、作风过硬的队伍，并把好资质关，尤其是特殊工种的上岗关；技术方面则应结合工程实际情况做好混凝土试配材料、材料检验及技术交底等工作。

2、混凝土制作

混凝土搅拌时骨料投放宜采用经鉴定合格的磅秤计量，外加剂则应采用量杯计量以保证其计量准确，最终应控制骨料的计量误差控制在±3％范围内，水泥、水和掺合料及外加剂的计量误差控制在±l％范围内；混凝土拌合最终应保证拌合料颜色均匀一致为止，以防掺加的外加剂凝结而导致拌合物泛黄，影响施工质量。

3、混凝土运输

该类混凝土运输应先用适量的水泥润浆以泵管，混凝土运输中应保持连续供应，若在高温季节施工则应在混凝土输送管外壁包裹一层麻袋，并对其进行洒水湿润，若运输途中发生堵塞则应及时查明原因以便于恢复泵送，同时应保证泵管固定良好。

4、大面积混凝土浇筑

在进行大面积混凝土浇筑时要防止混凝土进入膨胀后浇带内而影响后浇带设置效果，并且应拆掉混凝土浇筑前的润浆管，并将施工中因故障或其他原因造成的废弃混凝土扔掉，严禁其进入工作面。混凝土浇筑过程中应设专人对钢筋、模板以及支撑系统进行检查，一旦发生移位现象则立即修复，应保证顶板钢筋水平骨架的牢固，并应对钢筋重要节点部位采取加固措施；浇筑过程中应控制混凝土的下料高度，若浇筑大截面柱子时应适当调整中间部位支撑钢筋间距以免因钢筋密集影响混凝土浇筑，混凝土下料时应尽量减小混凝土自由坠落高度而出现离析现象；若采用分层浇筑则应将分层浇筑为阶梯型，当混凝土到达板底位置时方可与板面混凝土同时浇筑，之后随着阶梯型不断向前延伸，到后期梁板混凝土同时浇筑。分层浇筑时第一层混凝土浇筑应放慢下料速度，待水泥浆沿梁底包裹石子后再向前推进，待梁底充分振实后方可进行第二层下料，并保证每层在振实后方可继续下料。

混凝土振捣应快插慢拔，并保证插入下层混凝土深度不少于5cm，振捣棒移动间距不应超过振动棒作用范围的1.5倍，上层混凝土振捣应在下层混凝土初凝前进行，对结构预埋件、预留孔洞周边及钢筋密集等特殊部位应采用小的振捣棒振捣；应确保混凝土振捣时间，每个振捣部位的振捣时间应适当延长以表面出现浮浆并不在下沉为宜，最终控制混凝土表面光滑、无麻面、无气泡冒出为止；浇水后再用木抹子压平、压实，在施工缝和预埋件部位以及插筋部位应用木抹子抹平而严禁用振捣棒摊铺混凝土。混凝土的振捣时间不宜过长，一般为8s～l0s，以防止石子下沉造成混凝土结构不均匀。混凝土浇到面层时，表面应抹平压实，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡，以提高混凝土的密实度。

5、后浇带施工

后浇带内混凝土内掺加膨胀剂以提高其抗伸缩能力和强度，后浇带内钢筋应连通且在其上下附加15%左右的纵向附加筋，钢筋两端伸出加强带2.0m左右以保证其与两侧混凝土连接牢固，该部位混凝土应提高一个强度等级以提高后浇带的刚性；施工中可参照后浇带位置采取分段施工，并控制相邻施工段内混凝土浇筑时间间隔，并可在后浇带部位留置施工缝，施工缝内设置遇水膨胀类止水带；提前用小膨胀混凝土浇筑后浇带两侧混凝土，待后浇带两侧混凝土浇筑完成后再浇筑膨胀后浇带内混凝土。浇筑后浇带附近混凝土时应保持振捣点与密目收口网保持一定距离，并防止过振。

其他部位混凝土不得浇灌后浇带内，以免影响混凝土结构质量，同时应严禁混凝土撒落在未浇筑的部位而形成潜在的冷缝或薄弱点，应用灰斗集中收集混凝土浇筑前的润管砂浆，并应及时清除拆管或故障排除时导致的废弃混凝土，严禁其进入工作面。

6、混凝土养护

混凝土的养护特别是早期湿润养护是十分重要的环节，对混凝土的有极大影响。浇筑后的膨胀混凝土只有充分进行湿养方可发挥其膨胀效能、抗渗性能，因而浇筑后应派专人进行混凝土养护，并建立严格的养护制度予以执行，养护时间应不少于14d，在养护期间内应经常喷洒雾状水以保持其湿润环境减少混凝土干缩，同时应有专人进行养护检查，保证其相对湿度，减少干缩。

7、后掺减水剂

若在高温季节施工则易导致混凝土坍落度大而降低工作性能，若因其他原因延误入模时间则会增大混凝土坍落度而不能满足泵送要求，该种情况下严禁加入生水，而应掺加少量减水剂以补偿和恢复混凝土坍落度损失，后掺法可显著提高其减水作用，并有良好的坍落度补偿作用，但采用后掺法的混凝土在运输中应保证其快速搅拌以免影响质量。

四、施工过程质量控制

1、采取少量掺用减水剂的措施

混凝土施工正值7月高温季节，温度对混凝土坍落度的影响比较严重。而坍落度的大小与砼拌合物的流动性及砼硬化后的工作强度有直接的关系。加上可能出现的运输车辆堵塞或泵送时临时出现的停滞处治，使正常浇筑放慢延误了入模时间，因时间延长造成砼坍落度损失的加大，肯定造成无法泵管输送。因而必须采取二次掺入少量FDN—AH高性能缓凝剂及高效减水剂后掺入，以补偿和恢复砼的坍落度损失。采取在配合比中掺入减水剂量为0.8%是比较合理的，是最大用量的80%即可满足需要。后掺法比同时掺入在相同用量下减水作用十分显著，是完全可以补偿坍落度损失。

需要注意的是凡后掺减水剂的运输车，要快速搅拌1min左右。掺量及搅拌由专人负责进行，在开始设计配合比时要采取降低水灰比的措施。原设计水灰比为0.41，泵送砼的坍落度设计为120～150mm。采取这些控制目的在于减少用水量，降低砼收缩减少开裂。

2混凝土的浇筑施工

混凝土是集中搅拌站的商品砼，用混凝土运输车运送至现场，由两台泵送从地下室两端向中间浇筑；浇筑采取“分区定点，一个坡度，循环推进，一次到顶”的施工方法。浇筑时先在一个部位进行，然后在其坡面上连续浇筑，循序推进。实践表明这种方法能够较好的适应泵送工艺，使后浇筑的混凝土在前次混凝土形成的坡面上，以确保每层混凝土之间的间歇时间在规范规定的2h之内。

由于泵送混凝土坍落度比较大，会在上部钢筋下面离析形成水膜，或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止产生此类裂缝出现，在混凝土初凝前进行二次振捣，在表面不再下沉时采取二次抹面压实的措施，避免砼因沉降收缩而出现的表面裂缝。按照规范要求每一台班或者100m3混凝土在监理见证下，制作标准试块1组标养28d试压，整个基础底板最少制作不少于3组同条件养护试块；对于抗渗试件制作，按规范要求连续浇筑混凝土每500m3就应在监理见证下，留置不少于2组抗渗试件。

3、砼温度控制及测温

按照设计要求对基础底板砼进行温度检测。一般情况下砼在浇筑后3～5d内部水化热聚集很高，之后逐渐下降。规范要求对较大体积混凝土尤其是有抗渗要求混凝土的养护，根据气候条件采取温控措施。并按需要测定混凝土内部及表面温度，将温差限制在设计要求范围内；当设计无明确要求时一般不要超过25℃，当超过此值时将产生裂缝，严重的会发展成贯穿性裂缝。

基础底板砼浇筑时预埋测温管，配备专门人员测温，使测温连续正常进行。定时测温作好记录，持续时间至砼达到规定时间和强度再停止测温。测温时当砼内部最高温度与外部温度之差达到25℃及其更高时，及早采取降温措施。测温采用数字电子测温仪，以保证测量及时准确，监理人员对施工人员所记录的数据要及时进行核对，可以采取共同检查方式测温。发现异常现象及时督促施工方提高测温次数并采取有力的降温及表面保湿措施。

4、地下结构砼养护

当地下砼振捣密实，表面抹压平整后，立即将事前准备好的塑料薄膜覆盖，如果需要上面再加盖草袋保温。当砼泛白时立即浇水或在表面蓄水养护效果更好，由于是抗渗砼养护时间不少于14d。

5、质量保证措施

（1）、拌制混凝土的原材料进场必须有出厂合格证及材质证明书，自检合格后，通知工程师报验，并进行现场监督随机取样复测，合格后方可用于工程施工。

（2）、搅拌站应设专人负责原材料的计量工作，确保外加剂的型号、掺量准确。

（3）、在施工现场要逐车检查商品混凝土，检查混凝土型号，测定混凝土的坍落度等指标，检查浇筑部位，不得出现在施工现场临时加水的情况。

（4）、浇筑混凝土前应将基槽内的杂物清理干净，预先浇水湿润木模板。

（5）、混凝土自由倾落高度不宜大于2m，混凝土振捣从一端逐点振捣，不漏振，不过振，保证混凝土的密实。

（6）、制定应急预案。避免出现停电、机械故障，可准备备用发电机及相关机械备件，防止施工中断出现冷缝。

结束语

综上所述，混凝土结构无缝施工技术可从根本上避免裂缝的生成，避免因裂缝导致结构性能被破坏，在施工所用的补偿收缩混凝土设计时应结合要求限制膨胀率确定膨胀剂掺加量，在混凝土拌合时应随时检测其限制膨胀率，并应加强浇筑后的混凝土养护以有效避免补偿收缩混凝土的急剧收缩而有效防止裂缝生成。

参考文献：

叶琳昌，沈义.大体积混凝土施工[M].中国建筑出版社，1987.

王铁梦，工程结构裂缝控制，北京:中国建筑工业出版社，2007

彭艳群.浅析地下室混凝土结构无缝施工技术[J]．建材发展导向，2011(2).

李国胜.建筑结构裂缝及加层加固疑难问题的处理.北京:中国建筑工业出版社，2006.