超长混凝土结构无缝技术在工程施工中的应用

摘要：随着我国国家经济的发展，超长混凝土结构的应用越来越多，鉴于建筑与结构的整体性、使用功能和建设工期的要求，对这类建筑提出了无缝施工的要求。本文结合多年实践经验，从混凝土变形裂缝形成的机理入手，指出超长混凝土结构无缝施工理论的可行性，并结合某工程实践，重点介绍了超长混凝土无缝施工中的一些做法、要求及经验，以期促进该技术的进一步推广应用。

关键词：超长混凝土结构；无缝；施工

Abstract: with the development of China's national economy, the application of overlong concrete structure is more and more, in view of the building and the integrity of the structure, function and construction period, at the request of this kind of architecture put forward the seamless construction's requirements. Based on many years of practice and experience, from the formation mechanism of concrete cracks of deformation, and points out that the overlong concrete structure construction the feasibility of seamless theory, and in combination with an engineering practice, this paper introduces the concrete in the construction of the long seamless some methods, requirements and experience, so as to promote the popularization and application of the technology further.

Keywords: overlong concrete structure; Seamless; construction

中图分类号： TU37文献标识码：A 文章编号：

当前，随着大众对建筑用途及功能的不断提高，现代建筑结构体系日趋复杂和庞大，越来越多的大型公共建筑、厂房建筑等平面尺寸超长、超大建筑不断涌现，超长混凝土结构数量也越来越多，由此也引发了许多技术课题，“超长”建筑物的裂缝问题便是其中之一。裂缝的存在既对建筑结构的安全性与耐久性产生影响，也影响结构的防水性能和美观，当前工程大多采用设置后浇缝的方法解决上述问题，但常规后浇带施工工序繁多，时间跨度长，成本高，且质量不易保证。加上随着社会的进步，建筑物的使用功能越发受到重视，不仅耐久、安全、适用，更要求将裂缝严格控制在一定范围内，因此，急需研究一种既能有效控制裂缝的出现，又不设置后浇缝的施工方法，超长混凝土结构的无缝施工技术也应运而生。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，近年来随着超长、超大混凝土结构的增多，该技术的应用也越来越广泛，并在一些工程应用中取得了一定的成果，现结合实践就该法进行相关探讨，以供相关人员参考借鉴。

1超长混凝土结构裂缝问题概述

裂缝是指固体材料中的某种不连续现象，要求混凝土完全无裂缝是不可能的，科学的要求应是将裂缝的有害程度控制在允许范围之内。结构物之所有形成裂缝，原因有三：1）由静、动荷载等外荷载的直接应力，即按常规计算的主要应力引起的裂缝；2)由外荷载作用，结构次应力引起的裂缝；3)由结构变形(温度变化、混凝土收缩和膨胀、不均匀沉降等)引起的裂缝。本文探讨的超长混凝土裂缝主要由结构变形产生。导致裂缝产生及发展的原因较多，初步分析含有如下几点：混凝土的极限拉伸、温差(包括收缩当量温差)、材料的弹性模量、线膨胀系数、板厚度或墙高度、结构的长度、混凝土的徐变及约束等。对于不同的结构，它们在不同的施工条件下，不同程度地影响裂缝。长期以来，关于混凝土结构裂缝的产生及发展一直受到国内外专家的关注，通过光弹实验，有关专家得出如下结论：由温差所引起的结构变形，随着结构物长度的增大，温度应力也相应增大，但它们之间是非线性关系。可见，那种认为根据规范要求留缝即可避免裂缝、不留缝就会产生裂缝的传统观念是片面的，用缝隙控制结构的长度只是减少温度应力的诸多因素之一，而不是惟一因素，伸缩缝只在较小的尺寸范围内影响温度应力，超过此范围，温度应力趋近于常数，其后，温度应力与长度无关。大量的工程实践也证明，留缝与否，并不是决定结构变形开裂与否的惟一条件。因此可得出结论，超长结构不设缝是可行的。

2超长混凝土的无缝工作原理

2.1超长结构无缝施工含义

所谓“无缝"是一个相对概念，即在超长混凝土结构的设计和施工中不设缝或少设缝，这个“缝"专指传统设计方法里释放收缩应力的后浇带或伸缩缝。因此，无缝施工技术主要的精髓是如何在不设或少设缝的前提下，把混凝土结构裂缝控制在一定的范围内，从而达到防水抗裂的要求。在预定建筑工程中，无缝施工设计是采用补偿收缩混凝土结合膨胀加强带的方法，其设计思路遵循“抗放兼备、以抗为主"的原则。采用掺入补偿收缩或膨胀型外加剂的补偿收缩混凝土作结构材料，其在硬化过程中产生膨胀，由于钢筋的约束，形成限制膨胀，从而在结构中建立少量预压应力，抵消混凝土的部分收缩应力，抵抗裂缝的出现，这是“抗”的体现。设置膨胀加强带，对拉应力最大处进行膨胀补强，并对部分加强带做浇筑时间限制，在整个结构连接前释放部分收缩应力，从而减少裂缝：在设计时采用低热水泥，减少水化热排放，降低温升，减小温度收缩，这是“放”的体现。

2.21补偿收缩混凝土基本原理

UEA混凝土在硬化过程中产生膨胀作用，在钢筋和邻位约束下，钢筋受拉，而混凝土受压，当钢筋拉应力与混凝士压应力平衡时，则：

设：

则： ……（1）

式中： ——混凝土预压应力（Mpa）； ——钢筋截面积； ——配筋率（%）； ——混凝土截面积； ——钢筋弹性模量（Mpa）； ——混凝土的限制膨胀率（%）。

由(1)式可见， 与 为正比关系，而限制膨胀率 随UEA掺量增加而增加，所以，通过调整UEA掺量，可使混凝土获得0.2～0.7MPa的预压应力，根据水平法向力 分布曲线，设想在应力量大的地方施加大的膨胀应力 ，而在两侧施加较小的膨胀应力，全面地补偿结构的收缩应力，控制有序裂缝的出现。

基于钢筋混凝土结构长大化和复杂化的特点，取消后浇带的超长无缝混凝土结构施工必须根据结构特点灵活运用，沉降缝不能取消，具有沉降性质的后浇带也不能取消。UEA加强带的性质是以较大膨胀应力补偿温差收缩应力集中的地方，所以，它可以取消后浇带。根据国内有关资料，加强带的间距可控制在40～60m，—般可连续浇注100-200m超长结构。

3长混凝土结构无缝施工技术工程应用

3.1工程概况

某框架剪力墙结构建筑，占地面积2100m2，建筑面积1.5万m2，地下l层，地上15层，主楼长为178.0m，最宽为25.5m，高40.05m。工程主楼层数为15层，裙楼层楼为4层，主裙楼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。因此，经研究决定采用UEA补偿性混凝土来代替伸缩缝，实现无缝施工。其主要施工工艺及要求如下：

3.2 补偿收缩混凝土配合比

本工程选用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，为减少水泥用量，降低水化热，掺加一级粉煤灰；选用TW-10高性能泵送剂，掺量为水泥用量的2.0%；选用UEA-H膨胀剂，掺量8%，膨胀率>（3～4）×10-4。膨胀混凝土采用C35，UEA-H掺量为胶结材料的12%，不替代水泥，保证了其强度。

3.3 确定膨胀加强带的设置

根据本工程结构具体情况并结合设计要求，首先确定了膨胀加强带的位置，即分别在1～T4轴、T4～12轴、12～T9轴和T9～22轴之间用膨胀加强带代替后浇带，加强带宽2.0m，增加膨胀加强带内纵向钢筋，混凝土标号提高一个等级，并增加UEA膨胀剂的掺量。膨胀加强带设置见下图1：

3.4 膨胀加强带做法

为提高混凝土的抗伸缩能力及强度，在膨胀加强带混凝土内掺入UEA-H膨胀剂，膨胀加强带宽度2.0m，加强带内钢筋连通，且上下另附加15%的附加纵向钢筋，钢筋两端伸出加强带2.0m，混凝土强度提高一个等级，以增强加强带的刚性。依据工程实际情况，每隔40m设置一个膨胀加强带，加强带两侧采用快易收口网封堵，为防止混凝土压坏收口网，在上下主筋之间焊接Φ8@400双向钢筋骨架加强。

4主要技术控制措施

4.1按设计要求，将普通钢筋及加强钢筋绑扎牢固，经自检，在确保位置、长度、绑扎质量、钢筋的规格、型号、复验结果等均符合设计要求及施工质量验收规范的规定后，在加强带混凝土与普通混凝土交接部位安装两层铁丝网，并用钢筋在两侧加固，防止铁丝网在混凝土浇筑过程中移位、变形。经监理验收同意后，方准进入下一道工序施工。

4.2混凝土浇筑时，为免影响设计效果，应严防其他部位混凝土进入膨胀后浇带内，浇筑混凝土前的润管砂浆必须弃置，拆管排除故障或其他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。

4.3 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。

4.4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。

4.5 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，因此必须加强养护。首先，在混凝土浇筑完2h～3h后，初步按标高用大木杆刮平，在初凝前用木抹子抹平提浆找平，待混凝土表面收水后，再用木抹子搓平，反复抹压不少于4遍，闭合收水裂缝。其次，应确保养护期间混凝土表面温度与其中心温度之差不大于25℃，湿润养护不少于14d。最后，因外墙暴露面大，受风吹日晒影响，干燥急速，水分挥发快，因此必须加强养护，对于外墙模板的留置时间，应不少于5d，这5d内在模板内经常浇水进行湿润；模板拆除后，应立即覆盖毛毯，采用洒水养护，并安排专人对混凝土养护进行检查，要保证面层湿润，每天至少喷洒3次水。

总之，随着我国国家经济的发展，超长混凝土结构的应用越来越多，通过在超长混凝土结构中设置膨胀加强带，不但有利于解决温度变化和混凝土收缩等因素对房屋结构安全的影响，而且具有构造简单，施工方便，周期短、材料用量较少，经济性好，较好地保持结构的整体性，有利于结构抗震等优点，以上所述主体结构施工完毕后，未出现裂缝、渗漏等质量问题，效果显著，这也证明了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，值得推广。

参考文献：

【1】李 杰.浅谈超长混凝土无缝施工【J】.中国科技博览，2010（26）：160.

【2】张爱石.无缝施工技术在超长混凝土结构工程中的应用【J】.科技致富向导，2011（24）：293-294.

【3】付家营,张守宁 如何对无缝混凝土结构进行施工分析【J】.黑龙江科技信息，2008（19）：227.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。