广州会议展览中心大体积砼施工及长墙的裂缝控制

摘要：广州会议展览中心底板大体积混凝土施工中，采用加冰混凝土以及增强自身抗拉性能等方法，有效控制了大体积混凝土各种裂缝的产生；在地下室超长墙混凝土施工中，采取减小水灰比、掺加杜拉纤维、延长拆模时间等措施，基本杜绝了外剪力墙裂缝的产生。

关键词：大体积混凝土加冰混凝土杜拉纤维N型减水剂水灰比水化热裂缝

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况

广州会议展览中心位于广州市中心区11号块地，总用地面积220，565m2，地下一层，地上五层，建筑面积255，615 m2,建筑总高度60m，总投资28亿元。

会展中心以展览会议为主，兼顾与展览会议有关的展示、演示、表演、集会等功能，为一座具有国际标准的超大型展览建筑，展览厅总容量为具备6000个国际标准展位，建筑面积为112，744m2。会议部分总容纳人数为6400座，建筑面积为21，803 m2，广州会展中心地上建筑物由两部分组成，一个是在东西纵向展开、在南北横向跨越基地全长、作为展览中心的拱形建筑体；另一个是“悬浮”于展览中心之上、纵向展开、作为会议中心的建筑体。会议中心长度约为展览中心的2/3，由展览中心东西两侧山墙起等距向内缩短。

二、结构特点

该工程地下室底板为符式梁板结构，结构复杂，混凝土体量巨大。底板厚度为1000、2000、3000、局部为5300、5950，剪力墙厚度为500、850、1000，剪力墙最大高为9.9m。每一分部的长度均为120米。底板及地下室外剪力墙混凝土总量为10.5万m3，底板及承台混凝土一次现浇最大混凝土量约7200m3，混凝土为C30P8。地下室底板由横向变形缝分为9个分部，每一分部的长度均为120米。外墙混凝土需与底板同时浇筑，施工缝一般设置在承台混凝土以上450高。

三、大体积混凝土的施工

1、混凝土的浇筑

本工程地下室底板面积较大，长为420米，由1米宽的后浇带以及8轴、12轴的变形缝将底板分三个施工段九个分部，每一分部长度均为120米，由于C30/S8大体积混凝土有其特殊性，施工技术要求高，决定对于每一分部采用按每40米增设1条膨胀加强带进行分区，即每一分部增加二条膨胀加强带，膨胀加强带与底板混凝土用钢板网进行分隔，每一分区对厚度在1～3米的底板进行斜面分层一次到顶的浇筑方案，对于大于3.0米厚的底板采用整体分层浇筑方法，膨胀加强带的混凝土也与底板混凝土一起浇筑，每一分部的混凝土一次浇筑，浇筑时配置8~10台混凝土输送泵，前后保持约为3m距离，滚动式推进，避免施工冷缝的出现。

膨胀加强带的混凝土的宽度设计为1米宽，内掺10%的CEA-B微膨胀剂，混凝土强度等级提高一级，膨胀加强带处的底板钢筋不断开。

地下室底板纵向后浇带外侧的6个分部的底板混凝土厚度较大，平均高度为3米，宽度接近10米，长度均为120米，由于混凝土中加了高效减水剂，使混凝土有较好的流动性和缓凝性质，混凝土的坍落度最大为180mm，混凝土的初凝时间不少7小时（中午天气较炎热时，初凝时间可能减少至5小时），采用普通的分层浇筑方法势必使混凝土流淌较远，流淌最远的混凝土可能较长时间没有新浇筑的混凝土接应而容易形成施工冷缝。现场采取在与浇筑方向垂直每隔40米设钢板网一道，以便与膨胀加强带的分隔相吻合，并阻止混凝土任意流淌，相对缩小浇筑面积，保证混凝土在浇筑过程中不出现施工冷缝。

对与底板相接外墙柱，其与底板混凝土标号不一致，也用钢板网进行分隔，确保低标号混凝土不流入到高标号混凝土中去。

2、大体积混凝土的裂缝控制

底板混凝土的水化热计算和裂渗控制尤为重要。裂缝产生的规律是：温差和收缩越大，裂缝越大；温度变化和收缩的速度越快越易开裂；地基对结构的约束作用越大裂缝越易开裂；温度变化梯度越大越易开裂。大体积混温度应力计算公式：

σ（7）=-[ɑ/（1-μ）]×[1-1/(Chβl/2)]×∑E(7)×TS(7)

式中：σ（7）为7天混凝土承受的温度应力（N/mm2）；E（7）为7天龄期混凝土弹性模量，取2.42 ×104 N/mm2；ɑ为混凝土线膨胀系数，取1.0×10-5; μ为泊桑比，地基双向受力取0.15；S(7)为7天龄期混凝土松驰系数；Ch为双曲线余弦函数。

根据结构实测温升曲线作为模拟混凝土养护条件，实测试件抗拉强度与按上述方法计算的理论抗拉强度作比较，可以得出从3天～10天各龄期混凝土均有相当大的安全储备。

从以上大体积混凝土的特性可以看出，大体积之所以开裂主要是混凝土所承受的温度应力与混凝土本身抗拉强度之间矛盾发展的直接结果。因而为了控制大体积混凝土温度裂缝的开展，就必须从降低温度应力和提高混凝土本身抗拉性能这两方面综合考虑。

针对本工程实际施工情况，从混凝土供应、输送、浇筑及控制措施的等方面逐项落实，严格把关；在施工中实施全过程的温度监控手段，了解大体积混凝土内部温度变化情况，及时采取有效措施，防止大体积混凝土产生温度裂缝，确保混凝土施工质量。

（1）优化配合比、降低水化热

在得到设计同意的情况下，尽可能减少水泥用量，由原设计的340Kg/m3(重要结构耐久性设计规定中的最小水泥用量)调整为310 Kg/m3，并经反复试配，选用“银羊”牌P.II型42.5R低热的普通硅酸盐水泥，所有水泥存放时间不少于1个月（以降低水泥入罐时的温度）；外加剂选用“五山”牌N型减水剂；粉煤灰选用妈湾电厂I级粉煤灰。

(2)严格控制混凝土的入摸温度

混凝土入摸温度直接影响到混凝土的内部最高温度，采用每立米掺加40Kg冰替代同重量的水搅拌混凝土，在泵机位置搭设遮阳棚、泵送管道上铺设湿麻袋等措施，保证混凝土的入摸温度在22.5℃以下。

(3)改进混凝土浇筑工艺，采用“分层循环推进、薄层浇筑”的浇筑工艺，加快混凝土浇筑速度，缩短浇筑时间避免出现冷缝。在混凝土凝固前进行表面二次振捣，并增加混凝土的压光次数，以减少混凝土的表面的收缩裂缝。

(4)控制粗、细骨料含泥量，以减少混凝土收缩，石子的含泥量不大于1%，砂的含泥量不大于2%。

（5）由于地下室钢筋的保护层较大（结构耐久性要求），对于该部位的素混凝土侧壁增加20×20的钢丝网，以增强其抗裂性。

（6）为增加混凝土的抗裂性能和降低混凝土内部的温度，构造上对于5.95厚底板的中部增加2层Ф16@200的钢筋网以及二层1#镀锌钢管@1000的冷却循环水管，3米的增加一道钢筋网以及一层1#镀锌钢管@1000的冷却循环水管。

（7）大体积混凝土的测温

为准确测定大体积混凝土内部的温度变化规律，控制内表温差，采用JDC-2建筑电子测温仪，沿混凝土上表面、混凝土中心、混凝土下底三处设3个测温点为一组，共设180组，每１h记录一次温度数据，共记录数据3万个，并用Excel绘制成温度变化和内表温差曲线。根据测温记录，在混凝土浇筑后３~5d ,混凝土内部最高温度达76.80c，最高温升达36.50c，平均温差为24.50C，最大温差为270C，这种测温准确、自动、连续。测温持续两周。

（8）混凝土的养护

在混凝土终凝后及时覆盖好一层塑料薄膜和二层麻袋，进行保温养护，并浇水湿润。为了加强混凝土的保温，剪力墙模板在4天后方可拆除，拆除模板后立即张挂麻布袋，采用淋水养护，养护由专人负责，养护时间不得少于14昼夜，确保混凝土达到养护的目的。

四、地下室长墙的裂渗控制

由于本工程地下室外墙长度为540m，外墙的约束较大，墙体容易出现裂缝。为保证工程质量，经反复试及专家讨论，采用了以下施工措施，取得了相当好的效果。

（1）增加外墙后浇带的数量，减少变形缝的数量。根据王铁梦的«变形变化引起结构裂缝»一文中知道：

σ=-EаT[1-1/(Chβl/2)]H（tт）（Cx/HE）1/2

由该公式可知，地下室外墙独立单元的长度越长，越容易出现裂缝，裂缝的出现一般开始在墙的中部，增加后浇带的数量可很有效地减少裂缝的开展；减少变形缝的数量是因为变形缝一旦日后渗水，其修补相当困难。经设计同意，后浇带横向间距由原来的60m一条改为45m。

（2）改变外墙的配筋。地下室外墙原配筋水平、竖向均为Φ20＠200，且水平钢筋在竖向筋的内侧，经设计同意，改为水平钢筋放在外侧，配筋改为Φ12＠120，在外剪力墙的施工缝的上下各增加2Φ12的钢筋。

（3）改善混凝土的配合比。降低水泥用量，水泥用量由原设计的340Kg/m3（重要结构耐久性设计规定中的最小水泥用量）调整为290Kg/m3，使用的水泥采用低热硅酸盐水泥，且水泥的存放时间不少于1个月；增加粉煤灰的掺量，由原来水泥用量的14%调整为27%；调低混凝土的水灰比，坍落度由原来的16～18，调整为12～14；增大混凝土配合比中的砂率，由原先的40%调整为43%。

（4）控制混凝土的入模温度。 外墙混凝土的浇筑尽量选择在夜间进行，对于厚度大于800 mm的墙体，在混凝土中掺加40Kg冰替代同重量的水，确保混凝土的入模温度不大于22.5C0。

（5）取消原设计在混凝土中掺加的MD复合型防水剂。经过长达3个月的MD对比试验，发现该防水剂对混凝土的密实度确有好处，但对混凝土的水化热及收缩裂缝的产生有不利影响。

（6）在外墙混凝土中增加聚丙烯纤维，增加聚丙烯纤维有利于减少早期混凝土塑性裂缝的产生。聚丙烯纤维采用美国产杜拉纤维，其均匀性及分散性较好，杜拉纤维的掺量为0.7Kg/m3。

（7）除后浇带混凝土外，取消原设计在混凝土中掺加的UEA膨胀剂。经安托山混凝土公司试验室所作的对比试验，发现膨胀剂的存在对混凝土坍落度损失有不利影响，1小时混凝土坍落度由180下降为140。

（8）限制混凝土的浇筑高度。混凝土的浇筑高度不大于6m，以减少墙体顶部沉缩裂缝的出现。

（9）加强混凝土的振捣。混凝土浇筑采用汽车泵为主，塔吊辅助，增加混凝土振动棒的数量，杜绝施工冷缝的出现；尽量避开雨天浇筑混凝土，如遇雨天浇筑，在混凝土的出料口用彩条布进行覆盖，并在模板上留置泄水孔。

（10）延长拆模时间。外墙拆模时间延长至7天，以减少混凝土的内外温差。

（11）加强混凝土的养护。外墙混凝土的养护采用循环自喷淋养护，养护时间不少14天。

（12）减少混凝土暴露的时间。在混凝土养护结束且模板拆除后，立即着手外墙防水施工，并及时回填，混凝土外墙在空气在暴露的时间不超过3个月。