超长无缝现浇混凝土剪力墙施工技术研究

0引言近年来随着经济、城镇化的发展，许多大城市基于土地有限等因素，大量的建设高层建筑，而公共服务需求的增加，使得图书馆等建筑的体量更为庞大，因此出现了许多超长、超宽的建筑结构，因此使混凝土剪力墙的设计和施工工作面临许多挑战。综合考虑混凝土温度收缩特性和结构整体性、抗震性能等因素，现代建筑超长剪力墙一般使用无缝设计，即使在大型图书馆、体育馆等超大体量中，也要求混凝土剪力墙结构不设伸缩缝，因此对其结构设计和施工提出了极高的技术要求，若处理不当，可能因温度变形等因素导致结构裂缝。而在高层建筑中，基于对建筑整体性、美观度和抗震、防水防风等性能的考量，在超长的混凝土剪力墙结构中也经常采用不设缝处理，但由于高层建筑中温度等因素对材料影响更为明显，因此需要采用膨胀带等措施，以提升结构性能和建筑整体的施工质量。1超长无缝混凝土施工工程的工程特点分析以大体量公共建筑为例，如图书馆、体育馆，一般采用回字形结构，其平面尺寸具有超长超宽的特点，一般设有地下层，总层数不多。在一些基层或地下室剪力墙工程中，为节省资金，建筑剪力墙的长度也可能超过50m，甚至达到100m以上，若仍采用无缝设计，则需要严格把控混凝土裂缝问题。一般而言，我国现代建筑混凝土构件出现裂缝主要是因材料干燥收缩、温度应力这两个因素引起的，如外来水养护不及时、不充分，则导致混凝土失去毛细孔、凝胶孔中的吸附水，导致构件不可逆收缩，又如温度变化使剪力墙构件内部产生应力，当构件受拉应力超过其抗裂能力时，会出现开裂等问题。由于我国建筑使用的水泥细度一般较高，其水化速度加快，会使混凝土现浇时因放热集中产生高温，因此温度应力问题十分难以解决。常用的抗裂措施为设置后浇带，即用后浇带断开混凝土结构，待结构收缩、应力释放后回填后浇带，但存在浇筑时间长、回填前剔凿工作废工等问题。且当剪力墙设计长度超过一定值后，传统后浇带施工技术已经无法有效应对收缩、温度等变化对混凝剪力墙产生的不利影响，因此具体施工中需要根据具体情况谨慎应用该技术。膨胀剂也是超长混凝土剪力墙施工中常使用的材料，可综合解决混凝土剪力墙干燥收缩、温度应力的问题，膨胀剂水化后在混凝土结构内部形成预压应力膨胀带，从而抵消构件因干燥收缩、温度应力产生的内部拉应力，保证结构不开裂。该施工技术对工期基本没有影响，因此在工期紧张或地下室等裂缝问题明显的结构施工中，可优先考虑设置膨胀带这一技术。更好的实现超长混凝土剪力墙结构无缝施工，有效避免结构出现裂缝或控制裂缝情况在安全范围内。2超长无缝现浇混凝土剪力墙结构设计措施和技术方案2.1结构设计措施首先，设计时应考虑减小剪力墙抗侧力构件刚度，通过降低竖向构件在收缩、温度应力影响下产生的变形、控制构件位移。具体的方法有：①断开楼面两端的剪力墙与楼板，许多高层建筑两端存在剪力墙井筒，增大了对桩基等结构的压力，也增大了剪力墙结构纵向刚度，对楼板形成较大的纵向约束情况下，结构因温度等因素会使结构底层或中部产生更大的应力，因此可通过断开楼面两端剪力墙与楼板的连接，来降低此处剪力墙结构的温度应力，但可能降低结构的抗震性能，因此需要通过具体的计算保证各项性能符合工程要求。②削弱填充墙刚度，一般而言，填充墙的抗震作用较小，也不作为建筑抗侧构件进行设计，但梁柱等构件间的墙体在使用时依然具有较大刚度，在温差明显等环境下可能对楼板产生明显的约束变形，因此可通过降低填充墙刚度来降低温度等应力对剪力墙产生的变形影响，尤其在具有外墙开窗多、承重墙体少、内墙多等特点的高层商业建筑中，需更关注这一问题，选用轻质混凝土等材料降低剪力墙等构件出现裂缝的几率。其次，优化混凝土配合比，减少对混凝土收缩量的影响。水泥在水化过程放出大量水化热，因此混凝土结构会产生较大内外温差，一般而言，水泥用量增加，结构收缩值越大。由于工期等因素影响，大型工程中剪力墙现浇作业也常使用泵送混凝土，而大型建筑本身对混凝土材料和易性、坍落度和强度等级要求高，但泵送可能增加单次的水泥用量，从而导致实际施工过程加大了现浇结构的温度应力。因此尽可能采用现场混凝土搅拌作业或合理降低对混凝土强度的要求。最后，需结合工程需求设计膨胀带、后浇带等施工措施。由于混凝土构件现浇产生的收缩应力与其一次浇筑长度密切相关，长度越长则收缩应力越大，因此合理留设后浇带可缩短混凝土浇筑的前期长度，在混凝土结构裂缝早期、中期充分降低其收缩变形程度，混凝土收缩中期的应力变形量是最大的，为浇筑后3-6月，因此后浇带一般在浇筑后2-5月内进行，最大程度发挥其减小结构收缩应力的作业。膨胀剂等外加剂的使用，可以减少水泥的用量，优化混凝土和易性，适当膨胀以抵消剪力墙浇筑后结构内部的收缩应力，有效预防或控制墙体裂缝，添加粉煤灰等材料、选用高品质沙等措施，也可一定程度减少结构产生裂缝的几率。另外，需设置保温隔热层，以降低季节性温差、昼夜温差等温度变化因素对外墙面板产生的明显胀缩约束，以降低相关构件出现收缩裂缝的几率。2.2施工技术方案以采用膨胀加强带技术进行混凝土剪力墙无缝施工为例，该技术依靠膨胀加强带内较大的应力与加强带两侧膨胀应力，效减混凝土干缩、温度拉应力，相比后浇带技术，可实现更高效的结构整体、不间断施工，从而降低了施工难度、提升了施工效率。具体施工中，需根据具体情况合理的划分膨胀带、配制膨胀率合适的收缩混凝土。膨胀带的位置划分，应根据建筑结构设计，避开成长梁、柱或电梯井等结构受力大的位置，并考虑超长剪力墙一次浇筑所需的混凝土方量及现场施工组织的能力，在保证施工质量、效率的前提下，根据施工是否能一次完成，选择间歇式膨胀、连续式膨胀等不同加强带施工方式。间歇式膨胀带施工，即在膨胀带的一侧，通过设置施工缝，将浇筑工作划分为多个阶段，以满足多次施工要求，每次施工前先用收缩混凝土浇筑膨胀带，然后浇普通补混凝土，连续膨胀带则一次性完成。选用补偿收缩混凝土，则需根据JGJ/T178-2009等技术标准进行。混凝土的膨胀率是其收缩情况的重要指标，决定其抗开裂性能，因此是施工时的主控参数。一般而言，楼板混凝土的膨胀率应≥0.025%，而膨胀加强带的混凝土膨胀率应≥0.030%，从而使混凝土内部形成充分的预压应力以应对温度等应力变化的影响。相关研究表明，砂浆等膨胀材料的膨胀率与补偿混凝土的膨胀率比例大约2：1，因此实际采用的膨胀剂膨胀率应≥0.060%。3超长无缝现浇混凝土剪力墙施工要点及注意事项3.1控制材料配合比高层建筑要实现超长无缝剪力墙结构施工，必须利用补偿收缩混凝土等材料来有效设置加强带、控制结构应力。因此需要重视膨胀混凝土的配合比，以保证其质量符合结构膨胀率等要求，具体的施工中需要通过模型分析和应力实验控制选用材料的膨胀率，确保选用材料、材料配合比及其产生的膨胀率符合建筑使用、抗震等要求，若膨胀度不足，则膨胀带补偿收缩的能力不足以满足无缝施工的技术要求和实际使用要求，若膨胀率过大则对混凝土强度产生过大的影响。另外，还应选用合适的外加剂、添加剂，并通过试验确定具体的掺加量，以保证膨胀带整体的膨胀性能能满足建筑不同剪力墙构件的无缝施工要求。3.2加强带设置及施工按设计要求进行无缝剪力墙施工，应根据要求加强对膨胀带设置位置及长度、宽度的控制。膨胀带位施工时，可先在结构外侧部分采用膨胀度较小的混凝土浇筑，在浇筑至设置的膨胀带时，采用预先设计、配置好的高膨胀度混凝土浇筑，完成加强带结构浇筑后，在另一侧用相同方式浇筑，实现完整的加强带过渡，以达到连续、无缝浇筑的目的。而在部分膨胀带施工时，需根据工期等工程情况，采用不同膨胀带浇筑方法，还可以结合后浇带等技术，有效的控制结构的温度应力。另外，实际施工中还应重视天气、环境湿度等因素对膨胀带施工产生的不良影响，根据现场环境采取降温等措施，避免影响膨胀带及剪力墙整体的施工质量。3.3其他施工加强措施处理使用特殊材料或添加剂控制混凝土结构的应力外，还可采用其他加强措施进一步强化超长无缝剪力墙结构的质量。如通过在膨胀加强带两侧安装密孔钢丝网、钢板等构件，以分隔剪力墙内部加强带的混凝土与加强带外的混凝土，避免加强带外部混凝土流入带内，影响加强带的膨胀性能。又如在膨胀带内合理增加钢筋，获得更好的结构强度。3.4施工注意事项在剪力墙现浇施工前，应清理现场杂物，方便泵车移动、混凝土搅拌等工作。混凝土搅拌时应首先检查振捣棒等设备及照明等辅助设备的情况，对施工人员进行准确、详细的技术交底和施工分工安排。施工中以歇式膨胀带的施工情况为依据，安排土泵车、施工班组的具体工作及整体施工顺序是，保证剪力墙现浇合理、高效进行，对普通楼板和顶板，根据实际需求做不同的浇筑要求和安排，加强梁连接等部位的剪力墙部件的振捣施工，以确保混凝土构件整体性能。浇筑完成后，应振安排专职人员进行浇水养护等工作。另外，浇筑过程中还应加强现场监管，确保按设计规范准确加工每个剪力墙及膨胀加强带，避免位置错误或材料使用错误。4结语综上，为保证建筑整体质量和使