超长混凝土结构无缝施工方案

XX项目工程超长混凝土结构无缝施工方案审批：审核：编制：版次：Xxx单位XXXX年XX月

1工程简述(1)根据《混凝土结构设计规范》规定，见表12.7-17，钢筋混凝土现浇框架结构的结构伸缩缝的最大间距为55m。表12.7-17钢筋混凝土最大间距序号结构类别室内或土中露天1排架结构装配式100702框架结构装配式75503现浇式55354剪力墙结构装配式65405现浇式45306挡土墙、地下室墙壁等类结构装配式40307现浇式3020(2)本工程结构单层面积达15485.72m²，地下室结构长×宽为：189.9×81.1m，本工程结构存在超长混凝土结构，超长结构概况见表12.7-18。表12.7-18超长结构概况序号结构部位特征尺寸1地下结构地下室结构长×宽189.9×81.1m地下室结构单层面积15485.72m²地下室外墙长度532.305m地下室外墙高度22.15m2地上结构裙楼结构最长边82.35m主楼结构最长边66.5m(3)本工程在施工阶段设置温度后浇带和沉降后浇带、膨胀后浇带以解决结构超长、不均匀沉降导致裂缝等问题。根据设计图纸，本工程设800mm宽施工后浇带、膨胀加强带2000mm，后浇带间距为45m(根据设计图纸进行调整)，后浇带设置情况见图12.7-20，后浇带及膨胀加强带按照规范及设计要求时间浇筑，形成整体结构。图12.7-20后浇带平面布置2工程重点及关键技术本工程单层面积大，属超长混凝土结构，需从后浇带设置、混凝土配合比优化、施工控制、季节性控制、浇筑控制等方面进行重点控制，见表12.7-19。表12.7-19超长无缝混凝土结构施工重点及关键技术序号重点关键技术1后浇带设置根据施工图纸所示位置设置后浇带。2配合比设计及优化采用水化热低的水泥配置混凝土，并适量添加粉煤灰,在混凝土内掺入适量高性能混凝土膨胀剂和聚丙烯纤维，混凝土水中养护14天的限制膨胀率应≥2.0x10-4,砼膨胀剂掺量应以试验为准。聚丙烯纤维掺量为每立方米砼0.9公斤，纤维长度应≥19mm。采用高效减水剂，严格控制水灰比，严格控制水泥用量，严格控制粗、细骨料的含泥量和级配，采用碎石骨料配置混凝土3施工控制降低混凝土浇筑时入模温度，浇筑后立即抹平压实，接近初凝时采用人工二次压实抹面收光。混凝土浇注后，采取养覆盖薄膜的方式保湿，同时洒水养护。4季节性控制高温季节施工，加入缓凝剂；做好覆盖和保湿工作。严格控制混凝土坍落度为120mm~160mm。5浇筑控制后浇带均选择在气温较低时采用膨胀混凝土浇注。浇注前应将接触面凿毛、冲洗干净并充分浸润，浸润时间不少于24h3超长无缝结构技术方案思路本工程为超长无缝结构，结构裂缝控制是一个系统工程，必须从设计、材料、施工几个方面综合来解决。本工程的设计措施考虑了基础底板和各楼层每隔45m左右留置伸缩后浇带。我单位主要在混凝土配合比设计、材料选择、施工措施上来进行裂缝控制。根据有关研究资料表明，混凝土裂缝产生除设计原因外主要来源于两个方面，一方面是材料原因，另一方面是施工原因。(1)材料方面由于混凝土拌合物本身的缺陷产生的收缩造成的开裂，主要有干燥收缩、温度收缩、塑性收缩、自生收缩、减水剂的影响、混凝土后期膨胀出现裂缝、徐变变形等所引起。各种收缩类型见表12.7-20。表12.7-20收缩类型序号收缩类型产生原因1干燥收缩混凝土拌合物浇筑成型后，由于毛细孔缝中水蒸发逸出产生毛细压力，使混凝土产生“毛细收缩”，从而引起干缩裂缝。2温度收缩混凝土拌合物在凝结硬化过程中，水泥和磨细的矿物掺合料水化放热，而且随混凝土中水泥用量的提高水化热增大，当混凝土内部绝热温升造成的温升应力大于混凝土的极限抗拉应力时，则引起结构开裂。3塑性收缩混凝土初凝之前出现泌水和水份急剧蒸发，引起失水收缩，此时骨料与水泥之间也产生不均匀沉缩变形，此过程发生在混凝土终凝之前的塑性阶段，故称为塑性收缩。在混凝土表面上，特别在抹压不及时和养护不良的部位出现龟裂，属表面裂缝。水灰比过大，水泥用量大，外加剂保水性差，粗骨料少，振捣不良，环境温度高，表面失水大等都能导致混凝土塑性收缩而发生表面开裂现象。4自生收缩密封的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低，称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压，因而引起混凝土的自生收缩。高水灰比的普通混凝土由于毛细孔隙中贮存大量水分，自干燥引起的收缩压力较小，所以自生收缩值较低而不被注意；但是低水灰比的高性能混凝土（HPC）则不同，早期强度较高的发展率会使自由水消耗较快，以至使孔体系中的相对湿度低于80％。而HPC结构致密，外界水很难渗入补充，在这种条件下开始产生自干收缩。5减水剂的影响为了满足泵送要求和获得良好合易性增加水泥用量及砂率以外，由于减水剂的使用而形成的大坍落度混凝土，在相同配比的条件下，随坍落度的增加混凝土的弹性模量也随之降低，收缩变形加大，从而促使了混凝土的开裂。根据《混凝土外加剂标准》（GB8076）规范中规定掺减水剂的混凝土与基准混凝土的收缩比≤135％，说明选择何种外加剂，对混凝土的裂缝控制至关重要。6混凝土后期膨胀出现裂缝由于原材料控制不好，在严重碱-集料反应下造成混凝土的膨胀裂缝；或有害离子Cl-、Mg+等侵入混凝土内部，导致钢筋锈蚀或形成二次钙矾石膨胀破坏。(2)施工方面主要是由于施工措施不到位、未严格按照施工方案、操作规程要求进行施工，造成混凝土的匀质性、密实度等质量的下降，从而加剧了因材料特性因素变形的程度，最终引起混凝土裂缝的产生。从本工程的特点和现场条件分析，可能存在的问题主要有以下几项：1)混凝土在搅拌过程中施工配比不准确，未按试验配比严格计量，选用水泥、集料、掺合料、外加剂不合格以及坍落度控制不严，造成混凝土拌合物的质量偏差和性能上的降低，直接造成了混凝土的开裂。2)混凝土运输时间过长、泵送线路不合理，造成坍落度损失过大、离析，甚至现场以加水、外加剂来获得大坍落度，从而影响混凝土拌合物的质量和性能，加大了混凝土的塑性收缩。3)浇捣施工过程控制不严，浇筑过程未分层、浇筑速度过快、漏振、欠振、过振，直接影响到混凝土的密实性和匀质性，造成混凝土结构材料变形加大，非常不利于对混凝土裂缝的控制。4)模板刚度不足、拼缝不严，模板支撑间距过大或支撑松动、漏水、漏浆以及过早拆模、超载堆荷等导致，造成混凝土在刚度较小时即早期受力，从而引起开裂。5)施工过程中，钢筋表面污染、混凝土保护层太小或太大，浇筑中碰撞钢筋使其移位等原因而引起裂缝。6)混凝土养护措施不到位、养护时间不够，造成混凝土在硬化过程中干燥过快、内外温差过大，致使混凝土产生收缩裂缝。7)后浇带混凝土配合比未经优化、施工控制不严，未起到“补偿收缩”的作用，造成两次浇筑的混凝土之间出现施工缝。8)混凝土裂缝控制措施不完善，未进行二次抹压、复振或不及时，致使失去消除混凝土早期塑性裂缝的有利时机。9)施工组织过程不连贯，未形成良好的施工流水，相邻混凝土结构两次浇筑时间间隔长，因混凝土弹性模量差异大，致使产生较大的约束变形。(3)技术思路通过以上情况的分析，可知混凝土裂缝产生的原因与材料的物理化学性质有关、受施工过程控制影响，钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但进行裂缝控制的目的就是预防有害裂缝，主要方法是通过设计、施工、材料等方面综合技术措施将裂缝控制在无害范围内。本工程对超大、超长大体积混凝土裂缝防治的措施主要从优化混凝土配合比设计、加强施工各环节控制的技术途径来解决。4混凝土配合比设计及优化本工程超长结构混凝土强度等级有C30、C35、C45等。(1)设计原则本工程混凝土的设计原则为采取有效的技术措施和可靠的工程经验，降低水化热，控制混凝土的早期温度、提高混凝土的和易性、减少泌水性、减少气泡含量、减少混凝土的早期收缩（主要是塑性收缩和自收缩）裂缝和减少混凝土的干缩、徐变，确保混凝土在满足本工程特殊要求的基础上具有较高的施工性能和耐久性，混凝土设计原则见表12.7-21。表12.7-21混凝土设计原则序号内容1优先选用收缩较小、低碱的普通硅酸盐水泥，配制收缩值较小的混凝土，。2掺入缓凝型的复合外加剂，推迟放热峰值出现的时间，降低温峰值。3胶凝材料体系设计，一方面通过降低水泥用量，并掺加一定数量的矿物掺合料，降低水化热，另一方面可以减少胶凝材料总量，减少塑性收缩。4选用B类非碱活性或低碱活性骨料，控制混凝土总碱量不超过3kg/m3。5制备过程中，应充分应用以上措施，改善混凝土的施工性能和耐久性能，并在解决好混凝土的力学性能和耐久性能的前提下，预防混凝土碱骨料反应的发生。(2)设计目标混凝土设计目标见表12.7-22。表12.7-22混凝土设计目标序号目标内容1高工作性粘度适宜，没有离析、泌水现象，坍落度经时损失＜10％。2凝结时间夏季初凝12～14h，终凝15～18h；冬季初凝10～12h，终凝12～14h。3体积稳定性与耐久性变形和收缩控制在0.02%以下，且不发生有害裂缝。(3)混凝土配比设计混凝土配合比设计要求见表12.7-23。表12.7-23混凝土配合比设计要求序号配比要求1加强与混凝土供应单位的沟通，要求拌站在配合比设计中，适量减少水泥用量，提高粉煤灰掺量，掺加合适的减水剂、外加剂，减小水化热。2细骨料选用细度模数2.30～2.90左右的中砂，砂率在41%～45%之间，在满足可泵性的前提下，尽量降低砂率，坍落度在满足泵送条件下尽量选用小值，减少收缩变形，砂含泥量控制在2%以下。严格控制粗细骨料的含泥量。粗骨料选用粒径为5～31.5mm连续级配、干湿变形小的石灰岩碎石。3在保证混凝土强度的前提下，使用合适的缓凝减水剂，减少水泥用量，延缓水泥水化放热速率，以减少水化热。4掺加粉煤灰，替代部分水泥，能在保证混凝土强度的前提下，有效地减小水化热，延迟峰温出现的时间。5混凝土耐久性控制技术混凝土耐久性是指混凝土在所处工作环境下，长期抵抗内、外部劣化因素的作用，仍能维持其应有结构性能的能力。本工程地下五层，集车库、商场、办公一体，这对结构的耐久性提出了较高的要求。本工程结构为超长无缝结构，因此应重点考虑混凝土的耐久性，为此，通过对影响混凝土耐久性因素进行分析，针对这些因素采取措施进行控制。(1)影响混凝土耐久性的因素影响混凝土耐久性的因素见表12.7-24。表12.7-24混凝土耐久性影响因素序号影响耐久性因素产生原因1体积变化1)由于水泥石的干缩引起；2)水化反应进行的同时，绝对体积减少；3)碳化收缩引起的体积变化；4)干湿而发生的体积变化；5)温度变化而导致的体积变化。2裂纹、剥落与散开1)干燥裂纹：混凝土干燥收缩变形，在混凝土抗拉强度低的情况下，在混凝土条件最恶劣的部分发生裂纹；2)温度裂纹：结构局部受到加热或冷却时，由于温度变化而产生热应力，由于这种应力而产生大的压缩徐变，其温度变化时，产生应力使混凝土开裂。3盐害使用环境有cl-侵入，当其含量达到一定限度时，促成混凝土中的钢筋锈蚀。4硫酸盐腐蚀使用环境中，存在有硫酸盐侵蚀，混凝土中的组成成份与硫酸盐反应后，生成生成膨胀性盐，引起膨胀，使表面开裂或软化。5混凝土高温性能在高温条件下，混凝土发生微观温度应力和脱水现象，导致混凝土破坏。6混凝土的耐磨性混凝土表面浮浆过厚，骨料的最大粒径不合适，混凝土砂率高等7碱、骨料反应混凝土中碱与氧化硅、碳酸盐、硅酸盐发生化学反应，导致混凝土破坏。(2)混凝土耐久性控制措施混凝土耐久性控制措施见表12.7-25。表12.7-25混凝土耐久性控制措施序号影响耐久性因素控制措施1体积变化1)选择合适的水泥品种；合适的单方水泥用量、水灰比、骨料等；2)掺入粉煤灰及降低收缩的外加剂。2裂纹、剥落与散开1)严格控制混凝土的进场质量；2)控制混凝土的浇筑过程；3)严格控制混凝土的养护。3盐害严格控制混凝土Cl-含量＜0.06％。4硫酸盐腐蚀1)火山灰替代30％～40％的水泥，降低硫酸盐腐蚀；2)掺入一定量的粉煤灰，可适当降低硫酸盐腐蚀；3)含硅粉10％～15％的混凝土，其抗硫酸盐腐蚀性能大大提高。5混凝土高温性能建议在混凝土中掺入一定量的有机纤维，高温下有机纤维熔融，使混凝土中水分迅速排出，可降低混凝土高温下爆裂。6混凝土的耐磨性提高混凝土的抗压强度；选用合适的骨料粒径；选择合适的混凝土砂率。7碱、骨料反应严格控制混凝土中各组成成份最大碱含量不超过3kg/ｍ3。6混凝土裂缝控制技术根据本工程的具体特点，主要将由施工操作引起的部分变形(收缩和干缩)以及材料选择不当或操作方法不当引起的裂缝进行分析，制定如下对策措施，见表12.7-26。表12.7-26裂缝产生的主要原因分析及对策序号裂缝产生的原因原因分析本工程拟采取的对策控制措施1水泥品种选择我国建筑工程常用的三大水泥中，一般地讲：矿渣水泥、粉煤灰水泥收缩比普通水泥小。这是由于水泥厂掺加的矿渣和粉煤灰细度不够，比表面积小所致。但这又会造成水泥强度低、容易产生泌水，影响施工性能。1)选用非早强型(非R型)普通硅酸盐、低碱、低水化热水泥。2)掺加符合国家标准的Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰，以改善混凝土性能，降低水泥用量。早强型(R)水泥比普通型水泥收缩较大，这是由于早强型水泥细度高，早期需水量大。会使混凝土早期失水，坍落度损失大，影响混凝土的工作性能，产生早期收缩裂缝增加等。2骨料选择强度高、级配良好、含泥量小的石子总表面积小，需要包裹的水泥浆少，能减少水泥用量，提高混凝土的密实性；在级配良好的前提下，石子粒径越大水泥浆用量减少，但流动性较差；细砂总表面大、水泥需用量增加，粗砂虽水泥浆用量可减少，但容易产生泌水，降低工作性能；含泥量小的骨料能减少混凝土的收缩，提高混凝土的耐久性。1)本工程可选择5～31.5连续级石子，强度、含泥量、针片状含量等指标应符合规范要求；2)砂选择级配良好的中砂，细度模数控制在2.30～2.90范围内，其它指标应符合规范要求。3矿物掺合料选择常用的矿物掺合料有磨细矿渣和磨细粉煤灰都是来源相对广泛、价格较低的优质掺合料。二者相比磨细矿渣细度高、强度增长快，但需水量相对高，收缩亦比磨细粉煤灰偏大，价格亦较高。C35、C30混凝土选用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰即可满足要求，收缩亦减小；4外加剂选择高性能混凝土必须通过使用优质高效减水剂以减少用水量，改善混凝土的流动性和密实性才能实现。但由于目前外加剂种类多，生产厂家多，性能差别大，再者外加剂与水泥和掺合料的相融性也对混凝土的性能(特别是耐久性)影响较大。常用的萘系高效减水剂能满足配制一般要求的高性能混凝土，价格较低；聚羧酸系高效减水剂，是近年来从国外引近的新产品，性能好、掺量少，但价格较高。本工程混凝土选用非引气型高效减水剂，在使用前对拟选用的水泥和各种掺合料做多种掺量下的相融性试验，寻找掺量饱和点和最佳掺量以及对混凝土的强度增长、收缩、密实性和各项工作性的影响，选择最佳产品。5配合比设计配合比设计应首先在满足强度要求和工作性能的前提下，减少水泥用量和用水量，降低砂率、提高粗骨料含量、控制含气量，以减少混凝土的自收缩，降低绝对温升，延缓水化热峰值，提高混凝土的抗裂性、密实性和耐久性等。本工程我单位将派混凝土专家与拟定的商品混凝土搅拌站一起，根据本工程各部位的特点及设计要求和材料供应情况，研究确定配合比设计、试配方案。6混凝土浇筑方法1)不分层浇筑，一次下料厚度过大，使振捣困难、气泡不能充分排出，影响混凝土密实；2)下料落差过大，造成混凝土离析或骨料与浆体分离；3)振捣不足、漏振或过振，使混凝土不密实或泌水；4)表面抹面收活过早是混凝土产生早期干缩裂缝的主因；表面抹面收活过迟，造成混凝土表面不平或起砂；5)入模温度过高造成混凝土特别是大体积混凝土内部温度增长过快和峰值增大，容易产生内外温差过大，形成内部温度裂缝。1)竖向结构严格分层浇筑、分层振捣，一次下料厚度控制在50cm以内。2)下料高度：混凝土浇筑时自由下落高度控制在2m以内，超过规定时，采取接长泵软管或使用溜筒或串筒下料。3)严格控制振捣插入间距在40cm以内，振捣时间控制在15～30秒之内；混凝土采取二次振捣措施。4)严格掌握混凝土表面收活时机，采取二次抹压技术，最后一道抹压收活控制在终凝之前完成(现场掌握是脚踩不下陷，表面又能揉搓出浆时，此时混凝土干燥较快，面积较大时应多加人力)。5)夏季施工拌合物温度超过28℃，采取降温措施；水泥温度≤50℃，砂、石应进行遮阳，温度≤40℃，混凝土搅拌用水用地下水或冰水，现场泵送管采取草帘或麻袋覆盖并浇水降温。混凝土养护1)混凝土覆盖养护不及时或密封不严，造成表面过早失水，是造成表面干缩裂缝的主要原因；2)保湿养护时间不足，使混凝土造成表面收缩裂缝。3)浇筑过程中遇阵雨，即将终凝的未采取覆盖措施混凝土表面遭受雨淋，造成表面起砂。本工程拟采取如下养护措施：采取覆盖塑料薄膜密封保湿养护；7其它措施本工程超长结构采用60天强度作为配合比设计和混凝土配制强度，能有效地降低水泥用量减少水化热峰值，对防止混凝土裂缝大有益处。7超长结构施工控制技术(1)混凝土浇捣技术在浇筑混凝土时，采用正确的振捣方法，可以避免蜂窝麻面通病，必须认真对待，精心操作，确保混凝土密实。对墙、梁和柱均采用HZ—50插入式振捣器；在梁相互交叉处钢筋较密，可改用HZ6X—30插入式振动器进行振捣；对楼板浇筑混凝土时，当板厚大于150mm时，采用插入式振动器；但棒要斜插，然后再用平板式振动器振一遍，将混凝土整平；当板厚小于150mm时，采用平板式振动器振捣。1)当使用插入式振动器时，见表12.7-27：表12.7-27插入式振动器施工方法序号施工方法1振动器正确方法，应做到“快插慢拔”。在振捣过程中，宜将振动棒上下略为抽动，以使混凝土上下振捣均匀。2混凝土分层浇筑时，每层混凝土的厚度应符合规范要求。在振捣上层混凝土时，应插入下层内50mm左右，以消除两层间的接缝。同时在振捣上层混凝土时，要在下层混凝土初凝前进行。3每一插点要掌握准振捣时间，过短不易密实，过长能引起混凝土产生离析现象，对塑性混凝土尤其要注意。一般应视混凝土表面呈水平，不再显著沉降、不再出现气泡及表面泛出灰浆为准。4振动器插点要均匀排列，可采用“行列式”或“交错式”的次序移动，但不能混用。每次移动位置的距离应不大振动棒作用半径的1.5倍。5振动器使用时，振动器距模板不应大于振动器作用半径的0.5倍，也不能紧靠模板，且尽量避开钢筋、预应力筋、预埋件等。2)当使用平板式振动器时，见表12.7-28：表12.7-28平板式振动器施工方法序号施工方法1在正常情况下，平板式振动器在一点位的连续振动时应以混凝土表面均匀出现浆液为准。移动振动器时应成排依次振捣前进，前后位置和排与排间相互搭100mm，严防漏振。2板式振动器在无筋和单筋平板中的有效作用深度为200mm；在双筋的平板中约为120mm。3振动倾斜混凝土表面时，应由低处逐渐向高处移动，以保证振动密实。(2)混凝土养护技术本工程混凝土养护采用覆盖、洒水、用薄膜保湿等保温保湿的养护方式，养护应在混凝土二次抹压完毕后立即进行。在浇筑混凝土时，如遇高温、太阳暴晒、大风等天气，周边采取围挡等措施，且表面抹压后立即用塑料薄膜覆盖，避免发生混凝土表面硬结。本工程混凝土构件处于常温期施工阶段，为防止混凝土升降温速度过快形成温度收缩裂缝和早期脱水造成表面干缩裂缝，采取保温、保湿养护，养护安排专人负责。常温期施工及日平均温度≥5℃时，在混凝土表面收活完成、能上人时（且浇筑完毕后的12h以内）后，进行洒水养护，然后在其表面先铺一层塑料布保湿养护，同时加强测温以随时了解内外温差。当内外温差接近25℃时，应及时采取增加覆盖阻燃布等保温措施。养护措施见表12.7-29：表12.7-29常温期混凝土养护措施序号养护措施1采取有效的保温措施，确保混凝土内外温差（混凝土中心和表面温差、混凝土表面和环境的温差）严格控制在25℃以内。2混凝土浇筑养护采用覆盖、洒水、喷涂养护液或用薄膜保湿等保温保湿的养护方式，养护应在混凝土二次抹压后立即进行。在浇筑混凝土时，如遇高温、太阳暴晒、大风等天气，浇筑后立即用塑料薄膜覆盖，避免发生混凝土表面硬结。3楼板混凝土浇筑抹压完成后，用水浇透养护，并用塑料薄膜覆盖，防止表面水分蒸发。养护期间，以保证混凝土处于湿润状态来决定浇水次数。楼板混凝土强度达到1.2MPa以后，始允许操作人员在上行走，进行一些轻便工作，但不得有冲击性操作。(3)混凝土后浇带合缝控制技术由于本工程为超长结构，后浇带合缝时，对混凝土施工及环境温度都有相应的要求，