鋼筋混凝土結構地下室無縫施工技術及控制

潘一波 裘金波

摘 要：本文根據工程案例介紹了鋼筋混凝土無縫施工技術，闡述了其控制要點，保證工程質量。

關鍵詞：鋼筋混凝土；無縫施工；裂縫控制

1 工程概況

某商用辦公寫字樓，總建筑面積為37292.02㎡。地下兩層，地上二十五層，裙房四層，建筑總高度99.95m。該工程地下室底板外形尺寸長68.6m，寬66.5m，面積4352㎡，板厚500㎜；承臺CT1～CT12，數量94個，其中CT1外形尺寸長32.72m，寬18.2m，厚2.4m，局部厚4.55m。地下室底板、承臺及地梁混凝土強度等級均為C30S6，膨脹加強帶混凝土強度等級為C35S8。

2 施工技術設計

跟據工程實踐經驗， 在地下工程， 50m長可不設縫而不裂， 超過時， 可采用摻入UEA膨脹劑補償收縮混凝土， 產生相應的膨脹來補償結構的收縮。

UEA以10%～12%內摻水泥中，可拌制成補償收縮混凝土，其限制膨脹率為2×10-4～4×10-4。在限制條件下，UEA 產生的膨脹能轉變為0.2～0.7MPa的預壓應力儲存于結構中，這一預應力可抵消結構中產生的拉應力，從而防止或減少收縮裂縫的出現，達到避免或減少混凝土開裂的目的。摻入UEA混凝土的強度、彈性模量與普通混凝土基本相同，但摻入UEA 的水泥可降低水化熱。

根據《工程結構裂縫控制》一書中提出的混凝土平均伸縮縫間距計算公式：

L=1.5[EHCXarcosh][aTaT1-εp]

式中H為板或墻的計算厚度或高度；εp為混凝土的極限拉伸（×10-4）； E為混凝土的彈性模量（MPa）；Cx為地基對混凝土的約束系數；α為混凝土的線膨脹（1×10-5）；T為綜合溫差（ ℃）；arcosh為雙曲余弦的反函數。考慮配筋影響，混凝土的極限拉伸值為：

εp = 0.5Rf（1+ρ/d）×10-4

式中Rf為混凝土抗裂設計強度（MPa）；ρ為截面配筋率μ×100；d為鋼筋直徑（cm） 。

該公式是用極限變形計算伸縮縫間距。由上式可見，溫差收縮很重要， 一般總是αT大于εp。它們的差距越大，伸縮縫間距越小；差距越小， 伸縮縫間距越大。如果采取措施使|αT|趨近于εp， arcosh ∞→∞， 則完全無須伸縮縫。這就需要降低溫差或混凝土收縮， 提高混凝土的極限拉伸εp。然而提高混凝土的εp是十分困難的， 只有設法降低混凝土的水化熱和收縮， 即控制裂縫的原則是|αT|≤εp。

綜合溫差T= T1+ T2， 其中T1為混凝土水化熱最高溫度與環境平均氣溫差， T2 為混凝土收縮當量差，混凝土收縮當量差T2=εy（t）/a ，εy為混凝土的收縮值。

UEA混凝土能產生膨脹效應， 在14d的限制膨脹率為2×10-4～4×10-4， 它不但可以補償混凝土收縮， 而且能降低混凝土的溫差。按T2=εy（t）/a ， UEA混凝土產生的膨脹系數ε2=1×10-4 ， 則1×10-4/ 1×10-5） = 10 ℃，即降低溫差10 ℃； 如ε2 = 3 ×10-4， 可降低混凝土溫差30℃， 這是很大的潛在溫差補償效應。

對于普通混凝土來說， 由于產生收縮， T2 是正數； 對于UEA混凝土來說， 由于產生膨脹， T2是負數， 綜合溫差變成T= T1+ T2， 使結構的|αT|≤εp， arcosh ∞→∞。理論上伸縮縫間距盡可取消， 即可不設伸縮縫。

3 材料的選擇

混凝土的收縮變形緣于水分蒸發， 任意時間的收縮應變與水泥品種、水泥細度、骨料、水泥漿量、水灰比、初期養護時間、使用溫度、構件尺寸和配筋率等有關。經過反復試配， 選用較低水化熱P.O旋窯水泥。碎石含泥量不大于1%。 河卵石、自來水， UEA-E型膨脹劑、配合比選用C：W：S：G=1：0.46：1.39：3.41， 摻入12%UEA-E型膨脹劑， 每立方混凝土水泥用量為390kg。

4 施工工藝和注意事項

嚴格把握各道施工工序的混凝土質量， 除按GB50204《混凝結構工程及驗收規范》的程序操作外， 還須強調， 從建筑物兩端往中間澆筑混凝土。待澆筑至加強帶位置時，即改用加強帶的UEA混凝土配合比。

攪拌投料順序： 開機→石子→砂子→水泥→UEA 膨脹劑， 干拌30s以上→水， 加水后攪拌時間為150s以上。運輸時要及時保持連續性， 時間間隔不超過1.5 h ， 振搗時均勻、密實， 不振漏、不欠振、不過振。

混凝土澆筑時應先澆承臺、地梁，后澆板，再澆剪力墻反口（高300～500㎜）。承臺、地梁分層澆筑，每層厚度不大于500㎜。澆筑地梁混凝土時，應由一端開始，用“趕漿法”推進。

4.1 養護

UEA混凝土因為膨脹結晶鈣釩石（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）的形成需要大量的水， 而且混凝土內部溫度若高于60 ℃， 即使混凝土內表溫差小于25 ℃， 也可能由于膨脹率過底而達不到補償收縮的目的。故澆筑待混凝土終凝后， 用草袋覆蓋在混凝土加強帶部位， 使混凝土外露表面始終保持濕潤狀態， 養護時間不少于14d。

在混凝土強度未達到1.2MPa以上時，結構不得受振、上人或堆放工具材料等，待混凝土強度達到80%以上時，方可拆模。混凝土拆模后用草包或麻袋復蓋保護，以便控制內外溫差，防止混凝土早期和中期裂縫。底板養護工作必須根據測溫值與溫差，及時調整養護措施，控制降溫速率，從而控制裂縫的開展。

4.2 施工過程注意事項

（1）水灰比至關重要， 水泥宜用低水化熱的水泥。

（2）振搗是關鍵之一， 對澆筑后的砼進行二次振搗，能排除砼因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水份和空隙，提高砼與鋼筋的握裹力，防止因砼沉落而出現的裂縫，減小內部微裂，增加砼密實度，使砼的抗壓強度提高10%～20%左右，從而提高抗裂性。

由于采用二次振搗的最佳時間和水泥品種、水灰比、坍落度、氣溫和振搗條件等有關。因此，在實際工程使用前做些試驗是必要的。同時在最后確定二次振搗時間時，即要考慮技術上的合理，又要滿足分層澆筑、循環周期的安排，在操作時間上要留有地，避免由于這些失誤而造成“冷接頭”等、質量問題。

（3）計量裝置必須準確有效，各種配料的重量比必須嚴格控制在誤差范圍內。加強帶的UEA混凝土試塊標準養護共留置8組，經測試強度分別為：38.7MPa，36.9 MPa，35.6MPa，40.7MPa，52.1MPa， 47.6MPa， 38.1MPa， 42.7MPa， mfcu=1.187fcuk ，該檢驗批混凝土合格。

（4）澆搗時不得任意踩踏鋼筋、移動預埋件和預留孔洞的原來位置，不允許用振動棒隨意振動鋼筋及模板。

（5）澆筑過程中要防止混凝土的分層離析，混凝土自由傾落高度不宜超過2米。

（6）按照地下室無縫混凝土的施工方案 ，澆筑過程中主要是要控制好早期裂縫的產生 ，從混凝土收縮裂縫的形成時間看 ，裂縫往往發生在混凝土初凝到終凝這段時間內 ，在施工方案討論過程中 ，將頂板二次或三次搓平、抹壓，特別是初凝抹壓作為控制早期收縮裂縫的一項重要控制措施 ，這對于彌合部分早期裂縫是不可缺少的工藝，對避免頂板發生早期裂縫起到了很好的作用。

5 結束語

本工程采用了混凝土無縫化施工技術，竣工使用到現在，未見任何裂縫。顯然無縫施工工藝能加快施工進度，提高結構的整體性，并保證了工程質量，取得了良好的效果。