超长大面积楼板混凝土无缝施工技术

     1 工程概况
     该工程为某新城市行政文化中心一座重要的公共建筑物，是该市2002年的重点工程，工期紧、任务重。该工程地下一层、地上三层，地上一～三层均为大展厅。工程主体结构楼面为直角三角形现浇混凝土楼板，尺寸为94.4m×94.4m，楼板平均厚度320mm，混凝土设计强度值C30，楼板配筋设计为上、下层双向通长；楼板结构上还设置有65mm厚C20细石混凝土后浇面层，配筋为双向；在楼板直角及斜边中点设计了“Y”形后浇带，宽1m，按设计要求，楼板混凝土在浇筑45天后才能浇筑后浇带混凝土。
     2 取消后浇带的技术依据
     按设计要求浇筑后浇带混凝土，虽然对防止楼板开裂有效，但给施工带来诸多困难：首先是此外模板和支撑不能及时拆除，造成模板周转慢；其次是后浇带的清缝较为麻烦，给施工增加额外的工序，因而使工程进度延长。
     基于上述情况，若按设计要求施工，难以保证按期完成主体结构工程，因此有必要采用新材料、新工艺和新技术进行施工。经各方讨论商定，决定取消后浇带、采用补偿收缩混凝土新技术及相关施工工艺进行施工。根据《工程结构裂缝控制》书中提出的伸缩缝间距计算公式可知，要完全不需设置伸缩缝，就必须降低混凝土温差和混凝土的收缩，或提高混凝土的极限拉伸值；但要提高混凝土的极限位伸值是十分困难的，因而只能靠设法降低混凝土的水化热和收缩，控制混凝土因温差或收缩引起的拉应变不大于混凝土的极限拉伸，则混凝土可以不设伸缩缝而不开裂。根据该文献资料和近年来的科研成果、有关工程施工实践经验，通过在混凝土内掺加适量膨胀剂而成的补偿收缩混凝土，通过水泥的化学反应，使混凝土产生适量膨胀，在钢筋和邻位约束下，在钢筋混凝土中建立0.2MPa～0.7MPa预压应力，可大致抵消混凝土硬化过程中产生的干缩和水化热冷缩出现的拉应力，从而减免混凝土出现开裂。同时，水化生成的钙矾石晶体起到填充、切断和堵塞毛细孔缝的作用，使混凝土的密实度大为提高达到结构自防水的效果。另外，在混凝土中加入优质粉煤灰和缓凝型外加剂，可以降低水化热引起的温度梯度，可以协调温度应力与混凝土的初期结构强度，从而减少和防止温度裂缝的出现，提高混凝土的体积稳定性。用补偿收缩混凝土防止温度裂缝已在全国数千个工程应用成功，实偿收缩混凝土已被工程界广泛认可，这就是本工程取消后浇带的依据。
     3 施工技术方案
     经多方讨论研究，认为在施工中采取可靠的综合性技术措施，按规范认真施工，本工程不设后浇带而连续浇筑混凝土，完全可以实现混凝土楼板不出现裂缝。
     本工程采用HEA膨胀剂，考虑到楼板无很高的防水要求，根据该工程楼面结构布置特点，决定在该楼板两上锐角长约46m（斜边长约45m）的范围内用普通混凝土浇筑，其余中部均用膨胀混凝土浇筑；该楼板设计钢筋密度足够，决定两种不同的混凝土接头处不设水平加强筋，接头两侧分别用密孔铁丝网和钢筋加固，以防不同配合比混凝土流入另一侧。该方案的理由是：楼面两上三角处面积小，该区段混凝土收缩应力较小，浇筑的普通混凝土总长度已在规范规定的不设缝长度内，该区段混凝土收缩应力考虑由楼板钢筋去承担；而楼面中部是混凝土产生最大收缩应力的区段，采用膨胀混凝土的膨胀应力去补偿结构的收缩应力。
     4 施工要点
     4.1 原材料的选择
     华润牌32.5R复合硅酸盐水泥；碎石6～31.5mm，含泥量小于1.0％；中粗砂，细度模数2.6，含泥量1.2％；广东粤和公司产I级粉煤灰；江西武冠公司产WG-HEA膨胀剂；广东粤和公司产HPG-4A保塑缓凝高效减水剂。以上原材料质量经检验均合格或达到一级标准。
     4.2 混凝土配合比（见表1）
     混凝土配合比 表1     
     构部位 强度等级 配合比（kg/m3） 坍落度（mm） 
     水泥 碎石 中砂 粉煤灰 膨胀剂 水 缓凝剂 
     二～三层普通混凝土 C30 320 1145 690 55.0 / 185 5.63 120 
     二～三层膨胀混凝土 C30 390 1051 690 50.0 35 175 9.5 120 
    4.3 施工工艺
     本工程混凝土由现场搅拌站供应，由一台HBT60型混凝土输送泵输送至施工现场。
    （1） 混凝土浇筑前对购进的原材料均进行了复检。
    （2） 保证了浇筑混凝土的连续性，时间间隔均未超过混凝土的初凝时间。
     （3） 浇筑顺序按西南角（锐角）楼板普通混凝土→东北角（锐角）楼板普通混凝土→接上浇掺9％HEA的混凝土（楼面中部）→最后与西南角楼板普通混凝土接头。
     （4） 采用“间歇式无缝施工法”施工，即在西南角楼板46m处留冷缝，浇筑该处两种不同混凝土接头前，凿去网孔流出水泥浆，并将施工缝清干净，在冷缝处浇107胶水泥浆，再浇捣HEA混凝土。
     （5） 施工中采用振动棒加平板振动器进行振捣，初凝到终凝前用木抹板压抹二遍，终凝前用竹扫帚将混凝土面扫毛。
     （6） 将已浇好的终凝混凝土用粗砂覆盖并充分湿润养护，待浇出一大块后砂浆筑坎蓄水养护14天。
     4.4 其他措施
     （1） 本工程楼层层高7.2m，属高支撑模板，因此在浇筑混凝土前对模板和支撑的坚固性和稳定性进行严格的检查。
     （2） 施工时值夏季高温天气，浇筑前模板充分洒水冲洗湿润，达到降温的目的。
     （3） 施工现场二十四小时有施工单位专人负责管理，确保材料供应及时、混凝土浇筑连续、终凝后的混凝土有人负责养护。
     （4） 监理人员在现场|考试|大|全天候旁站监理，确保混凝土的浇筑质量。
     5 结语
     （1） 本工程从主体结构完工及楼面装饰面层施工完成已半年多的时间，经过有关单位检查，各层楼面未出现裂缝，说明本工程采用的HEA混凝土对超长大面积钢筋混凝土结构无缝施工的应用是成功的。
     （2） 混凝土中掺加膨胀剂，通过合理的配合比和施工工艺，可有效地提高混凝土的抗裂能力，同时也确保了混凝土浇筑的连续性、保证了现浇混凝土板的整体性，简化了设计和施工，加快了施工速度。
     （3） 采用膨胀混凝土施工应及时进行保温保湿养护，有利于膨胀性能的发挥，否则膨胀作用失效，非但收不到防裂的效果，反而会出现开裂。