超长砼结构无缝施工

董刘周

无缝超长砼结构的设计与施工在我国仍是在探索及试行中，没有设计规范及施工规范可循。无缝超长砼结构的防裂、控制砼的有害裂缝问题是设计与施工的重点及难点，砼裂缝不仅影响美观，更严重的是当裂缝尺寸超过一定限度时（0.4mm），会带来渗漏、强度降低、钢筋锈蚀，而削弱其耐久性，影响正常使用。本文就某工程上部超长砼结构无缝施工技术作简要介绍，但这里所指的“无缝”是相对的概念，是指无有害裂缝和少缝。

一、工程概况及特点

某工程占地面积15147 m2，总建筑面积为83440 m2。平面凹凸交错，立体高低错落，设计新颖造型别致，外墙采用通风保温节能式双层玻璃幕墙，9层设有悬挑椭球形会议厅，入口大堂采用悬挑33.6 m×25.6 m钢网架天棚，是一座以高新研发，产品展示，国际技术交流、办公为一体的智能化综合大楼。

该工程长164.4m，宽50.4m，地下一层-4.4m，地上分A座与B座，A座十层高43.8m，B座十九层高79.8m。结构为打入式Φ500PHC型预应力砼管桩基、现浇承台、连梁筏板式基础；上部为现浇钢筋砼框架剪力墙超长结构。砼最高强度等级达C60，砼浇筑58060m3。

二、施工难点和重点分析

本工程施工的难点是无缝超长砼结构，同时使用了有粘结预应力和无粘结预应力施工技术。

建设单位非常重视，在施工准备阶段，特别邀请了中国工程院士及有关专家学者对无缝超长砼结构的设计及施工方案、措施召开了专家论证会。经过论证、分析并經专家建议，就该工程无缝超长砼结构的施工重点及无缝超长砼结构的开裂主要成因达成一致意见。超长结构裂缝问题是十分复杂的，它涉及到结构设计、原材选用及原材质量、施工工艺、环境等多专业、多学科，而裂缝的主要原因有：

1、超长结构在热胀冷缩拉应力的作用下、历年来一直认为超长结构砼裂缝是必然的。我国多年来的实践证明也纳入了设计规范及施工规范，埋地现浇钢筋砼结构允许长度为60 m范围，地上暴露的现浇钢筋砼结构，允许长度为50 m，超过允许长度必须设置伸缩变形缝，高差荷载不同设置沉降变形缝处理，防止裂缝。

2、由外荷载（如静、动荷载）的直接应力，引起的裂缝。

3、由于外荷载作用，结构次应力引起的裂缝。

4、由于变形变化引起的裂缝（常称之为第二类“荷载”），钢筋砼结构由温度、收缩和膨胀，不均匀沉降等因素引起的裂缝。

5、砼在浇灌过程中由于水泥水化热而产生表面与中心温差容易造成温度裂缝；另一方面，砼在硬化过程中因失水产生干缩，早期收缩较大较快，而此时砼受拉强度尚不足以抵抗因收缩而产生的拉应力，因而会产生干缩裂缝。砼的温差裂缝、干缩裂缝，这是砼产生裂缝的二大主要因素。

6、砼原材料及外加剂选择不当引起的砼裂缝。水泥品种及水泥质量，包括粗骨料砂、石、外加剂以及砼配合比不当引起的砼裂缝。

7、由外载引起砼裂缝的原因。由于在施工中，堆码建筑材料超过设计荷载或冲击、碰撞，外力引起砼裂缝。

8、由于施工操作不当引起的砼裂缝。砼没有振捣密实，砼拆模过早，砼养护不及时引起的砼裂缝。

9、由气候引起的砼裂缝。由于砼长期暴露，受日照频繁的冷热变化，受热胀冷缩引起的砼裂缝。

三、施工技术措施

1、根据砼裂缝主要产生在初期阶段的特点设置三条1000mm宽后浇带从地下室底板至屋面贯穿，三条后浇带将整个工程分为四段、每段长度在42 m～40 m长度之间，在砼最容易裂缝的初期，锁定在现有规范允许长度范围内，避免了由于超长引起的砼裂缝。主体封顶两个月后采用高一级微膨胀砼浇筑，最先浇筑的砼时间已达6个月以上，钢筋砼结构由温度、收缩和膨胀，不均匀沉降等因素引起的裂缝在2～6个月的分段期间内已基本完成。避免了由于超长热胀冷缩收缩与膨胀拉应力引起的裂缝。

2、在框架纵横主梁内以后浇带分段设置，有粘结预应力钢绞线分段张

拉、真空灌浆，以预应力约束、控制了砼裂纹的产生。

3、在后浇带垮间横向框架梁内，设置无粘结预应力钢绞线，以预应力缝合锁缝，将由分段缝合连成整体形成超长结构。

4、在后浇带垮间增加配筋率，采用小直径密布筋防裂与增强后浇带垮间刚度。

5、为防止后期超长结构砼长期暴露，受日照频繁的冷热变化，受热膨冷缩，温差变化再引起裂缝，在外墙采用通风、隔热、保温、节能式双层玻璃幕墙，屋面采用刚柔双层防水，挤压塑料板隔热、保温屋面，给整个建筑物罩上隔热保温外套，以防止后期由于温度变化引起超长结构砼裂纹。

6、超长结构砼原材料的选用

（1）水泥：选用标号不低于42.5Mpa的优质大厂低热性普通硅酸盐水泥，严禁使用立窑生产的水泥。

（2）砂：选用优质河砂，其细度模数不小于2.6，含泥量不超过2%。

（3）粗骨料：选用质地坚硬、级配良好的石灰岩、花岗岩、辉录岩等碎石，骨料母材的抗压强度应比所配制的砼强度高20%以上。粗骨料粒中，针片颗粒含量不超过5%，且不得混入风化颗粒，含泥量不得超过1%，最大粒径不超过40mm。㎝㎝

（4）外加剂：砼干缩（干燥收缩）是由于存在于水泥胶凝孔隙中的水分发生的毛细管张力造成砼的收缩，即砼中存在有极细的孔隙（毛细管），水从中逸出，在这些毛细管中产生毛细管张力使砼产生变形，造成干缩，而这种干缩变形又受水泥浆中的毛细管的大小和数量所左右。因此，要降低砼的干缩，就必须设法降低毛细管的数量或降低毛细管液的表面张力。

毛细孔是由于砼中满足水泥水化后，水泥以外多余的水分蒸发后形成的，要减少毛细孔生成直接有效的方法就是采用复合减水剂，减小砼拌合用水量，从而减少砼中的游离水蒸发时遗留下来的毛细孔体积，同时可以减少水泥用量降低水化热。

在砼中掺加复合减水剂可延缓水泥的水化热，水化热也随之降低，水化温升高峰出现的时间也相应推迟，对砼绝热温升有延峰，削峰的作用。

我们选用了四家复合减水剂的产品，送市质检中心作了同条件的检测，对各检测参数作了对比，择优选用了典效复合减水剂，典效复合减水剂具有高效减水、缓凝、微膨胀抗裂、泵送等性能，这些性能在在地下室大体积及超长结构砼工程中起到了防裂抗裂效果。

（5）水：选用饮用水拌合砼。

（6）砼的各种原材料的运输、储存和发放必须有严格的管理制度，防止误装、互混和变质，凡进入现场的原材料，都必须抽样检验合格后方可使用。

7、砼配合比设计

（1）砼配合比必须根据结构设计所要求的强度和耐久性、施工工艺（泵送砼）所要求的拌料工作度与凝结时间，并充分考虑施工运输和环境温度等条件，通过试配确定，经现场试验，确认合格后方可正式使用，砼的水泥、砂、石、骨料及外加剂、由试配确定用量。

（2）砼施工配合比的配制强度必须超过设计要求的强度标准值，以满足强度保证率。砼的施工配制强度（平均值）不得低于设计强度等级值的1.15倍。

8、砼的拌制

（1）拌制抗裂砼必须采用强制式砼搅拌机或采用大型商品砼搅拌站拌制。

（2）砼原材料的计量必须采用电控制量，其称量允许偏差：水泥±1%、粗料±2%。

（3）砼的用水量必须准确控制，砂石的含水量测定后从用水量中扣除，超长结构砼的坍落度控在14～16cm，每班抽坍落度不得少于4次，开盘前必须对称量装置进行校核确保计量准确。

（4）复合减水剂可用粉剂直接投入搅拌，也可制成溶液后加入，采用粉剂时净搅拌时间不得少于90秒，水剂不得少于60秒。复合减水剂的选用由试验室和工程技术负责人把关，并抽样检验与试配合格后方能使用。

9、商品砼的运输：

（1）商品砼厂家选用有信誉、质量好的距离工地较近的厂家，以减少运距、缩短运输时间。

（2）砼长距离运输必须使用砼搅拌车运输，现场采用砼输送泵供至浇筑地点，如现场零星浇筑要采用塔机吊运时，装载设备的接缝必须严密，防止漏浆。

（3）砼的出料时间到浇筑时间不得超过60分钟。（由试配确定限制时间）

10、砼浇筑措施

（1）对模板的支撑要求：模板必须拼缝严密，支撑牢固，刚度好、不变形。砼浇筑前，必须对模板浇水充分湿润，但模板内严禁积水。

（2）砼的浇筑时间尽可能避开暴雨及高温时刻，夏季高温气候选择在下午6时至次日10时之间进行。浇筑大面积或大面积砼时必须备一定数量塑料布以备防雨覆盖砼，或搭设活动式防雨棚。

（3）砼下料高度一般不宜超过2m，但在不出现分层泌水离析的条件下允许增加到4m以内。

（4）抗裂砼浇筑要周密安排浇筑顺序，地下室墙板砼浇筑，以后浇带分段、分层，350—400mm厚一层，均匀布料水平上升浇筑，严禁斜面浇筑。

（5）砼必须连续浇筑，不得出现冷缝，必须保证“软接搓”，砼的相互搭接时间不得超过砼的初凝时间。

（6）砼振捣必须密实，不得漏振、欠振，也不可过振，振捣时间宜为15～30秒，以砼开始泛浆和不冒泡为准，振捣时要快插慢拔，振点布置要均匀，在施工缝预埋件处，加强振捣，以免振捣不实，造成渗水通道。振捣时应尽量不触及模板、钢筋、止水带，以防止其移位、变形。

（7）砼接搓时间不得超过砼初凝时间。

（8）砼成型完毕，待砼初凝前用铁滚来回滚压，再用木抹子或铁抹子搓压表面，以防止表面裂缝出现，最后一遍的收光要掌握好时间，理论上以砼初凝结时间为准，但由于施工现场白天、晚上以及季节气候的不同，对砼的凝结时间影响很大，因此可用常規方法即用按压方法控制。

11、砼养护措施

超长结构砼的养护是保证砼质量防止裂缝的最重要的措施之一，一定要派专人负责养护工作。

（1）开始养护时间：气温5—20℃时，浇灌后24小时开始养护，气温20℃以上时，浇灌后约12—15小时砼开始养护。

（2）养护方式：

楼板：采用蓄水养护，蓄水养护5天后可改用浇水方式养护，但砼表面不得见白，一直保持湿润状态。如无法进行蓄水养护，采用盖旧麻袋浇水养护，养护期不少于14天，保持麻袋湿润。

剪力墙：拆模前在顶部内模板之间外浇水内蓄水养护，拆模后改用挂麻袋覆盖浇水养护，侧墙内外两侧表面都要浇水，养护期不得少于14天，时刻保持侧墙内外表面处于润湿状态。

12、拆模时间控制

（1）非后浇带模板拆除

根据浇筑砼后的时间和其达到的强度进行。其中侧模，在砼强度能保证其表面棱角不因拆模受损坏，一般砼浇筑完毕32—48小时后进行拆除，支撑及梁、板底模板必须待砼强度达到规范规定要求，同时应确保与结构同条件养护的试块，分别达到设计强度标准值的80%和100%（结构跨度>8 m和悬挑长度>2 m的梁板）并在隔层浇筑砼后方可拆除，预应力必须在预应张拉后灌浆，浆体强度达到标准值的90%方可拆除。

（2）后浇带模板拆除

凡在后浇带开间的模板及顶撑（支模架），必须待后浇带砼浇筑完毕后21天—28天后，后浇带砼必须达到设计强度100%方可拆除。

四、结束语：

1、本工程在施工中严格按照专家论证会确认的方案及措施，组织实施与完善，主体完工多年来尚未发现有害裂纹，地下室、屋面投入使用以来基

本无渗漏，结构质量符合设计和施工验收规范要求，取得良好的施工效果。

2、在施工过程中，重点把握砼常规施工技术，即作好原材料的选用（包括水泥、掺合料、外加剂、砂、石骨料）砼配合比设计、砼的拌制及运输、施工操作工艺、合理安排浇筑顺序、砼振捣、砼找平抹压扫毛、砼内表温差控制、砼覆盖养护、拆模时间控制、砼成品保护等措施控制、预防了超长结构砼的有害裂纹。

3、预应力施工技术在本工程的应用，是预防和控制超长砼结构有害裂纹的关键。