钢筋混凝土结构地下室无缝施工技术及控制

潘一波 裘金波

摘 要：本文根据工程案例介绍了钢筋混凝土无缝施工技术，阐述了其控制要点，保证工程质量。

关键词：钢筋混凝土；无缝施工；裂缝控制

1 工程概况

某商用办公写字楼，总建筑面积为37292.02㎡。地下两层，地上二十五层，裙房四层，建筑总高度99.95m。该工程地下室底板外形尺寸长68.6m，宽66.5m，面积4352㎡，板厚500㎜；承台CT1～CT12，数量94个，其中CT1外形尺寸长32.72m，宽18.2m，厚2.4m，局部厚4.55m。地下室底板、承台及地梁混凝土强度等级均为C30S6，膨胀加强带混凝土强度等级为C35S8。

2 施工技术设计

跟据工程实践经验， 在地下工程， 50m长可不设缝而不裂， 超过时， 可采用掺入UEA膨胀剂补偿收缩混凝土， 产生相应的膨胀来补偿结构的收缩。

UEA以10%～12%内掺水泥中，可拌制成补偿收缩混凝土，其限制膨胀率为2×10-4～4×10-4。在限制条件下，UEA 产生的膨胀能转变为0.2～0.7MPa的预压应力储存于结构中，这一预应力可抵消结构中产生的拉应力，从而防止或减少收缩裂缝的出现，达到避免或减少混凝土开裂的目的。掺入UEA混凝土的强度、弹性模量与普通混凝土基本相同，但掺入UEA 的水泥可降低水化热。

根据《工程结构裂缝控制》一书中提出的混凝土平均伸缩缝间距计算公式：

L=1.5[EHCXarcosh][aTaT1-εp]

式中H为板或墙的计算厚度或高度；εp为混凝土的极限拉伸（×10-4）； E为混凝土的弹性模量（MPa）；Cx为地基对混凝土的约束系数；α为混凝土的线膨胀（1×10-5）；T为综合温差（ ℃）；arcosh为双曲余弦的反函数。考虑配筋影响，混凝土的极限拉伸值为：

εp = 0.5Rf（1+ρ/d）×10-4

式中Rf为混凝土抗裂设计强度（MPa）；ρ为截面配筋率μ×100；d为钢筋直径（cm） 。

该公式是用极限变形计算伸缩缝间距。由上式可见，温差收缩很重要， 一般总是αT大于εp。它们的差距越大，伸缩缝间距越小；差距越小， 伸缩缝间距越大。如果采取措施使|αT|趋近于εp， arcosh ∞→∞， 则完全无须伸缩缝。这就需要降低温差或混凝土收缩， 提高混凝土的极限拉伸εp。然而提高混凝土的εp是十分困难的， 只有设法降低混凝土的水化热和收缩， 即控制裂缝的原则是|αT|≤εp。

综合温差T= T1+ T2， 其中T1为混凝土水化热最高温度与环境平均气温差， T2 为混凝土收缩当量差，混凝土收缩当量差T2=εy（t）/a ，εy为混凝土的收缩值。

UEA混凝土能产生膨胀效应， 在14d的限制膨胀率为2×10-4～4×10-4， 它不但可以补偿混凝土收缩， 而且能降低混凝土的温差。按T2=εy（t）/a ， UEA混凝土产生的膨胀系数ε2=1×10-4 ， 则1×10-4/ 1×10-5） = 10 ℃，即降低温差10 ℃； 如ε2 = 3 ×10-4， 可降低混凝土温差30℃， 这是很大的潜在温差补偿效应。

对于普通混凝土来说， 由于产生收缩， T2 是正数； 对于UEA混凝土来说， 由于产生膨胀， T2是负数， 综合温差变成T= T1+ T2， 使结构的|αT|≤εp， arcosh ∞→∞。理论上伸缩缝间距尽可取消， 即可不设伸缩缝。

3 材料的选择

混凝土的收缩变形缘于水分蒸发， 任意时间的收缩应变与水泥品种、水泥细度、骨料、水泥浆量、水灰比、初期养护时间、使用温度、构件尺寸和配筋率等有关。经过反复试配， 选用较低水化热P.O旋窑水泥。碎石含泥量不大于1%。 河卵石、自来水， UEA-E型膨胀剂、配合比选用C：W：S：G=1：0.46：1.39：3.41， 掺入12%UEA-E型膨胀剂， 每立方混凝土水泥用量为390kg。

4 施工工艺和注意事项

严格把握各道施工工序的混凝土质量， 除按GB50204《混凝结构工程及验收规范》的程序操作外， 还须强调， 从建筑物两端往中间浇筑混凝土。待浇筑至加强带位置时，即改用加强带的UEA混凝土配合比。

搅拌投料顺序： 开机→石子→砂子→水泥→UEA 膨胀剂， 干拌30s以上→水， 加水后搅拌时间为150s以上。运输时要及时保持连续性， 时间间隔不超过1.5 h ， 振捣时均匀、密实， 不振漏、不欠振、不过振。

混凝土浇筑时应先浇承台、地梁，后浇板，再浇剪力墙反口（高300～500㎜）。承台、地梁分层浇筑，每层厚度不大于500㎜。浇筑地梁混凝土时，应由一端开始，用“赶浆法”推进。

4.1 养护

UEA混凝土因为膨胀结晶钙钒石（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）的形成需要大量的水， 而且混凝土内部温度若高于60 ℃， 即使混凝土内表温差小于25 ℃， 也可能由于膨胀率过底而达不到补偿收缩的目的。故浇筑待混凝土终凝后， 用草袋覆盖在混凝土加强带部位， 使混凝土外露表面始终保持湿润状态， 养护时间不少于14d。

在混凝土强度未达到1.2MPa以上时，结构不得受振、上人或堆放工具材料等，待混凝土强度达到80%以上时，方可拆模。混凝土拆模后用草包或麻袋复盖保护，以便控制内外温差，防止混凝土早期和中期裂缝。底板养护工作必须根据测温值与温差，及时调整养护措施，控制降温速率，从而控制裂缝的开展。

4.2 施工过程注意事项

（1）水灰比至关重要， 水泥宜用低水化热的水泥。

（2）振捣是关键之一， 对浇筑后的砼进行二次振捣，能排除砼因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水份和空隙，提高砼与钢筋的握裹力，防止因砼沉落而出現的裂缝，减小内部微裂，增加砼密实度，使砼的抗压强度提高10%～20%左右，从而提高抗裂性。

由于采用二次振捣的最佳时间和水泥品种、水灰比、坍落度、气温和振捣条件等有关。因此，在实际工程使用前做些试验是必要的。同时在最后确定二次振捣时间时，即要考虑技术上的合理，又要满足分层浇筑、循环周期的安排，在操作时间上要留有地，避免由于这些失误而造成“冷接头”等、质量问题。

（3）计量装置必须准确有效，各种配料的重量比必须严格控制在误差范围内。加强带的UEA混凝土试块标准养护共留置8组，经测试强度分别为：38.7MPa，36.9 MPa，35.6MPa，40.7MPa，52.1MPa， 47.6MPa， 38.1MPa， 42.7MPa， mfcu=1.187fcuk ，该检验批混凝土合格。

（4）浇捣时不得任意踩踏钢筋、移动预埋件和预留孔洞的原来位置，不允许用振动棒随意振动钢筋及模板。

（5）浇筑过程中要防止混凝土的分层离析，混凝土自由倾落高度不宜超过2米。

（6）按照地下室无缝混凝土的施工方案 ，浇筑过程中主要是要控制好早期裂缝的产生 ，从混凝土收缩裂缝的形成时间看 ，裂缝往往发生在混凝土初凝到终凝这段时间内 ，在施工方案讨论过程中 ，将顶板二次或三次搓平、抹压，特别是初凝抹压作为控制早期收缩裂缝的一项重要控制措施 ，这对于弥合部分早期裂缝是不可缺少的工艺，对避免顶板发生早期裂缝起到了很好的作用。

5 结束语

本工程采用了混凝土无缝化施工技术，竣工使用到现在，未见任何裂缝。显然无缝施工工艺能加快施工进度，提高结构的整体性，并保证了工程质量，取得了良好的效果。