摘要: 福建大剧院工程施工中, 结合超长结构混凝土的具体特点, 采用超长混凝土结构无缝施工技术, 把后浇带改变为膨胀加强带, 有效地控制了超长结构混凝土裂缝开展, 加快了施工进度, 取得了很好的社会效益和经济效益。
关键词: 混凝土; 后浇带; 膨胀加强带
中图分类号: TU 375 文献标识码: B 文章编号: 1000- 4726( 2007) 02- 0104- 03
福建大剧院位于福州市五一广场南侧, 南临规划中的海底路, 西临广达路, 总建筑面积为29 712 m2, 建筑分A、B、C三个分区。其中A区为歌剧院, 建筑面积为22 865 m2, 地下1层, 面积3 200 m2, 地上4层( 局部5层)面积19 665m2; B区为会议厅、多功能厅等, 建筑面积为42 02m2, 地下1层, 面积1 100m2, 地上3层面积3 102m2;C区为多功能剧场及附属设施, 地上3层, 建筑面积2 645m2。
本工程为框架剪力墙结构体系, A区长117.5m, 宽74m, 高22.6m, 局部高38m。B区、C区均为长约59m, 宽23m, 高14m。结构安全等级A区、C区为一级, B区为二级, 防水等级一级。混凝土强度等级为地下室底板C30P8, 外墙C40P8, 框架柱、剪力墙C40, 梁板C35。底板厚900mm、800mm、400mm。
1 工程设计
A区自地下室底板至上部结构标高12.950m, 设计了二横一纵的后浇带, 结构平面划分为6块。B区、C区均设计一条横向后浇带, 后浇带混凝土浇筑时间为两侧混凝土浇筑后两个月, 但由于: ( 1) 本工程结构复杂,施工难度大, 后浇缝的保护、清理与凿毛非常困难; ( 2)设计防水等级为一级, 采用后浇带施工缝增多, 留下渗漏水隐患; ( 3) 施工工期紧, 结构为220 d, 而设计要求后浇带的填缝需待结构两侧混凝土浇筑后2个月方可施工, 影响总工期。鉴于以上原因, 经与设计单位、监理单位协商, 同意后浇带变更为膨胀加强带。依据超长无缝结构技术, 膨胀加强带和后浇膨胀加强带的间距控制在40～60m, 总长控制在100～150m, 原结构设计图后浇带设计的间距和位置均可满足“无缝设计”膨胀加强带的要求, 膨胀加强带布置为原后浇带的位置, 见图1阴影部分。
2 超长结构无缝设计施工新技术
2.1 基本原理
HEA膨胀剂, 是以高铝熟料为主要原料生产的具有良好膨胀源的混凝土膨胀剂, 其特点是膨胀能量大,干缩小, 掺入混凝土后能补偿混凝土的收缩, 达到抗渗防裂目的。超长无缝混凝土结构是以HEA补偿收缩混凝土为结构材料, 以加强带取代后浇带连续浇筑的超长钢筋混凝土结构。利用掺HEA的补偿收缩混凝土为结构材料, 在硬化过程中产生膨胀作用, 由于钢筋和邻位约束, 在结构中建立0.2～0.7MPa的少量预压应力, 通过调整混凝土中HEA掺量可使不同区段获得不同的预压应力, 以此来补偿混凝土在硬化过程中因温差和干缩产生的拉应力, 从而防止裂缝出现, 起到抗渗、防水的作用。使用这种方法可连续浇筑100～200 m超长结构。根据抗裂原理, 只要控制混凝土的收缩与膨胀保持一个相对的范围内, 就能做到结构无缝或裂缝控制在规范允许范围内, 满足工程的使用功能。
在应力集中的σmax膨胀加强带两侧铺设密目钢丝网, 并用立筋加固, 防止混凝土流入加强带, 加强带之间适当增加水平构造钢筋10%～15%。施工时, 加强带外用掺8%～10%HEA的小膨胀混凝土, 浇筑到加强带时, 用掺12%～13%HEA的大膨胀混凝土, 其强度等级比两侧高5MPa。到另一侧时, 又改为浇筑掺8%～10%HEA的小膨胀混凝土。如此循环下去, 连续浇筑HEA混凝土, 实现无缝施工。通过HEA的不同掺量, 可使混凝土结构在长度方向获得相应大小的补偿收缩的膨胀应力( 图2) 。
2.2 超长无缝结构混凝土的施工
2.2.1 原材料的选择
本工程水泥选用较稳定、水化热低的炼石牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥, 以降低水化热。粗骨料选用闽江产破碎河卵石, 级配5～31.5mm连续级配, 且含泥量、泥块含量、针片状含量、压碎指标符合建筑用粗骨料Ⅱ类质量要求; 细骨料选用洁净的闽江中砂, 连续级配, 细度模数为2.3～2.5, 含泥量<1%; 外加剂Ⅰ选用福建省建筑科学研究院TW- 10A高效泵送剂; 外加剂Ⅱ选用福建省建筑科学研究院HEA高性能膨胀剂; 掺合料选用漳州后石电厂生产的Ⅱ级原状粉煤灰, 其各项指标均符合GB1596—1991中的Ⅱ级粉煤灰技术标准,降低水化热, 并且使水化热均匀缓慢释放, 减少早期收缩, 增强混凝土后期强度。
2.2.2 地下室底板膨胀加强带施工
(1) 混凝土配合比见表1, 2。
(2) 混凝土供应或施工力量达到连续作业要求时, 采用图3的施工方法, 若混凝土供应或施工力量达不到连续作业要求时, 采用图4的“间歇式无缝施工法”, 加强带一侧为台阶式。
2.2.3 地下室外墙及剪力墙膨胀加强带施工对于地下室外墙加强带, 由于墙体薄、面积大, 养护困难, 受到风速和大气温度影响大, 容易出现收缩裂缝。采用分段浇筑墙体, 用掺8%～0%HEA的小膨胀混凝土, 养护14 d后, 用掺12%～13%的大膨胀混凝土浇筑加强带。此方法与传统后浇带相同, 要设钢板或遇水膨胀止水带( 图5) , 可比传统后浇带缩短工期30 d左右。
2.2.4 楼板、梁膨胀加强带施工
对于超长结构楼板, 采用泵送混凝土的收缩值比现浇混凝土大20%～30%, 为减少有害裂缝, 除采用大膨胀混凝土浇筑外, 应在加强带处增加细而密的双向配筋, 见图6。
对于超长结构的梁, 在加强带处, 应加大腰筋直
径, 加密间距, 并满足受拉锚固和搭接长度的要求, 见图7。
超长无缝结构混凝土浇筑时, 应与混凝土搅拌站加强联系, 严格按配合比和施工组织设计进行施工。混凝土浇筑完毕, 进行混凝土表面处理, 及时浇水养护;大体积混凝土还应覆盖一层塑料薄膜及保温被进行保温保湿养护, 并加强温度监控。
3 结束语
现代建筑或构筑物越来越多地采用了超长或双向超长结构, 如按传统技术每个工程须留置少则几条多则数十条后浇带, 后浇带一般需经40～60 d才能封填,拖延工期, 给施工带来麻烦, 且结构整体( 防水) 性不好。福建大剧院超长钢筋混凝土结构无缝设计施工技术的应用, 突破了传统的设计施工规范, 用“膨胀加强带”替代了原来的后浇带, 减少了施工对后浇带处理这一繁琐的环节, 大大地缩短了施工周期, 加快了施工进度, 取得良好的技术经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京: 中国建筑工业出版社.1997.
[2] 李国胜.建筑结构裂缝及加层加固疑难问题的处理———附实例[M].北京: 中国建筑工业出版社.2006.
[3] 建筑结构裂渗控制新技术: 第二届全国混凝土膨胀剂学术交流会论文集.
[4] GB50208—2002 地下防水工程施工质量验收规范[S].
