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1、12層專家公寓大體積砼超長結構無縫工程專項施工方案編 制： 審 核： 批 準： 版 本 號: ESZAQDGF001 編制單位： 編 制: 審 核： 批 準： 二XX年X月目錄一、 本工程設計概況4二、 大體積砼基本概念4三、大體積砼超長結構無縫施工方案選擇5四、混凝土裂縫產生的基本原因6五、超長砼結構無縫施工基本理論及外加劑工作機理6Acsc二Asss二AsES27六裂縫控制原理8L=1.5(Ec* H/ Cx)1/2arch8七抗裂驗算與分析97.1工程模型97.2環境情況與驗算參數97.3 地下室底板驗算107.4 樓蓋驗算11JM-III補償溫差T6=17127.5 側墻12八、砼變形2、影響因素分析13M1（水泥品種修正系數）14M2（水泥細度）14M3（骨料）14M4（水灰比）14M5（水泥漿）（表1）14M6（初期養護時間修正系數）14M7（環境相對濕度修正系數）（表2）15M815M9（不同操作條件的修正系數）15M10【不同配筋率（包括不同模量比）的修正系數】（表3）15八、超長砼結構無縫施工技術措施154、砼養護措施166、優化砼配合比設計1661水泥1662砂1763石子1774外加劑1775粉煤灰1775控制砼塌落度1776膨脹加強帶措施188、溫度控制措施18（1）大體積混凝土測溫的重要性18（3）測溫制度19一、 本工程設計概況本工程為XXXX建設工程檢測有3、限公司專家公寓工程，位于XX新區太行路以東、二路以北，地下一層，地上十二層，建筑總高度45.6米，長度105.6米、寬度為15.6米。0.000以下鋼筋砼強度等級均為C30，基礎底板形式為筏板基礎，基礎底板及外墻砼強度等級為C30，抗滲等級S8。基礎底板長度107.4米、寬度為17.1米、厚800mm，外墻高4.2m、厚250；地下室頂板厚160 mm。地基處理采用CFG樁復合地基，在復合地基上鋪砂石褥墊層，對基礎筏板無約束；基礎筏板設計膨脹加強帶三條，間距最大為26.9米。 二、 大體積砼基本概念按國內相關規范規定，大體積混凝土指的是最小斷面尺寸大于1米的混凝土結構，其尺寸已經大到必須采用相4、應的技術措施妥善處理溫度差值，合理解決溫度應力并控制裂縫開展的砼結構。大體積砼與普通砼結構相比，具有結構厚、體形大、鋼筋密、混凝土數量多的特點。大體積砼裂縫產生的主要原因是砼的自身收縮、溫度應力和外界約束條件作用；國際上對大體積砼進行概念界定不僅要求了混凝土的最小斷面尺寸，而且還以砼構件澆筑后內部和表面的溫差不超過250來進行控制。因此控制溫度變形是控制砼裂縫的主要措施：控制溫度變形涉及到結構計算、構造設計、材料組成及其物理力學指標、施工工藝等方面的綜合技術問題。三、大體積砼超長結構無縫施工方案選擇本工程中，地下室為超長鋼筋混凝土結構，如何解決大體積超長混凝土結構因冷縮和干縮產生的開裂的問題，5、確保地下室不裂不滲則成為施工技術的關鍵。另外，抑制大體積混凝土溫差裂縫對工程質量尤為重要。如何控制因冷縮和干縮產生的拉應力造成的危害，是一項技術難題。傳統的辦法是設置后澆帶(或縮短伸縮縫間距)，即采用普通混凝土，每隔20一40m留一條后澆帶，42天后(待混凝土大部分收縮完成后)再用膨脹混凝土回填，這樣就會延長工期；而且后澆帶的清理和灌縫非常麻煩，處理不好常常會成為質量的隱患；此外后澆帶混凝土與先澆混凝土的結合非常薄弱，將嚴重影響結構的整體性。顯然，采用普通混凝土和常規的施工工藝滿足不了工期和質量要求。設計上對此結構設置膨脹加強帶進行處理。為達到設計要求，確保工程質量，擬對本工程采用超長鋼筋混凝6、土結構無縫施工工藝技術，采用這種辦法，不留后澆帶，混凝土連續澆筑，可以大大加快施工進度，減少后澆帶處理給施工帶來的麻煩和給工程質量帶來的隱患，提高結構的整體性和安全性，并縮短工期和施工管理費用，以滿足本工程需要。四、混凝土裂縫產生的基本原因工程實踐表明，混凝土結構的裂縫是不可避免的，但其有害程度是可以控制的。引起混凝土結構開裂的原因是較為復雜，主要可分為兩大類作用，即外荷載作用和變形作用，這兩種作用可稱為“第一類荷載”和“第二類荷載”，“第二類荷載”即“變形荷載”。國內外大量調查說明，由于“變形荷載引起的裂縫約占80以上，變形作用包括氣溫、生產熱源、水泥水化熱引起的溫度變形作用、濕度變形作用(7、收縮和膨脹變形)、地基不均勻變形作用(水平變形和垂直變形)等。 從材料方面看，水泥水化后的絕對體積都要減小，每100克水泥凈漿的化學減縮值為7-9毫升，如混凝土水泥用量300Kgm3，則混凝土化學減縮量達21-27升，其外觀體積收縮并不多，主要在其內部形成許許多多毛細孔縫；研究表明，每100克水泥凈漿可蒸發水份約6毫升，如混凝土水泥用量C=300Kgm3，則蒸發水量達l8升，由此可知，當混凝土受干燥作用時，毛細孔中的水逸出產生毛細應力，使混凝土發生毛細收縮。由此引起水泥砂漿的干縮值為0.1-0.2。混凝土的干縮值達0.0 4-0.0 6。由于混凝土的抗拉強度低，極限拉應變值只有0.015-0.8、03%，故易于產生干縮開裂。五、超長砼結構無縫施工基本理論及外加劑工作機理 混凝土結構超長無縫施工技術和裂滲控制技術在我國混凝土領域已進行了多年研究，技術應該是成熟可行的，根據膨脹混凝上補償收縮的原理， 1992年補償收縮混凝土防水工法列為國家級工法(YJGF2292)，1993年首次在建筑結構雜志上公布了“取消伸縮縫的設計新方法，眾多工程中得到應用。 下面從收縮應力角度對超長無縫施工裂滲控制進行分析： 工民建的整體式基礎，箱形基礎的底板，其特點是厚度(或高度)H遠小于長寬尺寸L，當H/L0.2時，板在溫度收縮變形作用下，離開端部區域，板的全截面受拉應力較均勻。在地基約束下，將出現水平法向應力9、。從工程實踐可知，sx是設計主要控制應力，是引起垂直裂縫的主要應力，其最大值smax出現在板截面的中點X=O處，當超過混凝土的抗拉強度（Rt），板中部出現第一條垂直裂縫；開裂后，每塊板的水平應力重新分布，最大應力sx出現在每塊板的中部，當sxRt，又形成第二批裂縫，。這種裂縫的有序排列經常在工程中見到。為防止這種有序裂縫的出現，工程中靠設置后澆帶來釋放收縮應力。這是控制裂縫的主要措施之一。 第二批裂縫 第一批裂縫 第二批裂縫圖1應力與裂縫的分布示意圖sxsx 研究表明，摻入高品質混凝土抗裂防滲劑在混凝土硬化過程中產生膨脹作用，在鋼筋或鄰位約束下，鋼筋受拉，而混凝土受壓，當鋼筋拉應力與混凝土壓應10、力平衡時，則有： Acsc二Asss二AsES2 而配筋率u=As/(Ac+ As) 所以As/ Ac= u(1一u)則sc =uEs2(1一u) 式中，sc一混凝土預應力(MPa)，Ac一混凝土截面積，sc一鋼筋拉應力(MPa)As一鋼筋截面積，Es一鋼筋彈性模， u一配筋率()，2混凝土的限制膨脹率(即鋼筋伸長率)。 從上式可見，sc與2成正比關系，而限制膨脹率隨高品質混凝土抗裂防滲劑摻量增加而增加，所以，我們可以通過調整膨脹劑的摻量，可使混凝土獲得不同的預壓應力。根據水平法向應力曲線，我們設想在smax處給予較大的膨脹應力sc，而在兩側給予較小的膨脹應力，見下圖，以便結構的收縮應力得到大11、小適宜的補償從而控制有序裂縫的出現。 smaxsmaxscscsc圖2膨脹應力sc收縮補償應力smax示意圖smax但是在工程中，如何實現圖中的收縮補償應力曲線呢? 在應力集中的smax處，設膨脹加強帶，其寬度1.52米，帶兩側架設密孔鋼絲網，目的是為防止兩側混凝土流入加強帶。施工時，加強帶外側用較小膨脹混凝土(外側摻JM-III8)，澆筑到加強帶時改用大膨脹混凝土(“加強帶”內摻l2)，到加強帶另一側時，又改為較小膨脹混凝土澆筑。如此循環下去，可連續澆筑l00米超長結構。施工時連續澆筑，不留硬接茬。六裂縫控制原理1aT11aT1-P根據混凝土連續結構的伸縮縫間距L計算公式：L=1.5(Ec*12、 H/ Cx)1/2arch式中 Ec混凝土的彈性模量；H構件的計算高度；Cx地基或底板對結構約束程度的系數；T結構相對地基的綜合溫差；鋼筋混凝土的線形膨脹系數；p鋼筋混凝土的極限拉伸值。推導出降低結構計算綜合溫差和提高鋼筋混凝土的極限拉伸值，是延長鋼筋混凝土底板、側墻、頂板一次整澆長度、控制鋼筋混凝土墻裂縫的關鍵措施。七抗裂驗算與分析7.1工程模型一般實際結構比較復雜，為簡便運算，進行一定的簡化處理。本工程可將地下室簡化成底板長105m、寬17m、厚0.8m，側墻長105m、高4.2m、寬0.25m。樓蓋分為長105m、寬17m、厚0.16m。地下室底版和樓蓋配筋率選為0.5%，側墻配筋率為13、0.9%，地下室鋼筋20、側墻12、砼設計標號為C30，S8，根據試驗砼彈模取E（28）=3.00104Mpa，Rf=2.15MPa，JM-III改進型抗裂防滲劑膨脹率7d u=0.5%時為1.710-4 、 u=0.9%時為1.110-4。7.2環境情況與驗算參數根據XX氣候條件,6月份時環境溫度 為2535，計算環境溫度T4=31，砼入模溫度為T2=28，取測試混凝土7d絕熱溫升40.2計算砼7d最大收縮值Sd（t）=3.2410-4(1-e-0.01t).M1Mn水泥品種影響系數m1=1.00水泥細度影響系數m2=1.35骨料系數m3=1.00水灰比系數m4=1.10水泥漿量系數m5=114、.20養護時間系數m6=1.00環境濕度系數m7=0.70Sd(7)=3.2410-4(1-e-0.017)1.001.351.001.101.201.000.70 =0.2710-47.3 地下室底板驗算一維散熱取系數0.6 T1=0.6Tmax=0.640.2=24.1預計砼中心平均溫度T3=T1+T2=24.1+28=52.1取溫度平均差值T0=5砼的最大冷縮值St(T3-T4+T0)=1.010-5(52.1-31+5)=2.6110-4砼極限延伸率Sk=0.5Rf(1+ )10-4=0.51.5(1+0.5/20)10-4=0.76810-4砼7d延伸率Sk(7)=0.8Sk(lg715、) =0.92210-4砼的受拉徐變，偏于安全地假設為0.5倍7d CT=0.5Sk(7)=0.50.92210-4=0.46110-4砼最終變形 7d D=2-(St+Sd-CT)=(1.7-(2.61+0.27-0.461) 10-4=-0.71910-4 |D|Sk(7)溫度區段長度（最大伸縮縫間距）計算：砼收縮當量溫差T5= =2.7JM-III砼膨脹產生的補償當量溫差T6= =17砼綜合溫差T=T3+T5+T0-T4-T6=52.1+2.7+5.0-31-17=11.8E(t)=E0(1-e-0.09t) E(7)=2.87104/Mpa阻力Cx取 0.1Mpa/mmLmax=1.516、arch (p=Sk+CT)=1.5 arcosh 因為 11.810-5-1.64110-40上式無解，因此物理概念上，伸縮縫可以取消。7.4 樓蓋驗算樓蓋二維散熱，取系數0.3 T1= 0.340.2=12預計砼中心平均溫度 T3= T1+T2=12+28 =40砼的最大冷縮值St=(T3-T4+T0)=1.010-5(40-31+5)=1.410-4砼極限延伸率 SR=0.52.15(1+0.5/1.4)10-4 =1.4610-4 Sk(7)=0.81.4610-4(lg7) = 1.0410-4砼的受拉徐變取0.5Sk CT=0.5Sk(7)=0.51.0410-4=0.5210-417、砼最終變形D=2-(St+Sd-C7)=(1.7-(1.4+0.27-0.52)10-4=0.5510-4 DSk(7)由上算式可得出結論：砼處于受壓狀態，不會開裂。溫度（最大伸縮縫間距）計算砼收縮當量溫差T5= = = 2.7 JM-III補償溫差T6=17砼綜合溫差T=T3+T5+T0-T4-T6=40+2.7+5.0-31-17=-0.3表明外加劑的補償收縮功能可以抵消溫差的影響，因此物理概念上伸縮縫可以取消7.5 側墻側墻寬0.25m，兩側有木模板、取系數0.5T1=0.540.2=20預計中心溫度T3=T1+T2=20+28=48砼的最大冷縮值St=2.210-4砼極限延限率Sk=018、.52.15(1+ 0.8/2.0 )10-4=1.50510-4 Sk(7)=0.81.50510-4(lg7) =1.07610-4砼受拉徐變CT=0.5Sk(7)=0.51.07610-4=0.53810-4砼最終變形D=2-(St+Sd-CT)=1.2-(2.2+0.27-0.538)=-0.732|D|Sk(7)結論：砼處于受拉狀態，但不會拉壞砼綜合溫差T=T3+T5+T0-T4-T6=48+2.7+5.0-31-12=12.7Lmax= 1.5arch =1.5arcosh 因為 1.010-510-40所以上式無解，因此物理概念上伸縮縫可以取消，但是考慮到實際情況，結構外墻每隔419、0米左右設置后澆帶較為可靠。不會影響到外墻防水及回填土施工。從以上計算結果及分析來看，底板混凝土采取無縫整澆施工技術是可行的，但是側墻建議仍然設置后澆帶處理，以消除超長薄壁構件由于養護困難、保溫難度大所帶來的溫度裂縫。膨脹混凝土配合比要進行優化配置，限制膨脹率及限制干縮率指標需要重新檢測測定，以滿足整體工程設計及施工需要。八、砼變形影響因素分析混凝土結構的干縮是非常復雜的變形過程，影響混凝土收縮的因素很多，同時尚應考慮變形影響，對此我們根據混凝土任意時間收縮計算公式：y(t)=3.2410-4(1-e0.01t)M1M2M10式中M1M2M10考慮各種非標準條件的修正系數。分述各種非標準條件的20、影響：M1（水泥品種修正系數）普通水泥為1.00，礦渣水泥為1.35，快硬水泥為1.12，低熱水泥為1.00，從這個因素來看，采用低熱水泥或普通水泥為好。M2（水泥細度）從目前市場供應的水泥來看，水泥細度大都接近5000，此時M21.35，這個因素對減少混凝土收縮不利。M3（骨料）常用的為礫石、石灰巖、花崗巖，在常用情況下M31.0，故此因素影響不大。M4（水灰比）當水/灰0.3時，M40.85；水/灰0.4時，M41.00；水/灰0.5時，M41.42，顯然，從這個因素考慮，水灰比愈小愈好。M5（水泥漿）（表1）表1水泥漿量/ 15 20 25 30 35 40 45 50 M5 0.90 21、1.00 1.20 1.45 1.75 2.10 2.55 3.03M6（初期養護時間修正系數）此系數與混凝土澆筑后初期養護時間有關，養護時間愈長M6愈小，如養護7天，M6=1.00；養護10天，M6=0.96；由于我們大都使用摻粉煤灰的混凝土，故我們在正常情況下就規定養護期不小于14天。M7（環境相對濕度修正系數）（表2）表2環境相對濕度/ 25 30 40 50 60 70 80 90M7 1.25 1.81 1.10 1.00 0.88 0.77 0.70 0.54顯然環境相對濕度愈大對減少混凝土收縮愈有利。M8此系數與構件截面尺寸有關，由設計定型定值。M9（不同操作條件的修正系數）一般22、采用機械振搗，M91.00。M10【不同配筋率（包括不同模量比）的修正系數】（表3）上表表明隨著鋼筋混凝土的配筋率的提高，混凝土的收縮量減少了。表3EgAg/EsAs 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25M10 1.00 0.86 0.76 0.68 0.61 0.55 八、超長砼結構無縫施工技術措施 為有效地控制砼裂縫的出現和發展，必須從控制砼的水化升溫、延緩降溫速度、減少砼收縮、提高砼的極限拉伸強度、改善約束條件和設計構造等方面全面考慮。1、在卷材防水層與砼保護層之間增設滑移層，如塑料薄膜以消除地基對基礎的嵌固作用，釋放約束力。2、在砼基礎內設置必要的溫度配筋，在截面23、突變和轉折處，增加斜向構造配筋，以改善應力集中，防止裂縫的出現。3、采取二次振搗法，采用混凝土的二次振搗的施工工藝可提高混凝土的密實性，從而提高混凝土的p值。澆筑后及時排除表面水分，加強養護，提高砼時期或相應齡期的抗拉強度和彈性模量。4、砼養護措施在砼澆筑完畢終凝后，立即進行蓄水養護，在保持砼表面濕潤的情況下開始覆蓋薄膜，在保證砼表面不失水的情況下得到充分養護，然后再覆蓋一層麻袋，經常進行澆水，使砼表面形成蓄水層，以提高砼的早期抗拉強度，養護時間不少于14天，使砼緩慢降溫，充分發揮徐變特性，減低溫度應力。規定合理的拆模時間，延緩降溫時間和速度，充分發揮砼的應力松弛效應。5、基礎筏板、剪力墻、地24、下室頂板砼分開澆筑，增加筏板、剪力墻、地下室頂板砼構件的自由端，使其在溫度應力、收縮變形方面減少約束，縮小變形。6、優化砼配合比設計61水泥（1）選用低熱水泥，一般采用普通硅酸鹽水泥，但至少應不采用帶“R”的早強水泥；62砂河砂，中粗砂，細度模數不大于2.3，嚴格控制含泥量、泥塊含量。63石子連續級配的碎石，不具堿活性，嚴格控制含泥量、泥塊含量和針片狀含量。慢速荷載條件下的極限拉伸與粗骨料的種類有明顯關系，在考慮徐變特性時，采用卵石的混凝土的 p為1.310-4，而采用碎石的混凝土的p卻高達1.810-4。應采用碎石作為混凝土的粗骨料，采用碎石的混凝土比采用河卵石的混凝土，其p 提高了1.3825、倍。74外加劑減水率不小于20%；砼28d干縮率（水養7d+干燥21d）限制條件下收縮率不大于1.5*10-4；砼1h坍落度損失率不小于15%；堿含量小于0.75%；CI-含量小于0.02%；與水泥、摻和料適應性好。最好使用微膨脹外加劑補償收縮。75粉煤灰用15%20%I級粉煤灰代替部分水泥，以減少水泥用量，減低水泥水化熱值。摻有粉煤灰的混凝土可將自生收縮變為膨脹變形。75控制砼塌落度塌落度的大小主要與砼中的水用量有關，過大的塌落度不僅影響砼的本身質量，而且對砼裂縫的控制尤為不利，因此要嚴格控制砼的塌落度，在砼滿足泵送的同時，砼的塌落度不宜大于140mm.76膨脹加強帶措施摻JM-III膨脹混26、凝土補償收縮模式曲線說明膨脹混凝土一方面推遲了收縮的產生過程，另一方面抗拉強度在此期間獲得較大幅度的增長，當混凝土開始收縮時，其抗拉強度已經增長到足以抵抗收縮應力，從而減少或防止收縮裂縫的出現。注意： 1)膨脹加強帶不同于后澆帶，混凝土澆筑必須連續，保證“軟接茬”。若遇混凝土供應不上或晚間停止施工，可在結茬處混凝土中摻加特效緩凝劑，使混凝土緩凝，這樣就可以結上茬。一定要注意緩凝劑的摻加量，以防混凝土多日不凝，造成工程質量事故。 2)施工過程中必須做好組織管理工作，加強帶處混凝土配比與兩側混凝土不同，應防止澆錯位置。另外，混凝土的供應要做好汁算，需要幾車加強帶混凝土，需要幾車側面混凝土，以防一種27、混凝土長時間供應不上，造成硬結茬。 3)加強帶混凝土采用塔吊上料或汽車泵為好，使用一臺泵車打兩種配比的混凝土容易出錯。 4)膨脹加強帶鋼絲網的綁扎必須牢固。夏天混凝土入模的溫度可能較高，必要時應在攪拌混凝土時采取加入適量冰水，并避免骨料被太陽曬，對混凝土輸送管進行適當遮蓋等措施，盡量降低混凝土入模溫度。8、溫度控制措施 （1）大體積混凝土測溫的重要性大體積混凝土在硬化過程中由于溫度變化而產生溫度應力，當溫度變化超過相應齡期的混凝土強度時，就會產生裂縫。特別在高溫季節，混凝土的入模溫度較高，產生的溫度變形和溫度應力也比較高，更有可能導致混凝土裂縫的產生，因此大體積混凝土裂縫控制是大體積混凝土施工28、的關健環節。 （2）為了全面了解混凝土內部溫度情況，測溫點的設置要具有具有代表性。本工程設8個測區，測溫點24個，每個測區三個測點，沿深度方向于0.1M、0.4M、0.7M深度各埋一根32鋼管，用溫度計測溫。 （3）測溫制度根據大體積混凝土溫度變化的規律及對砼情況的預測，制訂測溫制度為：第1-4D每4h測溫一次；第5-9D每8h測溫一次；第10-14D每12h測溫一次（測溫點布置圖見附圖）。如果混凝土所測內外溫差超過250C，則要采加強砼的養護。 混凝土結構的裂縫控制是一項系統工程，牽扯到材料、設計和施工等各個方面。在材料方面，關鍵措施是在滿足結構要求的前提下，通過摻加高品質的混凝土抗裂防滲劑29、及活性混合材料，最大限度地降低水泥用量，延緩混凝上的凝結時間、推遲混凝土水化熱峰值，使混凝土在開始降溫時，其抗拉強度得到足夠的增長。要根據本工程的特點和部位，合理確定水泥品種和抗裂防滲劑的摻量，配制出膨脹能性合適、補償收縮性能好、施工容易、強度有保證、科學合理的膨脹混凝土。在施工時，針對工程特點和膨脹混凝土的特性，采用合理的澆筑、振搗、養護等措施，只有采取綜合措施，才能收到實效。需要強調的是，不是在混凝土摻入外加劑后所有的問題都能解決，在科學設計的基礎上，如何把好施工質量關是很重要的。不應該片面強調材料等單一因素的作用，而應把合理的材料選擇嚴密的設計方案、科學的混凝土配合比、嚴格施工組織和完善的工藝措施相結合，才能確保混凝士的施工質量，達到混凝土結構抗裂之目的。底板和樓板加強帶的兩側鋪設密孔鐵絲網，并用立筋加固，施工時用摻8%JM-III的小膨脹混凝土，澆到加強帶時，摻12%左右JM-III的大膨脹砼，其強度等級比兩側高C5等級即C35，到另一側時，又改為原砼。對于墻體的加強帶采用后澆加強帶法，即加強帶砼，在墻體澆筑養護14天后，用摻12%左右的JM-III回填，后澆加強帶應設3MM厚300MM寬鋼板止水帶。