1、第八章 超長混凝土結構工程8.1 工程簡述8.1.1 綜述聯(lián)想北京研發(fā)基地樓工程由南樓、北樓、綜合樓、休閑樓4 個結構單元組成，結構形式均為框架剪力墻結構，南樓和北樓結構地下一層，地上六層、八層。其 中北樓地下結構長度為188.60m,地上結構分為1#、2#、3#、4#四個結構單體，各 結構單元體之間自然分隔；南樓結構呈 60°圓弧形，地下結構總弧長為 216.37m， 地上結構在軸線S15與S16之間自然分縫成2個結構體（結構縫寬為140），兩個單 體的結構弧長分別為119.34m和86.21m，其結構長度遠大于規(guī)范要求的設縫長度， 因此本工程北樓地下結構，南樓的地下結構、地上結構

2、按超長結構施工考慮。在本 工程的招標設計文件中提出“故需采取一些措施來解決混凝土因溫度變化而產(chǎn)生應 力，施工中留后澆帶，一般 3040m 道”。8.1.2 工程分析混凝土是一種凝膠體人造石料，混凝土構件具有徐變、收縮特性，控制和減少 混凝土的徐變、收縮量是超長混凝土結構施工的關鍵因素。1）徐變。徐變的主要原因是混凝土構件在長期荷載作用下，混凝土凝膠體的水份逐 漸壓出，水泥石逐漸粘性流動，微細空隙逐漸閉合，細晶體內(nèi)部逐漸滑動，微細 裂縫逐漸發(fā)生等各種因素的綜合結果，影響混凝土徐變的主要因素有以下幾點： （ 1）混凝土在長期荷載作用下產(chǎn)生的應力大小；（ 2）加荷載時混凝土的齡期。加荷時混凝土齡期越

3、短，則徐變越大；（ 3）混凝土的組成成份和配合比。混凝土中骨料本身沒有徐變，它的存在約束了水泥膠體的流動，約束作用的大 小取決于骨料的剛度 （彈性模量） 和骨料所占的體積比。 當骨料彈性模量小于 70Gpa 時，隨骨料的彈性模量降低，徐變顯著增大。骨料的體積比越大，徐變越小。試驗 表明，當骨料的含量由 60%增大為 75%時，徐變可減少 50%。混凝土的水灰比越小， 此文檔僅供學習和交流徐變越小，在常用的水灰比（0.40.6）范圍內(nèi)，單位應力的徐變與水灰比呈近似直 線關系。（ 4）養(yǎng)護及使用條件下的溫度與濕度。混凝土養(yǎng)護時溫度越高，濕度越大，水泥水化作用就越充分，徐變越小。2）收縮。混凝土在空

4、氣中結硬時體積減小的現(xiàn)象稱為收縮。混凝土澆筑完畢后在凝結之 前由于沉實泌水、蒸發(fā)， 干集料或干燥底層吸收使混凝土水分損失， 體積因而減少， 產(chǎn)生塑性收縮。混凝土收縮的主要原因是在硬化初期水泥石在水化凝固過程中產(chǎn)生 的體積變化，后期主要是混凝土內(nèi)自由水份蒸發(fā)引起的干縮。（ 1）混凝土的組成和配比是影響混凝土收縮的主要原因。水泥的用量越多，水灰比較大，收縮就越大。骨料的級配好、密度大、彈性模量高，粒徑大可以減少混 凝土的收縮，粗骨料的所占的體積比越大、強度越高，對收縮的制約就越大。（ 2）干燥失水是引起混凝土收縮的重要原因，高溫濕養(yǎng)可以加快水化作用，減少混 凝土中的自由水份，因而可以使收縮減少。在

5、建筑工程中，由于超長結構溫度、收縮徐變等內(nèi)應的疊加和結構累計，是造 成混凝土裂縫的主要原因，而有效控制裂縫的展開可采取多種方式，如設置若干道 變形縫，以釋放大部分變形。另外可采用優(yōu)化混凝土的配合比設計以減少混凝土的 收縮、提高混凝土的極限拉伸強度等方法，以抵抗施工溫度、徐變、收縮等變形產(chǎn) 生的應力。伸縮后澆帶是為在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構施工過程中，克服由于溫度、收縮、徐 變而可能產(chǎn)生有害裂縫而設置的臨時施工縫，其需根據(jù)設計要求保留一段時間后再 澆筑，將結構連成整體。本工程后澆帶的嚴格意義是基于混凝土的徐變、干縮和施 工期間的水泥水化熱的考慮而設置的臨時性伸縮縫， 在 60天后用填充性膨脹混凝土 回

6、澆。減少超長混凝土結構的徐變、干縮和施工期間的水泥水化熱，防止結構裂縫 的產(chǎn)生和發(fā)展的施工關鍵措施是優(yōu)化混凝土配合比設計、加強施工養(yǎng)護等。超長混凝土結構施工設計技術有兩種方案，方案一是采用常規(guī)的留置臨時施工 后澆帶技術，應合理設計臨時性后澆縫位置，以滿足工程要求；方案二采用先進的 超長混凝土無縫施工技術，該技術成熟可靠，具有較強的工程適用性。8.2 混凝土配合比設計作為超長結構混凝土，為了控制或減少混凝土的徐變、干縮和施工期間的水泥水化熱應力，即控制結構裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，應優(yōu)化混凝土配比，進行合理的配比 設計。8.2.1 材料選擇1）水泥：選擇水化熱較小的水泥，控制水泥用量，盡可能使水灰比較小

7、，以減少混凝土的施工溫度和收縮；2）骨料：選擇級配好、密度大、剛度（彈性模量）大、粒徑大， （彈性模量）較大、 雜質少的骨料， 并盡可能使骨料的體積比應大于 75%，如選擇沖洗的砂、 圓礫等3）摻合物：選擇燒失量不大于 3%，有較小的細度，質量均勻較好的礦物摻合料， 增加混凝土的密實度，改善和易性。4）外加劑：摻加緩凝劑有利于控制混凝土早期水化熱， 本工程結構復雜， 鋼筋密集， 常會影響混凝土的澆筑速度， 摻加混凝土緩凝劑有利于避免因澆筑速度等原因形 成的施工冷縫， 而且可緩和溫度升高引起的混凝土強度變化。 應用高效減水劑以 降低水泥用量。8.2.2 配合比設計超長結構混凝土配合比設計應控制水

8、泥用量，盡量降低水灰比，水灰比是決定 水泥石和截面區(qū)空隙的關鍵因素，較小的水灰比可減少混凝土的收縮。粗骨料的所占的體積比越大、強度越高，對混凝土收縮的制約就越大，因此配 合比設計時應盡量使粗骨料的體積比大，但應滿足一定的要求。總之，依據(jù)超長結構施工控制的機理分析可知，通過優(yōu)化混凝土配比設計，可 從混凝土膠體材料的本身減少收縮、徐變等應力，以及提高混凝土的抗拉強度來抵 抗混凝土的內(nèi)應力變形是一種超長結構混凝土施工控制的有效途徑之一，所以施工 之前，結合本工程結構超長和清水混凝土特點，應精心進行混凝土的配比選材、試 配設計，來滿足工程需要。混凝土配合比設計應嚴格依據(jù)北京市堿集料反應技術規(guī)程建科（1

9、999）2的要求控制配比中的堿含量， 防止堿集料反應的發(fā)生， 當使用 B 種低堿活性集料時， 其混凝土含堿量不超過5Kg/m3,當使用C種低堿活性集料時，其混凝土含堿量不超 過 3Kg/m3。混凝土的配合比參見清水混凝土章節(jié)有關內(nèi)容。8.3結構后澆帶設計本工程南樓、北樓地下室結構超長，為了克服超長結構混凝土由于溫度、收縮、 徐變而可能產(chǎn)生有害裂縫而設置的臨時施工縫，即伸縮后澆帶，同部位結構施工完 畢后采用C35內(nèi)摻12%左右的微膨脹混凝土澆灌。后澆帶設計本工程北樓地下結構，南樓的地下結構為超長混凝結構土，依據(jù)國家規(guī)范混凝土結構設計規(guī)范（GBJ10-89）鋼筋混凝土結構伸縮縫的最大間距按下表規(guī)定

10、采用鋼筋混凝土結構的伸縮縫最大間距（m）結構類型室內(nèi)或土中露天框架結構P裝配式7550現(xiàn)澆式5535剪力墻結構裝配式6540現(xiàn)澆式4530注：如有充分依據(jù)或可靠措施，表中數(shù)據(jù)可予以增減；伸縮逢間距應考慮施工條件的影響，必要時可適當增減本工程設計文件要求“后澆帶一般 3040m左右設一道，帶寬為8001000m， 后澆帶的澆筑時間為同層結構混凝土澆筑60天后用高一標號微膨脹混凝土灌澆”。根據(jù)以上要求本工程在北樓地下結構（包括底板、外墻、頂板）、南樓結構設置后澆 帶，后澆帶寬度為800,后澆帶位置的底板、外墻部位防水、結構采用加強構造設 計。1）北樓地下室結構后澆帶設計：在北樓的、迪軸線部位設置伸

11、縮后澆帶，寬度為 800,在地下室基礎 底板、外墻、頂板均布置，伸縮后澆帶的最大間距為48.5、最小間距為45.0m,滿足國家標準規(guī)范框架結構地下結構伸縮縫間距v 55m的要求。具體后澆帶設計位置 如下圖所示：2）南樓結構后澆帶設計：在北樓的S5、S9、S15、S20個軸線部位設置伸縮后澆帶，寬度為 800,在地下 室基礎底板、外墻、頂板均布置，伸縮后澆帶的最大間距為45.17m、最小間距為38.80m,滿足國家標準規(guī)范框架結構地下結構伸縮縫間距v 55m的要求。具體后澆 帶設計位置如下圖所示：I,.hi1. t*-V|Llfl1#-i I.H13）后澆帶加強構造形式：混凝土底板和墻體分成多條

12、后澆帶。考慮到后澆帶外來的水壓力、土壓力，地 下室混凝土墻板后澆帶外則砌 240厚的磚墻，用M5水泥砂漿砌筑磚墻，外用混合砂 漿抹平壓光，干燥后同混凝土墻同時作外防水。防水層外作保護層，然后回填土。 后澆帶兩側的模板利用易收口網(wǎng)代替，支護采用鋼筋網(wǎng)片及鋼筋用支護。作法見外 墻后澆帶設置示意圖。底板后澆帶，考慮到地下的水壓力，后澆下部的墊層混凝土采取補強措施，局 部加深100，用100厚的鋼筋混凝土補強，防止水壓力破壞后澆帶處墊層。混凝土 后澆帶兩側作法同墻體后澆帶相同，作法見底板后澆帶設置示意圖。墻墻水泥砂漿找平-水泥砂漿砌筑 水泥砂漿找平滬:-.500鋼筋水平支撐 接點焊接r 00鋼筋水平支

13、撐800 快易收縮網(wǎng)樓板、梁的后澆帶兩側作法同墻體后澆帶相同，后澆帶設置見示意圖地下室底板后澆帶施工詳圖1、底板鋼筋己、乙厚細石砼保護層 讓:厚鋼筋砼板4、卷材防水層U、墊層砼 c 10說明：1、本工程后澆帶分三種類型：地下室底板后澆帶，地下室墻體 后澆帶和樓板及梁處的后澆帶。2、后澆帶兩側用快易收縮網(wǎng)成品當模板。支撐用鋼筋焊接在主 體鋼筋上，本施工方法解決模板不好施工拆除困難，用快易收縮 網(wǎng)一次成活不拆模等優(yōu)點。3、在澆后澆帶時在凹口下端墊上通長的止水條，止水更保險。4) 結構后澆帶樓板支撐設計本工程北樓、南樓總共設后澆帶7條，全部為溫度伸縮后澆帶。根據(jù)設計文件“后澆帶應在各層樓板、屋面板、

14、梁、基礎梁均設置，伸縮縫后澆帶應在樓板施工 完畢后60天澆筑，后澆帶混凝土采用比同部位主體結構高一級的混凝土澆筑”的規(guī)定，后澆帶的模板支撐設計如下：(1) 北樓地下頂板的3道伸縮后澆帶處的模板支撐采用48X 3.5600X 600的碗 扣腳手架，范圍為后澆帶所處的結構梁、板(軸線)單跨范圍內(nèi)，支設高度為地下結構層高。(2) 南樓4條后澆帶采用48X 3.5300X 300的碗扣腳手架，范圍為后澆帶所處 的結構梁、板單跨范圍內(nèi)每層均搭設，支設高度地下結構頂板至八層頂板。后 澆帶混凝土澆筑的順序是從結構低層至頂層依次按設計要求的時間順序澆筑。支撐腳手架待此處的后澆帶混凝土澆筑完畢后，并達到設計強度

15、的100%后方可拆除低層的支撐架。支撐體系搭設示意圖如下：貼兩道海綿條12厚竹膠板步距12架，梁板跨度范圍內(nèi)布置600600后澆帶范圍內(nèi)模板支撐圖800寬后澆帶用高一標號混凝土澆筑貼兩道海綿條4.8 X 3.5 300X300(600X600)碗扣式腳手100X100木 方間距1200兩側砼支撐在后澆帶砼澆筑 后達到100灌度時方可拆除邊方木支撐加密，在縱向 的1200間距支撐中間增加 一鋼管支撐與其它腳手架 支撐架橫向拉接。后澆帶施工后澆帶澆灌時應先進行鑿毛、清理處理，澆筑前并灑水濕潤，以確保接縫嚴密, 防止漏水。澆灌混凝土時應從結構低層逐層向上層結構推進，并進行灑水保溫保濕 養(yǎng)護，養(yǎng)護時間

16、至少15d，當強度達到100%寸方可拆除模板和支撐體系。另外，作為清水混凝土為了達到外觀顏色一致、接茬平直、嚴密等要求，后澆帶混凝土的配置應選用與主體結構混凝土相同的材料，模板支撐體系在混凝土澆筑 前應進行二次加固，確保達到要求。8.4 超長混凝土結構施工本工程混凝土結構即屬于超長結構、 有具有清水混凝土的要求， 而對于清水和超長結構混凝土的施工同普通混凝土在施工工藝上并無差別，但應加強施工控制和 進行施工工藝應改善，以確保其質量。8.4.1 混凝土澆筑1） 混凝土澆筑應分層澆筑，逐層水平向前推進，每層澆筑厚度不超過30cm每層澆筑間隔時間不得超出上層混凝土的初凝時間（混凝土的初凝時間一般為1

17、1.5h ），并待上一層混凝土二次振搗之后進行澆筑，每層澆筑應閉合，在澆筑接 茬處應振搗到位。 基礎底板混凝土宜采用斜面式薄層澆筑， 利用自然流淌形成斜 坡”的規(guī)定，確定底板混凝土澆筑采用“分兩層澆筑、一個坡度、斜薄層澆筑、 往返推進、兩次到頂”的澆灌方法，使混凝土自然流淌形成斜坡。在每條澆筑帶 的前、中、后布置 3 道振動棒，前道振動棒布置在底排鋼筋處和混凝土的坡腳處， 確保混凝土下部的密實； 后道振動棒布置在混凝土的卸料點， 解決上部混凝土的 搗實；中部振動棒使中部混凝土振搗密實， 并促進混凝土流動， 并進行二次振搗。2） 泵送澆筑混凝土時，不得在同一處連續(xù)布料，應在布料桿的旋轉半徑49m

18、范圍內(nèi)水平旋轉布料，逐步向前推進，而且布料桿的出口離模板內(nèi)側面不小于50mm，且不得向模板內(nèi)側面直沖布料， 也不得直沖鋼筋骨架， 混凝土自御料口的自由傾 落高度不超過 2米,超過2米時,應采用串筒順導混凝土， 保證混凝土不發(fā)生離析 現(xiàn)象。3）混凝土振搗。混凝土澆筑前，選定責任心強、技術好的人員為振搗人員，針對各個部位的澆 筑特點，進行詳細交底，管理人員跟班作業(yè)，檢查和監(jiān)督振搗作業(yè)。振搗方法：振 動棒移動間距不大于400mm振搗時間15-30秒，緊插慢拔，但還應視混凝土表面 不在明顯下沉、不在出現(xiàn)氣泡、表面泛出灰漿為準，而且應插入下層混凝土50mn左右，以消除二層之間的接縫。為增加混凝土的密實度

19、和提高抗裂性能，應采用二次 振搗方法。第一次振搗時，由于泵送混凝土塌落度較大自然形成的坡度也較大，因此應在坡頂、坡中和坡腳布置兩道振搗器，一道布置在卸料處，主要解決上部混凝 土的振搗，另一道布置在混凝土坡腳處，確保下部混凝土的密實。進行第二次振搗 的關鍵是如何確定適宜的振搗時間。適宜的振搗時間是指在混凝土初凝前經(jīng)振搗后 尚能使其恢復塑性狀態(tài)的時間。這個時間與水泥品種、水灰比、塌落度、混凝土的 初凝時間、施工時的氣溫等多種因素有關，應經(jīng)過試驗確定。簡單的試驗方法是將 運轉著的振搗棒，以其自身的重力逐漸插入混凝土中進行振搗，如果混凝土仍可恢 復塑性的程度使振搗棒小心地拔出時混凝土仍能自行閉合，而不

20、會在混凝土中形成 孔穴，這時進行二次振搗是最適宜的時間。為準確判定二次振搗時間，本工程將派 公司試驗室到現(xiàn)場作貫入阻力試驗，根據(jù)有關資料介紹，當標準貫入阻力達到 350N/cm2以前進行二次振搗是有效的，且不會損傷已成型的混凝土。參考基礎混凝 土澆筑的二次振搗時間為澆筑后 40-50min 。振搗過程要全面仔細，禁止因出現(xiàn)漏振 而導致蜂窩、麻面等混凝土施工質量事故。操作人員的操作臺采用w2.0米長的腳手板直接搭在水平橫向鋼筋上，禁止直接踩踏鋼筋。8.4.2 混凝土養(yǎng)護混凝土養(yǎng)護及使用條件下的溫度與濕度對混凝土的徐變、收縮影響較大。混凝 土養(yǎng)護時溫度越高，濕度越大，水泥水化作用就越充分，徐變越小

21、，高溫濕養(yǎng)可以 加快水化作用，減少混凝土中的自由水份，因而可以使收縮減少。所以超長結構混 凝土養(yǎng)護應采用合理有效的養(yǎng)護方案。對于平面結構構件的混凝土養(yǎng)護，當混凝土澆到板標高后，應用2m長木刮杠將 混凝土表面找平，且控制好板頂標高。然后用木抹子拍打、搓抹兩遍，在混凝土終 凝之前進行收漿壓光。為防止底板混凝土升降溫速度過快形成溫度收縮裂縫和早期 脫水造成表面干縮裂縫，本工程采取保溫保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護由專人負責。澆筑完成后， 表面搓平，搓平次數(shù)不少于三次。能上人時，在其表面先鋪一層塑料布 , 再覆蓋一層 草袋或兩層草袋保溫并灑水養(yǎng)護，每天澆水次數(shù)不少于四次。對于豎向結構構件混凝土養(yǎng)護，在模板拆除后，在混

22、凝土表面涂刷養(yǎng)護液，并 用采用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護。另外，由于混凝土的徐變與其加荷載時混凝土的齡期有關，加荷時混凝土齡期越短，則徐變越大，為此應嚴格控制樓板結構的荷載，其堆積不超過1KN/ m208.5 超長無縫施工技術超長混凝土無縫施工技術是在混凝土中摻加一定量的膨脹劑補償收縮混凝土 作為結構材料，其在水化、硬化過程中產(chǎn)生膨脹作用，該膨脹作用由于受到結構鋼 筋和鄰位的約束，能在結構中建立一定的預壓應力，并依此來抵抗混凝土收縮變形 時產(chǎn)生的拉應力，克服或防止混凝土結構的開裂。其特點是以“膨脹加強帶”而取 消后澆帶連續(xù)澆筑施工，減化施工程序、加快模板周轉、整體防水好、節(jié)省工程費 用，可滿足有建筑要求

23、的工程。由于本工程南樓地上結構的外墻、柱及結構外露部 分采用清水混凝土，為了保證混凝土的外觀質量，確保顏色一致，達到清水混凝土 建筑外觀的要求，為此建議本工程南樓地上結構的采用超長結構無縫施工技術。8.5.1 技術原理超長無逢混凝土結構無逢設計施工施工方法是以補償收縮混凝土為結構材料， 以加強取代后澆縫連續(xù)澆筑的一種新技術。該技術有兩種形式： 1）采用膨脹混凝土用于超長結構，采用 CEA B 微膨脹替代 10%的水泥用量，結 構后澆縫的間距延長至60m,比規(guī)范2040增加一倍左右。2）采用膨脹加強帶形式，是通過調(diào)整膨脹劑摻量，可使混凝土中產(chǎn)生不同的預壓應 力,即在集中應力最大的部位給予較大的膨

24、脹力, 而在其它部位則給予較小的膨 脹力,以便結構的收縮應力得到大小適宜的補償,從而控制有序裂縫的出現(xiàn)。8.5.2 無縫施工設計水泥材料抗拉強度低、韌性差,當失水干燥或環(huán)境溫度變化使混凝土使混凝土 產(chǎn)生收縮應力,以及混凝土本身具有的徐變、收縮等特性,對于超長結構混凝土其 很容易出現(xiàn)應力裂縫,而膨脹混凝土在鋼筋和鄰位約束的限制下,產(chǎn)生預壓應力, 可抵抗部分或全部限制收縮所產(chǎn)生的拉伸應力,并推遲混凝土收縮的產(chǎn)生進程,抗 拉強度因此而增強,從而防止或減少收縮裂縫的出現(xiàn)。依此原理,進行超長混凝土 結構無縫施工設計的即是對膨脹混凝土進行補償收縮能力設計,也就是計算混凝土 的限制膨脹率（& 2）和收縮膨脹率（s）。£ 2=3.3t 十（1.87+ t） x 10Xa 1 a 2 a9 （t 為混凝土齡期）a 1a2 a9為偏離標準條件的修正系數(shù)，它與構件混凝土的水泥品種、混凝土的強度等級、膨脹劑品種、膨脹劑摻量、水泥用量、配筋率、粗集料、水灰 比、養(yǎng)護條件等參數(shù)有關，其取值范圍是根據(jù)大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果而確定，而且是針 對實際工程具體情況和設計要求而確