超长混凝土结构工程.doc

第八章超长混凝土结构工程 工程简述 综述联想北京研发基地楼工程由南楼、北楼、综合楼、休闲楼 4 个结构单元组成, 结构形式均为框架—剪力墙结构,南楼和北楼结构地下一层,地上六层、八层。其中北楼地下结构长度为 ,地上结构分为 1#、2#、3#、4# 四个结构单体,各结构单元体之间自然分隔;南楼结构呈 60° 圆弧形,地下结构总弧长为 , 地上结构在轴线 S 15与S 16 之间自然分缝成 2 个结构体(结构缝宽为 140 ) ,两个单体的结构弧长分别为 ,其结构长度远大于规范要求的设缝长度, 因此本工程北楼地下结构,南楼的地下结构、地上结构按超长结构施工考虑。在本工程的招标设计文件中提出“故需采取一些措施来解决混凝土因温度变化而产生应力,……,施工中留后浇带,一般 30~40m 一道……”。 工程分析混凝土是一种凝胶体人造石料,混凝土构件具有徐变、收缩特性,控制和减少混凝土的徐变、收缩量是超长混凝土结构施工的关键因素。 1)徐变。徐变的主要原因是混凝土构件在长期荷载作用下,混凝土凝胶体的水份逐渐压出,水泥石逐渐粘性流动,微细空隙逐渐闭合,细晶体内部逐渐滑动,微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合结果,影响混凝土徐变的主要因素有以下几点: (1)混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小; (2)加荷载时混凝土的龄期。加荷时混凝土龄期越短,则徐变越大; ( 3)混凝土的组成成份和配合比。混凝土中骨料本身没有徐变,它的存在约束了水泥胶体的流动,约束作用的大小取决于骨料的刚度(弹性模量)和骨料所占的体积比。当骨料弹性模量小于 70Gp a 时,随骨料的弹性模量降低,徐变显著增大。骨料的体积比越大,徐变越小。试验表明,当骨料的含量由 60% 增大为 75% 时,徐变可减少 50% 。混凝土的水灰比越小, 徐变越小,在常用的水灰比( ~ )范围内,单位应力的徐变与水灰比呈近似直线关系。(4)养护及使用条件下的温度与湿度。混凝土养护时温度越高,湿度越大,水泥水化作用就越充分,徐变越小。 2)收缩。混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为收缩。混凝土浇筑完毕后在凝结之前由于沉实泌水、蒸发,干集料或干燥底层吸收使混凝土水分损失,体积因而减少, 产生塑性收缩。混凝土收缩的主要原因是在硬化初期水泥石在水化凝固过程中产生的体积变化,后期主要是混凝土内自由水份蒸发引起的干缩。( 1)混凝土的组成和配比是影响混凝土收缩的主要原因。水泥的用量越多,水灰比较大,收缩就越大。骨料的级配好、密度大、弹性模量高,粒径大可以减少混凝土的收缩,粗骨料的所占的体积比越大、强度越高,对收缩的制约就越大。( 2)干燥失水是引起混凝土收缩的重要原因,高温湿养可以加快水化作用,减少混凝土中的自由水份,因而可以使收缩减少。在建筑工程中,由于超长结构温度、收缩徐变等内应的叠加和结构累计,是造成混凝土裂缝的主要原因,而有效控制裂缝的展开可采取多种方式,如设置若干道变形缝,以释放大部分变形。另外可采用优化混凝土的配合比设计以减少混凝土的收缩、提高混凝土的极限拉伸强度等方法,以抵抗施工温度、徐变、收缩等变形产生的应力。伸缩后浇带是为在现浇钢筋混凝土结构施工过程中,克服由于温度、收缩、徐变而可能产生有害裂缝而设置的临时施工缝,其需根据设计要求保留一段时间后再浇筑,将结构连成整体。本工程后浇带的严格意义是基于混凝土的徐变、干缩和施工期间的水泥水化热的考虑而设置的临时性伸缩缝,在60天后用填充性膨胀混凝土回浇。减少超长混凝土结构的徐变、干缩和施工期间的水泥水化热,防止结构裂缝的产生和发展的施工关键措施是优化混凝土配合比设计、加强施工养护等。超长混凝土结构施工设计技术有两种方案,方案一是采用常规的留置临时施工后浇带技术,应合理设计临时性后浇缝位置,以满足工程要求;方案二采用先进的超长混凝土无缝施工技术,该技术成熟可靠,具有较强的工程适用性。 混凝土配合比设计作为超长结构混凝土,为了控制或减少混凝土的徐变、干缩和施工期间的水泥水化热应力,即控制结构裂缝的产生和发展,应优化混凝土配比,进行合理的配比设计。 材料选择 1)水泥:选择水化热较小的水泥,控制水泥用量,尽可能使水灰比较小,以减少混凝土的施工温度和收缩; 2)骨料:选择级配好、密度大、刚度(弹性模量)大、粒径大,(弹性模量)较大、杂质少的骨料,并尽可能使骨料的体积比应大于 75% ,如选择冲洗的砂、圆砾等骨料。 3 )掺合物:选择烧失量不大于 3% ,有较小的细度,质量均匀较好的矿物掺合料, 增加混凝土的密实度,改善和易性。 4)外加剂: 掺加缓凝剂有利于控制混凝土早期水化热,本工程结构复杂,钢筋密集, 常会影响混凝土的浇筑速