超長超大面積混凝土結(jié)構裂縫控制技術
1 工程概況
廣東奧林匹克體育場是九運會的主會場,設固定觀眾座位8萬席,總建筑面積達14.56萬m2,規(guī)模巨大,造型新穎,質(zhì)量標準高,施工難度大,工期短,由廣東建工集團總承包施工,本工程(包括場外環(huán)境及附屬結(jié)構)高性能混凝土用量達13萬m’。 本工程面積巨大的環(huán)狀結(jié)構看臺樓層采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構,由于其特殊功能要求,花瓣形看臺面積達4.25萬m。,屬超大面積鋼筋混凝土結(jié)構。看臺下各樓層面積分別為:首層3.79萬m。,2層2.84萬m2,3層1.52萬m。,4層1.4萬nfl。,5層1.24萬m2??磁_樓層沿徑向設計有6道永久性伸縮縫,其間距超長,約為90m。 地下室底板面積近2.5萬m。,澆筑混凝土量達1.87萬m3,雖然其厚度僅為600mm,但分布其中的眾多大承臺和底板合在一起澆筑施工,合并后的最大厚度達1.7m,亦屬大體積混凝土施工。底板設計有7條后澆帶,分為8大塊,最大一塊面積達4100m。,底板寬約36m,長約120m,底板后澆帶間距超長。 超長、超大面積及大體積混凝土是本工程結(jié)構的重要特色之一,其裂縫控制也就成為工程施工的重點與難點。
2 采用高性能混凝土施工技術
本工程混凝土最大輸送距離達300m,最大輸送高度為60m,為滿足泵送混凝土和體育場復雜特殊造型的施工要求,我們大量采用了高性能混凝土施工技術。在體育場北區(qū)配置了l臺意大利進口的大型現(xiàn)代化攪拌站,產(chǎn)量為90m’/h;南區(qū)配置了自動上料和自動稱量系統(tǒng)的混凝土攪拌站2座,產(chǎn)量為30~50m3/h。 針對本工程的需要,配制高性能混凝土時為了優(yōu)選原材料和配合比,我們應用“雙摻”技術,除提高混凝土的可泵性外,還有意識地預先通過試驗確定低收縮率的混凝土配合比,同時減少水泥用量,降低混凝土的水化熱和改善其收縮性能。
2.1 優(yōu)選原材料
選用優(yōu)質(zhì)的原材料,如底板施工中采用連續(xù)級配骨料,增大混凝土的密實度。嚴格控制混凝土出機和人泵坍落度,隨不同施工階段的設計要求與天氣變化情況跟蹤調(diào)整配合比,詳見表1。
2.2 采用“雙摻技術”
在本工程施工中,地下室底板使用KFDN-SP8外加劑,看臺樓層等混凝土結(jié)構根據(jù)具體情況,選用HPM一2高效緩凝減水劑、FE—C2外加劑等,這些高效外加劑具有高減水率和良好的保塑性能。摻外加劑混凝土與基準混凝土的減水效應比較如圖1所示。
根據(jù)本工程的具體情況,我們分別選用黃埔電廠、廣州發(fā)電廠等的I級或Ⅱ級粉煤灰,采用粉煤灰這種活性的水硬性材料代替部分水泥,補充泵送混凝土中的細骨料,提高混凝土的抗?jié)B性、耐久性和流動性,并改善其可泵性和降低水化熱,從而提高混凝土的后期強度。2.3配合比選擇 混凝土的配合比決定了混凝土的強度、抗?jié)B性、和易性、坍落度、水泥用量、水化熱大小、初凝和終凝時間以及混凝土收縮率等性能指標。根據(jù)結(jié)構的不同特點和設計要求、氣候條件,摻人粉煤灰的影響以及施工現(xiàn)場的生產(chǎn)管理狀況,采用不同技術指標,由實驗室試配確定。
(1)地下室底板施工階段 根據(jù)現(xiàn)場條件,對底板混凝土提出以下指標:①坍落度12—
2.3 配合比選擇
混凝土的配合比決定了混凝土的強度、抗?jié)B性、和易性、坍落度、水泥用量、水化熱大小、初凝和終凝時間以及混凝土收縮率等性能指標。根據(jù)結(jié)構的不同特點和設計要求、氣候條件,摻人粉煤灰的影響以及施工現(xiàn)場的生產(chǎn)管理狀況,采用不同技術指標,由實驗室試配確定。
(1)地下室底板施工階段 根據(jù)現(xiàn)場條件,對底板混凝土提出以下指標:①坍落度12—
(2)看臺樓層 選擇不同的水泥和多種外加劑進行配合比試驗研究,對外加劑的適應性進行對比試驗,得出針對不同階段和不同施工部位的優(yōu)化配合比。 北區(qū)采用深圳產(chǎn)FE—C2外加劑摻量為1.6%,黃埔電廠的Ⅱ級粉煤灰摻量為22%,既滿足了混凝土的強度要求,又具有良好的可泵性和經(jīng)濟性。 南區(qū)采用HPM一2高效緩凝減水劑和黃埔電廠的Ⅱ級粉煤灰得出的配合比,即:水泥:混合材:砂:石:水:外加劑=l:0.23:2.17:3.20:0.53:0.016,水泥、砂、石、水、粉煤灰、外加劑用量分別為332,722,1063,176,77,5.28~m3,水膠比0.44%,含砂率40.4%,坍落度145mm,質(zhì)量密度2370kg//m3,初凝n,-Jl~q 5—8h,終凝時間8—10h。
3 合理增加施工縫數(shù)量以改善約束條件 在超大面積現(xiàn)澆底板、看臺和樓層中,通過合理增加施工縫數(shù)量,降低了約束應力,減少了混凝土收縮,取得良好的效果。
3.1 地下室底板 為了有效控制混凝土底板的收縮變形,施工前經(jīng)計算和研究,決定調(diào)整底板分塊,將大塊底板劃分成小塊進行施工,中間增加19條施工縫,把整個底板劃分成27小塊,每塊長度基本上控制在45m內(nèi),底板后澆帶按設計要求采用橡膠止水片,施工縫和側(cè)墻后澆帶及外墻水平施工縫采用鋼板止水片。后澆帶、施工縫采用新型永久性模板——快易收口網(wǎng)。后澆帶待其兩側(cè)混凝土齡期達2個月后再施工,采用比設計高一等級的微膨脹混凝土澆筑。底板混凝土的澆注采用跳倉法進行,相鄰兩塊底板混凝土澆注時間間隔為14d,實踐證明收到了很好的效果。
3.2 看臺樓層 本工程形體龐大,看臺樓層面積巨大,環(huán)狀結(jié)構超長,為防止混凝土貫通裂縫的產(chǎn)生,并有效控制表面裂縫的開展,施工過程中在不影響結(jié)構整體性的前提下,兼顧施工方便,沿體育場看臺和樓層環(huán)向增設了兩道施工縫,縫處增設構造配筋,合理劃分施工流水段,使施工縫有效削減了混凝土結(jié)構的約束應力,減少了蓄熱量與水化熱的過度積累,避免了有害裂縫的產(chǎn)生。
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