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超長超大面積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)

2005-02-24 00:00

1  工程概況   

      廣東奧林匹克體育場(chǎng)是九運(yùn)會(huì)的主會(huì)場(chǎng),設(shè)固定觀眾座位8萬席,總建筑面積達(dá)14.56萬m2,規(guī)模巨大,造型新穎,質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高,施工難度大,工期短,由廣東建工集團(tuán)總承包施工,本工程(包括場(chǎng)外環(huán)境及附屬結(jié)構(gòu))高性能混凝土用量達(dá)13萬m’。    本工程面積巨大的環(huán)狀結(jié)構(gòu)看臺(tái)樓層采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu),由于其特殊功能要求,花瓣形看臺(tái)面積達(dá)4.25萬m。,屬超大面積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)??磁_(tái)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_(tái)樓層沿徑向設(shè)計(jì)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(dá)1.87萬m3,雖然其厚度僅為600mm,但分布其中的眾多大承臺(tái)和底板合在一起澆筑施工,合并后的最大厚度達(dá)1.7m,亦屬大體積混凝土施工。底板設(shè)計(jì)有7條后澆帶,分為8大塊,最大一塊面積達(dá)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(gòu)的重要特色之一,其裂縫控制也就成為工程施工的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

2  采用高性能混凝土施工技術(shù)   

      本工程混凝土最大輸送距離達(dá)300m,最大輸送高度為60m,為滿足泵送混凝土和體育場(chǎng)復(fù)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(shù)。在體育場(chǎng)北區(qū)配置了l臺(tái)意大利進(jìn)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(dòng)上料和自動(dòng)稱量系統(tǒng)的混凝土攪拌站2座,產(chǎn)量為30~50m3/h。    針對(duì)本工程的需要,配制高性能混凝土?xí)r為了優(yōu)選原材料和配合比,我們應(yīng)用“雙摻”技術(shù),除提高混凝土的可泵性外,還有意識(shí)地預(yù)先通過試驗(yàn)確定低收縮率的混凝土配合比,同時(shí)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(jí)配骨料,增大混凝土的密實(shí)度。嚴(yán)格控制混凝土出機(jī)和人泵坍落度,隨不同施工階段的設(shè)計(jì)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(shù)”   

     在本工程施工中,地下室底板使用KFDN-SP8外加劑,看臺(tái)樓層等混凝土結(jié)構(gòu)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(zhǔn)混凝土的減水效應(yīng)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(jí)或Ⅱ級(jí)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(bǔ)充泵送混凝土中的細(xì)骨料,提高混凝土的抗?jié)B性、耐久性和流動(dòng)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(qiáng)度。2.3配合比選擇    混凝土的配合比決定了混凝土的強(qiáng)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(shí)間以及混凝土收縮率等性能指標(biāo)。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求、氣候條件,摻人粉煤灰的影響以及施工現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)管理狀況,采用不同技術(shù)指標(biāo),由實(shí)驗(yàn)室試配確定。   

   (1)地下室底板施工階段    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件,對(duì)底板混凝土提出以下指標(biāo):①坍落度1214cm;②初凝時(shí)間68h;③摻加高效減水劑,超量摻加I級(jí)粉煤灰,減少水泥用量,降低水化熱;④通過試驗(yàn)選定收縮率較小的配合比。    為了確?;炷辆哂懈咝阅?,我們提前對(duì)混凝土配合比進(jìn)行了大量反復(fù)多次的試驗(yàn),取得十幾組試配數(shù)據(jù),測(cè)試了不同配合比混凝土的收縮率及收縮與齡期的關(guān)系,并采用鋼環(huán)試驗(yàn)方法測(cè)試混凝土的長期收縮情況。測(cè)定混凝土收縮率后,有意識(shí)地模擬澆筑一塊混凝土試件進(jìn)行試驗(yàn),測(cè)試其溫度變化和收縮率,確定了表2的配合比,其收縮率為0.12%0,且在14d后基本上不再收縮。    實(shí)踐證明,本配合比是成功的,用I級(jí)粉煤灰代替部分水泥,大大減少了水泥用量和降低了水化熱,從而提高混凝土的后期強(qiáng)度。

2.3  配合比選擇   

      混凝土的配合比決定了混凝土的強(qiáng)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(shí)間以及混凝土收縮率等性能指標(biāo)。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求、氣候條件,摻人粉煤灰的影響以及施工現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)管理狀況,采用不同技術(shù)指標(biāo),由實(shí)驗(yàn)室試配確定。   

   (1)地下室底板施工階段    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件,對(duì)底板混凝土提出以下指標(biāo):①坍落度1214cm;②初凝時(shí)間68h;③摻加高效減水劑,超量摻加I級(jí)粉煤灰,減少水泥用量,降低水化熱;④通過試驗(yàn)選定收縮率較小的配合比。    為了確?;炷辆哂懈咝阅?,我們提前對(duì)混凝土配合比進(jìn)行了大量反復(fù)多次的試驗(yàn),取得十幾組試配數(shù)據(jù),測(cè)試了不同配合比混凝土的收縮率及收縮與齡期的關(guān)系,并采用鋼環(huán)試驗(yàn)方法測(cè)試混凝土的長期收縮情況。測(cè)定混凝土收縮率后,有意識(shí)地模擬澆筑一塊混凝土試件進(jìn)行試驗(yàn),測(cè)試其溫度變化和收縮率,確定了表2的配合比,其收縮率為0.12%0,且在14d后基本上不再收縮。    實(shí)踐證明,本配合比是成功的,用I級(jí)粉煤灰代替部分水泥,大大減少了水泥用量和降低了水化熱,在確定了收縮率較小的配比后,據(jù)此收縮率確定底板分塊的最大長度為45m,相鄰塊之間混凝土澆筑的時(shí)間間隔為14d。

 

   (2)看臺(tái)樓層    選擇不同的水泥和多種外加劑進(jìn)行配合比試驗(yàn)研究,對(duì)外加劑的適應(yīng)性進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),得出針對(duì)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(jí)粉煤灰摻量為22%,既滿足了混凝土的強(qiáng)度要求,又具有良好的可泵性和經(jīng)濟(jì)性。    南區(qū)采用HPM一2高效緩凝減水劑和黃埔電廠的Ⅱ級(jí)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(shí)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(tái)和樓層中,通過合理增加施工縫數(shù)量,降低了約束應(yīng)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(jì)算和研究,決定調(diào)整底板分塊,將大塊底板劃分成小塊進(jìn)行施工,中間增加19條施工縫,把整個(gè)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(shè)計(jì)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(dá)2個(gè)月后再施工,采用比設(shè)計(jì)高一等級(jí)的微膨脹混凝土澆筑。底板混凝土的澆注采用跳倉法進(jìn)行,相鄰兩塊底板混凝土澆注時(shí)間間隔為14d,實(shí)踐證明收到了很好的效果。

3.2  看臺(tái)樓層    本工程形體龐大,看臺(tái)樓層面積巨大,環(huán)狀結(jié)構(gòu)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(gòu)整體性的前提下,兼顧施工方便,沿體育場(chǎng)看臺(tái)和樓層環(huán)向增設(shè)了兩道施工縫,縫處增設(shè)構(gòu)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(gòu)的約束應(yīng)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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