超长混凝土工业水池无缝施工技术的应用研究.pdf

2 0 1 2年第 5期 5月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PRODUCTS 2 01 2 No 5 Ma v 超长混凝土工业水池无缝施工技术的 应用研究 殷玉珍 ( 常州市建设工程质量监督站， 2 1 3 0 0 0 ) 摘要 ： 在试验基础上 ， 对 P v A 纤维补偿 收缩混凝土的膨胀性能进行 了研 究， 并结合 实际工程 ， 采用配置 暗梁 钢 筋， 加 强施 工质量监控及现场温控等技术措施 。 成功进行 了 1 4 8 m超 长混凝 土工业水池的无缝施工。 关键 词 ： 混 凝 土 ： 工业 水 池 ； 无 缝施 工 Ab s t r a c t ：B a s e d o n t h e e x p e r i me n t ， t h e e x p a n s i o n p e r f o r ma n c e o f P VA fi b e r c o mp e n s a t i n g s h r i n k a g e c o n c r e t e i s s t u d i e d C o m b i n i n g t h e p r a c t i c a l p r o j e c t s ，w i t h b e a m - r e i n f o r c e d c o n fi g u r a t i o n ，t h e t e c h n o l o g y me a s u r e s s u c h a s c o n s t r u c t i o n q u a l i t y m o n i t o r i n g a n d f i e l d t e mp e r a t u r e c o n t r o l l i n g a r e e n h a n c e d N o n - j o i n t c o n s t r u c t i o n i s s u c c e s s f u U y c a r r i e d o u t f o r s u p e r - l o n g c o n c r e t e i n d u s t r y wa t e r p o n d wi t h 1 4 8 me t e r s Ke y wo r d s ： C o n c r e t e ； I n d u s t r y p o n d ； N o n - j o i n t c o n s t r u c t i o n 中图分 类号 ： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 O O 一 4 6 3 7 ( 2 0 1 2 ) 0 5 - 7 1 - 0 3 0前 言 由于? 昆凝土材料的非匀质脆性 ， 在凝结硬化过 程中会因为化学收缩 、塑性收缩 、水泥水化热等引 起变形 ， 产生收缩裂缝而导致开裂 。混凝土 的开裂 将不同程度地降低结构的承载力和使用安全性 。对 于大型工业水池 ，其所用混凝土材料 的抗裂 、防渗 性能要求则更高 剖。为此 ， 在施工过程中，应采取 有效的技术措施来控制裂缝的出现和发展 ， 以确保 工程质量 。传统设计施工方法是设置后浇带或伸缩 缝 ， 但这种方法会给结构设计和施工带来很大的 麻烦 ， 会造成水池结构连续性差 ， 同时带来工期延 长 、 工序繁琐 、 费用增加等一系列问题。 常州市某混凝土工业水池工程 为地 下式联体 水池 ， 总长度为 1 0 8 m， 宽 4 8 m， 埋置深度 4 1 m， 所用 混凝土强度等级为 C 3 0 。该水池属于超长混凝土结 构工程 ， 原设计为在水池长度方向的中部设置两道 宽度为 l m的后浇带 ，需要 6 0 d左右方可浇注混凝 土 ，施工周期过长 。为解决这一难题 ，依据 J G J 厂 I 1 7 8 - 2 0 0 9 ( , 偿收缩混凝土应用技术规程 的要求 ， 改用新型无缝施工技术。 通过掺 P V A纤维和应用补 偿收缩混凝土膨胀性能的试验研究 ， 用膨胀加强带 ( C 3 5 ) 取代后浇带 ， 并结合采用配置暗梁钢筋 、 加强 施工质量监控等综合技术措施 ， 实现 了混凝土 的连 续 浇 筑 和 无缝 施 工 ， 大 大 缩 短 了施 工 工期 ， 取 得 了 良好 的技术经济效益。 1 超长 混凝 土结构 无缝 施 工技术 原理 补偿收缩纤维混凝土与膨胀加强带相结合的设 置是超长混凝土结构实现无缝施工的关键。补偿收 缩混凝土是在混凝土中掺加适量 的膨胀剂 ， 通过膨 胀剂 的水化反应使混凝土产生适量膨胀 ， 在纤维和 钢筋的约束下 ， 钢筋混凝土中可产生 0 2 1 0 MP a的 预压应力 ， 能大致抵消混凝土收缩时产生的拉应力。 同时 ， 反应生成的针 、 棒状晶体矿物能够填充 、 切断、 堵塞混凝土的毛细孔 ， 使混凝土的抗渗能力大大提 高 ， 从而达到混凝土结构 自防水 的目的。在超长混 凝土结构 的附加应力集 中处设置膨胀率较大 的加 强带 ， 可 以提高该部位 的附加 自应力 ， 增强对温度 收缩应力的补偿能力 ， 防止超长混凝土结构 的开裂 ， 实现不问断浇筑t 昆凝土和无缝施工 的目的 ， 其原理 见 图 l所示 。 普通超长混凝土结构的温度收缩应力 曲线为 A、 B、 C、 D、 E， 其应力从两端 向中间随结构长度延伸 而增大 ，当增长到 B、 D两点 ，混凝土的收缩应力 ( 抗拉强度 ) 时 ， 混凝土将开裂 以释放能量。补 偿收缩混凝土能够抵消部分温度收缩应力 ， 其应力 曲线为 F 、 G、 H、 I 、 J ， G、 I 两点间仍将产生 较大的应 力集 中。设置加强带的补偿 收缩混凝 土， 因加强带 的局部补偿作用加大 ，应力曲线变为 F 、 K、 L 、 M、 J ， 从而进一步降低 了拉应力 ， 可避免结构开裂。同时 ， 在补偿收缩混凝土基材中掺加纤维和构造钢筋 ， 利 一 71 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第 5期 混凝土与水泥制品 总第 1 9 3期 A 图 1 设膨胀加 强带 的补偿收缩纤维混凝土抗裂原理 用其“ 弥散裂缝效应” ， 可提高混凝土 的抗拉能力 ， 使其微裂后还能继续起到抗拉的作用。 2纤维 补偿 收缩 混凝 土膨胀 性能 的试 验研究 2 1 原材料与配合 比 水泥 为 4 2 5级普 通硅 酸盐 水泥 ，初凝 时 间 1 9 5 rai n ， 终凝时间 2 5 5 mi n 。水池底板按大体积混凝 土考虑 ， 并按 6 0 d强度进行配合 比设计。在混凝土 中掺加水泥用量 2 5 的粉煤灰 ， 以减少单方水泥用 混凝土 混凝土 量 3 0 k g ， 推迟 和减少发热量 ， 延缓水泥水化热的释 放 时间，降低温升值 2 9 ( 单位水泥用量每增 、 减 1 0 k g ， 温度约升 、 降 I C) ， 同时 ， 还可提高混凝土 的 和易性、 可泵性和抗裂强度。考虑到水池墙板的约 束较强 ， 为提高其抗裂补偿能力 ， 限制膨胀 率设计 值 应提高一个等级 ，并掺加 0 9 k g m 的 P V A纤 维。经实验室初步试配调整 ， 水池各部位 的混凝土 配合 比见表 1 。 表 1 水池各部位混凝土配合 比 k m 注 ： 搅拌站实 际采用 的施工配合 比， 在施工前另行试配调整。 2 2 试验结果及分析 试验测得的混凝土的各项技术指标见表 2 。由 表 2中的数据可知，底板混凝土的 1 4 d水中限制膨 胀率为1 7 81 0 ， 大于规范要求 的 1 5 x 1 0 一 。水池 墙 板 和加 强 带 部 位 混凝 土 由 于膨 胀 剂 掺 量 比底 板 大些 ，限制膨胀率能分别达到预期的设计要求( 2 0 x 1 0 和 12 5 x 1 0 ) 。掺加 P V A纤维的补偿 收缩 混凝土 的劈拉强度较普通混凝土提高了 2 1 6 ， 这 对提高水池 混凝 土墙板 的抗裂能力起到 了重要作 用 。 表 2水池各部位混凝 土的实测技术指标 3混凝 土水池 无缝 施工技 术 要点 为了保证超 长水池混凝土和膨胀加强带混凝 土的使用效果 ， 从加强监控原材料计量 、 搅拌时间 、 入模坍落度 ， 确定施工浇筑顺序 、 控制振捣质量 、 养 护制度等方面的技术要点出发 ， 本工程制定 了相应 一 7 2一 的无缝施工技术方案。 3 1 墙板配筋及结构设计的变更 原设计 中水池墙板水平筋配筋率为 0 3 4 ， 引 入混凝土中的自应力经计算约为 0 1 9 MP a 。对于一 般部位来说可 以满足要求 ， 但是 ， 墙体 中部 是属于 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 殷 玉珍 超长 混凝 土工业 水池无 缝施 工技 术 的应用 研究 约束较少的薄弱部位 ， 温度收缩应力 最大 ， 在原设 计 中水平筋不能抵抗收缩应力。为此 ， 可 以在水池 外墙和内隔墙都增设 附加钢筋以形成暗梁 ， 充分发 挥补偿收缩混凝土的补偿收缩作用 ， 抵抗施工期 间 有害裂缝 的产生。同时 ， 按照补偿 收缩混凝土“ 细而 密” 的分散配筋原则 ， 将墙体 中部水平筋加 密， 即在 两 道 暗 梁 之 间高 度 范 围 内 的纵 向钢 筋 间 距 由 1 5 0 m m改为 1 1 0 mm， 增大混凝土施工后期抵抗温度 变 形 的能力 。 3 2 施工质量控制措施 3 2 1 用料计量 混凝 土搅拌站必须按确定 的混凝土配合 比进 行投料 ，尤其是膨胀剂和纤维不得少掺或误掺 ， 应 派技术人员加强监督 。计量装置必须准确 ， 开盘前 要检验校正 ， 在使用过程中要进行校核。 3 2 2 搅拌时间 掺加 P V A纤维的混凝土搅拌时间要 比普通混 凝 土延 长 6 0 s 。 3 2 _ 3 混凝土坍落度 坍落度要满足施工要求 ， 浇筑时间间隔不宜超 过 1 5 h 。浇筑时混凝土的 自由落距应控制在 2 m 以 内。 3 2 4混凝土振捣 现场混凝土 的振捣要均匀密实 ， 不漏振 、 不欠 振 、 不过振。采用二次振捣工艺 ， 终凝前对表面混凝 土用抹面机械或人工抹压 3次， 以防止表面收缩裂 缝 的产生 。 3 2 5 浇 筑顺序 水池底板膨胀加 强带 和主体混凝 土采用连续 浇筑方式 ， 阶梯式推进 ， 缩短间歇时间， 计划 区段内 连续浇筑 ， 不得中断 ， 不留水平施工缝 。墙板和顶板 的约束较强 ， 膨胀加强带采用后浇方式 。 3 2 6 混凝土的养护 混凝土浇筑完毕后应立 即进行喷雾养护 ， 底板 采用蓄水养护 ， 墙板需及 时浇水养护 ， 以表面不露 白为原则 ；顶板浇筑后及 时进行保温保湿养护 ， 养 护期不得少于 1 4 d 。 3 - 3 现场温度监测与控制 本工程的混凝土水池底板厚度为 0 5 0 m，安排 在 5月中旬进行浇筑。为防止混凝土的内外温差过 大 ， 经计算 ， 保温养护采用一层草包覆盖 ， 价格较为 低廉 。在混凝土终凝 时采用一层塑料农用薄膜覆 盖 ， 并做好搭接 ， 以达到保湿 的目的， 塑料薄膜上还 要覆盖麻袋或草包用以保温。混凝土养护时间不得 少于 1 4 d ，当混凝土的表面温度与环境最 大温差小 于 2 0 时再拆除覆盖物。 按照 G B 5 0 4 9 6 2 0 0 9 大体积混凝土施工规范 的规定 ，选择底板对称轴线 的半条轴线为测温区 ， 布置 1 1 处温度监测点。混凝 土里表温差控制在 2 5 ， 超过此规定温度时会报警 。 混凝土降温速率控 制在2 0 C d ， 超过 3 0 C d时会报警。 3 4 经济技术效益分析 本工程中，混凝土膨胀加强带 和混凝土底板 、 墙板 同时浇筑 ， 省去了后浇 带的清理作业 ， 简化了 施工工序。另外 ， 本工程取消 了后浇带底部 2 0 0 m m 厚 的钢筋混凝土配筋带 ， 混凝土的浇筑实现 了无缝 连续施工 ， 可缩短工期 6 0 d ， 经济技术效益是非常显 著的。 4结语 ( 1 ) 补偿收缩混凝土的限制膨胀率必须达到设 计要求。 掺加 P V A纤维的补偿收缩混凝土的劈拉强 度较普通混凝土有较大程度的提高， 这对提高水池 混凝土墙板的抗裂能力起到了重要作用 。 ( 2 ) 采用补偿 收缩混凝 土与膨胀 加强带 、 设置 附加钢筋等相结合 的措施 ， 充分发挥补偿收缩混凝 土的补偿干缩和温度收缩 的能力 ， 抵抗施工期间有 害裂缝的产生 。 ( 3 ) 加强对大体积混凝土的现场温度监控与控 制 ， 并配合采取一系列施工质量控制措施 。使本工 程对超长混凝土工业水池成功进行 了无缝施工 ， 既 简化了施工工序 ， 又缩短了施工周期 。 参考文献 ： 1 王铁 梦 工程 结构裂缝 控 制 M 北京 ： 中国建材 工业 出 版社 ， 1 9 9 7 2 张新周 补偿收缩混凝 土在炼油厂水池及大体积混凝土 中的应用 J 炼油技术 与工程 ， 2 0 0 5 ( 6 ) 3 聂小勇 大型预应力混凝 土水池一次性浇 筑施 工技 术 J 浙江建筑 ， 2 0 0 8 ( 7 ) 4 骆 晓竹 补偿 收缩混凝 土在超大地下室工程 中的应用 J 】 浙江建筑 ， 2 0 0 9 ( 1 0 1 5 叶平洋 超长混凝土结构无缝施 工中膨胀 加强带的设置 J 山西建筑 ， 2 0 0 9 ( 1 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 3 2 7 作者简 介 ： 殷玉珍 ( 1 9 6 8 一 ) ， 女 ， 硕士 、 高级工程师 。 通讯地 址 ： 江苏省常州市竹林北路 2 0号 联 系电话 ： 1 8 9 2 1 0 9 1 5 2 1 E - ma i l ： s h i g c c z u o n 一 73 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m