淺議海水環(huán)境下增強(qiáng)混凝土耐久性措施
摘要:結(jié)合武漢體育中心體育場工程實(shí)例,介紹環(huán)向超長鋼筋混凝土微膨脹劑、鋼纖維、后張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力無縫施工綜合技術(shù)。
關(guān)鍵詞:環(huán)向超長 鋼筋混凝土 無縫施工 綜合技術(shù)
武漢體育中心體育場工程基礎(chǔ)為樁基承臺(tái)基礎(chǔ)梁結(jié)構(gòu),環(huán)向總長800余米,基礎(chǔ)梁斷面尺寸為800×(800~1200)m,混凝土設(shè)計(jì)等級為C30;主體露天看臺(tái)為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),最長段230m,板厚6mm,混凝土設(shè)計(jì)等級為C40、C45。
1 技術(shù)難點(diǎn)
1.1 本工程基礎(chǔ)梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)均屬環(huán)向超長結(jié)構(gòu),與一般超長結(jié)構(gòu)比其兩端沒有自由端,且基礎(chǔ)梁下每間隔12m有樁承臺(tái),形成有約束結(jié)構(gòu)。由于使用功能的要求,設(shè)計(jì)不留置伸縮縫。
體育場看臺(tái)屬于露天結(jié)構(gòu),溫度變化較大,容易出現(xiàn)由于溫差而引起的裂縫,另外看臺(tái)厚度一般設(shè)計(jì)只有60~80㎜,而武漢體育中心體育場看臺(tái)厚度僅為60㎜,宜造成混凝土散熱過快導(dǎo)致開裂。施工中如何配置混凝土、控制混凝土澆筑,施工后如何保證結(jié)構(gòu)不裂縫,保證看臺(tái)不滲漏等,是本工程需要解決的難題。
1.2 超長度連續(xù)曲線預(yù)應(yīng)力露天結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工國內(nèi)少見,對于應(yīng)力的設(shè)計(jì)、施工提出了很多課題。超長預(yù)應(yīng)力混凝土樓面如何分段布置預(yù)應(yīng)力筋,分段張拉。分段過長,預(yù)應(yīng)力損失較大;分段過短,張拉次數(shù)多、效率低,錨具費(fèi)用大。
2 方案的確定
本工程基礎(chǔ)830m長環(huán)向結(jié)構(gòu)和看臺(tái)230m長超薄結(jié)構(gòu)比較少見,經(jīng)過分析研究采取無縫施工綜合技術(shù):鋼筋混凝土采用微膨脹混凝土澆筑,看臺(tái)采取預(yù)應(yīng)力座臺(tái)L型肋梁,面層鋼纖維混凝土技術(shù)。
3 微膨脹混凝土施工
3.1 工藝原理
為了抵抗混凝土在伸縮時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力,達(dá)到防止和減少伸縮裂縫的出現(xiàn),在混凝土中摻加CSA膨脹劑,使混凝土產(chǎn)生適量的膨脹,在鋼筋和臨位限制下,在鋼筋混凝土中預(yù)壓應(yīng)力,可大致抵消混凝土伸縮時(shí)產(chǎn)生的伸縮應(yīng)力,防止混凝土開裂。
3.2 混凝土技術(shù)要求
所有原材料均經(jīng)過計(jì)量后投入攪拌機(jī),計(jì)量偏差滿足要求(按重量計(jì)),水泥、CSA膨脹劑、粉煤灰、減水劑、水±1%、石±2%;CSA膨脹劑和減水劑的計(jì)量嚴(yán)格按配合比投料。冬期拌制混凝土采用外加劑,降低水的結(jié)冰溫度,外加劑確保-10℃時(shí)水不結(jié)冰。
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3.3 施工工藝
3.3.1 微膨脹混凝土的試配
微膨脹級配合比設(shè)計(jì)時(shí),除進(jìn)行常規(guī)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)外,還增加對混凝土的限制膨脹率的設(shè)計(jì)、測試內(nèi)容。
3.3.2 混凝土攪拌
混凝土攪拌采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌,嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間,確?;炷涟韬衔锞鶆颉<皶r(shí)測定砂、石的含水量、以便及時(shí)調(diào)整混凝土級配,嚴(yán)禁隨便增減用水量。
3.3.3 混凝土的輸送
混凝土攪拌完成后,采用固定泵泵送工藝直接輸送到作業(yè)面,以確保混凝土在最短時(shí)間運(yùn)至澆筑面上。
3.3.4 混凝土的澆筑
1)混凝土澆灌前準(zhǔn)備:鋼筋模板按設(shè)計(jì)圖紙安裝、綁扎、安裝要牢靠,模板表面涂刷脫模劑。模板縫用海綿墊補(bǔ)嚴(yán)密,模板內(nèi)的所有雜物必須清理干凈并澆水濕潤。
2)混凝土澆筑采用循序推進(jìn)的連續(xù)澆筑方法,為避免混凝土出現(xiàn)冷縫,每個(gè)澆筑帶的寬度均控制在2m以內(nèi)為宜。同時(shí)嚴(yán)格控制混凝土的澆筑速度,分層澆搗,逐步推進(jìn),
3)CSA混凝土振搗必須密實(shí),不漏振、欠振、不過振。振點(diǎn)布置均勻,振動(dòng)器要快插慢拔。在施工縫、預(yù)埋件處,加強(qiáng)振搗。梁的振搗點(diǎn)可采用“行列式”,每次移動(dòng)的距離為400到600mm;板的振搗采用平板式振搗器振搗。嚴(yán)格控制振搗時(shí)間及插入深度,并重點(diǎn)控制混凝土流淌的最近點(diǎn)和最遠(yuǎn)點(diǎn),盡可能采用兩次振搗工藝,提高混凝土的密實(shí)度。
4)先后澆筑的混凝土接槎時(shí)間不宜超過150分鐘(嚴(yán)格控制在初凝時(shí)間內(nèi))。
5)混凝土成型后,等表面收干后采用木抹子搓壓混凝土表面,以防止混凝土表面出現(xiàn)裂縫(主要是沉降裂縫、塑性伸縮裂縫和表面干縮裂縫),抹壓2~3遍,最后一遍要掌握好時(shí)間?;炷帘砻娲陦和戤吅?,應(yīng)立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
6)冬天施工,采取防凍措施,除摻加防凍劑外,尚需保證混凝土入模溫度不得低于5℃。雨季施工,采取有效防雨措施,嚴(yán)格按事先編制好的冬雨季施工措施執(zhí)行。
3.3.5 混凝土養(yǎng)護(hù)
CSA混凝土的養(yǎng)護(hù)是保證質(zhì)量的最重要的措施之一?;炷翝仓?,立即在其表面覆蓋一層塑料薄膜,然后長時(shí)間地澆水養(yǎng)護(hù),一方面避免溫度過快降低,另一方面避免混凝土表面水分的過快散發(fā)。
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4 鋼纖維混凝土施工
4.1 工藝原理
在體育場看臺(tái)面層大量使用鋼纖維混凝土,因?yàn)殇摾w維混凝土摻有微膨脹劑,除了鋼纖維本身抗拒作用外,在微膨脹劑發(fā)揮作用時(shí),對鋼纖維有預(yù)壓作用,增強(qiáng)了這種抗拉能力混凝土結(jié)構(gòu)因此抗拉性質(zhì)顯著提高,有效阻止了結(jié)構(gòu)中微裂縫的開展和傳播,并具有抗?jié)B作用。
看臺(tái)面層設(shè)計(jì)要求:立面為35mm厚1:2水泥砂漿,平面50mm厚CF30鋼纖維混凝土,鋼纖維摻量為0.8%,立面、平面均為原漿壓光,不做其它裝飾。
4.2 施工工藝
4.2.1 鋼纖維混凝土配合比配置
由試驗(yàn)室在開工前進(jìn)行試配準(zhǔn)備,在混凝土試配過程中,發(fā)現(xiàn)鋼纖維易成束結(jié)團(tuán)附在粗骨料表面、且分布不均,顯然這不利于鋼纖維發(fā)揮其作用。因此,參照各類文獻(xiàn),按粗骨料粒徑為鋼纖維長度一半對粗骨料進(jìn)行了嚴(yán)格的進(jìn)料控制和篩選(控制在15~20mm左右)。另外發(fā)現(xiàn)纖維拌合中易互相架立。在混凝土中形成微小空洞,影響混凝土質(zhì)量、微孔還使鋼纖維與水泥沙漿無法形成有效握囊,發(fā)揮不了鋼纖維的增強(qiáng)作用,對比,我們較同標(biāo)號(hào)普通混凝土提高了砂率和水泥用量,有效地解決了上述問題。
4.2.2 看臺(tái)面層施工
1)踏步施工
按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)踏步階數(shù),踏步留20mm裝修面層支模澆C30素混凝土,待看臺(tái)面層施工完畢后帶通線嵌陽角條抹上人踏步面。
2)面層施工
鑿毛→刷膠→刷素水泥漿→找平→釘鋼板網(wǎng)→抹灰→嵌陽角條及分格條→綁扎鋼筋網(wǎng)片→澆筑混凝土
4.2.3 鋼纖維混凝土拌制
1)鋼纖維混凝土現(xiàn)場機(jī)械拌制,其攪拌程序和方法以攪拌過程中鋼纖維不結(jié)團(tuán)并可保證一定的生產(chǎn)效率為原則;采用將鋼纖維、水泥、粗細(xì)骨料先干拌而后加水濕拌的方法,鋼纖維用人工播撒。整個(gè)干拌時(shí)間大于2min,干拌完成后加水濕拌時(shí)間大于3min,視攪拌情況,可適當(dāng)延時(shí)以保證攪拌均勻。
2)攪拌鋼纖維混凝土專人負(fù)責(zé), 確保混凝土坍落度和計(jì)量準(zhǔn)確。
3)混凝土攪拌過程中,注意控制出料時(shí)實(shí)測混凝土坍落度,作好相應(yīng)記錄,并根據(jù)現(xiàn)場混凝土澆筑情況作出相應(yīng)調(diào)整。嚴(yán)禁雨天施工。
4.2.4 鋼纖維混凝土澆筑
1)混凝土的澆筑方法以保證鋼纖維分布均勻、連續(xù)為原則。
2)澆筑施工連續(xù)不得隨意中斷,不得隨意留施工縫。
3)混凝土用手提式平板式振動(dòng)振搗。每一位置上連續(xù)振動(dòng)一定時(shí)間,正常情況下為25~40S,但以混凝土面均出現(xiàn)漿為準(zhǔn),移動(dòng)時(shí)間依次振搗前進(jìn),前后位置和排與排間相互搭接3~5cm,防止漏振。
4)混凝土初凝前分四次抹平、原漿壓光,并及時(shí)清理陽角條和分格條上混凝土漿。混凝土分區(qū)完成后再抹立面第三遍灰,原漿壓光,抹灰流向同混凝土澆筑流向。
4.2.5 鋼纖維混凝土養(yǎng)護(hù)
面層采用舊麻袋覆蓋養(yǎng)護(hù),避免草袋覆蓋養(yǎng)護(hù)污染及水份蒸發(fā)過快等影響裝飾效果和質(zhì)量。
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5 后張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工
5.1 施工流程
支梁底模、梁筋綁扎→放線確定預(yù)應(yīng)力筋位置→鋪放無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋→預(yù)應(yīng)力鋼筋托架固定、封側(cè)?!鷱埨顺袎喊?、螺旋筋、穴模安放及固定→隱檢→澆混凝土及養(yǎng)護(hù)→預(yù)應(yīng)力筋張拉、切割、封堵。
5.2 施工工藝
5.2.1 預(yù)應(yīng)力筋張拉準(zhǔn)備
當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋綁扎完畢后,穿設(shè)預(yù)應(yīng)力筋,預(yù)應(yīng)力筋的搭接在梁支座處進(jìn)行。為防止張拉過程中在同一截面產(chǎn)生裂縫,將相鄰兩根梁的預(yù)應(yīng)力筋的張拉端錯(cuò)開500mm。承壓板,螺旋筋等放置完畢后即進(jìn)行自檢、專檢及隱蔽驗(yàn)收合格后澆混凝土。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2N/mm2時(shí)及時(shí)將張拉端的穴模清理干凈。當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的張拉強(qiáng)度時(shí),進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉(用同條件下養(yǎng)護(hù)的試塊來判別)。
5.2.2 無粘接預(yù)應(yīng)力張拉
預(yù)應(yīng)力筋的張拉根據(jù)設(shè)計(jì)要求采取變角張拉施工工藝,預(yù)應(yīng)力筋下料長度包括變角塊厚度,單根預(yù)應(yīng)力筋張拉端承壓板采用90×90×12mm的鋼板,螺旋筋采用φ6.5的鋼筋,螺距為25mm,4圈,直徑為75mm;對于群錨體系承壓板采用150×150×20mm,螺旋筋采用φ8的鋼筋,螺距為25m,9圈,直徑為150mm。依據(jù)設(shè)計(jì)控制張拉應(yīng)力,對于超長鋼絞線的張拉均需采用倒換行程的方法張拉,預(yù)應(yīng)力筋的張拉力以控制應(yīng)力為主,校核預(yù)應(yīng)力鋼絞線的伸長值。
5.2.3 張拉穴口的封堵
預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢經(jīng)檢查無誤后,即可切割多余的鋼絞線,切割后的鋼絞線外露長度距錨環(huán)夾片的長度為30mm,按規(guī)范要求用防水涂料或防銹漆涂刷錨具,然后清理穴口,用高一等級的內(nèi)摻10%CSA的細(xì)石混凝土進(jìn)行封堵。
6 實(shí)施效果
環(huán)向超長混凝土無縫施工技術(shù)是一個(gè)綜合技術(shù),武漢體育中心體育場基礎(chǔ)超長環(huán)向有約束混凝土、看臺(tái)超長超薄鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用了無縫施工技術(shù)綜合技術(shù),工程竣工二年后,經(jīng)實(shí)地檢測,未發(fā)現(xiàn)有任何裂縫。說明本綜合技術(shù)解決環(huán)向超長混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題是行之有效的。
此外,充分重視,精心安排,設(shè)計(jì)與施工緊密配合,理論指導(dǎo)施工,施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)融入理論之中,也是本技術(shù)得以成功的一個(gè)重要原因。
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