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超長超大面積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)
1、工程概況
廣東奧林匹克體育場是九運會的主會場,設(shè)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(gòu))高性能混凝土用量達13萬m3。本工程面積巨大的環(huán)狀結(jié)構(gòu)看臺樓層采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu),由于其特殊功能要求,花瓣形看臺面積達4.25萬m2,屬超大面積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)??磁_下各樓層面積分別為:首層3.79萬m2,2層2.84萬m2,3層1.52萬m2,4層1.4萬m2,5層1.24萬m2??磁_樓層沿徑向設(shè)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m2,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(shè)計有7條后澆帶,分為8大塊,最大一塊面積達4100m2,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與難點。
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300m,最大輸送高度為60m,為滿足泵送混凝土和體育場復(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90m3/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?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,還有意識地預(yù)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(shè)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(shù)”
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(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(gòu)的不同特點和設(shè)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(shù)指標,由實驗室試配確定。
?。?)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:
?、偬涠?2—14cm;
?、诔跄龝r間6—8h;
?、蹞郊痈咝p水劑,超量摻加I級粉煤灰,減少水泥用量,降低水化熱;
?、芡ㄟ^試驗選定收縮率較小的配合比。為了確?;炷辆哂懈咝阅埽覀兲崆皩炷僚浜媳冗M行了大量反復(fù)多次的試驗,取得十幾組試配數(shù)據(jù),測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)試驗方法測試混凝土的長期收縮情況。測定混凝土收縮率后,有意識地模擬澆筑一塊混凝土試件進行試驗,測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%,且在14d后基本上不再收縮。實踐證明,本配合比是成功的,用I級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間間隔為14d。
?。?)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(yīng)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'~q5—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(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(shè)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(shè)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(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,沿體育場看臺和樓層環(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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