超长结构大体积混凝土施工技术

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1、超长大体积钢筋混凝土结构无缝施工技术中铁十四局集团有限公司首都机场项目部摘要：本文通过分析超长大体积钢筋混凝土结构裂缝产生原因，并结合首都机场滑行道桥承台、底板施工，介绍无缝设计施工技术。关键词：超长大体积钢筋混凝土结构无缝施工技术一、工程概况：首都机场扩建工程滑行道桥由中国民航机场规划设计研究总院设计，是由中铁十四局承建。其中11号滑行道桥宽80m，跨度为23.4m，底板厚1.5m，承台厚度为2m，设计混凝土强度等级C30，抗渗标号S8。该桥为超长钢筋混凝土结构，全埋于地下，基础埋深近20米，

2、涉及防水问题。原设计承台底板分为三段两次浇筑，设两道后浇带，后浇带浇筑间隔时间为30天。由于设置后浇带施工麻烦，延长工期，且易留下渗水隐患。为加快施工进度，提高整体防水和抗震能力，决定取消后浇带。因此，我们采取了合理的技术措施，避免超长结构因环境气温变化、水泥水化热以及混凝土收缩变形等因素造成的混凝土结构开裂，确保工程质量。二、需解决的技术问题本工程为超长钢筋混凝土结构，承台平面尺寸为80m×30.7m，底板厚1.5m，承台厚度达到2m，属大体积混凝土，为加快施工进度，提高整体防水和抗震能力，现

3、取消后浇带，实现超长无缝施工，因此需解决的技术问题有：1、结构尺寸超长，且是大体积混凝土结构。如何加快施工进度，保证工程质量；2、由于气候（温度、湿度）变化，混凝土结构的热胀冷缩、干燥收缩以及水泥水化热所产生的温度应力都很大，如何控制因冷缩和干缩产生的拉应力造成的结构开裂，将成为施工技术的关键。三、超长钢筋混凝土结构裂缝控制的基本原理分析1、补偿收缩混凝土抗裂的基本原理补偿收缩混凝土是一种微膨胀混凝土，当膨胀剂加入普通水泥和水拌合后，水化反应形成膨胀性水化物钙矾石（C3A·3CaSO4·32H2

4、0）或Ca(OH)2。根据科研单位研究证明，膨胀混凝土是解决混凝土开裂性价比比较理想的材料。工程院院士吴中伟教授在《膨胀混凝土》一书中指出，膨胀混凝土在钢筋或邻位限制下，膨胀能作功，产生预压应力，它可抵消收缩产生的拉应力，并推迟了收缩的产生过程，混凝土抗拉强度在此期间能获得增长。当混凝土开始收缩时，其抗拉强度已增长到足以抵抗收缩引起的拉应力，从而防止和减少收缩裂缝的出现。在混凝土中掺加适量的膨胀剂，通过水泥的化学反应，使混凝土产生适量膨胀，在钢筋和邻位限制下，在钢筋混凝土中建立0.2~0.7Mp

5、a的预压应力，可大致抵消混凝土收缩时产生的拉应力，防止混凝土的出现。根据结构不同的部位，调整膨胀剂的掺加量，在结构收缩应力最大的部位采用大膨胀混凝土（即膨胀加强带），在结构收缩拉应力得到大小适宜的补偿。采用这种办法，可以不留或少留伸缩缝，提高结构的整体性减少留缝给施工带来的麻烦，从而加快施工进度，并节约工期和施工管理费用。采用水化热低、又有一定膨胀性能的补偿收缩混凝土，同时加以适当的温控措施，就可以做到既经济合理、又能有效地解决超长混凝土结构的开裂问题。他提出了混凝土冷缩和干缩的联合补偿模式，即

6、当ε2-S2-ST≤εP+CT，就能达到控制裂缝的目的。式中，ε2为钢筋混凝土极限延伸率，S2混凝土受干缩值，ST混凝土最大降温冷缩值，εP混凝土极限延伸率，CT混凝土受拉徐变。根据这一理论，在本工程中我们拟采用ZY膨胀剂、缓凝高效减水剂和粉煤灰（或矿渣粉）的“三掺”技术，即利用ZY使混凝土产生较高的膨胀率，利用缓凝高效减水剂和粉煤灰降低水泥用量和水化热，从而减少冷缩值和干缩值，这种“抗”的方法能较好地解决混凝土的裂缝控制问题。2、超长无缝施工裂渗控制收缩应力分析本工程承台、底板特点是厚度（或高

7、度）H远小于长宽尺寸L，当H/L≤0.2时，板在温度收缩变形作用下，离开端部区域，板的全截面受拉应力较均匀。在地基的约束下，将出现水平法向应力δX。从工程实践可知，δX是设计主要控制应力，是引起垂直裂缝的主要应力，其最大值δmax出现在板截面的中点X=0处，见图1。当σmax超过混凝土的抗拉强度（Rt），板中部出现第一条垂直裂缝；开裂后，每块板的水平应力重新分布，最大应力δX，出现在每块板的中部，当σX，＞Rt又形成第二批裂缝，……见图2。这种裂缝的有序排列经常在工程中见到。为防止这种有序裂缝的

8、出现，工程中靠设置后浇带或伸缩缝来释放收缩应力。这是控制裂缝的主要措施之一。从以下法向应力公式可见：，其中，Cx—水平阻力，H—板厚，E—混凝土弹性模量。后浇缝只在较短的间距（L）范围对消减收缩应力（σmax）起显著作用。按理论计算，消减σmax的有效间距为20～60米。下面谈到的膨胀加强带间距应设在此范围内。研究表明，ZY混凝土在硬化过程中产生膨胀作用，在钢筋或邻位约束下，钢筋受拉，而混凝土受压，当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时，则有：而配筋率则式中，σc—混凝土预压应力（MPa），Ac—混凝