超长底板连续无缝施工方案.docx

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超长底板连续无缝施工方案

石园南区配套用房工程

WG-HEA补偿收缩混凝土超长结构连续无缝施工方案

一、概述

石园南区配套用房工程由陕西省冶金设计院设计，该工程总长94m，总宽约44m，筏板厚1.2m。

筏板混凝土设计强度等级为C35S8。

侧墙厚500mm，混凝土设计强度等级为C45S8。

根据本工程的实际情况，我公司推荐使用WG-HEA抗裂型防水剂，掺量为8%（占胶凝材料总量），膨胀加强带内的掺量为12%。

即可实现超长结构无缝设计与施工技术。

二、需要解决的几项技术问题

1、防水技术的选择

防水是一项系统工程，涉及设计、施工、材料、管理和维护诸方面。

总的来说，防水技术分建筑防水与结构防水。

建筑防水是指附加在结构上的外防水层，结构防水是指钢筋混凝土结构的本体防水。

结构自防水是“治本”的防水技术，合理的结构自放防水技术可做到永久防水。

在防水面积较大的工程中，由于收缩是水泥混凝土的特性，当混凝土的收缩超过临界值时，会使结构产生裂缝，从而破坏结构的整体防水质量。

而采用WG-HEA抗裂型防水剂配制的补偿收缩混凝土则从根本上摆脱了普通混凝土产生收缩的缺陷，杜绝结构出现有害裂缝的可能，从而提高了结构的整体防水功能。

2、后浇带的留置与节省工期的矛盾

根据规范要求，由于现浇混凝土结构每隔20-40m设一条后浇带，这是基于普通混凝土的收缩特性而设。

后浇带是一种扩大伸缩缝间距和取消收缩缝的有效措施，它既是施工措施，也是设计手段。

但后浇带一般需经过两个月左右才能填缝，使工期延长；另外，后浇带的清理是一件十分麻烦、繁重的工作。

清理不好，会成为渗漏的隐患；同时也会影响结构物的整体质量。

因此，减少甚至取消后浇带，节省工期，将是本工程的主要技术问题之一。

3、如何解决工程施工及建筑物使用过程的温差收缩

华北地区温度变化较大，这对大面积施工极为不利。

为控制混凝土温差裂缝，在设计和施工方面已有许多成功经验，如掺入WG-HEA抗裂防水剂来配制补偿收缩混凝土，不仅能补偿收缩混凝土收缩（包括混凝土干缩和大部分温差收缩），并且施工方便，造价低，是防止温差收缩和干燥收缩裂缝产生的有效技术措施。

三、WG-HEA补偿收缩混凝土应用技术

1、WG-HEA结构自防水混凝土技术

最新技术和防水机理研制开发的新型抗裂防水剂。

该产品主要由膨胀、抗裂组分组成，集抗裂、防水于一体，在水泥中掺6-10%（占胶凝材料总量）WG-HEA抗裂防水剂，拌水后会生产大量膨胀性结晶化合物：

水化硫铝酸钙（即钙矾石）使混凝土产生湿度的膨胀，膨胀混凝土在钢筋和邻位的约束下，在结构中建立0.2-0.7Mpa的预压应力，这一预压应力可抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩拉应力，或使其小于混凝土的拉伸极限，从而防止混凝土收缩开裂。

（1）用掺WG-HEA抗裂型防水剂的方法，补偿混凝土的干缩和冷缩，提高自愈性能，同时改善孔结构，提高抗渗性能。

混凝土30天的干缩值0.01%-0.02%（如C30混凝土），在干缩拉应力作用下使混凝土内部产生许多微小的裂纹，降低了抗渗性能。

掺WG-HEA还可以改善混凝土的孔结构，二次水化生成钙矾石有水的情况下，在裂缝和毛细孔外生长，形成针棒状的晶体，起到填充、堵塞和切断毛细孔等渗水通道，达到自愈的作用。

使混凝土细孔减少，增加砼致密性。

这不仅提高了抗渗效果，同时也提高了力学强度和耐久性能。

所以WG-HEA补偿收缩混凝土是最优良的结构防水材料并具有良好的抗裂防渗性能。

（2）补偿收缩砼在养护期间，可产生（2-4）*10-4限制膨胀率ε2，在空气中它会产生收缩，根据混凝土的膨胀大小，最终变形值在±1*10-4。

普通防水混凝土不具有膨胀性能，在空气中产生的总收缩值Sm一般为（4-6）*10-4，而混凝土的极限拉伸值εp为（1-2）*10-4，当Sm＞εp时，混凝土结构就会开裂。

而补偿收缩混凝土的抗裂条件是：

ε2-Sm≤εp。

对于补偿收缩混凝土来说，国内外规定其标准自应力值σc=0.2—0.7Mpa。

以限制膨胀来补偿混凝土限制收缩，抵消钢筋混凝土结构在收缩过程中产生的全部或大部分的拉应力，从而使结构不裂或把裂缝控制在无害裂缝（防水混凝土结构表面要求，裂缝宽度不应大于0.2mm）范围内，这就是WG-HEA补偿收缩混凝土的抗裂原理。

（3）产品不含氯离子，对钢筋无锈蚀作用，而且不含明矾石，总碱量小于标准中规定的指标，避免了由于使用膨胀剂类型产品总碱量过大所带来的“碱-集料”反应造成的危害，增加了工程的使用寿命和耐久性。

2、WG-HEA抗裂防水剂用于大面积混凝土超长结构无缝设计及施工的理论依据

随着我国工民建向超长、大型化和复杂性发展，平面面积逾外平方、长度尺寸超百米的钢筋混凝土结构比比皆是。

此时必然要设置多条甚至数十条后浇缝以防止结构收缩开裂，如此多的后浇带无疑会给结构设计和施工带来诸多麻烦，延长施工工期，并增加降水和施工管理费用，能否取消后浇缝，具有显著的技术经济意义。

下面从收缩应力角度对超长无缝施工裂缝控制进行分析

工民建的整体式基础，箱形基础的底板、楼板、车间混凝土地面、地下隧道、涵洞等结构，其特点是厚度（高度）II远小于长度尺寸L，当II/L≤0.2时，板在温度收缩变形作用下，离开端部区域，板的全截面受控应力比较均匀。

在地基约束下，将出现水平法向力σx。

从工程实践可知，σx是设计中主要控制应力，是最常引起垂直裂缝的主应力，其最大值σmax出现在板截面的重点X=0处。

当σmax超过抗拉强度（Rt），板中部出现第一条垂直裂缝；开裂后每块板水平应力重新分布，最大应力σx出现在每块板的中部，当σx＞Rt时，又出现第二批裂缝。

这种裂缝有序排列经常可在工程中见到。

为防止这种有序裂缝的出现，工程中以设置后浇带来释放收缩应力。

这是控制裂缝的主要措施之一。

从以下法向应力公式可见：

σmax=-EαT（1-

）b=

式中Cx——水平阻力；H——板厚；E——混凝土弹性模量

后浇带只在较短的间距（L）范围对削减收缩应力（σmax）起显著作用，超过一定长度，即使设后浇带也没有意义。

按理论计算，削减σmax有效间距为20m—60m。

下面谈到的膨胀加强带间距应设在此范围内。

研究表明，当WG-HEA补偿收缩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

Ac`σc=As`σs=As`Es`ε2

因为配筋率μ=As/（As+Ac）

所以As/Ac=μ/（1-μ）

则σc=μ·Ex·ε2/（1-μ）

式中，σc——混凝土预压应力（Mpa）

μ——配筋率（%）

σs——钢筋拉应力（Mpa）

Es——钢筋弹性模量（Mpa）

ε2——混凝土限制膨胀率（即钢筋伸长率）%

As——钢筋截面积

Ac——混凝土截面积

由上式可见，σc与ε2成正比关系，而限制膨胀率随HEA掺量增加而增加，所以通过调整WG-HEA掺量，可使混凝土获得不同的预压应力。

根据水平法向力曲线，在σmax处给予较大的膨胀应力σc，而两侧给予较小的膨胀应力，以便结构的收缩应力得到大小适宜的补偿，从而控制有序裂缝的出现，这就是HEA混凝土取消后浇带的理论依据。

它不包括沉降缝。

根据我们的工程实践，在工程中50m长可不设施工缝而不裂，但超过50m时，为了保险起见我们用HEA膨胀加强带或后浇膨胀加强带取代后浇带（不包括沉降缝），即在结构收缩应力最大的地方多掺入WG-HEA抗裂防水剂，产生相应较大的膨胀来补偿结构的收缩，加强带的位置一般设在后浇带上。

如上海设计院设计的联合置业（武汉）公司丽岛花园公寓（74*37m），浙江城建设计所设计的杭州黄龙体育中心（495*65m），中国航天建筑设计研究院设计的北京永泰园住宅小区地下车库（162*105.3m），天津市建筑设计院设计的金耀广场（177*70m），天津泰达国际会展中心（300*130m）等工程采用了WG-HEA超长结构连续无缝施工这一设计新方法。

3、WG-HEA抗裂防水剂无缝设计方法

3.1以“膨胀加强带”取代“后浇带”

由于普通混凝土存在收缩导致开裂，结构设计一般是以设置临时性收缩变形缝的方法释放大部分收缩应力，过一段时间后再以较大膨胀量的混凝土回填此缝。

然而，后浇缝浇筑时混凝土表面及杂物清理等工作十分麻烦，且工期长，稍不注意还会留下诸多的质量隐患。

而WG-HEA的膨胀加强带是一种“抗放兼备，以抗为主”设计原则。

在应力集中的σmax处设置膨胀加强带，宽度一般为2米，带的两侧架设密孔钢丝网，并用立筋加固，目的是防止两侧混凝土流入加强带内，通过调整WG-HEA掺量，使混凝土获得不同的限制膨胀率，使结构的收缩应力得到大小适宜的补偿，从而起到防止混凝土结构开裂的目的。

施工时，加强带外用小膨胀混凝土（掺WG-HEA8—10%，混凝土限制膨胀率约0.02—0.03%）；浇注到加强带时，改用大膨胀混凝土（掺WG-HEA10—12%，混凝土限制膨胀率约0.035—0.040%），带内强度等级比两侧高5Mpa，到加强带另一侧时，又改为小膨胀混凝土浇注，如此循环下去，可连续浇注本工程底板超长结构。

还可根据结构及施工组织情况，选择连续式、间歇式或跳仓式浇筑。

既方便施工，缩短工期，又可保证工程质量。

3.2墙体

由于墙体厚度薄，面积大，养护困难，又受风速和大气温度影响大，容易出现收缩裂缝。

因此，建议采用后浇膨胀加强带，即分段浇注加强带两侧的小膨胀混凝土（掺WG-HEA8—10%）养护14天后，用大膨胀量混凝土（掺WG-HEA10—12%）回填后浇加强带，或由设计院计算温度应力后决定最佳回填时间。

此法与传统后浇带设计一样，要设钢板止水带，不同之处是，后浇膨胀加强带的宽度是2m，回填用大膨胀量混凝土，设计强度比两侧提高5Mpa，回填缝时间一般为14天左右，比传统后浇缝缩短回填时间约40—50天。

3.3间歇式无缝施工方法

由于混凝土供应施工力量达不到连续作业要求时，可采用“间歇式无缝施工方法”，加强带一侧改为台阶式。

施工缝凿毛清洗干净后，用掺WG-HEA（10-12%）的大膨胀量混凝土浇注加强带，随后用掺WG-HEA（8-10%）的膨胀混凝土浇注带外地段。

3.4无防水要求的楼板

对于无防水要求的楼板，由于可允许出现小于0.3mm裂缝，不影响结构安全。

现浇楼板取消后浇带，改为后浇膨胀加强带，加强带两侧采用无收缩（掺WG-HEA8—10%，混凝土限制膨胀率约0.02—0.03%）；后浇膨胀加强带仍用大膨胀混凝土（掺WG-HEA10—12%，混凝土限制膨胀率约0.035—0.040%），后浇膨胀加强带的回填时间在14—28d之间。

由于楼板厚度小，加强带两侧可用模板隔离，无需另架设密孔钢丝网。

四、WG-HEA超长结构无缝施工的技术方案

1、地下室底板：

由于长度方向尺寸超长，在长度方向上均匀设置两条膨胀加强带。

地下室底板施工时先按顺序浇筑膨胀加强带外掺占胶凝材料质量8%WG-HEA抗裂防水剂（混凝土限制膨胀率0.02—0.03%）的混凝土。

待浇筑到加强带时，改用占胶凝材料12%WG-HEA抗裂防水剂（混凝土限制膨胀率0.035—0.045%）的C40混凝土，如此循环下去即可连续浇筑本工程地下室底板的混凝土。

2、地下室顶板：

采用后浇膨胀加强带，后浇膨胀加强带的位置与底板上的膨胀加强带的位置相对应。

后浇膨胀加强带内的混凝土应在两侧混凝土浇筑完14d后浇筑。

3、侧墙：

在与底板相对应的位置设置两条膨胀加强带。

由于墙体受施工和环境湿度等因素影响较大，容易出现纵向收缩裂缝。

混凝土强度等级越高，开裂几率越大。

工程实践表明，墙体的水平构造（温度）钢筋的配筋率宜在0.4%—0.6%，水平筋的间距应小于150mm，采取密而细的配筋原则。

同时，由于墙体受底板或楼板的约束较大，混凝土胀缩值不一致，宜在墙体中部设一道水平筋间距100mm，高1m的“水平暗梁”，水平构造筋宜放在竖向受力筋的外侧，这样有利于控制墙体有害裂缝的出现。

4、对于墙体与柱子相连的结构，由于墙于柱子的配筋相差较大，混凝土胀缩变形与限制膨胀条件有关，由于应力集中的原因，在离柱子1-2m的墙体上易出现纵向收缩裂缝。

工程实践表明，应在墙体连接处设水平附加筋，附加筋的长度为1500—2000mm，该处配筋率提高10%—15%。

这样有利于分散墙柱之间的应力集中，避免纵向裂缝的出现。

5、结构开口和突出部位因收缩应力集中易产生开裂，与室外相连的出入口受温差影响大也易开裂，这些部位应适当增加附加筋，以增强其抗裂能力；侧墙和顶板厚度相对比较薄，垂直面养护又困难，墙两个面又受气温和风的影响较敏感，温度变化大，失水严重，这样温差收缩和干缩迭加作用，会导致混凝土开裂。

设计上要重视温度筋的配置，即增加一定量的配筋率，尤其在墙与柱连接部位的应力集中区要加密钢筋，使其应力均匀分散。

五、膨胀加强带及后浇膨胀加强带的做法：

1、HEA混凝土膨胀加强带及后浇膨胀加强带宽2m，带的两侧布置φ5mm的密孔钢丝网，将带内混凝土和带外分隔开。

钢丝网垂直布置在上下层（或内外层）钢筋之间，两端分别绑扎在上下层（或内外层）钢筋上。

2、HEA混凝土膨胀加强带及后浇膨胀加强带内增设（10—15%）水平温度钢筋，间距≤150mm，并平均布置在上下层（或内外层）钢筋上。

水平温度钢筋垂直于膨胀加强带长度方向进行分布，两端各伸出膨胀加强带2m，并固定在上下层（或内外层）钢筋上。

3、HEA混凝土膨胀加强带及后浇膨胀加强带内强度设计等级比带外的混凝土设计强度提高5Mpa，带内HEA抗裂型防水剂掺量提高到胶凝材料总量的12%。

后浇膨胀加强带混凝土在两侧混凝土浇筑完毕后14d后浇筑。

六、施工规程

1、原材料

（1）水泥：

水泥强度等级≥32.5Mpa；

（2）砂：

中粗砂，含泥量小于3%；

（3）石子：

5-25mm连续级配碎石，含泥量小于1%

（4）掺合料：

优质II级粉煤灰

（5）防水剂：

江西“武冠”WG-HEA抗裂防水剂。

（泵送混凝土需另加泵送剂）

2、HEA泵送混凝土性能要求

（1）混凝土坍落度：

入泵坍落度160-180mm，1h后为140-160mm，以满足泵送需要。

（2）混凝土凝结时间：

12-14h

3、HEA设计参数

胶凝材料B=C+FA。

（C为水泥，HEA为防水剂，FA为粉煤灰

HEA掺量：

HEA=HEA/B

底板、侧墙、顶板为8%；膨胀加强带及后浇膨胀加强带为10%

单方混凝土的胶凝材料用量宜大于320kg/m3，当掺入掺合料（如粉煤灰）时，水泥用量不应低于280kg/m3；水灰比不得大于0.55（水胶比不得大于0.5）。

混凝土配合比经过试配合格后才能使用，并按《普通混凝土配合比设计技术规程》（JGJ55-2000）标准执行。

七、WG-HEA混凝土拌制与质量控制

施工单位和混凝土搅拌站要对使用的输送和计量设备进行检修，确保施工期间的使用，进场的原材料要进行严格把关，必须符合国家有关标准，现场要加强管理，有明确的生产记录，并对混凝土质量控制要求如下：

1、各种原材料必须符合有关标准，并检验合格后才能入库

2、定期校验计量设备，水泥、粉煤灰、用水量、HEA、泵送剂计量误差不得超过±1%，砂、石不得超过±2%；

3、投料顺序为：

砂、石、水泥、HEA、粉煤灰、水搅拌时间45秒；

4、由于砂、石材料的含水率经常变化，因此拌合混凝土应以坍落度为准，施工现场可根据砂石含水率调整配合比所设计的用水量；

5、现场应按国家有关规定留取试块。

八、混凝土的浇筑与养护

1、钢筋、模板按设计图纸安装、绑扎，必须固定牢固，模板缝应拼接严密并采用封口胶进行粘贴，以确保接缝之间不得漏浆；

2、混凝土浇注之前，模板内不得有积水；

3、施工时，按计划开始从一侧浇筑混凝土，分层布料以阶梯式进行，每层混凝土振捣要密实，不能漏振、欠振，也不可过振，振捣时间宜在15—30秒，以混凝土开始泛浆和不冒泡为准，振捣时要快插慢拔，振点布置要均匀，振捣时应尽量不触及模板、钢筋、止水带等，以防止其移位、变形；

4、混凝土必须连续浇筑，不得出现冷缝，必须保证“软接茬”；

5、后浇膨胀加强及后浇带施工时要将带内的杂物清理干净，并用水清理、润湿；

6、浇筑的混凝土在初凝后，终凝前用木抹子进行两次抹压，搓毛，避免出现沉降裂缝；

7、底板、顶板施工完毕后，需及时养护，用塑料薄膜、麻袋等覆盖，保湿保温养护14天；

8、侧墙施工分段浇筑，后浇膨胀加强带可用钢丝网拦截，并加钢板止水带。

混凝土浇筑完成后，应从顶部架设漫花水管喷淋、浇水养护，两侧浇水养护，除模板后，采用淋水或挂麻袋覆盖，保湿保温养护14天，以不见白为准。

9、养护期间必须有专人负责，避免出现干燥情况，并制定合理的养护制度；

10、其他事宜请按《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）执行。

九、结语：

以上是我们根据“武冠”WG-HEA抗裂放水的性能提供的技术方案，这项技术在杭州黄龙体育中心（495*65m），北京永泰园小区地下车库（162*105m），天津金耀广场B区（177*70m），华中科技大学学生食堂（76*59m），同济医学院教学大楼（92.1*39.6*2.9m），深圳市华侨城愉悦大酒店（73*71m），等近百项重大工程中得到成功应用，如果采用这一技术方案，我公司可派工程师到现场提供技术服务并指导施工，保证该工程不裂不渗，永久防水。

我公司愿意与业主、设计、施工单位密切配合，为石园南区配套用房工程优质高效地完成发挥应有的贡献。