淺議海水環(huán)境下增強混凝土耐久性措施

　　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)計等級為C30；主體露天看臺為預(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)計等級為C40、C45。

　　1  技術(shù)難點

　　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，形成有約束結(jié)構(gòu)。由于使用功能的要求，設(shè)計不留置伸縮縫。

　　體育場看臺屬于露天結(jié)構(gòu)，溫度變化較大，容易出現(xiàn)由于溫差而引起的裂縫，另外看臺厚度一般設(shè)計只有60～80㎜，而武漢體育中心體育場看臺厚度僅為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)計施工國內(nèi)少見，對于應(yīng)力的設(shè)計、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，看臺采取預(yù)應(yīng)力座臺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)過計量后投入攪拌機，計量偏差滿足要求（按重量計），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)計時，除進行常規(guī)的設(shè)計、試驗外，還增加對混凝土的限制膨脹率的設(shè)計、測試內(nèi)容。

　　3.3.2  混凝土攪拌

　　混凝土攪拌采用強制式攪拌機攪拌，嚴(yán)格控制攪拌時間，確保混凝土拌合物均勻。及時測定砂、石的含水量、以便及時調(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?；炷猎谧疃虝r間運至澆筑面上。

　　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的連續(xù)澆筑方法，為避免混凝土出現(xiàn)冷縫，每個澆筑帶的寬度均控制在2m以內(nèi)為宜。同時嚴(yán)格控制混凝土的澆筑速度，分層澆搗，逐步推進，

　　3）CSA混凝土振搗必須密實，不漏振、欠振、不過振。振點布置均勻，振動器要快插慢拔。在施工縫、預(yù)埋件處，加強振搗。梁的振搗點可采用“行列式”，每次移動的距離為400到600mm；板的振搗采用平板式振搗器振搗。嚴(yán)格控制振搗時間及插入深度，并重點控制混凝土流淌的最近點和最遠(yuǎn)點，盡可能采用兩次振搗工藝，提高混凝土的密實度。

　　4）先后澆筑的混凝土接槎時間不宜超過150分鐘（嚴(yán)格控制在初凝時間內(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間?；炷帘砻娲陦和戤吅?，應(yīng)立即進行養(yǎng)護。

　　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

　　CSA混凝土的養(yǎng)護是保證質(zhì)量的最重要的措施之一。混凝土澆筑后，立即在其表面覆蓋一層塑料薄膜，然后長時間地澆水養(yǎng)護，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

　　在體育場看臺面層大量使用鋼纖維混凝土，因為鋼纖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，對鋼纖維有預(yù)壓作用，增強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。

　　看臺面層設(shè)計要求：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

　　由試驗室在開工前進行試配準(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行了嚴(yán)格的進料控制和篩選（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作用，對比，我們較同標(biāo)號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  看臺面層施工

　　1）踏步施工

　　按圖紙設(shè)計踏步階數(shù)，踏步留20mm裝修面層支模澆C30素混凝土，待看臺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)場機械拌制，其攪拌程序和方法以攪拌過程中鋼纖維不結(jié)團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。整個干拌時間大于2min，干拌完成后加水濕拌時間大于3min，視攪拌情況，可適當(dāng)延時以保證攪拌均勻。

　　2）攪拌鋼纖維混凝土專人負(fù)責(zé)， 確?；炷撂涠群陀嬃繙?zhǔn)確。

　　3）混凝土攪拌過程中，注意控制出料時實測混凝土坍落度，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振搗。每一位置上連續(xù)振動一定時間，正常情況下為25～40S，但以混凝土面均出現(xiàn)漿為準(zhǔn)，移動時間依次振搗前進，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，并及時清理陽角條和分格條上混凝土漿?；炷练謪^(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

　　面層采用舊麻袋覆蓋養(yǎng)護，避免草袋覆蓋養(yǎng)護污染及水份蒸發(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→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)力筋的張拉端錯開500mm。承壓板，螺旋筋等放置完畢后即進行自檢、專檢及隱蔽驗收合格后澆混凝土。當(dāng)混凝土強度達(dá)到1.2N/mm2時及時將張拉端的穴模清理干凈。當(dāng)混凝土的強度達(dá)到設(shè)計要求的張拉強度時，進行預(yù)應(yīng)力筋的張拉（用同條件下養(yǎng)護的試塊來判別）。

　　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)石混凝土進行封堵。

　　6  實施效果

　　環(huán)向超長混凝土無縫施工技術(shù)是一個綜合技術(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)計與施工緊密配合，理論指導(dǎo)施工，施工實踐經(jīng)驗融入理論之中，也是本技術(shù)得以成功的一個重要原因。