超长超大面积混凝土结构裂缝控制技术

时间:2014/06/25 | 作者: | 分类:施工现场 | 浏览:301 ℃ | 发表评论
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摘要:广东奥林匹克体育场是九运会的主会场,设固定观众座位8万席,总建筑面积达14.56万m2,规模巨大,造型新颖,质量标准高,施工难度大,工期短,由广东建工集团总承包施工,本工程(包括场外环境及附属结构)高性能混凝土用量达13万m3。本工程面积巨大的环状结构看台楼层采用现浇混凝土结构,由于其特殊功能要求,花瓣形看台面积达4.25万㎡。属超大面积钢筋混凝土结构。

关键词:大面积 混凝土 结构 裂缝 控制技术

广东奥林匹克体育场

1、工程概况

广东奥林匹克体育场是九运会的主会场,设固定观众座位8万席,总建筑面积达14.56万m2,规模巨大,造型新颖,质量标准高,施工难度大,工期短,由广东建工集团总承包施工,本工程(包括场外环境及附属结构)高性能混凝土用量达13万m3。本工程面积巨大的环状结构看台楼层采用现浇混凝土结构,由于其特殊功能要求,花瓣形看台面积达4.25万m。,属超大面积钢筋混凝土结构。看台下各楼层面积分别为:首层3.79万m。,2层2.84万m2,3层1.52万m。,4层1.4万nfl。,5层1.24万m2。看台楼层沿径向设计有6道永久性伸缩缝,其间距超长,约为90m。 地下室底板面积近2.5万m。,浇筑混凝土量达1.87万m3,虽然其厚度仅为600mm,但分布其中的众多大承台和底板合在一起浇筑施工,合并后的最大厚度达1.7m,亦属大体积混凝土施工。底板设计有7条后浇带,分为8大块,最大一块面积达4100m。,底板宽约36m,长约120m,底板后浇带间距超长。超长、超大面积及大体积混凝土是本工程结构的重要特色之一,其裂缝控制也就成为工程施工的重点与难点。

2、采用高性能混凝土施工技术

本工程混凝土最大输送距离达300m,最大输送高度为60m,为满足泵送混凝土和体育场复杂特殊造型的施工要求,我们大量采用了高性能混凝土施工技术。在体育场北区配置了l台意大利进口的大型现代化搅拌站,产量为90m’/h;南区配置了自动上料和自动称量系统的混凝土搅拌站2座,产量为30~50m3/h。 针对本工程的需要,配制高性能混凝土时为了优选原材料和配合比,我们应用“双掺”技术,除提高混凝土的可泵性外,还有意识地预先通过试验确定低收缩率的混凝土配合比,同时减少水泥用量,降低混凝土的水化热和改善其收缩性能。

2.1 优选原材料

选用优质的原材料,如底板施工中采用连续级配骨料,增大混凝土的密实度。严格控制混凝土出机和人泵坍落度,随不同施工阶段的设计要求与天气变化情况跟踪调整配合比,详见表1。

2.2 采用“双掺技术

在本工程施工中,地下室底板使用KFDN-SP8外加剂,看台楼层等混凝土结构根据具体情况,选用HPM一2高效缓凝减水剂、FE—C2外加剂等,这些高效外加剂具有高减水率和良好的保塑性能。掺外加剂混凝土与基准混凝土的减水效应比较如图1所示。

根据本工程的具体情况,我们分别选用黄埔电厂、广州发电厂等的I级或Ⅱ级粉煤灰,采用粉煤灰这种活性的水硬性材料代替部分水泥,补充泵送混凝土中的细骨料,提高混凝土的抗渗性、耐久性和流动性,并改善其可泵性和降低水化热,从而提高混凝土的后期强度。

2.3 配合比选择

混凝土的配合比决定了混凝土的强度、抗渗性、和易性、坍落度、水泥用量、水化热大小、初凝和终凝时间以及混凝土收缩率等性能指标。根据结构的不同特点和设计要求、气候条件,掺人粉煤灰的影响以及施工现场的生产管理状况,采用不同技术指标,由实验室试配确定。

(1)地下室底板施工阶段

根据现场条件,对底板混凝土提出以下指标:①坍落度12—14cm;②初凝时间6—8h;③掺加高效减水剂,超量掺加I级粉煤灰,减少水泥用量,降低水化热;④通过试验选定收缩率较小的配合比。 为了确保混凝土具有高性能,我们提前对混凝土配合比进行了大量反复多次的试验,取得十几组试配数据,测试了不同配合比混凝土的收缩率及收缩与龄期的关系,并采用钢环试验方法测试混凝土的长期收缩情况。测定混凝土收缩率后,有意识地模拟浇筑一块混凝土试件进行试验,测试其温度变化和收缩率,确定了表2的配合比,其收缩率为0.12‰,且在14d后基本上不再收缩。 实践证明,本配合比是成功的,用I级粉煤灰代替部分水泥,大大减少了水泥用量和降低了水化热,在确定了收缩率较小的配比后,据此收缩率确定底板分块的最大长度为45m,相邻块之间混凝土浇筑的时间间隔为14d。

(2)看台楼层

选择不同的水泥和多种外加剂进行配合比试验研究,对外加剂的适应性进行对比试验,得出针对不同阶段和不同施工部位的优化配合比。 北区采用深圳产FE—C2外加剂掺量为1.6%,黄埔电厂的Ⅱ级粉煤灰掺量为22%,既满足了混凝土的强度要求,又具有良好的可泵性和经济性。 南区采用HPM一2高效缓凝减水剂和黄埔电厂的Ⅱ级粉煤灰得出的配合比,即:水泥:混合材:砂:石:水:外加剂=l:0.23:2.17:3.20:0.53:0.016,水泥、砂、石、水、粉煤灰、外加剂用量分别为332,722,1063,176,77,5.28~m3,水胶比0.44%,含砂率40.4%,坍落度145mm,质量密度2370 kg/m³,初凝时间5—8h,终凝时间8—10h。

3、合理增加施工缝数量以改善约束条件

在超大面积现浇底板、看台和楼层中,通过合理增加施工缝数量,降低了约束应力,减少了混凝土收缩,取得良好的效果。

3.1 地下室底板

为了有效控制混凝土底板的收缩变形,施工前经计算和研究,决定调整底板分块,将大块底板划分成小块进行施工,中间增加19条施工缝,把整个底板划分成27小块,每块长度基本上控制在45m内,底板后浇带按设计要求采用橡胶止水片,施工缝和侧墙后浇带及外墙水平施工缝采用钢板止水片。后浇带、施工缝采用新型永久性模板——快易收口网。后浇带待其两侧混凝土龄期达2个月后再施工,采用比设计高一等级的微膨胀混凝土浇筑。底板混凝土的浇注采用跳仓法进行,相邻两块底板混凝土浇注时间间隔为14d,实践证明收到了很好的效果。

3.2 看台楼层

本工程形体庞大,看台楼层面积巨大,环状结构超长,为防止混凝土贯通裂缝的产生,并有效控制表面裂缝的开展,施工过程中在不影响结构整体性的前提下,兼顾施工方便,沿体育场看台和楼层环向增设了两道施工缝,缝处增设构造配筋,合理划分施工流水段,使施工缝有效削减了混凝土结构的约束应力,减少了蓄热量与水化热的过度积累,避免了有害裂缝的产生。