超长混凝土的施工方案
一、工程概况
某学生公寓及附属建筑Ⅱ标段工程为“L”型建筑，主楼东西长93.6m，南北宽32.70 m，附楼东西宽44.4m，南北长60.3m，建筑面积29648平方米。地下一层，地上十七层。建筑总高度61.45米。地下一层为停车场，各种设备用房；首层及部分二层为办公用房.本建筑为一类建筑，设计使用年限50年，耐火等级为一级。抗震设计按六度设计。结构形式为框架剪力墙结构。本工程基础采用混凝土钻孔灌注桩，桩承台及筏板基础，承台设计底标高为-6.2米，基础筏板厚度为:主楼1.5米、附楼0.5米。采用C30抗渗混凝土，抗渗等级为S10，整个筏板混凝土用量约为4600立方米。属于超长钢筋混凝土结构，按“超长结构无缝法”施工。
二、施工准备
大体积混凝土的施工技术要求比较高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从技术措施、材料选择上、施工过程等有关环节做好充分的准备工作，才能保证基础底板大体积混凝土顺利施工。
1、技术准备
（1）原设计“后浇带Ⅰ”部位改为膨胀加强带，加强带混凝土采用强度等级、抗渗等级提高一级的微膨胀混凝土（C35防渗混凝土，抗渗等级为S12）。加强带宽度为2m（⑦轴东1700mm宽为2.0米），加强带两侧分别设V型的
2mm方孔的钢丝网，防止混凝土流入加强带内，中间增加φ12立筋加固，也兼作铁丝网支撑用，加强带处配筋按I型后浇带详图施工。将后浇带改为加强带可以减少施工工序，操作简单、施工方便。施工工效高，工期缩短，节约人工费，混凝土一次性连续浇筑，混凝土结构整体性好，防水抗渗效果好，不渗漏。取消了后浇带，减少了后浇带施工带来的繁琐，众所周知，后浇带的清理和凿毛非常麻烦，处理不好常常成为渗漏的隐患，而且后浇带处新老混凝土的粘结非常薄弱，从力学角度看，结构的整体性和安全性差。显而易见，在结构收缩应力值大的薄弱部位设置一定数量的宽约2m混凝土强度和抗渗等级高一级的膨胀加强带，能够缓解此处的拉应力值，补偿混凝土的收缩，避免了混凝土裂缝的产生。
（2）厚大体积底板混凝土水化热高，混凝土收缩大，易产生裂缝，因此，采用高性能混凝土，用I级粉煤灰等量取代水泥，减少混凝土的收缩。
（3）采用超缓凝技术，使混凝土缓凝时间在12～20小时之间，延缓了混凝土水化的放热过程，降低了水化热峰值。
（4）工艺原理
JFA-RG低碱高效膨胀防水剂的抗裂防渗原理：
JFA-RG系列膨胀防水剂是由多种盐类复合，经物化改性而制成新型低碱的外加剂。将其适量掺量入水泥、混凝土（包括砂浆、净浆、下同）中，可与水泥水化物反应生成大量膨胀性结晶水化物——钙矶3CaO、3CaSO4、32H2O）而使混凝土产生适度膨胀。在约束（如：基础约束、邻位约束、配筋等）条件下，其膨胀能将转化为压应力即自应力，此压应力可抵消混凝土干缩和冷缩产生的拉应力，从而弥补了普通混凝土收缩开裂的缺陷。而
后期形成的钙矶石可填充、切断混凝土中毛细孔、密实混凝土，从而提高混凝土的强度、抗渗、抗冻等耐久性能，形成结构自防水混凝土，达到永久防水之功效。一般限制膨胀下导入的预压应力值为0.2～0.8Mpa，这相当于提高了混凝土的早期抗拉强度，同时，推迟了收缩的产生过程。当混凝土开始收缩时，其抗拉力已增长到足以抵抗收缩应力，从而防止和减少了收缩，使之不产生裂缝或将裂缝控制在允许范围之内。
2、材料选择
因底板属大体积混凝土，使用水化热低、安定性好的强度等级P.O42.5水泥，粗骨料：采用碎石，粒径5-25mm，级配良好的石子配制的混凝土；细骨料：采用泰安中砂，平均粒径大于0.5mm；粉煤灰：由于混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰，选I级粉煤灰、矿渣微粉或其他微集料。
3、混凝土的配制和搅拌
（1）混凝土配合比：拟采用高性能混凝土，用I级粉煤灰等量取代水泥。建议采用350kg/m3P.O42.5水泥，掺加100kg/m3I级粉煤灰配制C30S10的砼。
（2）配制：根据优选好的配合比和原材料严格按要求进行施工试配，膨胀加强带处的混凝土其强度等级及抗渗等级均比其两侧的微膨胀混凝土高一级。
（3）搅拌：严格按调整后的施工配合比投料，称量误差±1%，混凝土加水搅拌后再加外加剂拌合均匀，搅拌时间应不少于3min，且比不掺加外加剂的混凝土延长0.5min，拌匀后再出料，严禁二次添加料拌合。搅拌站必须严格执行砼配合比。
4、现场准备
（1）基础底板钢筋及柱、墙插筋应分段尽快施工完毕，并进行隐蔽工程验收。
（2）基础底板上的地坑、积水坑采用竹胶板支模完毕。根据施工方案的要求将原来图纸设计的后浇带加宽至2m设为膨胀加强带。加强带两侧设方孔的金属网，金属网应牢固绑扎在板的上下层钢筋之间或墙的内外层钢筋之间，金属网的两端应直接接触模板，以便隔离两侧的混凝土，使其不能进入膨胀加强带内。加强带处配筋按I型后浇带详图施工。
（3）将基础底板上表面标高抄测在柱、墙钢筋上，并作明显标记，供浇筑混凝土时找平用。
（4）浇筑混凝土时预埋的测温管及保温随需的塑料薄膜、毛毯等应提前准备好。
（5）项目经理部应与建设单位联系好施工用电，以保证混凝土振捣及施工照明用。
（6）管理人员、施工人员、后勤人员、保卫人员等昼夜排班，坚守岗位，各负其责，保证混凝土连续浇灌的顺利进行。
三、大体积混凝土温度和温度应力计算
对基础底板混凝土进行温度检测，基础底板混凝土中部中心点的温升高峰值，该温升值一般略小于绝热温升值。一般在混凝土浇筑后3d左右产生，以后趋于稳定不在升温，并且开始逐步降温。规范规定，对大体积混凝土养护，应根据气候条件采取控温措施，并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围内；当设计无具体，要求时，
温差不宜超过25度；本工程设计无具体要求，即按规范执行。表面温度的控制可采取调整保温层的厚度。
超尺寸结构无缝施工的有关计算：
根据有关理论，当混凝土最终变形E=Eσ－E L－E W+Ee＜S K时，混凝土就不会开裂。补偿收缩时，混凝土限制膨胀率应为Eσ＝E L－E W+Ee，有关计算如下：
混凝土的绝热温升为：Tmax＝M×Qi／(p×c)
式中：Ｍ——水泥熟料用量
ρ——混凝土密度2300～2500kg/m3
σ——比热，一般为0.92～1.0×103J／（kg×℃）取0.93×103
Qi——水泥熟料水化热（J/kg）
设水泥熟料矿物组成为C3S50%、C2S20%、C3A70%、C4AF13%
则：3天水化热为：
Q3＝240×50%+50×20%+880×7%+290×13%=120+10+37.7+61.6
=229.3×103（J/kg）
28天水化热为：
Q28=377×50%+105×20%+1378×7%+494×13%=370×103(J/kg)
本工程其底板按长100m计算如下：
混凝土补偿收缩计算
a、如采用高性能混凝土，P.O水泥用量350kg/m3，粉煤灰
100kg/m3，并使用微膨胀混凝土，有关计算如下：
底板绝热温升高值：
Tmax=(350×85%×370×103)/(2400×0.96×103)=47.8℃
底板为上表面一维散热，散热系数取0.60，则混凝土内部温升为：T1=0.60×47.8=28.7(℃)
环境气温10℃～15℃，取平均温差：T2=(15-10)/2=2.5℃
故底板混凝土的最大冷缩值为：
E L=σ（T1+T2）=1.0×10-5×(28.7+2.5)=3.12×10-4
混凝土的干缩率地下洞室为0.5～1.510-4，取1.0×10-4，配筋率取0.4%，微膨胀混凝土弹性伸长率为0.43Eσ，则地下室补偿收缩混凝土的限制膨胀率为：
Eσ＝3.12×10-4+1.0×10-4-0.43Eσ
即Eσ＝（3.12×10-4+1.0×10-4）／1.43=2.88×10-4
若考虑混凝土的极限拉伸SK(1.5～2.0×10-4)，微膨胀混凝土的最终变形：
E=2.88×10-4-4.12 ×10-4=-1.24×10-4
因1.24×10-4＜SK(1.5～2.0×10-4)混凝土不会开裂
b、若采用460kg/m3普通硅酸卤水泥配制普通混凝土浇筑该底板，底板绝热温升最大值：
Tmax=(460×85%×370×103)/(2400×0.96×103)=62.8（℃）
底板上表面为一维散热，散热系数取0.60，则混凝土内部温升为：T1=0.60×62.8=37.7（℃）
环境气温10℃～15℃，取平均温差：T2=(15-10)/2=2.5℃
故底板混凝土的最大冷缩值为
E L=α（T1+T2）=1.0×10-5×(37.7+2.5)=4.02×10-4
混凝土的干缩率地下洞室为0.5～1.5×10-4，取1.0×10-4
则混凝土总收缩率为：4.02×10-4+1.0×10-4=5.02×10-4
因混凝土的极限拉伸S K(1.5～2.0×10-4)，取1.75×10-4
5.02×10-4＞S K(1.75×10-4)所以混凝土必然裂
伸缩缝间距的计算
a、地下洞室干缩的最大当量温差为：
T3=T/α＝1.5×10-4/1.0×10-5=15(℃)。微膨胀混凝土最小补偿当量温差：T4=E/α=4.12×10-4/1.0×10-5=41.2(℃)。微膨胀混凝土综合温差：
T=T1+T2+T3-T4=28.7+2.5+15-41.2=5（℃）
该工程地基为混合土，取水平阻力系数C X=0.8Mpa/mm，C40微膨胀混凝土弹性模量（28天）取3.3×104Mpa，混凝土平均伸缩缝间距按下式计算：
H? E |λT|
L1=1.5×?arcosh
Cx |λT|- |S K|
2400×3.3×104 |1.0×10-5×5|
=1.5×?arcosh
Cx |1.0×10-5×5|- |1.75×10-4|
因│5×10-5│－│1.75×10-4│＜0，该式在数学上无解，而物理概念上意味着该伸缩缝尽可取消。
b、楼（层）板：采用普通混凝土浇筑，每层楼板因多维散热，混凝土散热系数取0.3，则楼板混凝土温升为：T1=0.30×62.8=18.8℃环境气温平均温差仍取2.5℃，故该楼板的最大冷缩值为：
ＥL=α(T1+T2)=1.0×10-5×(18.8+2.5)=2.13×10-4，混凝土干缩率自然环境中1.5～2.5×10-4，取2.0×10-4，配筋率取0.15%时，微膨胀混凝土的弹性伸长率为0.25Eα，则该楼板补偿收缩混凝土的限制膨胀率为：Eα＝1.88×10-4+2.0×10-4-0.25Eα
即Ｅα（1.88×10-4+2.0×10-4）／1.25=3.1×10-4
同理：考虑混凝土的极限拉伸值，若微膨胀混凝土的最终变形：
Eα＝3.1×10-4-4.13×10-4=-1.03×10-4，混凝土不会开裂。
同理，该工程每层楼板干缩的最大当量温差：T3=2.5×10-4/1.0×
10-5=25(℃)。微膨胀混凝土最小补偿当量温差：T4=E/α=4.13×10-4/1.0×10-5=41.3（℃）
微膨胀混凝土综合温差：T=18.8+2.5+25-41.3=5（℃）
因楼板浇筑在梁柱上，取其水平阻力系数C X=1.25Mpa/mm，则该楼板平均伸缩缝间距为：
2400×3.3×104 |1.0×10-5×5| L=1.5×?arcosh