超长混凝土结构无缝设计要点

一、工程概况
　　xxx，总建筑面积20610m2，为大底盘、多塔结构，其中地下室建筑面积36340m2，结构最大长约378m，最大宽约154m，中间设置一道伸缩缝。地下室分为二个区：Ⅰ区结构最大长约208m，最大宽约154m，Ⅱ区结构最大长约170m，最大宽约80m。地下室局部为6级防空地下室。人防区底板厚0.8m，侧墙厚0.5m，顶板厚0.25m；非人防区底板厚0.6m，侧墙厚0.4m，顶板厚0.2m。主楼筏板厚度分别为1.5m、2.0m。地下室混凝土设计强度等级为C35，混凝土抗渗等级为S8。按照设计规范，本工程地下室结构属于超长大面积混凝土结构工程，所以针对本工程实际情况，采取了多种技术措施来防止由于结构超长引起的裂缝。
　　 二、超长混凝土结构无缝设计要点
　　结构温度、收缩应力是由于结构变形受约束而产生的。在理论上只要材料的强度不小于最大约束应力，则任意长度结构不设伸缩缝亦不会开裂。由于混凝土材料的抗拉强度很低，韧性差，以及在结硬过程中产生收缩，理论和实践均证明，若不采取措施，难以满足混凝土规范对结构裂缝的要求。因此，为防止出现上述情况，该超长地下室结构设计采取以下措施防止由于结构超长引起的裂缝。
　　1.设置后浇带
　　（1）间距。结合建筑物长度、气候环境特点综合考虑，后浇带间距一般控制在30～40m左右，因建筑原因无法设置后浇带时，增设膨胀加强带。
　　（2）位置。小跨梁开间或受力较小的部位，一般设置在梁跨1/3处。平面布置时梁的布置平行于后浇带，以免梁截断太多。视具体情况可沿平面曲折通过。
　　（3）宽度。综合考虑，本工程后浇带宽度取为800mm。
　　（4）钢筋。后浇带部位的构件钢筋不截断，且增设不少于原配钢筋20%的附加钢筋， 深入后浇带两侧各1000mm，这样可避免梁钢筋全部截断后造成的钢筋搭、焊接困难。
　　（5）浇筑时间。为最大限度减少混凝土施工过程的温度及收缩应力，后浇带的保留时间应不少于六个月，且浇筑时的温度宜低于主体混凝土浇筑时的温度。
　　（6）混凝土。采用C40的微膨胀混凝土浇筑（应保证水中养护14天的混凝土限制膨胀率大于等于0.035%）。
　　（7）断面形式。一般避免留直缝，对于板可留斜缝；对于梁及基础，可留企口缝。
　　（8）地下室有防水要求，在新老混凝土之间设置钢板止水带，以防止渗漏。
　　2.设置膨胀加强带
　　本工程地下室体型复杂，上部结构在地下室内柱网排列也不均匀，所以部分区域后浇带间距无法保证，为此，在这些区域增设膨胀加强带并结合跳仓法施工。膨胀加强带混凝土采用C40的微膨胀混凝土浇筑（应保证水中养护14天的混凝土限制膨胀率大于等于0.035%），在其两侧架设密孔铁丝网，以防止两侧混凝土流入膨胀加强带，膨胀加强带钢筋增加作法同后浇带。
　　3.采用低水化热的水泥配置混凝土并适量加入粉煤灰
　　混凝土内外部温差过大会产生裂缝，主要是由水泥水化热引起的。地下室超长大体积混凝土基础中，混凝土强度级别较高，水泥用量大，因此混凝土在初凝过程中会有大量水化热产生。混凝土是热的不良导体，又由于地下室底板及筏板几何尺寸巨大，这些热量不易及时排出而积聚，导致了其内部温度迅速升高（最高时可达70～80℃）；相反，在构件表面，则由于散热条件良好，温度保持较低水平。这样就出现了内外温差，这种相对的“内胀外缩”使混凝土表面产生拉应力，当它超过混凝土拉伸极限时，裂缝就产生了。
　　粉煤灰水泥系在硅酸盐水泥中掺入占水泥重量20%～40%的粉煤灰组合而成。其有如下特性：早期强度较低，后期强度增长较快；水化热较小；耐冻性差；耐硫酸盐腐蚀及耐水性较好；抗炭化能力差；抗渗性较好；干缩性较小；抗裂性较好。
　　选择粉煤灰水泥在技术上有两点好处：一是减少内部水化热的产生（因为减少了水泥用量）；二是减少混凝土的“干缩”量，这样从整体上对裂缝的产生和扩展起到了预防和抑制作用。
　　4.加大碎石骨料用量
　　碎石骨料表面粗糙与水泥的胶结良好，同样配比的混凝土其强度较卵石混凝土高，并可降低水化热，收缩变形小，从而裂缝也小。在满足施工泵送要求的情况下，加大碎石骨料用量，降低水泥用量，减小混凝土的水化热，能更好地保证混凝土的质量。