倪建新

（上海建工四建集團(tuán) 第六工程公司，中國 上海 201103）

1 工程概況

常州市客運中心及綜合配套系統(tǒng)工程是集既有火車站、城鐵常州站、長途客運站（旅游巴士樞紐）、軌道交通1號線車站、公交樞紐站（含BRT支線）、社會停車場、出租車?？空镜榷喾N交通功能以及商業(yè)、商務(wù)辦公于一體的現(xiàn)代化大型綜合交通樞紐。工程項目位于火車站北側(cè)，東至規(guī)劃道路四，南至滬寧城際鐵路線，西至規(guī)劃道路三，北至規(guī)劃站前路。地面總建筑面積106450m2，地下總建筑面積83670m2，工程項目2009年3月開工，2010年5月竣工。

工程名稱：常州市客運中心及綜合配套系統(tǒng)工程地下配套工程

建設(shè)單位：滬寧城際鐵路常州站北廣場項目辦

設(shè)計單位：上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院

勘察單位：常州市規(guī)劃院

監(jiān)理單位：浙江江南工程管理股份有限公司

施工總承包單位：上海市第四建筑有限公司

混凝土材料供應(yīng)單位：常州材料供應(yīng)有限公司

綜合交通樞紐地下結(jié)構(gòu)工程往往混凝土體量較大，一般由頂板、中板、底板、連續(xù)墻與內(nèi)襯墻幾部分組成，這幾部分在厚度方向上的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于另外兩個方向的尺寸，一般被稱為大面積混凝土板結(jié)構(gòu)。相對于上部結(jié)構(gòu)而言，地下工程埋置深度大，一次澆筑面積大，在巖土介質(zhì)環(huán)境中混凝土所受應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，并且承受城市地下水及地質(zhì)條件等多種因素的影響，存在著諸多技術(shù)難題[1-3]。

本項目采用優(yōu)化的材料配比、科學(xué)的檢測手段，對摻加纖維素纖維的混凝土墻板、底板在施工過程中的特性進(jìn)行分析，制定出合理的施工措施，確保纖維水泥基復(fù)合材料應(yīng)用于實際工程的有效性。

纖維素（Cellulose）纖維是一種有別于合成纖維、礦物纖維的植物纖維。它是植物失去生長機(jī)能的細(xì)胞，其組成的主要成分是葡萄糖大分子鏈構(gòu)成的纖維素，分子式為(C6H10O5)n。纖維素纖維一直是紡織品和衛(wèi)生用品的重要原材料，隨著制備工藝和技術(shù)的不斷改進(jìn)，新型、再生纖維素纖維也有著越來越廣泛的應(yīng)用，其工藝過程簡單，成本低，圖1為一種市售纖維素纖維。

圖1 纖維素纖維

本項目混凝土所摻纖維類型為纖維素纖維，摻加纖維比例為0.9kg/m3。

2 纖維素纖維混凝土施工質(zhì)量控制措施

纖維素纖維能有效阻止混凝土收縮裂縫的發(fā)生，因纖維素纖維本身具有的特性，加入混凝土中后，水的浸泡和外力作用下，形成大量均勻分布的細(xì)小纖維，可有效阻止混凝土塑性收縮、干縮和溫度變化而引起裂縫的發(fā)生，提高混凝土的耐久性。纖維素纖維在混凝土中呈三維立體分布，可有效的降低微裂尖端的應(yīng)力集中，可使混凝土或砂漿因干縮引起的拉應(yīng)力消弱或消除，阻止微裂縫的發(fā)生和擴(kuò)展[4-5]。但實際施工過程中需針對纖維素纖維混凝土的特性制定合理的施工質(zhì)量保證措施，才能有效的發(fā)揮纖維素纖維的抗裂性能。

在施工前會同設(shè)計、施工、材供等各方，共同制定施工各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制與質(zhì)量保證措施以及相應(yīng)的施工技術(shù)條例，對混凝土裂縫的防治首先從預(yù)防上做好第一步工作。

（1）現(xiàn)場施工工藝控制

現(xiàn)場施工工藝控制措施主要包括纖維混凝土的攪拌、振搗、出機(jī)溫度控制、澆筑溫度控制、混凝土養(yǎng)護(hù)、防風(fēng)和回填等內(nèi)容，具體如下：

1）纖維混凝土的攪拌

混凝土加入纖維后，在澆筑前需保證纖維能均勻地分散在混凝土中，這需要監(jiān)控混凝土攪拌和運輸?shù)娜^程，保證能有充分的時間使纖維與混凝土混合。

普通混凝土在攪拌站的攪拌時間為30s，按此時間攪拌完成后取樣測試分散度發(fā)現(xiàn)，少量纖維未完全分散，如圖2。

圖2 纖維素纖維混凝土攪拌站攪拌控制過程

后將攪拌站攪拌時間增加到1min，考慮混凝土運輸過程為1小時，在混凝土澆筑之前，對纖維混凝土取樣，現(xiàn)場試驗如圖3，可見纖維在混凝土中分散性較好，分部均勻。

圖3 混凝土澆筑前纖維素纖維分散性檢測

纖維混凝土的攪拌控制程序：摻入量控制→攪拌時間控制→混凝土澆筑前纖維分散度控制→纖維混凝土輸送

2）混凝土的振搗

對澆筑后的混凝土進(jìn)行二次振搗，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，減小內(nèi)部微裂，增加混凝土密實度，使混凝土的抗壓強(qiáng)度提高10%-20%左右，從而提高抗裂性。

混凝土二次振搗的恰當(dāng)時間是指混凝土經(jīng)振搗后還能恢復(fù)到塑性狀態(tài)的時間，一般稱為振動界限，在實際工程應(yīng)做實驗確定。由于采用二次振搗的最佳時間與水泥的品種、水灰比、坍落度、氣溫和振搗條件等有關(guān)：同時在確定二次振搗時間時，既要考慮技術(shù)上的合理，又要滿足分層澆筑、循環(huán)周期的安排，在操作時間上要留有余地，避免由于這些失誤而造成“冷接頭”等質(zhì)量問題。

因為施工過程中氣候條件和混凝土品種變化較大，現(xiàn)場施工過程中對混凝土的坍落度進(jìn)行測試，以坍落度值間接判定混凝土初凝時間（特別是初凝前l(fā) h的時間）。根據(jù)施工的經(jīng)驗，以混凝土坍落度達(dá)到30～50 mm時作為進(jìn)行混凝土二次振搗的時間。此時，將運行著的振動棒以其自重插入混凝土中進(jìn)行振搗，混凝土仍可恢復(fù)塑性，當(dāng)振動棒小心地拔出后，混凝土能自行閉合，而不會留下孔穴。

3）混凝土出機(jī)溫度的控制

為降低大體積混凝土總溫升和減小結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，控制出機(jī)溫度是很重要的。在混凝土的原材料中，石子的比熱較小，但其在每立方米混凝土中所占的重量較大；水的比熱最大，但它在混凝土中占的重量卻最小。因此，對混凝土的出機(jī)溫度影響最大的是石子和水的溫度，砂的溫度次之，水泥的溫度影響較小。

針對以上的情況，在施工中為了降低混凝土的出機(jī)溫度，采取了有效的方法降低石子的溫度。在氣溫較高時，為了防止太陽的直接照射，在砂、石子堆場搭設(shè)簡易遮陽裝置，溫度過高時向骨料噴射水霧或使用前用冷水沖洗骨料。

4）混凝土澆筑溫度的控制

混凝土從攪拌機(jī)出料后，經(jīng)過運輸、泵送、澆筑、振搗等工序后的溫度稱為混凝土的澆筑溫度。由于澆筑溫度過高會引起較大的干縮，因此應(yīng)適當(dāng)?shù)叵拗苹炷恋臐仓囟取，F(xiàn)場施工時，混凝土澆筑前要求對混凝土的溫度進(jìn)行測試，要求混凝土的最高澆筑溫度控制在40℃以下。

（2）混凝土的養(yǎng)護(hù)

地下室底板和外墻澆筑以后，加強(qiáng)對混凝土進(jìn)行保濕和保溫養(yǎng)護(hù)。保濕養(yǎng)護(hù)是在混凝土澆筑后，在其表面不斷的補給水分。現(xiàn)場一般補給水分的方法有淋水、濕砂層、濕麻袋或草袋等。

本項目依托工程中，底板采用蓄水養(yǎng)護(hù)的方法，墻板采用帶模養(yǎng)護(hù)、推遲拆模時間的方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。同時要求混凝土澆筑后數(shù)月內(nèi)，養(yǎng)護(hù)完畢，也不能長期直接暴露在風(fēng)吹日曬的條件下，拆模部分的外墻即時進(jìn)行防水施工。在冬季施工中，采取保溫養(yǎng)護(hù)時，采用2～3層草袋或草墊之類的保溫材料進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)。

（3）防風(fēng)和回填

外部氣候也是影響混凝土裂縫發(fā)生和開展的因素之一，其中風(fēng)速對混凝土的水分蒸發(fā)有直接影響，不可忽視。在地下室外墻混凝土施工中要求對門洞進(jìn)行封閉，減少對流，地下室外墻混凝土施工完畢后在條件允許的情況下立刻進(jìn)行回填。

3 纖維素纖維混凝土施工效果分析

實際施工中，分別留置了部分底板和墻板澆筑了不含纖維的混凝土，用于對比觀測，評價纖維混凝土的工作效果?，F(xiàn)場監(jiān)測了摻加纖維素纖維混凝土的底板及墻板的應(yīng)力應(yīng)變隨時間的變化情況。對澆筑完成的各種混凝土定期進(jìn)行裂縫外觀形態(tài)、分布描述，裂縫寬度檢測，從而研究裂縫的動態(tài)變化過程（圖4）。試驗監(jiān)測對象包括摻加纖維素纖維的混凝土結(jié)構(gòu)和未摻入纖維素纖維的混凝土結(jié)構(gòu)。

圖4 墻板裂縫

底板在現(xiàn)場觀測中未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫。墻板裂縫觀測的部分?jǐn)?shù)據(jù)見表1和表2?？梢娢磽郊永w維的混凝土裂縫寬度普遍比摻加纖維素纖維的混凝土裂縫寬數(shù)倍。說明纖維素纖維可有效阻止混凝土塑性收縮、干縮和溫度變化而引起裂縫的發(fā)生，提高混凝土的耐久性。

同時，對比相同的墻板面積發(fā)現(xiàn)，纖維素纖維可大大降低混凝土的裂縫數(shù)量。部分墻板的裂縫分布見圖5和圖6。

從上可見，合理的施工質(zhì)量控制措施，確保纖維發(fā)揮了抗裂效果。

圖5 某纖維素纖維墻板裂縫分布

圖6 無纖維墻板裂縫分布

表1 纖維素纖維墻板裂縫寬度（單位：mm）

表2 無纖維墻板裂縫寬度（單位：mm）

通過檢測現(xiàn)象及數(shù)據(jù)的分析，對摻加纖維及未摻加纖維的混凝土在現(xiàn)場條件下的工作性能有了進(jìn)一步的認(rèn)識。主要有以下幾點：

（1）各塊底板均未產(chǎn)生明顯的開裂現(xiàn)象，混凝土經(jīng)過一段時間的養(yǎng)護(hù)后，最終的受力狀態(tài)基本相似。未發(fā)現(xiàn)明顯差異。

（2）墻板方面，即摻加纖維素纖維的墻板抗裂、阻裂性能佳，而不摻加纖維的墻板抗裂、阻裂性能最差。

4 小結(jié)

（1）在纖維混凝土的施工過程中，應(yīng)采取針對性的施工措施，對混凝土的攪拌、運輸、澆筑、振搗以及養(yǎng)護(hù)程序進(jìn)行全過程動態(tài)管理，預(yù)防工后裂縫出現(xiàn)，提高纖維的抗裂效果。

（2）對底板混凝土的檢測和分析表明，底板由于特殊的結(jié)構(gòu)約束以及地基約束特點，摻加抗裂纖維對混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂、阻裂工作特性影響不大。

（3）綜合墻板檢測結(jié)果表明，纖維的存在會降低混凝土中裂縫的寬度，大量減少裂縫的數(shù)量。

［1］燕蘭,邢永明,郝貟洪.混雜纖維增強(qiáng)高性能混凝土(HFHPC)高溫力學(xué)性能及微觀分析[J].混凝土,2012(01).

［2］劉澤軍,李艷,梁興文.高性能PVA纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的彎曲行為[J].玻璃鋼/復(fù)合材料,2011(04).

［3］王海超,劉校源.較高韌性混雜纖維混凝土彎曲抗拉性能試驗研究[J].混凝土與水泥制品,2011(04).

［4］肖永新,唐小虎.纖維素纖維混凝土抗裂性能簡析[J].甘肅科技,2013(23):129-131.

［5］劉利生,韓美清,王森鶴,黎明細(xì).纖維素纖維混凝土在建筑工程中的應(yīng)用研究[J].鐵道建筑,2013,(08):142-145.