關(guān)于超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)采用加強(qiáng)帶取代后澆帶的工程實(shí)踐

1、關(guān)于超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)采用加強(qiáng)帶取代后澆帶的工程實(shí)踐黑龍江省建筑施工專家委員會(huì)【摘要】 本文以哈爾濱愛建新城人防及地下商業(yè)街工程為例，介紹采用膨脹加強(qiáng)帶合理取消混凝土后澆帶，以控制混凝土變形裂縫的施工措施?！娟P(guān)鍵詞】 變形裂縫、膨脹混凝土、后澆帶、加強(qiáng)帶1 工程概況哈爾濱愛建新城人防及地下商業(yè)街工程，占地面積約14萬，最長(zhǎng)邊約1500多m，寬135m，因混凝土為超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，為控制變形裂縫的產(chǎn)生，原設(shè)計(jì)底板做11道后澆帶。經(jīng)施工前研究分析，設(shè)置后澆帶會(huì)給工程施工帶來很多困難使該處模板和支撐不能及時(shí)拆除，延長(zhǎng)了工期；由于較長(zhǎng)時(shí)間不能封閉，落進(jìn)雜物難于清理；同時(shí)，由于后澆帶兩側(cè)，在澆筑混凝土前，混凝土側(cè)邊

2、鑿毛十分困難；同時(shí)底板和墊層混凝土與后澆帶混凝土澆筑時(shí)間相隔長(zhǎng)達(dá)4060d，新老混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度難以保證，后澆帶連接處易產(chǎn)生裂縫，反而造成滲漏。為此，在施工中，我們采用混凝土中摻加適量的具有高效減水、微膨脹功能的hm外加劑來抵消混凝土的收縮，進(jìn)而達(dá)到取消后澆帶的目的，以改善設(shè)置后澆帶帶來的不足。2 用加強(qiáng)帶代替后澆帶的依據(jù)膨脹混凝土在凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生適當(dāng)膨脹，在鋼筋和鄰位的約束下，在混凝土中建立起一定的自應(yīng)力（約0.2mpa0.7mpa），其自應(yīng)力值按下式計(jì)算：c=esp c混凝土自應(yīng)力（mpa） 截面的配筋率（%） es鋼筋的彈性模量（mpa） p鋼筋的限制膨脹率（%）從公式中可以看出

3、：在配筋率和鋼筋彈性模量確定的情況下，膨脹混凝土自應(yīng)力與膨脹率成正比。這樣膨脹加強(qiáng)帶部位的自應(yīng)力增大，對(duì)溫度收縮應(yīng)力補(bǔ)償能力增大，防止超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)開裂，其原理示意圖如圖1所示：從圖1中可以看出，超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)使用普通混凝土的溫度收縮應(yīng)力曲線為abcde，其應(yīng)力從兩邊向中間增長(zhǎng)至b、d兩點(diǎn)時(shí)，ftk(混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值)，混凝土開始開裂，釋放能量；僅采用小摻量膨脹混凝土進(jìn)行補(bǔ)償?shù)某L(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)，能夠抵消部分溫度收縮應(yīng)力，其溫度收縮應(yīng)力曲線為fghnj，應(yīng)力從兩邊向中間隨結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度的延伸而增長(zhǎng)，達(dá)到g、n兩點(diǎn)時(shí)，ftk，開始產(chǎn)生開裂，摻膨脹劑的混凝土達(dá)到開裂時(shí)的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較普通混凝土延長(zhǎng)，到達(dá)膨脹加強(qiáng)帶

4、部位（k、m）時(shí)，由于加強(qiáng)帶部位儲(chǔ)存較大自由應(yīng)力（或膨脹力）對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，使其應(yīng)力降低，隨后隨長(zhǎng)度增加重新增長(zhǎng)，但最終結(jié)構(gòu)中部最大應(yīng)力值小于混凝土的抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，即ftk，保證超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)不開裂，這就是膨脹加強(qiáng)帶的主要作用。為保證工期和加快施工進(jìn)度，根據(jù)以上原理經(jīng)我單位多次研究、分析、計(jì)算，決定不設(shè)混凝土后澆帶，用加強(qiáng)帶取代后澆帶，依靠混凝土的膨脹補(bǔ)償收縮，從而達(dá)到控制混凝土變形裂縫的目的。3 是否設(shè)置后澆帶的理論計(jì)算結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫與干縮和溫差有直接關(guān)系。當(dāng)?shù)装搴屯鈮炷敛捎闷胀ɑ炷粒业装搴屯鈮穸容^大時(shí)，干縮和溫差均較大，易產(chǎn)生裂縫。在這種情況下，通過計(jì)算和工程實(shí)踐表明，后澆帶的

5、間距約為30m40m。但本工程底板混凝土不厚，混凝土中摻加占水泥重量2左右的hm膨脹劑，理論上可不設(shè)后澆帶，只設(shè)加強(qiáng)帶即可，但考慮施工等因素，為確保混凝土不出現(xiàn)裂縫，在實(shí)際施工中，我們?cè)诜羌訌?qiáng)帶區(qū)也摻用占水泥重量0.5%的膨脹劑，以保證混凝土不出現(xiàn)變形裂縫。工程設(shè)計(jì)理論計(jì)算1）混凝土配筋收縮率y(t)，按下式計(jì)算y(t) =m1m2mn（1-e-bt） 式中 y(t)任意時(shí)間的收縮（mm/mm）；b經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取0.01；養(yǎng)護(hù)較差時(shí)取0.03；t由澆灌時(shí)至計(jì)算時(shí)，以天為單位的時(shí)間值；=y()最終收縮（mm/mm），標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下=3.2410-4；m1mn考慮各種非標(biāo)準(zhǔn)條件的修正系數(shù)；將以上參數(shù)

6、代人公式計(jì)算底板混凝土的收縮率：y（28）=3.810-42）加強(qiáng)帶限制膨脹率：x(t)=3.33t1.87+t10-4a1a2 a9式中 t為齡期(d)；a1a2 a9為偏離標(biāo)準(zhǔn)條件影響系數(shù)；將上述參數(shù)代入公式，可計(jì)算出加強(qiáng)帶限制膨脹率為：x(14)=4.210-4同時(shí)計(jì)算得|at|p，|x-y|p，所以混凝土不會(huì)開裂。在計(jì)算混凝土膨脹加強(qiáng)帶時(shí)，公式中混凝土極限拉伸值除考慮配筋率影響外，還需考慮混凝土徐變的影響。偏于安全選取普通混凝土的松弛系數(shù)為0.5，也就是混凝土的極限拉伸值，在考慮徐變的條件下增加了50。底板混凝土由于單面散熱（bx702卷材防水三面覆蓋）散熱較慢，必須考慮徐變。值得說明

7、的是，膨脹混凝土的受拉徐變比普通混凝土高30，由于已偏于安全，未予考慮。因此，考慮徐變后混凝土的極限拉伸值為：p=1.810-44 加強(qiáng)帶的設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶分別沿縱、橫向每隔40m左右設(shè)置一條，寬度2m。設(shè)置在溫度收縮應(yīng)力較大的部位，如截面、鋼筋變化等部位，其構(gòu)造措施如圖。在加強(qiáng)帶兩側(cè)設(shè)置一層孔徑5mm5mm的鋼絲網(wǎng)，并200mm300mm設(shè)一根豎向16mm的鋼筋予以加固，其上下均應(yīng)留有保護(hù)層，鋼絲與鋼絲網(wǎng)、上下水平鋼筋及豎向加固筋必須綁扎牢固，不得松動(dòng)，以免澆筑混凝土?xí)r被沖開，引起兩種混凝土混合，影響加強(qiáng)帶的效果。5 對(duì)墻體裂縫的說明大量工程實(shí)踐表明，膨脹混凝土應(yīng)用于平面結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)底板），即使

8、超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)只以膨脹帶代替后澆帶也不會(huì)出現(xiàn)有害裂縫。但是對(duì)墻體而言，即使整體使用膨脹混凝土，也往往會(huì)產(chǎn)生裂縫。這是因?yàn)椋撼浣畈惶侠恚炷僚浜媳却嬖趩栴}，養(yǎng)護(hù)不足，分段太長(zhǎng)等因素以外，主要與混凝土膨脹量不足有關(guān)：1新澆混凝土的溫度下降時(shí)產(chǎn)生的收縮，但由于已澆底板的約束，于是產(chǎn)生拉應(yīng)力。2由于混凝土截面內(nèi)的溫差，在低溫部位產(chǎn)生拉應(yīng)力見圖2，墻體混凝土的干縮由于被剛性大的柱或基礎(chǔ)的約束而產(chǎn)生干縮裂縫見圖3。為此，在施工中我們采取適當(dāng)提高邊墻配筋率至0.8%左右，減少水平筋間距在150mm以下，以增加混凝土的極限拉伸值；在墻的中部或底部的1m范圍內(nèi)的水平筋間距改為80100mm，形成一道“暗梁”，以

9、平衡收縮應(yīng)力；此外采取加強(qiáng)淋水養(yǎng)護(hù)，墻體保溫，延長(zhǎng)拆摸板時(shí)間等措施，起到控制裂縫的作用。5 施工質(zhì)量保證措施在施工過程中，我們著重控制了以下六個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：1）選擇優(yōu)質(zhì)原材料 石子：531.5mm卵石連續(xù)級(jí)配，含泥量1.0%；砂：中砂，含泥量2.0%；水泥：p.o32.5r（哈水）；粉煤灰：級(jí)磨細(xì)；膨脹劑：hm多功能型（沈陽洪盟）；以上所用材料都經(jīng)嚴(yán)格復(fù)試。2）試驗(yàn)配比 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)材料經(jīng)試驗(yàn)室試配做出如下合理配比，現(xiàn)場(chǎng)采用砂、石含水率測(cè)試儀隨時(shí)測(cè)定砂、石含水率并及時(shí)調(diào)整加水量。3）澆筑 每施工段施工時(shí)采用兩臺(tái)混凝土攪拌站配合施工，以保證混凝土同時(shí)完成澆筑，使混凝土相連避免產(chǎn)生施工縫。對(duì)厚大混凝土承臺(tái)

10、分層進(jìn)行澆筑，每層澆筑厚度小于400mm，澆筑連續(xù)且保持均勻，4）振搗 采用50插入式振搗器進(jìn)行振搗，施工中設(shè)專人負(fù)責(zé)合理布點(diǎn)，嚴(yán)格控制振搗間距（不大于400mm）、時(shí)間（不少于20s），防止過振、漏振現(xiàn)象發(fā)生，必要時(shí)局部采取二次振搗。5）壓光 待混凝土收水后，初步用長(zhǎng)刮尺刮平，用木抹子搓平壓實(shí)，在初凝前用鐵抹子二次壓實(shí)，局部進(jìn)行三次抹壓，以控制表面龜裂。6）養(yǎng)護(hù) 混凝土的收縮變形主要發(fā)生在早期，而混凝土膨脹在水中7d內(nèi)能達(dá)到80%，因此前期養(yǎng)護(hù)工作至關(guān)重要。對(duì)超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制、養(yǎng)護(hù)好壞起決定性作用。因此，在混凝土澆筑完后，我們采取了覆蓋塑料薄膜后蓄水，在水中養(yǎng)護(hù)14d的方案，保證了混凝土水化用水的同時(shí)，又能控