后澆帶與膨脹加強(qiáng)帶在建筑工程中的應(yīng)用

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摘要：隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)建筑物的美觀要求也越來(lái)越高，而建筑物中伸縮縫的設(shè)置往往會(huì)影響使用觀感。目前一般大型公共建筑或高層都通過(guò)設(shè)置后澆帶或加強(qiáng)帶來(lái)達(dá)到在建筑物中不設(shè)伸縮縫或減少伸縮縫的目的。本文主要對(duì)后澆帶與膨脹加強(qiáng)帶的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：后澆帶；加強(qiáng)帶

前言

一般當(dāng)混凝土澆筑10d后，水泥水化熱基本上已釋放，混凝土從最高溫逐漸降溫，降溫的結(jié)果引起混凝土收縮，再加上由于混凝土中多余水分蒸發(fā)等引起的體積收縮變形，而該收縮當(dāng)受到外界條件的約束不能自由變形，導(dǎo)致產(chǎn)生溫度應(yīng)力（拉應(yīng)力）。如該溫度應(yīng)力超過(guò)當(dāng)時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，其表面就會(huì)形成溫度裂縫，嚴(yán)重的甚至出現(xiàn)貫穿裂縫，給工程留下極大的安全隱患。目前的解決辦法可大體分為兩種，一種是“以放為主”，如后澆帶的設(shè)置；另一種是“以抗為主”，如加強(qiáng)帶的設(shè)置，但各有利弊。

一、后澆帶的設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)存在問(wèn)題

規(guī)范中不同版本的結(jié)構(gòu)資料中對(duì)后澆帶的構(gòu)造的要求不盡相同，主要存在以下差異：

（1）后澆帶縫寬有80cm和100cm兩種；接縫有平直縫、階形縫、x形縫和槽口縫4種；后澆帶內(nèi)的鋼筋有斷開(kāi)搭接、貫通不斷、增加附加筋3種；后澆混凝土有普通混凝土提高一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，另外采用同等級(jí)或提高一級(jí)的收縮混凝土3種；后澆混凝土的澆灌時(shí)間有的規(guī)定不少于2周，有的規(guī)定不少于6周。

（2）根據(jù)工程性質(zhì)套用規(guī)范的問(wèn)題，后澆帶的性質(zhì)按其作用不同可分為4種：為解決高層建筑主樓與裙房間的沉降差而設(shè)置的后澆帶稱為沉降后澆帶；為防止混凝土凝結(jié)收縮開(kāi)裂而設(shè)置的后澆施工帶稱為收縮后澆帶；為防止混凝土因溫度變化拉裂而設(shè)置的后澆施工帶稱為溫度后澆帶；為防止結(jié)構(gòu)因混凝土和溫度變化開(kāi)裂而設(shè)置的后澆施工帶稱為收縮后澆帶。

（二）后澆帶的選擇類型

設(shè)計(jì)中應(yīng)明確采用何種類型的后澆帶，須根據(jù)類型、工程部位、現(xiàn)場(chǎng)施工情況靈活運(yùn)用?，F(xiàn)提出下列具體看法：

（1）后澆帶的縫寬與墻、板厚有關(guān)，對(duì)厚度小于 20cm的墻、板，縫寬亦取80cm，對(duì)地下室的底板，一般至少取100cm寬，對(duì)底板厚度超過(guò)100cm甚至200cm，可根據(jù)后澆帶處的接槎形式、鋼筋搭接、施工的難易程度等靈活掌握；若施工非常困難，后澆帶縫寬還可適當(dāng)增加。

（2）對(duì)后澆帶接縫處的斷面形式，也應(yīng)根據(jù)墻厚、板厚情況具體處理，一般對(duì)墻、板厚度小于 30cm的，可做成平直縫；對(duì)厚度大于30cm 但不超過(guò)60cm的，可做成階形或上下對(duì)稱坡口形；對(duì)厚度大于 60cm 的墻、板，可做成凹形或多邊凹形形式。

（3）后澆帶內(nèi)的鋼筋斷開(kāi)或貫通，在于后澆帶縫的類型。對(duì)沉降后澆帶而言，鋼筋貫通為好；對(duì)伸縮后澆帶而言，鋼筋斷開(kāi)為好；梁板結(jié)構(gòu)的板筋斷開(kāi)，梁筋貫通。如鋼筋不斷開(kāi)，鋼筋附近的混凝土收縮將受到約束，產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致開(kāi)裂，從而降低結(jié)構(gòu)抗溫度變化的能力，只有能真正自由收縮的混凝土，其抗拉強(qiáng)度才能持續(xù)抵抗溫度應(yīng)力，達(dá)到設(shè)置伸縮后澆帶的設(shè)計(jì)意圖。

（4）后澆帶宜設(shè)置在結(jié)構(gòu)受力較小的部位，且不要在一個(gè)斷面。根據(jù)規(guī)范對(duì)鋼筋接頭接長(zhǎng)的容許百分率設(shè)置在兩個(gè)或兩個(gè)以上的斷面上，不同斷面上的后澆帶應(yīng)曲折連通。

（5）對(duì)于后澆帶內(nèi)的后澆混凝土，應(yīng)使用無(wú)收縮的混凝土灌實(shí)，防止新澆混凝土接縫處收縮開(kāi)裂。無(wú)收縮混凝土可采用膨脹水泥配制，也可采用添加具有膨脹作用的外加劑和普通水泥拌制而成，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)至少應(yīng)與先澆混凝土相同。

（6）后澆帶后澆部分混凝土的澆灌時(shí)間，不同類型后澆帶的澆灌時(shí)間是不同的，伸縮后澆帶應(yīng)根據(jù)先澆混凝土的收縮完成情況而定。不同水泥品種、不同水灰比、不同溫度條件養(yǎng)護(hù)的混凝土，其收縮完成時(shí)間是有區(qū)別的，一般控制在施工后 60d進(jìn)行。沉降后澆帶一般宜在建筑物基本完成沉降后，再澆筑后澆帶混凝土。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)予以足夠的重視。利用“后澆帶”的方法控制裂縫達(dá)到不設(shè)永久伸縮縫的原理，已在國(guó)內(nèi)外許多設(shè)計(jì)、施工中采納應(yīng)用，取得了良好的效果。后澆帶是通過(guò)施工措施，解決結(jié)構(gòu)沉降和伸縮的，從設(shè)計(jì)到施工均應(yīng)高度重視，使其真正滿足設(shè)計(jì)意圖。

二、取消伸縮縫設(shè)計(jì)的方法——加強(qiáng)帶的設(shè)計(jì)

后澆帶是一種擴(kuò)大伸縮縫間距和取消伸縮縫間距的有效措施，但施工時(shí)較麻煩，還可能會(huì)出現(xiàn)滲漏隱患。中國(guó)建筑材料研究院科龍抗裂防滲技術(shù)中心等設(shè)計(jì)、科研機(jī)構(gòu)的專家們研制成功了超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用UEA微膨脹混凝土技術(shù)，取消原設(shè)計(jì)中的后澆帶，以“膨脹帶”替代伸縮縫或后澆帶，一次澆筑成功，即所謂“無(wú)縫設(shè)計(jì)”。

（一）取消伸縮縫的理論依據(jù)

（1）UEA補(bǔ)償收縮混凝土的抗裂機(jī)理?yè)?jù)“摻 U 型膨脹劑（UEA）混凝土的配合比設(shè)計(jì)和施工規(guī)程”，在硅酸鹽類水泥中摻入10%～20%UEA（取代水泥率）可拌制成補(bǔ)償收縮混凝土，可在混凝土建立0.2 MPa～0.7MPa預(yù)壓應(yīng)力，從而抵消混凝土在硬化過(guò)程中全部或大部分拉應(yīng)力，使混凝土結(jié)構(gòu)不裂，不裂就不滲，這就是 UEA 混凝土作結(jié)構(gòu)自防水的基本原理。

UEA 補(bǔ)償收縮混凝土能產(chǎn)生膨脹效應(yīng)，僅在14d內(nèi)的膨脹不但能補(bǔ)償混凝土的收縮，而且能降低混凝土的收縮，使aT<ερ，arcos→∞，及 L→∞，所以任意長(zhǎng)發(fā)可不留伸縮縫。對(duì)于超過(guò)50m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用無(wú)縫設(shè)計(jì)和施工，用2m-- 4m寬的膨脹加強(qiáng)帶代替后澆帶，混凝土一次連續(xù)澆筑在建筑設(shè)計(jì)和施工中已成趨勢(shì)。

（2）應(yīng)用它的目的在于：使超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)保持連續(xù)性；不設(shè)后澆帶可加快工程進(jìn)度；阻塞混凝土毛細(xì)孔滲水，提高混凝土抗?jié)B等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；提高混凝土的抗裂能力，減少并防止裂縫的出現(xiàn)。

（二）膨脹帶替代伸縮縫的作法

根據(jù)諸多工程實(shí)踐，采用UEA混凝土?xí)r，在長(zhǎng)度60m，以內(nèi)結(jié)構(gòu)可不留縫，超過(guò)60m時(shí)，在收縮應(yīng)力最大處設(shè)一道“膨脹帶”替代伸縮縫或后澆縫。膨脹帶的寬度為2m～3m，帶的兩側(cè)掛上密孔鐵絲網(wǎng)，其目的是不讓混凝土中的石子通過(guò)。澆UEA 混凝土?xí)r，膨脹帶兩側(cè)澆灌11%～12%UEA 混凝土，膨脹帶本身澆灌摻14%～15%UEA混凝土，整個(gè)施工過(guò)程是連續(xù)的。這種作法的理論依據(jù)是：一般在構(gòu)筑物中部產(chǎn)生最大收縮，水平法向應(yīng)力，δmar 超過(guò)抗拉強(qiáng)度 f1，便產(chǎn)生裂縫，用普通混凝土?xí)r，則設(shè)一道伸縮縫。而用UEA 混凝土?xí)r，以膨脹帶代替，由于多摻了 UEA，產(chǎn)生較大膨脹（ε2=4×10-4～6×10-4），而兩側(cè)混凝土的膨脹率較?。ㄒ话悝?=2×10-4×10-4），形成中部大兩邊小的膨脹區(qū)，從而補(bǔ)償相應(yīng)的收縮曲線。使任意長(zhǎng)度可以不設(shè)伸縮縫。類似這種作法已在許多工程成功應(yīng)用。實(shí)踐中，由于混凝土供應(yīng)或施工力量達(dá)不到連續(xù)作業(yè)要求時(shí)，可采用“間歇式無(wú)縫施工法”，加強(qiáng)帶一側(cè)改為臺(tái)階式。施工縫鑿?fù)昵逑锤蓛?，用?4%～15% 膨脹劑混凝土澆入加強(qiáng)帶，隨后用小膨脹混凝土澆筑帶外地段。為加快樓面施工進(jìn)度，對(duì)于厚度小于20cm的板，加強(qiáng)帶兩側(cè)可用模板隔離。實(shí)踐證明，如此循環(huán)下去可連續(xù)澆筑100m～150m的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。

三、結(jié)束語(yǔ)

采用UEA補(bǔ)償收縮混凝土建造超長(zhǎng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可不留伸縮縫或后澆縫，以膨脹帶代替伸縮縫，可連續(xù)澆灌混凝土無(wú)限長(zhǎng)而不留縫。這一“抗”的原理不但在理論上是正確的，而且通過(guò)許多重大工程的施工實(shí)踐，證明是切實(shí)可行的，無(wú)滲漏現(xiàn)象。設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，對(duì)于荷載引起的裂縫有計(jì)算公式，其允許寬度裂縫有嚴(yán)格的限制，對(duì)于收縮變形引起的裂縫沒(méi)有計(jì)算規(guī)定，只要求設(shè)計(jì)時(shí)每隔一定的距離設(shè)伸縮縫，在討論的延長(zhǎng)伸縮縫間距的設(shè)計(jì)中，只要在應(yīng)力集中（混凝土極限拉伸最大值）處，設(shè)后澆帶或加強(qiáng)帶，就可連續(xù)澆筑超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫施工。但是，在一般情況下，對(duì)于經(jīng)常受到溫度變化影響的混凝土結(jié)構(gòu)（例如：房屋天面），如果結(jié)構(gòu)沒(méi)有可靠的保溫隔熱措施的話，后澆帶或加強(qiáng)帶都不能解決由于外界溫差波動(dòng)引起結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂問(wèn)題，它們只能解決混凝土結(jié)構(gòu)自身在一定時(shí)間段內(nèi)由于收縮而引起的開(kāi)裂問(wèn)題。