試論膨脹加強(qiáng)帶在超長(zhǎng)地下室工程中的應(yīng)用

陳錦洪

（福建省閩地建筑設(shè)計(jì)院龍巖分院）

試論膨脹加強(qiáng)帶在超長(zhǎng)地下室工程中的應(yīng)用

陳錦洪

（福建省閩地建筑設(shè)計(jì)院龍巖分院）

目前大面積混凝土結(jié)構(gòu)在地下室、車庫(kù)、商場(chǎng)等建筑中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這類結(jié)構(gòu)的平面尺寸一般不在規(guī)范規(guī)定的不設(shè)伸縮縫極限值的范圍內(nèi)。對(duì)伸縮縫進(jìn)行設(shè)置，如果以規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，往往會(huì)對(duì)建筑物的美觀和使用功能造成影響。如果不按照規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)伸縮縫進(jìn)行設(shè)置，在施工的過程中很容易受到溫差的影響造成樓板產(chǎn)生較大的收縮裂縫，而混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)因?yàn)檫@些裂縫降低使用功能，并且混凝土出現(xiàn)裂縫后進(jìn)行修復(fù)是十分困難的。我國(guó)目前對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的研究還不夠深入，尤其是對(duì)裂縫機(jī)理的系統(tǒng)研究還不到位，因此，在實(shí)際的過程施工過程中，對(duì)伸縮縫進(jìn)行設(shè)置一般采用的是伸縮后澆帶。因?yàn)闇夭町a(chǎn)生的收縮裂縫，僅僅通過設(shè)置伸縮后澆帶不能完全解決問題，依然會(huì)有滲漏的隱患存在。近年來(lái)越來(lái)越多的工程取消伸縮縫而采用連續(xù)澆注混凝土方式獲得成功，本文將著重介紹一下超長(zhǎng)無(wú)縫施工技術(shù)的原理與應(yīng)用。

膨脹加強(qiáng)帶；超長(zhǎng)地下室；后澆帶

1　補(bǔ)償收縮混凝土抗裂的基本原理

在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件中部都會(huì)出現(xiàn)溫度收縮應(yīng)力和干燥收縮應(yīng)力，很容易使超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的中間部位出現(xiàn)裂縫，一般施工單位會(huì)通過設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶來(lái)防止裂縫的產(chǎn)生，利用膨脹加強(qiáng)帶產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力對(duì)溫差收縮應(yīng)力和干燥收縮應(yīng)力進(jìn)行補(bǔ)償，在對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)施工的時(shí)候一般都會(huì)采用膨脹加強(qiáng)帶，施工人員要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選擇混凝土澆筑的方式。在硬化的過程中，補(bǔ)償混凝土?xí)a(chǎn)生一定的膨脹作用，鋼筋和鄰位對(duì)混凝土產(chǎn)生約束作用，鋼筋受到拉力的影響，會(huì)使混凝土承受壓力，如果鋼筋的拉應(yīng)力與混凝土壓應(yīng)力達(dá)到平衡的時(shí)候。

則：Ac·σc=As·Es·ε2

設(shè)：μ=As/Ac，

則σc=μ·Es·ε2（1）

式中：σc-混凝土預(yù)壓應(yīng)力（MPa）；As—-鋼筋截面積；μ-配筋率（%）；Ac-混凝土截面積；Es-鋼筋彈性模量（MPa）；ε2-混凝土的限制膨脹率（%）。

由（1）式可見，σc與ε2成正比例關(guān)系，而限制膨脹率ε2隨膨脹劑的摻量增加而增加，所以，通過對(duì)膨脹劑的摻量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使混凝土獲得的預(yù)壓應(yīng)力控制在0.2～0.7MPa的范圍內(nèi)，以水平法向力σx分布曲線為依據(jù)，設(shè)想將較大的膨脹應(yīng)力σc施加在應(yīng)力大的地方，將較小的膨脹應(yīng)力施加在兩側(cè)，對(duì)結(jié)構(gòu)的收縮應(yīng)力進(jìn)行全面的補(bǔ)償，將結(jié)構(gòu)出現(xiàn)有效裂縫的發(fā)生率進(jìn)行有效控制。

鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，并且具有長(zhǎng)大化的特點(diǎn)，對(duì)超長(zhǎng)無(wú)縫混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行取消后澆帶施工的時(shí)候，要對(duì)其混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的分析，以結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為依據(jù)來(lái)進(jìn)行施工，但是在施工的過程中，不能取消沉降縫，也不能取消帶有沉降性質(zhì)的后澆帶施工。補(bǔ)償收縮混凝土加強(qiáng)帶的性質(zhì)是以較大膨脹應(yīng)力補(bǔ)償溫差收縮應(yīng)力集中的地方，所以它可以取消伸縮后澆帶。膨脹加強(qiáng)帶的間距可控制在40～60m，一般可連續(xù)澆注100～120m超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。無(wú)縫設(shè)計(jì)是相對(duì)的，根據(jù)工程結(jié)構(gòu)具體情況，可無(wú)縫或少縫，其設(shè)計(jì)思路是“抗放兼施，以抗為主”。

在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫施工過程中，要實(shí)現(xiàn)抗裂的效果，一般會(huì)采用膨脹混凝土，施工人員需要對(duì)膨脹混凝土的限制膨脹率（ε2）進(jìn)行設(shè)定，這個(gè)過程非常重要，如果限制膨脹率ε2設(shè)置的偏小，會(huì)造成補(bǔ)償收縮能力不能達(dá)到規(guī)范要求，不能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫施工；如果限制膨脹率ε2設(shè)置的過大，會(huì)影響到混凝土的強(qiáng)度。經(jīng)過專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)大量實(shí)際過程案例進(jìn)行分析研究，根據(jù)目前的實(shí)際情況，確定在結(jié)構(gòu)中可以將補(bǔ)償收縮混凝土的預(yù)壓應(yīng)力控制在0.2～0.7MPa范圍內(nèi)，這一預(yù)壓應(yīng)力大致可以抵消混凝土在硬化過程中因溫度和干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而防止混凝土收縮開裂，也可以實(shí)現(xiàn)將裂縫控制在合理的范圍內(nèi)，即無(wú)害裂縫不大于0.1mm。

以“抗”的原理為依據(jù)，將補(bǔ)償收縮混凝土利用到施工過程中，對(duì)后澆縫的間距進(jìn)行控制，后澆縫的安全間距一般為60m，比規(guī)范20～40m增加l倍左右。體現(xiàn)了無(wú)縫設(shè)計(jì)概念中的“少縫”含義，已成功應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。我國(guó)建筑不斷發(fā)展，逐漸呈現(xiàn)出長(zhǎng)大化和多功能的特點(diǎn)，很多混凝土超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)超過100m，面積超1萬(wàn)m2以上的建筑越來(lái)越多。樓層數(shù)十層，設(shè)置后澆縫以防止結(jié)構(gòu)收縮開裂成為必要措施。然而，它給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)很多麻煩，工期延長(zhǎng)，模板周轉(zhuǎn)、降水和施工管理費(fèi)都增加，能否取消后澆縫這具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。根據(jù)上述理論，用膨脹劑配制補(bǔ)償收縮混凝土進(jìn)行超長(zhǎng)無(wú)縫施工，可以克服常規(guī)后澆帶施工留縫的諸多缺點(diǎn)，其綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)如表1。

表1　

2　無(wú)縫施工技術(shù)

2.1膨脹加強(qiáng)帶

膨脹加強(qiáng)帶是一種旨在提高混凝土構(gòu)件抗裂性能的技術(shù)措施，施工中采用膨脹加強(qiáng)帶的目的是減免伸縮后澆帶。設(shè)置的膨脹加強(qiáng)帶條數(shù)及形狀應(yīng)依工程構(gòu)造與尺寸確定，當(dāng)長(zhǎng)、寬比較大或構(gòu)造復(fù)雜時(shí)，相鄰加強(qiáng)帶、后澆帶的間距應(yīng)適當(dāng)減小。為了有效發(fā)揮膨脹效果，增加長(zhǎng)度方向的膨脹絕對(duì)量，所以其寬度應(yīng)該比后澆帶更寬一些。膨脹加強(qiáng)帶的帶寬宜為2m，其它構(gòu)造與后澆帶基本相同，在帶的兩側(cè)用密孔鐵絲網(wǎng)將帶內(nèi)混凝土與帶外混凝土分開。膨脹加強(qiáng)帶是一種“抗”的措施，所以在連續(xù)施工的混凝土構(gòu)件中，為提高其抵御收縮應(yīng)力的能力，增設(shè)一些附加筋。建議膨脹加強(qiáng)帶內(nèi)底板（墻）中增設(shè)φ10@150水平溫度鋼筋（垂直于加強(qiáng)帶長(zhǎng)度方向），并均勻布置在上下層鋼筋上，兩端各伸出膨脹帶LaE（約1000mm），并固定在上下層（或內(nèi)外層）鋼筋上，配筋參見圖1～2。

圖1　板式膨脹加強(qiáng)帶做法（連續(xù)式）

圖2　膨脹加強(qiáng)帶做法（后澆式）

膨脹加強(qiáng)帶帶寬宜設(shè)置為2m。膨脹加強(qiáng)帶的兩側(cè)采用5mm密目鋼絲網(wǎng)（快易收口網(wǎng)），為防止混凝土壓壞鋼絲網(wǎng)，并用立筋φ8@150及水平筋φ16@200骨架加固，防止混凝土流入加強(qiáng)帶，影響抗裂性能，這樣就可以實(shí)現(xiàn)混凝土連續(xù)澆筑或稱無(wú)縫施工。

2.2膨脹加強(qiáng)帶的澆筑方式

膨脹加強(qiáng)帶澆筑方式有連續(xù)式、間歇式或后澆式三種，《補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T178-2009）規(guī)定：對(duì)膨脹加強(qiáng)帶進(jìn)行澆筑宜按表2進(jìn)行選擇（具體可參照?qǐng)D3～5進(jìn)行）。

膨脹加強(qiáng)帶三種澆筑方法如圖3～5。

3　施工控制

3.1混凝土澆灌

（1）在計(jì)劃澆筑區(qū)段內(nèi)連續(xù)澆筑混凝土，不得中斷；混凝土澆筑以階梯式推進(jìn)，澆筑間隔時(shí)間不得超過混凝土的初凝時(shí)間。

（2）對(duì)補(bǔ)償收縮自防水混凝土進(jìn)行振搗操作，必須保證振搗的混凝土非常密實(shí)，不能出現(xiàn)漏振、欠振的現(xiàn)象，也不能過度振搗。要實(shí)現(xiàn)振搗密實(shí)，可以采用高頻機(jī)械，將振搗時(shí)間控制在10s，保證混凝土在振搗后表面出現(xiàn)浮漿，沒有氣泡出現(xiàn)，保證混凝土不下沉。在施工過程中使用插入式振動(dòng)器，需要堅(jiān)持快插慢拔的操作原則，均勻的排列插點(diǎn)，逐點(diǎn)移動(dòng)，按順序進(jìn)行，不得遺漏，做到均勻振實(shí)。移動(dòng)間距不大于振動(dòng)棒作用半徑的1.5倍（一般為300～400mm），與模板的距離不應(yīng)大于其作用半徑的0.5倍，并不應(yīng)碰撞模板、鋼筋和預(yù)埋件。

表2　

圖4　間歇式膨脹加強(qiáng)帶

圖5　后澆式膨脹加強(qiáng)帶

（3）底板、樓板混凝土澆筑完畢，在混凝土終凝前必須用木抹刀或鐵抹刀搓壓混凝土表面，以防止混凝土表面出現(xiàn)裂縫（主要是沉降裂縫、塑性收縮裂縫和因?yàn)楸砻嫒彼鸬母煽s裂縫），進(jìn)行2～3遍的抹壓?；炷烈呀?jīng)初步固結(jié)后，需要馬上采取措施進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。

3.2混凝土養(yǎng)護(hù)

完成補(bǔ)償收縮混凝土的澆筑施工后，需要及時(shí)采取措施對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)的時(shí)間要大于14d。對(duì)水平構(gòu)件通過控制溫度來(lái)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，通常是將塑料薄膜覆蓋在上面，并對(duì)其進(jìn)行定時(shí)灑水，也可以在上面鋪設(shè)濕麻袋來(lái)控制溫度。地下室底板宜采取直接蓄水養(yǎng)護(hù)方式，側(cè)墻墻體澆筑完成后，可在頂端設(shè)多孔淋水管，達(dá)到脫模強(qiáng)度后，可松動(dòng)對(duì)拉螺栓，使墻體外側(cè)與模板之間有2～3mm的縫隙，確保上部淋水進(jìn)入模板與墻壁間，帶模養(yǎng)護(hù)5～7d以后，拆除模板后，用麻袋片緊貼墻體表面，繼續(xù)淋水養(yǎng)護(hù)28d。

4　結(jié)束語(yǔ)

建筑工程不斷發(fā)展，人們要求建筑工程的質(zhì)量不斷提高，在超長(zhǎng)地下室過程中對(duì)防水防滲漏的問題尤其關(guān)注，將膨脹加強(qiáng)帶應(yīng)用到超長(zhǎng)地下室工程中，能夠很好的解決這一問題，目前我國(guó)對(duì)膨脹加強(qiáng)帶的應(yīng)用還不夠廣泛，依然存在一些問題，希望在相關(guān)人士的努力下，能夠完善膨脹加強(qiáng)帶在超長(zhǎng)地下室工程中的應(yīng)用，將膨脹加強(qiáng)帶更廣泛的應(yīng)用都建筑工程中，促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的不斷進(jìn)步。

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TU375

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1673-0038（2015）21-0056-03

2015-5-3