1、1 工 程 概 况某 校 科 技 实 验 楼 , 建 筑 面 积 3 2 3 9 3 m2, 为 框 - 剪 结 构 ,主 楼 地 下 1 层 , 地 上 1 2 层 , 分 为 四 个 区 ( 大 空 间 实 验 室 、实 验 主 楼 、 展 览 厅 、 报 告 厅 ) , 地 处 晋 北 高 寒 地 区 。由 于 主 楼 纵 向 长 度 较 大 ( 全 长 8 1 m ) , 按 设 计 和 施 工规 范 要 求 , 应 设 后 浇 带 以 避 免 因 超 长 而 产 生 结 构 裂 缝 。 原图 纸 设 计 要 求 从 基 础 开 始 , 每 层 楼 板 的 中 部 设 一 条 宽8 0
2、 c m 的 后 浇 带 , 1 4 d 以 后 浇 筑 膨 胀 混 凝 土 ( 掺 1 2 % 膨 胀剂 ) , 并 提 高 一 个 强 度 等 级 。混 凝 土 结 构 后 浇 带 施 工 虽 是 一 种 较 成 熟 的 施 工 方式 , 但 它 存 在 以 下 缺 点 : ( 1 ) 增 加 施 工 环 节 , 需 留 置 临 时 挡板 , 断 缝 处 不 易 振 捣 密 实 , 且 二 次 灌 注 时 需 清 理 和 凿 毛 ;( 2 ) 因 结 构 中 断 , 给 施 工 期 间 的 安 全 造 成 一 定 隐 患 ; ( 3 ) 施工 顺 序 倒 置 , 工 期 有 所 拖 延 ;
3、 ( 4 ) 后 浇 带 处 形 成 结 构 的 薄弱 环 节 , 其 受 影 响 程 度 除 与 施 工 因 素 有 关 外 , 还 受 复 杂 的不 易 预 料 的 其 它 因 素 影 响 , 稍 有 不 慎 容 易 造 成 质 量 事 故 。征 得 设 计 单 位 的 同 意 , 本 工 程 实 际 施 工 时 采 用 了 膨 胀 加强 带 代 替 后 浇 带 的 施 工 方 式 , 经 实 际 应 用 效 果 良 好 , 混 凝土 主 体 自 2 0 0 5 年 3 月 开 始 浇 注 , 1 0 月 2 2 日 结 束 , 再 经 一年 观 察 未 发 现 任 何 裂 纹 。 采 用
4、 无 缝 施 工 即 用 膨 胀 加 强 带取 代 后 浇 带 , 不 仅 减 少 了 后 浇 带 施 工 的 麻 烦 , 还 避 免 了 因施 工 不 当 造 成 的 质 量 通 病 。 同 时 用 加 强 带 代 替 后 浇 带 后 ,混 凝 土 实 现 了 连 续 浇 筑 施 工 , 节 省 了 工 期 , 具 有 良 好 的 经济 和 社 会 效 益 。2 膨 胀 加 强 带 施 工 技 术2 . 1 无 缝 设 计一 般 建 筑 ( 特 别 是 造 型 复 杂 建 筑 ) , 为 了 解 决 干 缩 ( 其早 期 收 缩 值 最 大 ) 和 结 构 早 期 沉 降 不 均 带 来 的
5、 结 构 开 裂等 问 题 , 多 采 用 后 浇 带 的 施 工 方 法 , 即 将 基 础 和 上 部 结 构全 部 预 先 断 开 , 留 一 条 后 浇 区 域 并 停 滞 一 个 时 期 , 不 浇 注混 凝 土 ( 但 钢 筋 必 须 连 续 ) , 待 大 部 早 期 变 形 形 成 的 应 力释 放 完 并 基 本 稳 定 后 再 以 膨 胀 混 凝 土 填 缝 , 形 成 整 体 结构 , 以 此 抗 衡 残 余 的 收 缩 应 力 , 这 是 一 种 “ 抗 放 兼 施 、 以 放为 主 ” 的 设 计 原 则 , 这 种 设 计 思 路 明 确 , 已 列 入 规 范 而
6、 被广 泛 采 用 。 但 是 在 很 多 情 况 下 , 后 浇 带 的 使 用 又 受 到 限制 , 比 如 在 结 构 设 计 有 特 殊 要 求 或 结 构 特 别 复 杂 、 工 期 特别 紧 急 、 地 下 水 特 别 丰 富 、 管 道 和 土 建 施 工 交 叉 进 行 等 情况 下 。为 适 应 这 种 情 况 , 随 着 工 程 实 践 和 新 技 术 的 不 断 发展 , 出 现 了 一 种 新 设 计 和 施 工 工 艺 , 且 正 在 逐 渐 完 善 中 ,即 取 消 后 浇 带 , 采 用 膨 胀 加 强 带 。 由 此 产 生 了 一 种 新 的 设计 理 论 :
7、 无 缝 设 计 。 它 使 结 构 的 施 工 一 次 进 行 , 并 迅 速 在实 际 施 工 中 得 以 应 用 , 截 止 目 前 , 国 内 很 多 工 程 采 用 了 这种 方 法 , 取 得 了 很 好 的 技 术 和 经 济 效 益 。2 . 2 膨 胀 加 强 带 的 一 般 做 法膨 胀 加 强 带 取 代 后 浇 带 , 即 在 原 水 平 结 构 普 遍 使 用微 膨 胀 混 凝 土 的 基 础 上 , 在 结 构 应 力 和 变 形 最 大 的 地 方设 置 膨 胀 加 强 带 , 内 掺 高 掺 量 U E A 膨 胀 剂 , 二 者 同 时 浇注 , 形 成 连
8、续 的 整 体 结 构 。 加 强 带 区 域 的 混 凝 土 和 区 域 外的 混 凝 土 膨 胀 后 共 同 补 偿 本 层 结 构 的 收 缩 。 膨 胀 加 强 带的 位 置 与 原 后 浇 带 的 位 置 相 同 , 一 般 宽 度 为 2 m , 加 强 带的 混 凝 土 强 度 比 两 侧 混 凝 土 高 一 个 强 度 等 级 。 由 于 两 侧和 中 间 钢 筋 的 纵 向 限 制 作 用 , 膨 胀 混 凝 土 强 度 不 仅 不 会下 降 , 相 反 还 有 所 提 高 。 加 强 带 混 凝 土 浇 完 后 , 需 延 长 养护 时 间 , 一 般 应 大 于 1 4
9、d 。2 . 3 膨 胀 加 强 带 的 适 应 对 象膨 胀 加 强 带 适 合 于 地 质 条 件 较 好 , 土 层 均 匀 , 建 筑 物结 构 对 称 , 混 凝 土 结 构 变 形 以 干 缩 和 温 度 变 形 为 主 的 情况 。 它 与 后 浇 带 工 艺 有 不 同 的 适 用 对 象 , 并 不 能 互 相 取代 。 当 结 构 变 形 以 沉 降 为 主 , 或 地 基 条 件 复 杂 , 建 筑 物 体形 不 对 称 时 , 宜 采 用 后 浇 带 的 施 工 方 式 。 所 以 具 体 工 程 究竟 是 采 用 后 浇 带 还 是 加 强 带 应 根 据 不 同 情
10、 况 决 定 , 不 能膨 胀 加 强 带 代 替 后 浇 带 的 施 工 方 法郝 刚 , 于 海( 中 铁 三 局 集 团 建 筑 安 装 工 程 有 限 公 司 , 太 原 0 3 0 0 0 6 )摘 要 : 在 某 些 适 宜 的 情 况 下 , 用 混 凝 土 膨 胀 加 强 带 代 替 后 浇 带 进 行 一 体 化 施 工 , 从 而 保 证 结 构 的 整 体 性 , 减 少 了 渗 漏 , 并 可简 化 施 工 过 程 , 提 高 经 济 效 益 。 本 文 以 某 大 学 科 技 实 验 楼 工 程 为 例 对 膨 胀 混 凝 土 加 强 带 的 设 计 、 具 体 做
11、法 、 抗 裂 原 理 、 施 工 要 点 等做 了 介 绍 。关 键 词 : 膨 胀 加 强 带 ; 后 浇 带 ; 抗 裂 原 理中 图 分 类 号 : T U 5 2 8 文 献 标 识 码 : B 文 章 编 号 : 1 0 0 0 - 4 6 3 7 ( 2 0 0 6 ) 0 6 - 2 3 - 0 22 0 0 0掺 膨 胀 剂 混 凝 土掺 膨 胀 剂 的 混 凝 土 提 高 一 个 强 度 等 级!8 5 0 0 钢 筋 固 定 钢 丝 网6 7图 1 膨 胀 加 强 带 示 意 图2 0 0 6 年 第 6 期 混 凝 土 与 水 泥 制 品 2 0 0 6 N o 61
12、2 月 C H I N A C O N C R E T E A N D C E M E N T P R O D U C T S D e c e m b e r2 3- -一 概 而 论 。3 抗 裂 原 理 分 析钢 筋 混 凝 土 通 常 处 于 限 制 收 缩 状 态 , 一 旦 限 制 收 缩率 S 大 于 混 凝 土 本 身 的 极 限 收 缩 率 SK时 , 便 会 出 现 裂 缝 。当 用 膨 胀 混 凝 土 取 代 普 通 混 凝 土 时 , 钢 筋 混 凝 土 内 将 产生 一 限 制 膨 胀 , 膨 胀 率 为 2。 如 果 2大 于 S , 混 凝 土 中 将有 压 应 力
13、 存 在 ; 若 2小 于 S , 且 两 者 的 差 值 小 于 混 凝 土 的极 限 收 缩 率 SK, 则 混 凝 土 中 虽 有 拉 应 力 但 不 致 使 混 凝 土出 现 裂 缝 , 若 其 差 值 大 于 SK时 , 内 部 拉 应 力 超 过 其 抗 拉强 度 , 混 凝 土 则 会 出 现 裂 缝 。 因 此 , 研 究 限 制 膨 胀 率 2、 收缩 率 S 和 极 限 延 伸 率 SK的 大 小 以 及 各 种 外 界 因 素 对 这 些参 数 的 影 响 规 律 , 是 对 膨 胀 混 凝 土 的 补 偿 收 缩 能 力 进 行计 算 和 对 加 强 带 混 凝 土 进
14、 行 设 计 的 关 键 。我 国 著 名 的 水 泥 混 凝 土 专 家 、 原 中 国 工 程 院 资 深 院士 吴 中 伟 曾 在 补 偿 收 缩 混 凝 土 的 基 本 理 论 中 提 出 如 下 判断 混 凝 土 不 会 开 裂 的 公 式 :D 0 或 D SK( 当 D 0 时 ) ( 1 )式 中 , D 为 混 凝 土 的 限 制 变 形 率 ; SK为 混 凝 土 的 极 限 延 伸率 。 亦 即 是 说 , 当 混 凝 土 变 形 率 为 正 值 时 混 凝 土 受 压 不 开裂 。 而 当 变 形 率 为 负 时 混 凝 土 受 拉 , 此 时 若 其 限 制 收 缩
15、率超 过 SK绝 对 值 , 则 混 凝 土 会 开 裂 。在 忽 略 一 些 次 要 的 变 形 因 素 ( 如 弹 性 回 伸 等 ) 后 , 可以 有 下 式 :D = 2- S C ( 2 )其 中 , 2为 限 制 膨 胀 率 , 与 原 材 料 、 钢 筋 配 筋 率 、 龄 期 等 因素 有 关 。 通 常 通 过 试 验 求 得 , 也 可 按 一 些 推 荐 的 经 验 公 式计 算 。S 为 限 制 收 缩 率 包 括 限 制 干 缩 率 Sd和 冷 缩 率 ST, 即S = Sd+ ST。根 据 一 般 资 料 的 推 荐 , 混 凝 土 限 制 干 缩 率 通 常 为
16、自由 干 缩 率 的 0 . 6 0 . 8 。 Sd同 样 可 通 过 试 验 或 经 验 公 式 求 得 。冷 缩 率 又 包 含 两 部 分 , 一 是 水 泥 水 化 热 造 成 的 温 升在 向 周 围 散 热 后 的 降 温 形 成 的 收 缩 , 另 一 是 环 境 温 度 变化 形 成 的 降 温 收 缩 。 冷 缩 率 ST可 通 过 温 度 差 乘 以 混 凝 土热 胀 系 数 a 求 得 。C 为 徐 变 率 , 与 龄 期 及 混 凝 土 的 内 应 力 大 小 有 关 。 当混 凝 土 限 制 膨 胀 大 于 限 制 收 缩 时 , C 为 正 值 ; 当 混 凝 土
17、 限制 膨 胀 小 于 限 制 收 缩 时 , C 为 负 值 。一 般 的 混 凝 土 结 构 中 , 由 限 制 干 缩 率 和 冷 缩 率 叠 加而 形 成 的 限 制 收 缩 率 S , 往 往 会 大 于 SK( 当 构 件 在 受 荷 状态 时 , 还 应 考 虑 与 荷 载 拉 应 力 的 叠 加 ) , 因 此 , 在 结 构 的 中央 部 位 ( 通 常 应 力 最 大 ) 或 最 薄 弱 的 部 位 往 往 会 出 现 裂缝 , 且 结 构 长 度 越 大 , 越 容 易 开 裂 , 并 且 裂 缝 宽 度 越 大 。采 用 后 浇 带 的 做 法 , 就 是 在 上 述
18、最 薄 弱 部 位 预 先 留一 条 一 定 宽 度 的 缝 不 浇 注 混 凝 土 。 由 于 混 凝 土 干 缩 变 形在 龄 期 较 早 时 , 其 发 展 速 度 极 快 , 很 大 一 部 分 干 缩 变 形 在早 期 就 完 成 了 。 同 样 , 冷 缩 变 形 中 由 水 化 升 温 造 成 的 那 部分 , 也 是 在 早 期 达 到 最 大 值 , 因 而 经 一 段 时 间 后 再 浇 捣 预留 缝 使 结 构 形 成 整 体 , 此 后 的 混 凝 土 限 制 收 缩 将 明 显 减少 而 达 到 小 于 SK的 要 求 。 当 然 , 后 浇 带 还 具 有 另 一
19、个 作用 便 是 可 释 放 因 预 留 缝 两 边 结 构 的 不 均 匀 沉 降 而 形 成 的剪 应 力 。采 用 加 强 带 一 次 性 施 工 时 , 虽 不 能 释 放 早 期 的 限 制收 缩 变 形 , 但 它 引 进 了 限 制 膨 胀 率 2, 从 而 可 以 抵 消 一 部分 限 制 收 缩 率 S , 而 且 此 法 对 结 构 受 力 最 大 的 薄 弱 部 位 进行 了 加 强 , 从 而 使 最 终 的 限 制 收 缩 率 小 于 SK, 达 到 结 构 不开 裂 的 目 的 。4 无 缝 施 工 要 点( 1 ) 加 强 带 的 位 置 由 设 计 部 门 在
20、设 计 中 核 定 , 一 般 在原 设 计 后 浇 带 位 置 , 宽 度 一 般 为 2 m , 混 凝 土 强 度 按 设 计单 位 设 计 执 行 。( 2 ) 在 加 强 带 的 两 侧 竖 直 绑 扎 钢 丝 网 ( 网 孔 为 5 m m 5 m m ) , 形 成 不 同 的 区 域 , 避 免 不 同 配 合 比 的 混 凝 土 互 相混 掺 。 钢 丝 网 应 绑 扎 牢 固 , 钢 筋 在 网 孔 中 正 常 穿 过 。( 3 ) 整 个 结 构 从 两 侧 向 中 间 浇 注 , 即 先 浇 注 其 它 部 位膨 胀 混 凝 土 , 最 后 浇 注 高 膨 胀 的 混
21、凝 土 , 加 强 带 内 和 临 近区 域 的 混 凝 土 可 同 时 振 捣 , 以 保 证 振 捣 效 果 。( 4 ) 加 强 带 内 混 凝 土 加 入 的 膨 胀 剂 U E A 掺 量 为 1 2 %( 高 效 为 1 0 % ) , 加 强 带 以 外 采 用 微 膨 胀 混 凝 土 , U E A 掺量 为 1 0 % ( 高 效 为 8 % ) 。 注 意 只 有 带 内 外 都 配 制 成 膨 胀 混凝 土 , 膨 胀 加 强 带 才 会 有 效 地 起 作 用 。( 5 ) 无 论 是 微 膨 胀 区 域 还 是 高 膨 胀 区 域 , 都 要 适 当 延长 养 护 时
22、 间 , 最 低 为 1 4 d , 且 宜 采 用 聚 氯 乙 烯 塑 料 薄 膜 整体 覆 盖 。( 6 ) 加 强 带 U E A 混 凝 土 和 其 它 区 域 U E A 混 凝 土 委 托具 备 资 格 的 试 验 单 位 进 行 配 合 比 设 计 。 U E A 使 用 前 应 检测 合 格 。 水 泥 , 砂 、 石 等 材 料 严 格 按 规 定 进 行 质 量 控 制 , 并严 格 按 照 规 定 进 行 施 工 。5 实 施 效 果( 1 ) 工 程 质 量工 程 结 束 1 2 个 月 后 , 对 全 部 结 构 进 行 了 观 察 , 未 发现 任 何 可 见 的
23、结 构 裂 缝 和 渗 水 等 情 况 。 实 践 证 明 采 用 膨胀 混 凝 土 加 强 带 的 施 工 方 法 , 既 达 到 了 结 构 一 体 化 的 初衷 , 又 通 过 技 术 手 段 避 免 了 裂 缝 出 现 , 同 时 简 化 了 施 工 过程 , 是 一 种 可 行 的 结 构 施 工 方 法 。( 2 ) 经 济 效 益膨 胀 加 强 带 与 板 同 时 浇 筑 , 不 仅 省 去 了 后 浇 带 的 清理 工 作 , 后 浇 带 处 的 钢 筋 加 强 部 分 亦 可 取 消 ; 从 而 可 简 化施 工 过 程 、 降 低 间 接 成 本 , 缩 短 工 期 及 降
24、 低 管 理 费 用 , 还可 实 现 施 工 的 安 全 文 明 。 经 综 合 测 算 , 由 于 采 用 加 强 带 工艺 , 本 工 程 降 低 造 价 3 2 万 元 左 右 。( 3 ) 工 期 对 比按 常 规 设 计 要 求 , 每 3 0 4 0 m 设 一 道 后 浇 带 , 6 0 d 左右 方 可 再 后 浇 膨 胀 混 凝 土 , 而 采 用 加 强 带 代 替 后 浇 带 后 ,混 凝 土 可 以 实 现 连 续 浇 筑 施 工 , 建 设 工 期 可 大 大 缩 短 。 本工 程 缩 短 工 期 4 5 d 左 右 。收 稿 日 期 : 2 0 0 6 - 1 0 - 1 7作 者 简 介 : 郝 刚 ( 1 9 6 6 . 3 - ) , 男 , 高 级 工 程 师 。通 讯 地 址 : 太 原 市 坞 城 东 街 南 巷 4 1 号联 系 电 话 : 1 3 8 3 4 2 0 3 5 1 12 0 0 6 年 第 6 期 混 凝 土 与 水 泥 制 品 总 第 1 5 2 期2 4- -
