浅谈超长钢筋混凝土结构无缝设计及注意事项-建

浅谈超长钢筋混凝土结构无缝设计及注意事项

纪风香

摘要：本文介绍了超长钢筋混凝土结构UEA膨胀剂无缝设计的应用及施工注意事项。

关键词：膨胀；加强带；补偿；收缩；无缝

1． 前言

后浇带是一种扩大伸缩间距和取消结构永久伸缩缝的有效措施，它是施工期间保留的临时性温度收缩变形缝，保留一定时间后，再进行填充封闭，后浇成连续整体的无伸缩缝结构。这是一种：抗放兼备、以放为主的设计原则。因为普通混凝土存在收缩开裂问题，后浇带的设置就是把大部分约束应力释放，然后以膨胀混凝土填缝，以抗衡残余收缩应力，这种设计已列入规范而广泛使用。

所谓无缝设计是个相对概念，根据结构情况，可无缝或少缝。它不包括沉降缝。它指的是释放收缩应力的后浇带，其设计思路是：抗放兼备、以抗为主的原则。也即用UEA补偿收缩混凝土作为结构材料，在硬化过程中产生的膨胀作用，由于钢筋和邻位约束，在结构中建立少量预压应力σ。

2. 裂缝的产生和消除设想

随着我国建筑超长、超大的发展，超长建筑物设置后浇带以防止结构收缩开裂成为必要措施。然而，它给结构设计和施工带来一定麻烦，后浇带的清理凿毛问题，工期延长，模板周转、降水和施工管理费都增加。若取消后浇带，就具有明显的技术经济意义。

　　工民建的整体式基础，箱形基础的底板，车间混凝土楼面等结构底板和墙体的特点是：其厚度远小于长、宽方向尺寸，当H/L≤0.2时，板在温度收缩变形作用下，离开端部区域，全截面受拉应力较均匀。从工程实践可知，水平法向应力σx是设计主要控制应力，是经常引起垂直裂缝的主要应力，其最大值在长度的中点处。

　　当法向应力σx超过混凝土轴心抗拉强度设计值f1时，在中部出现第一垂直裂缝，一分为二，每块板的水平应力重新分布σ1x如σ1x>ft，则形成第二批裂缝。这种裂缝有序性常可在工程中见到。所以后浇带作为建筑物中控制裂缝的主要措施之一。

　　研究表明，UEA(混凝土膨胀剂)混凝土在硬化过程中产生膨胀作用，在钢筋和邻位约束下，钢筋受拉，而混凝土受压，当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时，则

　　Ac•σc=As•σs=As•Es•εs

　　μ＝As/Ac

　　σc＝μ•Es•εs 　式中σc——混凝土预压应力(MPα)

　　σs——钢筋预拉应力(MPα)

　　As、Ac——分别为钢筋截面积和混凝土截面积(mm2)

　　μ——配筋率(％)

　　Es——钢筋弹性模量(MPα)

　　εs——混凝土的限制膨胀率(也是钢筋伸长率)(％)

　　由上式可见，σc与ε2成正比关系，而限制膨胀率ε2随UEA的掺量增加而增加，所以，我们通过调整UEA掺量，可使混凝土获得不同的预压应力。根据水平法向力σx分布曲线，我们设想在σmax地方给予较大的膨胀应力σc，而在两侧给予较小的膨胀应力，全面地补偿结构的收缩应力，控制有序裂缝的出现。这就是取消后浇带的粗浅理论依据。

3　无缝设计方法及施工注意事项

　　3.1在设计中，在应力集中的σmax处，设膨胀加强带，其宽度2m，带的两侧铺设密孔铁丝网，并用立筋(φ8@100)加固，目的是防止混凝土流入加强带。施工时，带外用掺10～12％UEA的小膨胀混凝土(膨胀率约2～3×10-4)，浇筑到加强带时，掺14～15％UEA的大膨胀混凝土(膨胀率约4～6×10-4)，其强度等级比两侧高C0.5等级。到另一侧时，又改为浇注掺10～12％UEA混凝土。如此循环下去，可连续浇注100～200m超长结构。

3.2无缝施工方案

超长混凝土结构无缝施工是一项先进的施工技术，须做好浇筑前的各项准备工作，充分考虑浇筑过程中可能出现的问题，做好混凝土浇筑完成后的养护工作。重点是组织落实、措施落实。

3.2.1、组织落实

浇筑混凝土前，根据各工种的技术要求实施全员技术交底。施工组织、施工管理是浇筑混凝土的关键。应确保浇筑工作的顺利实施。

3.2.2、措施落实

(1)原材料的质量。

施工前，对砂、石、掺合剂、水泥等外加剂原材料均由质检员、工程监理员落实，抽检。

(2)搅拌设备、运输设备的选用。

为避免因设备故障造成施工冷缝，开工前对搅拌设备进行全面的检修、保养，及时排除故障和隐患，保证设备完好投入使用，同时配备一定数量的备用设备。

(3)搅拌中心计量设备

外加剂和添加剂的计量采用全自动计量设备，膨胀加强带部位混凝土由专用搅拌台拌制，配比准确。

(4)混凝土的浇筑与养护。

A、浇筑混凝土前，模板及钢筋间的所有杂物，必须清理干净。

B、混凝土浇筑要求连续，按施工方案进行，并避免出现冷缝。

C、混凝土的振捣必须密实，不能漏振、欠振，也不能过振。振捣时间控制在15S左右，以混凝土表面的呈现浮浆和不再冒气泡为度。振捣时快插慢拔，振点布置要均匀，在施工缝和预埋件处，加强振捣以免不实，造成渗水通道，振捣时不触及模板、钢筋、止水带、以防止移位变形。

D、混凝土浇筑完成后的养护工作十分重要，是保证混凝土质量的重要措施之一。浇筑完成后及时用塑料薄膜覆盖，草袋保水养护。拆模时间控制在第7天，养护时间不少于14天。24h跟踪分班养护。

3.2.3、无缝设计施工注意事项与要求

1) 膨胀剂应符合《混凝土膨胀剂》JC476标准的规定。

2) 水泥不得使用硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和高铝水泥。

3) 水泥用量不得小于320Kg/M?。

4) 混凝土必须充分搅拌均匀，现场拌制的混凝土搅拌时间应比普通混凝土延长30秒以上。

5) 选择优质原材料 石子：5～31.5mm卵石连续级配，含泥量＜1.0%；砂：中砂，含泥量＜2.0%；水泥：P.O42.5R；粉煤灰：Ⅱ级磨细；膨胀剂：UEA。

6) 试验配比 根据现场材料经试验室试配做出如下合理配比，现场采用砂、石含水率测试仪随时测定砂、石含水率并及时调整加水量。

7) 浇筑 每施工段施工时采用两台混凝土搅拌站配合施工，以保证混凝土同时完成浇筑，使混凝土相连避免产生施工缝。

8) 振捣 采用?50插入式振捣器进行振捣，施工中设专人负责合理布点，严格控制振捣间距（不大于400mm）、时间（不少于20S），防止过振、漏振现象发生，必要时局部采取二次振捣。

9) 压光 待混凝土收水后，初步用长刮尺刮平，用木抹子搓平压实，在初凝前用铁抹子二次压实，局部进行三次抹压，以控制表面龟裂。

10) 养护 混凝土的收缩变形主要发生在早期，而混凝土膨胀在水中7d内能达到80%，因此前期养护工作至关重要。对超长混凝土结构的裂缝控制、养护好坏起决定性作用。因此，在混凝土浇筑完后，采取了覆盖塑料薄膜后蓄水，在水中养护14d，保证了混凝土水化用水的同时，又能控制混凝土内外温差在25℃以内。

4、工程应用实例

　　4.1元济纺织有限公司整包车间，由德州市建筑规划勘察设计研究院设计。该工程占地面积6840m?，建筑面积14136m?，车间主体二层，局部三层，无地下室，混凝土框架结构，长114m，宽60m。混凝土设计标号C30。纵、横均无伸缩缝。　　

4.2为解决因楼面超长而产生的裂缝和加快施工速度，我院设计中采用了UEA补偿收缩砼无缝施工技术。整个楼面长、宽方向均未设伸缩缝。楼面横向设2条、纵向设1条膨胀加强带，间距控制在30～40m范围内。膨胀加强带宽均为2m。砼强度等级：带外C30掺10％UEA；加强带内C35掺14％UEA，楼板采用连续浇注。加强带增设?8加强钢筋长4m，间距同受力钢筋间距，按左右间隔交替布置形成6m宽应力过渡段。非加强带与加强带的接触面采用铁丝网隔离，并用φ8@100立筋加固。

　5、元济纺织有限公司整包车间工程竣工3年来，楼面墙面未出现裂缝，效果很好。

　8、结语

　　UEA无缝设计是以UEA补偿收缩混凝土为结构材料，以加强带取代后浇带连续浇筑超长钢筋混凝土结构的一种新技术。通过工程的应用，在理论上是可靠的，施工上是可行的，效果是理想的。其优点是简化施工程序，加快模板周转，缩短工期和节省工程费用，有广泛地应用参考价值。

　　参考文献：

　　[1]混凝土结构设计规范GB50010-2002．中国建筑工业出版社，2002年．

　　[2]王铁梦．超长大体积混凝土裂缝控制．混凝土工程新技术．1994年．

　　[3]游宝坤．建筑结构裂缝控制新技术．中国建材工业出版社，1998年．