膨脹加強帶的應用原理與施工技術探討
2006-06-13 00:00
摘 要：介紹了在超長混凝土結構中應用膨脹加強帶的技術原理，并結合實際工程，闡述了膨脹加強帶的施工技術要點，總結了膨脹加強帶在超長混凝土結構中應用具有的優(yōu)點。
關鍵詞：加強帶，膨脹劑，超長混凝土結構
房屋受到溫度變化和混凝土收縮等因素的影響，會使房屋產生變形、開裂甚至破壞。為了防止房屋破壞，通常采用變形縫將房屋分成幾個獨立變形的部分，使各部分能獨立變形、互不影響。但是，在實際工程中，設置變形縫會使結構復雜，施工困難，材料用量較多，工程造價增加；并且在地震力作用下，各個部分相互碰撞，易造成震害，不但引起結構局部破壞，還使建筑裝飾材料也造成破壞，增加了震后修復工作。
在超長混凝土結構中設置膨脹加強帶，不但有利于解決溫度變化和混凝土收縮等因素對房屋結構安全的影響，而且具有如下優(yōu)點：
1） 構造簡單，施工方便，周期短；
2） 材料用量較少，易于控制工程造價，經濟性好；
3） 保持結構的整體性，有利于結構抗震。
因此，膨脹加強帶在超長混凝土結構應用方面已產生較大的效應。
1 技術原理
由于普通混凝土存在收縮導致開裂破壞，結構設計一般是以設置臨時性收縮變形縫的方法釋放大部分收縮應力，經過一段時間后再以較大膨脹量的混凝土回填此縫。膨脹加強帶的技術原理是在帶內混凝土中摻加適量膨脹劑，通過水泥水化產物與膨脹劑的化學反應，使混凝土產生適量膨脹，在鋼筋和臨位混凝土的約束下，在鋼筋混凝土中產生一定的預壓應力，使結構的收縮拉應力得到大小適宜的補償，從而達到防止混凝土結構開裂破壞的目的。加強帶設置在混凝土收縮應力發(fā)生最大的地方，通常是房屋長度方向的中間，對于超過普通混凝土伸縮縫設置距離過長的且要求連續(xù)無縫施工的混凝土結構，可以在適當部位設置多條膨脹加強帶。大量的工程實踐證明，采用膨脹加強帶，可以連續(xù)施工超長混凝土結構不留縫而不裂，減少了分縫處理帶來的麻煩，大大縮短了工期，取得了顯著的經濟效益。
2 工程概況
某科技樓工程總長78 m ，寬75 m ，地下室底板厚度0. 5 m ，側墻高6 m ，厚0. 3 m ，混凝土設計強度等級C35 ，抗?jié)B等級S10 ；地下室頂板厚0. 2 m ，混凝土強度等級為C30 。由于本工程為大型民用建筑，質量要求十分嚴格，而且要求盡量縮短工期，以求盡快投入使用；又鑒于該工程地下室底板屬超長超厚鋼筋混凝土結構，如果采用常規(guī)的方法施工，估計會遇到許多技術難題。因此，根據(jù)工程情況和施工技術要求，本工程采用超長連續(xù)無縫施工，在整個平面上設計“十”字形膨脹加強帶。
3 膨脹加強帶做法
膨脹加強帶的做法主要有三個要點：
1） 帶寬2. 0 m ，帶的兩側布置 5 mm 的密孔鋼絲網，將帶內混凝土與帶外混凝土分隔開，鋼絲網垂直布置在上下層（或內外層） 鋼筋之間，兩端分別綁扎在上下層（或內外層） 鋼筋上。
2） 帶內增設10 %～15 %的水平溫度鋼筋，均勻布置在上下層（或內外層） 鋼筋上，水平溫度鋼筋垂直于膨脹加強帶長度方向進行分布，兩端各伸出膨脹加強帶2. 0 m ，并固定在上下層（或內外層） 鋼筋上。
3） 帶內采用設計強度等級比相鄰非加強帶混凝土強度等級高一級的混凝土進行澆筑，外摻適量膨脹劑。
本工程膨脹加強帶的做法如圖1 所示，帶內混凝土外摻12 %（占膠凝材料總質量） 膨脹劑，比帶外混凝土膨脹劑摻量高2 %（帶外混凝土膨脹劑摻量為10 %） 。
4 施工要點
4. 1 配合比
4. 1. 1 原材料
1） 水泥：強度等級不小于325 ，本工程采用的水泥強度等級為425 ；
2） 砂：中粗砂，細度模數(shù)2. 6～2. 9 ，含泥量小于1 %；
3） 石子：5 mm～31. 5 mm 連續(xù)級配碎石或碎卵石，含泥量小于1 %；
4） 粉煤灰：二級分選粉煤灰；
5） 防水劑：江西武冠材料股份有限公司產WG-HEA 高效抗裂防水劑。
4. 1. 2 HEA 泵送混凝土要求
1）坍落度：出機坍落度16 cm～18 cm，經1 h 后為14 cm～16 cm，以滿足泵送要求；
2） 凝結時間：4 h～6 h ；
3） 限制膨脹率：水養(yǎng)14 d ，膨脹率大于0. 03 %；
4. 1. 3 HEA 設計參數(shù)
膠凝材料總質量： B = C + HEA + FA （ C 為水泥、HEA 為防水劑、FA 為粉煤灰） 。
HEA 摻量： HEA = HEA / B = 12 %。
混凝土配合比經過試配合格后才能使用，并按JCJ 55-2000普通混凝土配合設計技術規(guī)程標準執(zhí)行。
4. 2 混凝土的拌制與質量控制
施工單位和混凝土攪拌站對使用的輸送和計量設備進行檢查，確保施工期間的正常使用，進場的原材料進行嚴格的把關，必須符合國家有關標準，現(xiàn)場加強管理，有明確的生產記錄，并對混凝土質量控制要求如下：
1） 各種原材料必須符合有關標準，并檢驗合格后才能入庫。
2） 定期校驗計量設備，水泥、粉煤灰、用水量、HEA、減水劑計量誤差不得超過±1 % ，石子不得超過±2 %。
3） 投料順序為：砂、石、水泥、HEA、粉煤灰、水，攪拌時間應比普通混凝土延長30 s～60 s。
4） 由于砂、石材料的含水率經常變化，因此拌和混凝土應以坍落度為準，施工現(xiàn)場嚴禁更改配合比所設計的含水量。
5） 現(xiàn)場應按國家有關規(guī)定留取混凝土試塊。
4. 3 混凝土的澆筑與養(yǎng)護
4. 3. 1 混凝土的澆筑
混凝土的澆筑采用連續(xù)施工方式施工。施工時，按計劃開始從一側澆筑混凝土，分層梯式前進，每層混凝土振搗密實，不得漏振或過振。加強帶外混凝土采用小膨脹混凝土澆筑，當澆筑到加強帶時采用上述配合比的混凝土施工，澆筑至另一側時又改用小膨脹混凝土澆筑，如此循環(huán)下去，直至連續(xù)澆筑完畢。
4. 3. 2 混凝土的養(yǎng)護
混凝土的收縮變形主要發(fā)生在早期，因此前期的養(yǎng)護工作至關重要。在混凝土初凝前，用木壓子抹壓表面，以防出現(xiàn)裂縫。其養(yǎng)護時間從混凝土初凝后開始，采用蓄水或蓋麻袋澆水，保濕保溫養(yǎng)護14 d ，既保證混凝土水化用水又控制混凝土內外溫差在25 ℃以內?；炷恋酿B(yǎng)護是保證混凝土質量的最重要的措施之一，養(yǎng)護期間必須有專人負責，杜絕出現(xiàn)干燥情況，確?；炷劣不捻樌M行。
5 結語
在超長混凝土結構中采用膨脹加強帶，可以連續(xù)施工超長混凝土結構而不留縫，減少了分縫處理帶來的麻煩，大大縮短了工期，體現(xiàn)了構造簡單、施工方便的設計理念。
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